14/10/66177บทที่ 7 จากการพิจารณาปฏิทินแบบเกรกอเรียนพบวา 1 ปจะมีคาประมาณ 365.24225 วัน ซึ่งใกลเคียงกับ ปทรอปกมาก และจะมีคาความคลาดเคลื่อน 0.00005 วัน ใน 1 ป หรือคิดเปน 1 วัน ใน 20,000 ป ปจจุบันปฏิทินของประเทศไทยใชในแตละป จะแบงออกเปน 12 เดือน มีทั้งสิ้น 365 วัน โดยเดือนที่ลง ทายดวย คม จะมี 31 วัน ลงทายดวย ยน จะมี 30 วัน และเดือนกุมภาพันธจะมี 28 วัน แตบางป (4 ป ครั้ง) เดือนกุมภาพันธจะมี29 วนัซึ่งปที่เดือนกุมภาพันธมี29 วัน นั้นจะเรียกวาปอธิกสุรทิน 353บทที่ 7 ฤดูกาล ฤดูกาลเกิดจากการโคจรของโลกรอบดวง อาทิตย ประกอบกับแกนของโลกที่เอียงทํามุม 23.5 องศา กับเสนตั้งฉากกับระนาบวงโคจรรอบดวง อาทิตย ดังภาพที่ 7.4ภาพท่ี7.4 ลกัษณะการเอียงของแกนโลกที่มา: Seeds and Backman. 2010, p. 24 354177
14/10/66178บทที่ 7 ฤดูกาลขึ้นอยูกับอุณหภูมทิี่พื้นโลกไดรับพลังงานความรอนจากดวงอาทิตยและขึ้นอยูกับจํานวนชั่วโมงใน ชวงเวลากลางวัน มุมเงยของดวงอาทิตยในเวลาเที่ยงวัน อีกทั้งตําแหนงละติจูดของผูสังเกต และตําแหนงของดวง อาทติยบนเสนสรุิยวิถีซึ่งทั้งหมดจะเปนองคประกอบของการเกิดฤดูกาลบนโลก ขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตยไปเรื่อย ๆ ดงัภาพที่7.5 ภาพท่ี7.5 แสดงการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย ที่มา : Fraknoi, Morrison and Wolff. 2017, p. 108 355บทที่ 7 ขา งข ึ้น ข างแรม เปนปรากฏการณที่เกี่ยวของกับดวงจันทรของโลก ที่ผูสังเกตจะสังเกตเห็นดวงจันทรมลีักษณะเปนเสี้ยว แตกตาง กันไป บางก็เห็นดวงจันทรเต็มดวง ซึ่งการที่ผูสังเกตสามารถเห็นดวงจันทรไดนั้นก็เนื่องมาจากแสงของดวงอาทิตยที่สอง มากระทบกบัผิวดวงจันทรแลวสะทอนมายังผูสังเกตบนโลกนั้นเอง ลักษณะการเปลี่ยนแปลงของดวงจันทรที่สังเกตเห็นได จะ เกิดขึ้นตามมุมระหวางโลก ดวงจันทร และดวง อาทิตย เรียกวาเฟส ของดวงจันทร (Lunar phase) ดังภาพที่ 7.6ภาพท่ี7.6 แสดงลักษณะการเฟสของดวงจนัทรที่มา: Seeds & Backman, 2010, p. 32 356178
14/10/66179บทที่ 7 ขางขึ้น ขางแรม สังเกตไดจากสวนของดวงจันทรดานมืด ถาดานมืดของดวงจันทรอยูทางดานทิศ ตะวันออก แสดงวาคืนนั้นเปนขางขึ้น และในทาง กลบักันถาดานมืดอยทูางดานทิศตะวันตกแสดงวาคืนนั้น เปนขางแรม ในแตละวันดวงจันทรจะเปลี่ยนตําแหนงบน ทองฟาวันละ 13 องศา เมื่อเทียบกับดาวฤกษฉากหลังคิด เปน 52 นาทีและตําแหนงของดวงจนัทรที่เปลี่ยนไปทาง ทิศตะวันออกในทุก ๆ วนัดังภาพที่7.7ภาพท่ี7.7 แสดงการเปลี่ยนแปลงตําแหนงของดวงจันทรบนทองฟา ที่มา: Seeds & Backman, 2010, p. 33 357บทที่ 7 การเปลี่ยนตําแหนงของดวงจันทรบนทองฟา ตัวอยางเชนถาวันนี้เปนวันขึ้น 15 ค่ํา แสดงวาวันถัดไปเปนวัน แรม 1 ค่ํา ดังน้ันตําแหนงของดวงจันทรจะต่ําลงไปในพื้นดินจากทางทิศตะวันออก 13 องศา และจะขึ้นมาทางทิศ ตะวนัออกบริเวณเหนือพื้นดินในเวลา 18.52 น. แสดงวาวันแรม 1 คํ่า ดวงจันทรจะขึ้นชากวาวันขึ้น 15 ค่ํา ราว 52 นาที ดังภาพที่ 7.8 ภาพที่ 7.8 แสดงการพิจารณาตาํแหนงของดวงจันทรวันแรม 1 ค่ํา 358179
