องค์ประกอบของระบบสุริยะ ดาวฤกษ์ในแถบลำดับหลักประเภท G2 ซึ่งมีมวลคิดเป็น 99.86%
ของมวลรวมทั้งระบบเท่าที่เป็นที่รู้จัก และเป็นแหล่งแรงโน้มถ่วงหลักของระบบ
โดยมีดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ซึ่งเป็นวัตถุในวงโคจรใหญ่ที่สุดสองดวงครอบครองมวลอีก
90% ของมวลส่วนที่เหลือวัตถุใหญ่ๆ
ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่อยู่บนระนาบใกล้เคียงกับระนาบโคจรของโลก
ที่เรียกว่า ระนาบสุริยวิถี ดาวเคราะห์ทั้งหมดจะเคลื่อนที่ใกล้เคียงกับระนาบนี้
ขณะที่ดาวหางและวัตถุในแถบไคเปอร์มักเคลื่อนที่ทำมุมกับระนาบค่อนข้างมาก
ดาวเคราะห์ทั้งหมดและวัตถุส่วนใหญ่ในระบบยังโคจรไปในทิศทางเดียวกับการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์
(ทวนเข็มนาฬิกา เมื่อมองจากมุมมองด้านขั้วเหนือของดวงอาทิตย์)
มีเพียงบางส่วนที่เป็นข้อยกเว้นไม่เป็นไปตามนี้ เช่น ดาวหางฮัลเลย์เป็นต้น
ขนาดวงโคจรของวัตถุต่างๆ
ในระบบสุริยะ จากเล็กไปใหญ่ เริ่มจากด้านซ้านบนวนตามเข็มนาฬิกา
ตามกฎการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ของเคปเลอร์
อธิบายถึงลักษณะการโคจรของวัตถุต่างๆ รอบดวงอาทิตย์ กล่าวคือ
วัตถุแต่ละชิ้นจะเคลื่อนที่ไปตามแนวระนาบรอบดวงอาทิตย์โดยมีจุดโฟกัสหนึ่งจุด
วัตถุที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่า (มีค่ากึ่งแกนเอกน้อยกว่า)
จะใช้เวลาโคจรน้อยกว่า บนระนาบสุริยวิถีหนึ่งๆ
ระยะห่างของวัตถุกับดวงอาทิตย์จะแปรผันไปตามเส้นทางบนทางโคจรของมัน
จุดที่วัตถุอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดเรียกว่า “จุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด”
(perihelion) ขณะที่ตำแหน่งซึ่งมันอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ที่สุด
เรียกว่า “จุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุด” (aphelion) วัตถุจะเคลื่อนที่ได้ความเร็วสูงที่สุดเมื่ออยู่ในตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด
และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำสุดเมื่ออยู่ในตำแหน่งไกลดวงอาทิตย์ที่สุด
ลักษณะของวงโคจรของดาวเคราะห์มีรูปร่างเกือบจะเป็นวงกลม ขณะที่ดาวหาง
ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุในแถบไคเปอร์ มีวงโคจรค่อนข้างจะเป็นวงรี
เมื่อศึกษาถึงระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์ในที่ว่างมหาศาลของระบบ เราพบว่า
ยิ่งดาวเคราะห์หรือแถบต่างๆ อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เท่าไร
มันก็จะยิ่งอยู่ห่างจากวัตถุอื่นใกล้เคียงมากเท่านั้น ตัวอย่างเช่น
ดาวศุกร์มีระยะห่างจากดาวพุธประมาณ 0.33 หน่วยดาราศาสตร์
ส่วนดาวเสาร์อยู่ห่างจากดาวพฤหัสบดีไป 4.3 หน่วยดาราศาสตร์
และดาวเนปจูนอยู่ห่างจากดาวยูเรนัสออกไปถึง 10.5
หน่วยดาราศาสตร์ เคยมีความพยายามศึกษาและอธิบายถึงระยะห่างระหว่างวงโคจรของดาวต่างๆ
(ดูรายละเอียดใน กฎของทิเทียส-โบเด) แต่จนถึงปัจจุบันยังไม่มีทฤษฎีใดเป็นที่ยอมรับ
ดาวเคราะห์ส่วนมากในระบบสุริยะจะมีระบบเล็กๆ ของตัวเองด้วย
โดยจะมีวัตถุคล้ายดาวเคราะห์ขนาดเล็กโคจรไปรอบตัวเองเป็นดาวบริวาร หรือดวงจันทร์
ดวงจันทร์บางดวงมีขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์เสียอีก
ดาวบริวารขนาดใหญ่เหล่านี้จะมีวงโคจรที่สอดคล้องกันเป็นส่วนใหญ่
