ระบบสุริยะ: ระบบสุริยะ

ระบบสุริยะ (Solar System)

ระบบสุริยะประกอบด้วยดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ 8 ดวงกับดวงจันทร์ของพวกมัน และวัตถุขนาดเล็กอีกจำนวนมาก เช่น ดาวเคราะห์แคระ ดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะอยู่ห่างไกลจากกันมาก เราจึงใช้หน่วยวัดระยะทางที่เรียกว่า “หน่วยดาราศาสตร์” (Astronomical Unit: AU) ซึ่งอ้างอิงจากระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์

ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด 4 ดวง จะเรียกว่า “ดาวเคราะห์ชั้นใน” (Inner planets) หรือ “ดาวเคราะห์หิน” (Terrestrial planets) ซึ่งมักมีขนาดเล็ก มีอุณหภูมิที่อบอุ่น มีหินเป็นองค์ประกอบหลัก มีดวงจันทร์เพียงไม่กี่ดวงหรือไม่มีดวงจันทร์เลย และไม่มีระบบวงแหวนอยู่โดยรอบ ดาวเคราะห์เหล่านี้ประกอบด้วยดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ดาวเคราะห์ 3 ดวงหลังในกลุ่มนี้มีชั้นบรรยากาศและรูปแบบสภาพอากาศแบบต่างๆ

“แถบดาวเคราะห์น้อย” (Asteroid belt) ประกอบด้วยดาวเคราะห์น้อยหลายดวง แถบนี้จะแบ่ง “ดาวเคราะห์ชั้นใน” กับ “ดาวเคราะห์ชั้นนอก” ซึ่งดาวเคราะห์ชั้นนอกจะมีขนาดใหญ่กว่า เย็นกว่า มีองค์ประกอบหลักเป็นแก๊ส มีดวงจันทร์และระบบวงแหวนจำนวนมาก แต่มีเพียงวงแหวนของดาวเสาร์เท่านั้น ที่เราสามารถมองเห็นได้จากโลก เราเรียกดาวเคราะห์กลุ่มนี้ในอีกชื่อได้ว่า “ดาวเคราะห์แก๊สยักษ์” (Gas giants)

ดาวเคราะห์เหล่านี้มีองค์ประกอบหลักเป็นแก๊สและน้ำแข็ง และมีมวลรวมกันมากถึง 99% ของมวลวัตถุที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ทั้งหมดดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ประกอบด้วยดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

พ้นจากกลุ่มของดาวเคราะห์แก๊สยักษ์ออกไปเป็นบริเวณที่มีวัตถุน้ำแข็ง อย่างดาวเคราะห์แคระและดาวหางอีกหลายดวง

ประวัติการค้นพบและการสำรวจ

นับเป็นเวลาหลายพันปีในอดีตกาลที่มนุษยชาติไม่เคยรับรู้มาก่อนว่ามีสิ่งที่เรียกว่า ระบบสุริยะ แต่เดิมมนุษย์เชื่อว่า โลกเป็นศูนย์กลางจักรวาลที่อยู่นิ่ง มีดวงดาวต่าง ๆ โคจรไปรอบ ๆ ผ่านไปบนท้องฟ้า แม้ว่านักดาราศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวอินเดียชื่อ Aryabhata และนักปรัชญาชาวกรีก Aristarchus เคยมีแนวคิดเกี่ยวกับการที่ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางจักรวาล และจัดลำดับจักรวาลเสียใหม่ แต่ผู้ที่สามารถคิดค้นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อพิสูจน์แนวคิดนี้ได้สำเร็จเป็นคนแรกคือ นิโคเลาส์ โคเปอร์นิคัส ในคริสต์ศตวรรษที่ 17 มีผู้สืบทอดแนวทางการศึกษาของเขาต่อมา คือกาลิเลโอ กาลิเลอี โยฮันเนส เคปเลอร์ และ ไอแซค นิวตัน พวกเขาพยายามทำความเข้าใจระบบทางฟิสิกส์และเสาะหาหลักฐานการพิสูจน์ยืนยันว่า โลกเคลื่อนไปรอบ ๆ ดวงอาทิตย์ และดาวเคราะห์ทั้งหลายต่างก็ดำเนินไปภายใต้กฎทางฟิสิกส์แบบเดียวกันนี้ ในยุคหลังต่อมาจึงเริ่มมีการสืบสวนค้นหาปรากฏการณ์ทางภูมิธรณีต่าง ๆ เช่น เทือกเขา แอ่งหิน ปรากฏการณ์สภาพอากาศที่แปรเปลี่ยนตามฤดูกาล การศึกษาเกี่ยวกับเมฆ พายุทราย และยอดเขาน้ำแข็งบนดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ

การสำรวจยุคแรก

การสำรวจระบบสุริยะในยุคแรกดำเนินไปได้โดยอาศัยด้วยกล้องโทรทรรศน์ เพื่อช่วยนักดาราศาสตร์จัดทำแผนภาพท้องฟ้าแสดงตำแหน่งของวัตถุที่จางเกินกว่าจะมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