14/10/66180บทที่ 7 น้ําข้น ึ นํา้ลง เปน ปรากฏการณที่เกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทรที่กระทําตอบริเวณตาง ๆ บนโลกไมเทากัน ทําใหของเหลว เชน ทะเล มหาสมุทร บนโลกที่อยูในแนวเดียวกับดวงจันทรโปงออกจากผิวโลก ดังภาพที่ 7.9 จากภาพที่ 7.9 ภาพ (ก) แสดงตําแหนงของโลกกับดวงจันทร เมื่อ ไมพิจารณาแรงดึงดูดของดวงจันทรที่กระทําตอโลก ภาพ (ข) แสดงผลของแรงดึงดูดของดวงจันทรที่กระทําตอโลก โดยเสนประ รูป วงกลมแสดงถึงระดับน้ําทะเลปานกลางปกติเทียบกับเสนทึบ รูปวงรีที่ แสดงถึงระดับน้ําทะเลจากการไดรับอิทธิพลแรงดึงดูดจาก ดวงจันทร ซึ่งจะสังเกตไดวาบริเวณที่โปงคือบริเวณ A และ B เปนบริเวณน้ําขึ้น สวนบริเวณ C และ D จะเปนบริเวณน้ําลงภาพท่ี7.9 แสดงการเกิดปรากฏการณน้ําขึ้น น้ําลง 359บทที่ 7 การหมุนรอบตัวเอง และความเอียง ของแกนโลกจะทําใหเกิดน้ําขึ้นน้ําลง 2 ครั้ง ในแตละวัน เชน ผูสังเกตทางซีกโลกเหนือ จะ สังเกตเหน็ความสูงของระดับนํ้าบริเวณดานที่โลกหันเขาหาดวงจันทรสูงกวา ระดับน้ําอีก ครึ่งวันตอมา ดังแสดงในภาพที่ 7.10 แตใน แตละวัน เวลาที่น้ําขึ้นสูงสุด และลงต่ําสุดจะ ชาไป วันละประมาณ 52 นาที ภาพที่ 7.10 ระดับความสูงของนํา้ขึ้น น้ําลง ที่ไมเทากัน (เสนประ) 360180
14/10/66181บทที่ 7 สุริยุปราคา เปน ปรากฏการณทางดาราศาสตรที่เกิดขึ้นเมื่อดวงจันทรโคจรเขามาอยูระหวางดวงอาทิตยกับโลก และเงาของ ดวงจันทรทอดมายังโลก ทําใหผูสังเกตบนโลกเห็นดวงอาทิตยถูกบัง ซึ่งลักษณะของเงาแบงออกเปนเงามืด (Umbra) เปนบริเวณที่แสงไมสามารถตกกระทบวัตถุได และเงามัว (Penumbra) เปนบริเวณที่แสงสามารถตกกระทบวัตถุได บางสวน ดังภาพที่7.11 โดยขนาดของเงามดืและเงามัวจะขึ้นอยูกบัระยะหางของตําแหนงวัตถุ ภาพที่ 7.11 การเกิดเงามืด และเงามัว ที่มา: Seeds & Backman, 2010, p. 31 361บทที่ 7 การเกิดปรากฏการณสุริยุปราคาจะใชเวลาไมนาน ในขณะที่ผูสังเกตเห็นดวงอาทิตยกําลังถูกดวงจันทร บัง อุณหภูมิบนผิวโลกลดต่ําลงเรื่อย ๆ และถาดวงจันทรบดบังดวงอาทิตยทั้งดวงบริเวณที่อยูในเงามืดก็จะมืด เหมือนเปนเวลากลางคืน สามารถสังเกตเห็นดวงดาวตาง ๆ บนทองฟาอยางชัดเจน สามารถสังเกตเห็นชั้น บรรยากาศโคโรนาของดวงอาทิตยไดอีกดวย ซึ่งปรากฏการณสุริยุปราคานี้ถูกแบงออกเปน 3 ประเภท (บุญรักษา สุนทรธรรม 2532, หนา 133) ดังตอไปนี้ 362181
14/10/66182บทที่ 7 สุริยุปราคาแบบเต็มดวง (Total solar eclipse) เปน ปรากฏการณที่ดวงจันทรโคจรเขามาอยูระหวางดวงอาทิตยกับโลก เงาของดวงจันทรทอดลงบนโลก ดังภาพ ที่7.12 ซึ่งถาผูสังเกตอยูตําแหนงของเงามืดจะเห็นขนาดปรากฏของดวงจนัทรคอย ๆ บดบังดวงอาทิตยพอดี ภาพท่ี7.12 การเกดิปรากฏการณสุริยุปราคาเต็มดวงที่มา: ดดัแปลงจาก Seeds & Backman, 2010, p. 35 363บทที่ 7 สุริยุปราคาแบบบางสวน (Partial solar eclipse) มีลักษณะเหมือนกันกับปรากฏการณสุริยุปราคา เต็มดวง ตางกันเพียงผูสังเกตอยูที่บริเวณเงามัวของดวงจันทรไมสามารถ สังเกตเห็นดวงจันทรบังดวงอาทิตยไดทั้งดวง บังเพียงบางสวน เทานั้น ดังภาพที่ 7.13 ซึ่งมีโอกาสเกิดขึ้นไดมากกวาปรากฏการณ สุริยุปราคาแบบอื่น ๆภาพท่ี7.13 สุริยปุราคาแบบบางสวนที่มา : https://www.narit.or.th/index.php/caas/101-apod/762-apod-2013-10-06 364182