คือจะหันหน้าด้านหนึ่งของดาวเข้าหาดาวเคราะห์ดวงแม่ของมันเสมอ
ดาวเคราะห์ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ 4
ดวงยังมีวงแหวนดาวเคราะห์อยู่รอบตัวด้วย เป็นแถบบางๆ ที่ประกอบด้วยเศษชิ้นส่วนเล็กๆ
โคจรไปรอบๆ อย่างเป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน
องค์ประกอบของระบบสุริยะ
ดวงอาทิตย์ (The Sun) เป็นดาวฤกษ์ซึ่งมีมวลร้อยละ
99 ของระบบสุริยะ
จึงทำให้อวกาศโค้งเกิดเป็นศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง
โดยมีดาวเคราะห์และบริวารทั้งหลายโคจรล้อมรอบ ดวงอาทิตย์มีองค์ประกอบหลักเป็นไฮโดรเจนซึ่งเป็นอยู่ในสถานะพลาสมา
(แก๊สที่มีอุณหภูมิสูงมากจนประจุหลุดออกมา)
ภาพที่ 1 ระบบสุริยะ
ดาวเคราะห์ (Planets) คือบริวารขนาดใหญ่ของดวงอาทิตย์
8 ดวง เรียงลำดับจากใกล้ไปไกล ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร
ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ดาวเคราะห์ทั้งแปดโคจรรอบดวงอาทิตย์
โดยมีระนาบใกล้เคียงกับระนาบสุริยวิถี ดาวเคราะห์ชั้นใน 4 ดวงแรก มีองค์ประกอบหลักเป็นของแข็ง ดาวเคราะห์ชั้นนอก 4 ดวงหลังมีองค์ประกอบหลักเป็นแก๊สไฮโดรเจนเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์
ดาวเคราะห์เกือบทุกดวงหมุนรอบตัวเองและโคจรรอบดวงอาทิตย์ในทิศทางเดียวกัน
(ดูรายละเอียดเพิ่มเติมใน การแบ่งประเภทดาวเคราะห์)
ดวงจันทร์บริวาร (Moons หรือ Satellites) หมายถึง
ดาวที่เป็นบริวารโคจรรอบดาวเคราะห์อีกที่หนึ่ง มิได้โคจรรอบดวงอาทิตย์โดยตรง โลกมีบริวารชื่อ ดวงจันทร์ (The Moon) โคจรล้อมรอบ
ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นก็มีดวงจันทร์บริวารโคจรล้อมรอบเช่นกัน ยกตัวอย่าง
ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์ขนาดใหญ่ 4 ดวง (Galilean
moons) ชื่อ ไอโอ (Io), ยูโรปา (Europa),
กันนีมีด (Ganymede) และคัลลิสโต (Callisto) ดาวเสาร์มีดวงจันทร์บริวารขนาดใหญ่ชื่อ
ไททัน (Titan)
ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf
Planets) เป็นนิยามใหม่ของสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International
Astronomical Union) ที่กล่าวถึง
วัตถุขนาดเล็กที่มีรูปร่างคล้ายทรงกลม (ภาพที่ 2) ที่มีวงโคจรเป็นรอบดวงอาทิตย์
ซ้อนทับกับดาวเคราะห์ดวงอื่น และไม่อยู่ในระนาบของสุริยวิถี ยกตัวอย่าง
ดาวพลูโตถูกจัดเป็นดาวเคราะห์แคระ เนื่องจากมีลักษณะคล้ายทรงกลม
มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ซ้อนทับกับวงโคจรของดาวเนปจูน
และเอียงตัดกับระนาบสุริยวิถีเป็นมุม 17° ดาวเคราะห์น้อยซีรีส ถูกจัดเป็นดาวเคราะห์แคระ
เนื่องจากมีลักษณะคล้ายทรงกลม มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ซ้อนทับกับวัตถุอื่นๆ
ที่อยู่ในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อย (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมใน นิยามของดาวเคราะห์)
ภาพที่ 2 ขนาดของดาวเคราะห์แคระเปรียบเทียบกับโลก (ที่มา: NASA, JPL)
ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids) คือวัตถุที่ไม่สามารถรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ได้ เนื่องจากถูกรบกวนจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่
เช่น ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์
ทำให้แรงไทดัลที่เกิดขึ้นมีกำลังมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างสสารภายในดาว
ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่มีองค์ประกอบหลักเป็นหิน แต่บางดวงมีโลหะปนอยู่
ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่อยู่ที่ "แถบดาวเคราะห์น้อย" (Asteroid
belt) ซึ่งอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์น้อยมีรูปทรงเหมือนอุกกาบาต
เนื่องจากมวลน้อยจึงมีแรงโน้มถ่วงน้อยไม่สามารถยุบรวมเนื้อดาวให้มีรูปร่างทรงกลม
วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยมีความรีมากกว่าวงโคจรของดาวเคราะห์ โดยวงโคจรส่วนใหญ่เอียงทำมุมกับระนาบสุริยวิถีเล็กน้อย
ในปัจจุบันได้มีการค้นพบดาวเคราะห์น้อยมากกว่า 3 แสนดวง
เนื่องจากดาวเคราะห์น้อยไม่สามารถรวมตัวเป็นดาวเคราะห์ได้
มันจึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในมาหลายพันล้านปีแล้ว
นักดาราศาสตร์จึงเปรียบว่า ดาวเคราะห์น้อยเป็นเสมือนฟอสซิลของระบบสุริยะ
ภาพที่ 3 แถบดาวเคราะห์น้อย (ที่มา: Pearson Prentice Hall, Inc)
วัตถุในแถบคอยเปอร์ (Kuiper Belt
Objects) มีองค์ประกอบหลักเป็นหินปนน้ำแข็ง
มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์อยู่ถัดจากดาวเนปจูนออกไป
วงโคจรของวััตถุในแถบคอยเปอร์เอียงทำมุมกับระนาบสุริยวิถีเล็กน้อย โดยมีระยะห่างจากดวงอาทิตย์ 40 – 500 AU
(AU ย่อมาจาก Astronomical Unit หรือ
หน่วยดาราศาสตร์ เท่ากับระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ หรือ 150 ล้านกิโลเมตร)
ดาวพลูโตและดาวเคราะห์แคระซึ่งถูกค้นพบใหม่เป็นวัตถุในแถบคอยเปอร์ เช่น เอริส เซดนา วารูนา ปัจจุบันมีการค้นพบวัตถุประเภทนี้แล้วมากกว่า 35,000 ดวง
ภาพที่ 4 แถบไคเปอร์ และวงโคจรของดาวพลูโต (ที่มา: NASA, JPL)
ดาวหาง (Comets) เป็นวัตถุขนาดเล็กเช่นเดียวกับดาวเคราะห์น้อย
แต่มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรีแคบ และทำมุมเอียงตัดกับระนาบของสุริยวิถีเป็นมุมสูง ดาวหางมีองค์ประกอบเป็นน้ำแข็ง (Ice
water) และแก๊สในสถานะของแข็ง
เมื่อดาวหางเคลื่อนที่เข้าหาดวงอาทิตย์
พลังงานจากดวงอาทิตย์ทำให้มวลของดาวหางระเหิดกลายเป็นแก๊ส
ลมสุริยะเป่าให้แก๊สเหล่านี้ให้พุ่งไปในทิศทางตรงข้ามกับดวงอาทิตย์
ปรากฏเป็นหางยาวหลายล้านกิโลเมตร
เมฆออร์ต (Oort Cloud) นักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์ชื่อ
แจน ออร์ต (Jan Oort) ตั้งทฤษฏีว่า
บริเวณขอบนอกของระบบสุริยะเป็นทรงกลม ซึ่งมีขนาดรัศมีประมาณ 50,000 AU จากดวงอาทิตย์
ห่อหุ้มด้วยวัสดุจำพวกน้ำแข็ง ซึ่งหากมีแรงโน้มถ่วงจากภายนอกมากระทบกระเทือน
น้ำแข็งเหล่านี้จะหลุดเข้าสู่วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ กลายเป็นดาวหางวงโคจรคาบยาว (Long-period
comets) ซึ่งมีคาบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์นานหลายหมื่นปี เมื่อดาวหางโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์
แรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์จะส่งอิทธิพลให้เปลี่ยนเป็นดาวหางวงโคจรคาบสั้น (Short-period
comets) เช่น
ดาวหางฮัลเลย์มีวงโคจรรูปวงรีแคบและคาบเกี่ยวกับวงโคจรของดาวยูเรนัส
มีคาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์เพียง 78 ปี
ภาพที่ 5 ตำแหน่งของแถบคอยเปอร์และเมฆออร์ต
(ที่มา: NASA, JPL
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น