กาลิเลโอ กาลิเลอี คือผู้แรกที่ค้นพบรายละเอียดทางกายภาพของวัตถุในระบบสุริยะ เขาค้นพบว่าผิวดวงจันทร์นั้นขรุขระ ส่วนดวงอาทิตย์ก็มีจุดด่างดำ และดาวพฤหัสบดีมีดาวบริวารสี่ดวงโคจรไปรอบ ๆ คริสตียาน เฮยเคินส์ เจริญรอยตามกาลิเลโอโดยค้นพบไททัน ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ รวมถึงวงแหวนของมันด้วย ในเวลาต่อมา จิโอวันนี โดเมนิโก กัสสินี ค้นพบดวงจันทร์ของดาวเสาร์เพิ่มอีก 4 ดวง ช่องว่างในวงแหวนของดาวเสาร์รวมถึงจุดแดงใหญ่บนดาวพฤหัสบดีและสื่งยาส่

กล้องโทรทรรศน์จำลองจากชุดที่ไอแซก นิวตันใช้

การสำรวจด้วยยานอวกาศ

ยุคของการสำรวจอวกาศด้วยยานอวกาศเริ่มต้นขึ้นนับแต่สหภาพโซเวียตส่งดาวเทียมสปุตนิก 1 ขึ้นสู่วงโคจรรอบโลกเมื่อปี ค.ศ. 1957 โดยได้โคจรอยู่เป็นเวลา 1 ปี ต่อมายานเอกซ์พลอเรอร์ 6 ของสหรัฐอเมริกา ขึ้นสู่วงโคจรในปี 1959 และสามารถถ่ายภาพโลกจากอวกาศได้เป็นครั้งแรก

ยานสำรวจลำแรกที่เดินทางไปถึงวัตถุอื่นในระบบสุริยะ คือยานลูนา 1 ซึ่งเดินทางผ่านดวงจันทร์ในปี ค.ศ. 1959 ในตอนแรกตั้งใจกันว่าจะให้มันตกลงบนดวงจันทร์ แต่ยานพลาดเป้าหมายแล้วจึงกลายเป็นยานที่สร้างโดยมนุษย์ลำแรกที่ได้โคจรรอบดวงอาทิตย์ ยานมาริเนอร์ 2 เป็นยานอวกาศลำแรกที่เดินทางไปถึงดาวเคราะห์อื่นในระบบสุริยะ คือไปเยือนดาวศุกร์ในปี ค.ศ. 1962 ต่อมายานมาริเนอร์ 4 ได้ไปถึงดาวอังคารในปี ค.ศ. 1965 และมาริเนอร์ 10 ไปถึงดาวพุธในปี ค.ศ. 1974

ภาพวาดยานไพโอเนียร์ 10 ขณะผ่านวง
โคจรของดาวพลูโตเมื่อปี 1983 ได้รับ
สัญญาณครั้งสุดท้ายเมื่อมกราคม 2003 ส่ง
มาจากระยะ 82 AU

ยานอวกาศลำแรกที่ลงจอดบนวัตถุอื่นในระบบสุริยะได้คือยานลูนา 2 ของสหภาพโซเวียต ซึ่งลงจอดบนดวงจันทร์ได้ในปี ค.ศ. 1959 หลังจากนั้นก็มียานลงจอดบนดาวอื่นได้มากขึ้นเรื่อย ๆ ยานเวเนรา 3 ลงจอดบนพื้นผิวดาวศุกร์ในปี 1966 ยานมาร์ส 3 ลงถึงพื้นดาวอังคารในปี 1971 (แต่การลงจอดที่สำเร็จจริง ๆ คือยานไวกิ้ง 1 ในปี 1976) ยานเนียร์ชูเมกเกอร์ไปถึงดาวเคราะห์น้อย 433 อีรอส ในปี 2001 และยานดีปอิมแพกต์ไปถึงดาวหางเทมเพล 1 ในปี 2005

ยานสำรวจลำแรกที่ไปถึงระบบสุริยะชั้นนอกคือยานไพโอเนียร์ 10 ที่เดินทางผ่านดาวพฤหัสบดีในปี ค.ศ. 1973 ต่อมาในปี ค.ศ. 1977 ยานสำรวจอวกาศในโครงการวอยเอจเจอร์จึงได้เริ่มต้นการเดินทางครั้งใหญ่ โดยเดินทางผ่านดาวพฤหัสบดีในปี 1979 ผ่านดาวเสาร์ในปี 1980-1981 ยานวอยเอจเจอร์ 2 ได้เข้าใกล้ดาวยูเรนัสในปี 1986 และเข้าใกล้ดาวเนปจูนในปี 1989 ปัจจุบันนี้ ยานสำรวจวอยเอจเจอร์ทั้ง 2 ลำได้เดินทางออกพ้นวงโคจรของดาวเนปจูนไปไกลแล้ว และมุ่งไปบนเส้นทางเพื่อค้นหาและศึกษากำแพงกระแทก เฮลิโอชีท และเฮลิโอพอส ข้อมูลล่าสุดจากองค์การนาซาแจ้งว่า ยานวอยเอจเจอร์ทั้ง 2 ลำได้เดินทางผ่านกำแพงกระแทกไปแล้วที่ระยะห่างประมาณ 93 หน่วยดาราศาสตร์จากดวงอาทิตย์

วันที่ 19 มกราคม 2006 นาซาส่งยานสำรวจแบบบินผ่าน นิวฮอไรซันส์ ขึ้นสู่อวกาศ ซึ่งเป็นยานสำรวจอวกาศแบบไร้คนขับลำแรกที่จะเดินทางไปสำรวจแถบไคเปอร์ ยานมีกำหนดบินผ่านดาวพลูโตในเดือนกรกฎาคม 2015 จากนั้นจะเดินทางเข้าสู่แถบไคเปอร์เพื่อสำรวจวัตถุในพื้นที่นั้นต่อไป