14/10/66183บทที่ 7 สุริยุปราคาแบบวงแหวน (Annular solar eclipse) ลักษณะเหมือนกับปรากฏการณสุริยุปราคาเต็มดวง ตางกันเพียงระยะหางของดวงจันทรอยูไกลกวา ปรากฏการณสุริยุปราคาแบบเต็มดวง ผูสังเกตอยูที่บรเิวณเงามืดของดวงจันทรจะสงัเกตเห็นดวงจันทรบังดวงอาทิตยไดทั้งดวง แตขนาดปรากฏของดวงจันทรเลก็กวาดวงอาทิตยจงึเห็นเปนลักษณะเหมือนวงแหวน ดังภาพที่7.14 ภาพท่ี7.14 การเกดิปรากฏการณสุริยุปราคาวงแหวนที่มา: ดัดแปลงจาก Seeds & Backman, 2010, p. 37 365บทที่ 7 จันทรุปราคา เปนปรากฏการณดาราศาสตรที่ดวงจันทรโคจรเขามาอยูในเงาของโลกดังภาพที่ 7.15 ผูสังเกตบนโลกจะ คอย ๆ เห็นดวงจันทรลับหายไปในสวนโคงของเงาโลกทั้งดวง โดยปรากฏการณจันทรุปราคาสามารถแบงออกเปน 3 ประเภท ดังนี้ ภาพที่ 7.15 การเกิดปรากฏการณจ ันทรุปราคา ที่มา : Bennett, Donahues, Schneider, & Voit, 2012, p. 45 366183
14/10/66184บทที่ 7 จันทรปุราคาแบบเต็มดวง (Total lunar eclipse) ดวงจันทรจะโคจรเขาไปอยูในเงามืดของโลกทั้งดวงผูสังเกตบนโลกจะคอย ๆ เห็นดวงจันทรคอย ๆ มืด จนกระทั่งดวงจันทรมืดหายไป อยางไรก็ตามเมื่อดวงจันทรเขาไปอยูในเงามืดของโลกท้ังหมดแลวผูสังเกตยังสามารถ เห็นดวงจันทรเต็มดวงไดอีกครั้ง ก็เพราะวาแสงของดวงอาทิตยที่หักเหกับช้ันบรรยากาศของโลกซึ่งเปนแสงในชวง ความยาวคลื่นสีแดงไปกระทบผิวดวงจันทรแลวสะทอนกลับมายงัโลกทําใหผูสังเกตเห็นดวงจันทรเต็มดวงอีกครั้งแตมีสี แดง ดังภาพที่ 7.16 ภาพที่ 7.16 การเกิดปรากฏการณจันทรุปราคาเต็มดวง ที่มา : Bennett, Donahues, Schneider, & Voit, 2012, p. 45 367บทที่ 7 จันทรปุราคาแบบบางสวน (Partial lunar eclipse) เปนปรากฏการณคลาย ๆ กับปรากฏการณจนัทรุปราคาแบบเต็มดวงตางกันเพียงการโคจรของดวงจันทรจะเขาไปอยูทั้งในเงามืด และเงามัวของโลก ผูสังเกตจะเห็นดวงจันทรคอย ๆ มืดบางสวนเทานั้น ดังภาพที่ 7.17 แลว กลบัมาเปนดวงจันทรเต็มดวงปกตอิีกครั้ง ภาพที่ 7.17 การเกิดปรากฏการณจ ันทรุปราคาแบบบางสวน ที่มา : Bennett, Donahues, Schneider, & Voit, 2012, p. 45 368184
14/10/66185บทที่ 7 จันทรปุราคาเงามัว (Penumbra lunar eclipse) เปนปรากฏการณท ี่ดวงจันทรโคจรเขาไปอยูในเงามัวของโลกเทานั้น ผูสังเกตจะเห็นเปนดวงจันทรเต็มดวงธรรมดา เนื่องจากดวงตาของมนุษยไมสามารถแยกแยะความแตกตางของแสงที่สะทอนจากดวงจันทรไดอยางชัดเจน ดัง ภาพที่ 7.18 ภาพที่ 7.18 การเกิดปรากฏการณจันทรุปราคาแบบเงามัว ที่มา : Bennett, Donahues, Schneider, & Voit, 2012, p. 45 369บทที่ 7 ปรากฏการณแสงโลก เปนปรากฏการณที่แสงจากดวงอาทิตยสองมายังโลกแลวสะทอนไปที่ผิวดวงจันทรแลวสะทอนกลับมายังโลก อีกครั้ง ดงัภาพที่7.19 ผูสังเกตบนโลกจะเห็นแสงจาง ๆ บนพื้นผวิดวงจันทรด านมืด ซึ่งแสงที่เห็นน้ีไมใชแสงจากดวง อาทิตยโดยตรง แตเปนแสงของดวงอาทิตยที่สะทอนกับผิวโลก ซึ่งปรากฏการณนี้นักอุตุนิยมวิทยาไดทําการเก็บ รวบรวมขอมูลคาความสวางของแสงโลกเพื่อศึกษาถึงการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศโลกโดยรวม ภาพที่ 7.19 การเกิดปรากฏการณแสงโลก ที่มา : สถาบันวจิัยดาราศาสตรแหงชาติ (องคกรมหาชน), 2561, หนา 15 370185
14/10/66186บทสรุปประจําบทที่ 7 ปรากฏการณดานดาราศาสตรส วนใหญจะเปนปรากฏการณท่เีกดิขึ้นนอกเหนือช้นับรรยากาศโลกขึ้นไป หรือแมแตการ หมุนรอบตัวเองของโลกก็ยังสงผลใหเกิดการขึ้นตกของวัตถุทองฟา ทําใหเกิดเปนกลางวันกลางคืน กลายมาเปนเวลาที่ใชกันอยู ในทกุวันนี้และนอกจากนี้ยังมีปรากฏการณดาราศาสตรอื่นอีก เชน ปรากฏการณขางขึ้น ขางแรม สุริยุปราคา จันทรุปราคา เปนตน เวลาทางดาราศาสตร จากการศกึษาการขึ้น-ตก ของดวงอาทิตยทําใหมนุษยนําหลกัการนี้มาประยุกตเปนเวลา อีกทั้งระยะการโคจรของโลก รอบดวงอาทิตยมาเปนตัวกําหนดของเวลาใน 1 ปที่สังเกตไดจากการเกิดฤดูกาลตาง ๆ ซึ่งทั้งปรากฏการณท้ังหมดน้ีลวนแลว เกิดจากปรากฏการณทางดาราศาสตร โดยเวลาทางดาราศาสตร ไดแก เวลาดาราคติ เวลาสุริยปรากฏ และเวลาสุริยคติ ซึ่งได ประยกุตเวลาทางดาราศาสตรมาเปนสัปดาหเดือน ปและฤดูกาล ขางขึ้น ขางแรม เปนปรากฏการณที่เกี่ยวของกบัดวงจันทรของโลก ที่ผูสังเกตจะสังเกตเห็นดวงจันทรมีลักษณะเปนเสี้ยวแตกตางกันไป ซึ่งลักษณะการเปลี่ยนแปลงเสี้ยวของดวงจันทรที่สังเกตเห็นไดจะเกิดข้ึนตามมุมระหวางโลก ดวงจันทรและดวงอาทิตยเรียกวาเฟสของดวงจันทรโดยถาสังเกตเห็นดวงจันทรเต็มดวง จะเรยีกวาเปนวนัข้นึ 15 ค่ํา หรือคืนเดือนเพ็ญ และในวันถัดไป ก็จะเปนวันแรม 1 ค่ํา แรม 2 ค่ํา ไปเรื่อยๆ แลวจะเห็นดวงจันทรเปนเสี้ยวเล็กลงเรื่อย ๆ จนถึงวันแรม 15 ค่ํา หรือคืนเดือนมืด ถัดจากนั้นก็เปนวันขึ้น 1 ค่ํา 2 ค่ํา ไปจนถึงขึ้น 15 ค่ํา วนไปลักษณะน้เีรื่อย ๆ 371บทสรุปประจําบทที่ 7 น้ําขึ้น น้ําลง เปนปรากฏการณที่เกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทรที่กระทําตอบริเวณตาง ๆ บนโลกไมเทากัน ทําใหของเหลว เชน ทะเล มหาสมุทร บนโลกที่อยูในแนวเดียวกับดวงจันทรโปงออกจากผิวโลก สุริยุปราคา เปนปรากฏการณที่เกิดข้นึเมื่อดวงจนัทรโคจรเขามาอยูระหวางดวงอาทติยกับโลกและเงาของดวงจันทรทอดมายังโลก ทําใหผูสังเกตบนโลกเห็นดวงอาทิตยถูกบงัแบงออกเปน 3 ประเภท สุริยุปราคาแบบบางสวน และสุริยุปราคาแบบวงแหวน จันทรุปราคา เปนปรากฏการณที่ดวงจันทรโคจรเขามาอยูในเงาของโลก ผูสังเกตบนโลกจะคอย ๆ เห็นดวงจันทรลับหายไปในสวน โคงของเงาโลกทั้งดวง โดยปรากฏการณจันทรุปราคาสามารถแบงออกเปน 3 ประเภท ไดแก จันทรุปราคาแบบเต็มดวง จันทรุปราคาแบบบางสวน และจันทรุปราคาเงามัว ปรากฏการณแสงโลก เปนปรากฏการณที่แสงจากดวงอาทิตยสองมายังโลกแลวสะทอนไปที่ผิวดวงจันทรแลว สะทอนกลับมายังโลกอีกครั้ง ทําใหผูสังเกตบนโลกจะเห็นแสงจาง ๆ บนพื้นผิวดวงจันทรดานมดื 372186
14/10/66187แบบฝกหัดทายบทที่ 7 1. ดาราศาสตรใชปรากฏการณใดในการระบุวันและเวลา 2. จุดคงที่บนทองฟาท่ใีชเปนตําแหนงอางอิงในการพิจารณาคาเวลาดาราคติ3. ถาผูสังเกตสังเกตเห็นดาวฤกษดวงหนึ่งอยูบนเสนเมริเดียนพอดีและถาดาวฤกษดวงนี้มีคา R.A. เทากับ 8 ช่ัวโมง ดาวฤกษดวงน้จีะมีเวลาดาราคติเทาใด 4. นักศกึษาคิดวาถาผูสังเกตอยูคนละตําแหนงลองจิจูดบนโลก จะมีเวลาเทากันหรอืไมเพราะเหตุใด 5. ถาขณะน้เีมอืงกรนีิชเปนเวลา 12.00 น. ประเทศที่มีโซนเวลาเปน -7 และ +5 จะเปนเวลากี่โมง 6. ถาเวลาที่มหาวิทยาลัยราชภัฏภูเก็ต คือ 13.00 น. เวลาสากลจะมีคาเทาใด 7. นกัศึกษาจงอธิบาย และใหเหตุผลเกี่ยวกับการเกิดฤดูหนาว และฤดูรอนของซีกโลกเหนือ 8. ในการเกิดปรากฏการณสุริยปุราคาเต็มดวงถาผูสังเกตไมอยูในเงามดืและเงามัว จะสามารถสังเกตเหน็ ปรากฏการณดังกลาวหรือไมเพราะเหตุใด 9. นักศกึษาจงอธิบายวาเพราะเหตุใดเมื่อดวงจนัทรโคจรมาในเงาของโลกแลว ผูสังเกตยังสามารถเห็นดวงจันทรไดอีก 373เอกสารอา งองิประจําบทที่7 บุญรักษา สุนทรธรรม. (2532). ดาราศาสตรทั่วไป เลม 1. เชียงใหม: ภาควิชาฟสิกส คณะวิทยาศาสตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม.สถาบันวิจัยดาราศาสตรแหงชาติ (องคกรมหาชน). ปรากฏการณแสงโลก. สืบคน 24 ตุลาคม 2561, จาก http://www.narit.or.th Bennett, J., Donahues, M., Schneider, N., & Voit, M. (2012). The essential cosmic perspective. (6th ed.). San Francisco: Pearson Education, Inc. Fraknoi, A., Morrison, D., & Wolff, C. (2017). Astronomy. Texas: OpenStax. Karttunen, H., Kröger, P., Oja, H., & Poutanen, M. (2012). Fundamental Astronomy. (5th ed.). New York: Springer Berlin Heidelberg. Seeds, A., & Backman, E. (2010). Astronomy: The Solar System and Beyond. (6th ed.). California: Nelson Education, Ltd. 374187
14/10/66188บทที่ 8 แผนบริหารการสอนประจําบท ทัศนูปกรณทางดาราศาสตร อาจารยวรีวัฒน อินทรทั ต แผนบริหารการสอนประจําบท เนื้อหา/สาระการเรียนรู 1. กลองโทรทรรศน 2. สมบัติของกลองโทรทรรศน 3. กลองโทรทรรศนวิทยุและกลองโทรทรรศนอวกาศ บทสรุปประจําบทที่ 8 แบบฝกหัดทายบทที่ 8 เอกสารอางอิงประจําบทที่ 8 376188
14/10/66189แผนบริหารการสอนประจําบท วัตถปุระสงคเชงิพฤติกรรม 1. ผูเรียนสามารถอธิบายความหมาย หลักการ ประเภท และสมบัติของกลองโทรทรรศนได 2. ผูเรียนสามารถอธิบายลักษณะและประโยชนของอุปกรณรับแสงได 3. ผูเรียนสามารถอธิบายความหมายและประโยชนของกลองโทรทรรศนวิทยุและกลองโทรทรรศนอวกาศได 4. ผูเรียนสามารถคํานวณหาคาของปริมาณตางๆ ของคุณสมบัติกลองโทรทรรศนได 377แผนบริหารการสอนประจําบท วิธสีอนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจาํบท 1. ผูสอนสนทนากับผูเรียนถึงความรูความเขาใจเบื้องตนเกี่ยวกับทัศนูปกรณทางดาราศาสตร จากนั้นให ผูเรียนชวยกันอภิปราย 2. ผูสอนบรรยายหัวขอกลองโทรทรรศนประเภท และสมบตัของกลองโทรทรรศน และกลองโทรทรรศน ิวิทยุและกลองโทรทรรศนอวกาศ จากนั้นสุมถามผูเรียนเพื่อทดสอบความเขาใจ 3. ผูสอนแบงกลุมผูเรียน และใหผูเรียนฝกปฏิบัติการประกอบกลองโทรทรรศนและเรยีนรูการใชงาน ดังนี้กลุมที่ 1 กลองโทรทรรศนประเภทหักเหแสง กลุมที่ 2 กลองโทรทรรศนประเภทสะทอนแสง กลุมที่ 3 กลองโทรทรรศนประเภทผสม 4. ผูสอนมอบหมายงานใหผูเรยีนทําแบบฝกหัดทายบท 378189
14/10/66190แผนบริหารการสอนประจําบท สื่อการเรยีนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอน บทที่ 8 2. Power point 3. คลิปวิดีโอ 4. กลองโทรทรรศนประเภทหักเหแสง 5. กลองโทรทรรศนประเภทสะทอนแสง 6. กลองโทรทรรศนประเภทผสม 7. แบบฝกหัดทายบท 379แผนบริหารการสอนประจําบท การวัดและประเมินผล 1. สังเกตความตั้งใจเรียน และการมีสวนรวมในกิจกรรมการเรยีนการสอน 2. พิจารณาการอภิปรายแลกเปลี่ยนความรใูนหองเรียน 3. พิจารณาผลของการประกอบและการใชกลองโทรทรรศน 4. ตรวจแบบฝกหัดทายบท 380190
14/10/66191บทที่ 8 เนื้อหา ทัศนูปกรณทางดาราศาสตร อาจารยวรีวัฒน อินทรทั ต บทที่ 8 ดาวเคราะหในระบบสุริยะ กลองโทรทรรศน สมบัติของกลองโทรทรรศน กลองโทรทรรศนวิทยุและกลองโทรทรรศนอวกาศ 382191
14/10/66192บทที่ 8 กลองโทรทรรศน ศตวรรษที่ 16 แจน ลิปเพอรเซย (Jan Lippershey) ไดนําเลนส 2 ชิ้น มาวางในแนวเดียวกันใน ระยะหางกันพอ จากนั้นนําไปสองวัตถุพบวาภาพวัตถุที่เห็นมันอยูใกลเขามา ซึ่งมันเปนหลักการทํางานของกลอง สองทางไกล ตอมา กาลิเลโอ ไดนําแนวความคิดนี้มาประยุกตสรางเปนกลองโทรทรรศนตัวแรก ที่มีกําลังขยาย 3 เทา และได พัฒนาใชเลนสขนาดเสนผานศูนยกลางเปน 1 นิ้ว กับเลนสขนาดเสนผานศูนยกลาง 1/3 นิ้ว ทํา กลองขึ้นมาใหมที่มีกําลังขยาย 33 เทา เพื่อสังเกตการณวัตถุทองฟา เปนจุดเริ่มตนของการพัฒนาความรูดานดารา ศาสตรครั้งสําคัญ (บุญรักษา สุนทรธรรม, 2532, หนา 255) 383บทที่ 8 กลองโทรทรรศนแบบหักเหแสง หรือกลองโทรทรรศนแบบกาลิเลียน (Galilian telescope) โทรทรรศนชนิด นี้จะประกอบดวยเลนสนูน สองอัน อันหนึ่งอยูใกลวัตถุ เรียกเลนสใกลวัตถุ (Objective lens) จะมีขนาดใหญ และมีความยาวโฟกัส มาก ในขณะที่เลนสนูนอีกอันหน่งึจะเปนเลนสใกลตา (Eye piece) ดังภาพที่ 8.1 จะมีความยาวโฟกัสสั้น ภาพวัตถุจะ ปรากฏที่จุดรวมแสงเลนสนูนใกลตาจะมีหนาที่ขยายภาพ จากวัตถุซ่งึภาพจะเปนภาพจริงหัวกลับขนาดใหญกวาวัตถุภาพที่ 8.1 กลองโทรทรรศนแบบหักเหแสง ที่มา : https://www.narit.or.th/index.php/chachoengsao-observatory/cco-camera-menu-b 384192
14/10/66193บทที่ 8 กลองโทรทรรศนแบบสะทอนแสง หรืออาจจะเรียกอีกอยางหนึ่งวากลองโทรทรรศน แบบนิวโตเนียน (Newtonian telescope) จะประกอบดวย กระจกโคงเวาพาราโบลา แสงจากวัตถุจะถูกสะทอนดวย กระจกโคงเกิดภาพที่จุดรวมแสง แลวจะมีกระจกเงาราบ สะทอนภาพออกมาบริเวณขางกลอง แลวตรงไปที่เลนสใกล ตา ดังภาพที่ 8.2 ซึ่งความยาวของกลองโทรทรรศนแบบ สะทอนแสงนี้จะเทากบัความยาวโฟกัสของกระจกโคงเวาภาพท่ี8.2 กลองโทรทรรศนแบบสะทอนแสง ที่มา : https://www.narit.or.th/index.php/chachoengsao-observatory/cco-camera-menu-b 385บทที่ 8 กลองโทรทรรศนแบบผสม กลองแบบชมิดท แคสสิเกรน เปนกลอง โทรทรรศนที่มีความยาวโฟกัสคอนขางยาวแตมี ลํากลองสั้น เนื่องจากออกแบบใหลําแสงมีการ สะทอนกลับไปกลับมาหลายครั้งในกลอง ดัง ภาพที่ 8.3 จะใชกระจกโคงทําหนาที่รวมแสง และใชเลนสปรับแกภาพใหคมชัดมากขึ้นที่บริเวณหนากลอง ซึ่ง โดยทั่วไปแลวกลองโทรทรรศนแบบผสมที่นิยมใช คือ กลองแบบชมิดท แคสสิเกรน และกลองแบบแมคซูทอฟแคส สิเกรน ภาพที่ 8.3 หลักการทํางานของกลองแบบชมิดท แคสสิเกรน 386193
14/10/66194บทที่ 8 กลองแบบแมคซูทอฟ แคสสิเกรน เปนกลองโทรทรรศนที่มีความยาวโฟกัสยาวมาก และมีความคมชัดที่ เทียบเทากับกลองโทรทรรศนแบบหักเหแสงที่มีขนาดเทากัน ดังภาพที่ 8.4 กลองชนิดนี้มักใชในการสังเกตการณ ดาวเคราะห และวัตถุที่ตองการความคมชัดสูง เชน ระบบดาวคู ภาพที่ 8.4 หลักการทํางานของกลองแบบแมควูทอฟ แคสสิเกรน 387บทที่ 8 ฐานกลองโทรทรรศน กลองโทรทรรศนทุกชนิดจะตองมีฐานต้ัง หรือขาตั้งกลองเปนสวนประกอบหลักที่สําคัญ ซึ่งฐานตั้งกลองที่พบเห็นทั่วไปแบงออกเปน 3 ประเภท ไดแกฐานตั้งกลองแบบอัลตาซิมุธ (Altazimuth mount) ฐานต้ังกลองแบบ ตอบโซเนียน (Dobsonion mount) และฐานตั้งกลองแบบอีเคลทอเรียล (Equatorial mount) 388194
14/10/66195บทที่ 8 ฐานตั้งกลองแบบอัลตาซิมุธ เปนฐานตั้งกลองที่หมุนไดสองมุม คือ มุมทิศ (Azimuth) และมุมเงย (Altitude) แสดงดังภาพที่ 8.5 ฐานต้ังกลอง ลักษณะน้ีสวนใหญเปนกลองขนาดเล็ก เชน กลองดูนก สองสัตว เปนตน ฐานกลองแบบอัลตาม มีหลักการ ใชงาย ติดตั้ง รวดเร็ว แตไมสามารถติดตามดาวไดโดยอัตโนมัติผูใชจะตองคอยเปลี่ยน หรือเลื่อนกลองตามวัตถุที่ตองการ สังเกตภาพท่ี8.5 หลักการทํางานของฐานตั้งกลองแบบอลตาซิมุธ ัที่มา : Seeds & Backman, 2010, p. 81 389บทที่ 8 ฐานต้งักลองแบบดอบโซเนียนเปนฐานตั้งกลองอัลตา ซิมุธแบบหนึ่งที่ ออกแบบโดย จอหน ดอบสัน (John dobson) ชาวอเมริกัน เพื่อใชในการตั้งกลองโทรทรรศนแบบสะทอนแสง นิวโตเนียนโดยเฉพาะ ดังภาพที่ 8.6 เปนฐานกลองที่แข็งแรง เคลื่อนยายสะดวกและประกอบงาย แตก็ไมมีระบบติดตาม อัตโนมัติภาพท่ี8.6 ฐานตั้งกลองแบบดอบโซเนียน ที่มา : https://www.xn--42cg6bh3chdf6amw3ac7eb1a9bd8ntg1d.com/dob/ 390195
14/10/66196บทที่ 8 ฐานตั้งกลองแบบอีเคลทอเรียล เปนฐานกลองที่ใชในทาง ดาราศาสตรโดยเฉพาะ และยังเปนฐานกลองที่นิยมใชกันมาก ที่สุด เพื่อใชในการติดตามการเคล่ือนที่ของวัตถุทองฟา ฐาน กลองอีเคลทอเรียจะมแีกนหมุนสองแกน คือ แกนไรทแอสเซน ชัน และแกนเดคลิเนชัน ดังภาพที่8.7 การต้ังแกนของกลองนี้ใหชี้ไปที่ขั้วฟาทุกครั้งเมื่อใชงาน ภาพที่ 8.7 แสดงลักษณะการเอียงของแกนโลก ที่มา : Seeds and Backman. 2010, p. 81 391บทที่ 8 การตั้งฐานอิเคลทอเรียลในประเทศไทย (ซีกโลกเหนือ) จะตองเล็งแกนไรท แอสเซนชัน ไปที่ขั้วฟาเหนือ หรือดาวเหนือ ดังภาพที่ 8.8 ภาพท่ี8.8 การติดตั้งฐานกลองแบบอีเคลทอเรียล ที่มา : https://www.narit.or.th/index.php/chachoengsao-observatory/cco-camera-menu-b 392196
14/10/66197บทที่ 8 เลนสใกลตา เปนอุปกรณที่สําคัญมากที่ใชรวมกับกลองโทรทรรศนในการสังเกตวัตถุทองฟา โดยเลนสใกลตาชิ้นแรกถูก สรางขึ้นในชวงป ค.ศ. 1608-1609 โดยฮานส ลิเปอรซี่ ซึ่งเปนเลนสนูน จากนั้นนักดาราศาสตรก็ไดออกแบบและ พฒันาเลนสใกลตา จึงทําใหปจจุบันมีเลนสใกลตาหลายชนิด ดังตอไปนี้ เลนสใกลตาแบบไฮเกนส (Huygenian) ประดิษฐขึ้นโดยคริสเตียน ไฮเกนส (Chistian hygens) ในป ค.ศ. 1703 เปนเลนสใกลตาที่สรางไดงาย โดยการนาํเลนสนูนดานเดียว 2 ช้นิมาเรียงตอกัน แตการใชงานยังไมดีพอ เม่อืประกอบเขากับกลองโทรทรรศน เลนสตาแบบเคลเนอร (Kellner) ประดิษฐข้นึโดยคารล เคลลเนอร(Cart kellner) ในปค.ศ. 1849 โดย นําเอาเลนสใกลตาแบบแรมสเดนมาประยุกตซ่งึถือเปนจุดเริ่มตนของเลนสตาสมัยใหม โดยจะใชเลนสแกความคลาด สีตอกัน 2 ชิ้น ซึ่งจะชวยในการแกความคลาดสีได 393บทที่ 8 เลนสใกลตาแบบแรมสแดน (Ramsden) ประดิษฐข้ึนโดยเจซซี่แรมสเดน (Jesse ramsden) ในปค.ศ.1782 โดยการนําเลนสนูนดานเดียว 2 ชิ้น ประกบกันแตใหดานนูนหันเขามาหากัน ขอดีของเลนสตาประเภทนี้คือ ไมเกดิการบิดเบี้ยวของภาพ และยังเปนเลนสตาตนแบบท่ีใชในการประยุกตทําเลนสตาประเภทเคลเนอรและพลอซ เซิล แตขอเสียของเลนสตาประเภทน้ีคือ ระยะในการมองภาพสั้นมาก มีการคลาดสีและความคลาดทรงกลม ความ คมชัดของภาพไมสม่ําเสมอ เลนสใกลตาแบบ (Orthoscopic) ประดิษฐขึ้นโดยเอรนิสต คารล แอบเบ (Ernst Kart abbe) ในป ค.ศ. 1880 โดยใชเลนสประกบกนั 3 ชิ้น ซึ่งถือวาเปนการออกแบบเลนสตาที่ดีที่สุดในศตวรรษท่ี20 โดยเลนสตาประเภทน้ี ไดรวมคุณสมบัติที่ดีของระยะหางในการมองเห็นกับการแกการบิดเบี้ยวของภาพที่ขอบของเลนสตา รวมถึง ความคลาดอื่น ๆ 394197
14/10/66198บทที่ 8 อุปกรณรับแสง เนื่องจากดวงตาของมนุษยมีขีดจํากัดในการสังเกตการณดาราศาสตร และยังไมสามารถสะสมแสงได เนื่องจากดวงตาสงขอมูลไปยังสมองโดยทันทีจึงไมสามารถประมวลผลคาของแสงไดนั้น นักดาราศาสตรจึง ประยุกตใชการถายภาพนิ่งมาเปนสิ่งที่ชวยในการพจิารณาศึกษาวตัถุตางๆ โดยมีวัสดุอุปกรณที่สามารถสะสมแสงไดดงัตอไปนี้ ฟลม (Film) เปนอุปกรณสะสมแสงอยางหนึ่งที่คนสวนใหญรูจักและคุนเคยกนั ฟลมทํางานโดยสารเคมีไว แสงที่ เคลือบอยูบนแผนเซลลูลอยดหรือแผนแกว ซึ่งจะทําปฏิกิริยาและเปลี่ยนสภาพไปเมื่อถูกแสง ฟลมที่ใชกัน ทั่วไปจะมีคาความไวแสงราว 100 - 400 แตในทางดาราศาสตรคาความไวแสงจะมีคา 800 ขึ้นไป อยางไรก็ตามก็มี วิธีการเพ่มิคาความไวแสงของฟลม โดยใชกระบวนการไฮเปอรเซนซิไทเซชัน (Hypersensitization) ท่ีจะนําฟลมไป รมกาซไฮโดรเจน ซ่งึจะทําใหฟลมมีคาความไวแสงเพิ่มมากขึ้นหลายเทา 395บทที่ 8 ซีซีดี (CCD, Charge coupled device) หรือเครื่องคูควบประจุ มี ลักษณะเปนชีพรบัแสงอิเล็กทรอนิกสดังภาพ 8.9 ทาํหนาที่เชนเดียวกับฟลม โดย ซีซีดีที่เปนชิพนี้จะมีความไวแสงมาก ซึ่งจะเปลี่ยนอนุภาคแสงเกือบทั้งหมดที่ตกลง บนชีพระหวางการเปดหนากลองใหเปนอิเล็กตรอน และนับจํานวนอิเล็กตรอนใน แตละบริเวณของชิพทันทีหลังจากถายภาพ บริเวณท่ีนับอิเล็กตรอนไดมากก็คือ บริเวณที่มีความสวางมาก โดยจะใชซอฟตแวรในคอมพิวเตอรในการควบคุม และสรางภาพของ วัตถุจากขอมูลของจํานวนอิเล็กตรอน การรับแสงของซีซีดีมีประสิทธิภาพ มากกวา ฟลมเนื่องจากเปนการวัดความเขมแสงโดยตรงไมผานกระบวนการทาง เคมีอกีทั้งซีซีดียังสามารถสะสมแสงในชวงความยาวคลื่นกวางกวาฟลมมาก ภาพที่ 8.9 ซีซีดี ชิพ ที่มา: Fraknoi, Morrison & Wolff, 2017, p. 270 396198
14/10/66199บทที่ 8 สมบัติของกลองโทรทรรศน กําลังขยายของกลองโทรทรรศน เปนความสามารถในการขยายขนาดของวัตถุใหมีขนาดใหญขึ้น ซึ่งจะทําใหสังเกตวัตถุทองไดอยางละเอียด คาํนวณไดจากสมการ 8.1 (8.1) 397บทที่ 8 ตัวอยางที่ 8.1 กลองโทรทรรศนหนึ่งมีเลนสใกลวัตถุที่มีความยาวโฟกัส 50 มิลลิเมตร ถาใชเลนสใกลตาที่มีความยาว โฟกัส 10 มิลลเิมตร กลองโทรทรรศนนี้จะมีกําลังขยายเทาใด 398199
14/10/66200บทที่ 8 กําลังแยกภาพ เปนคาระยะหางเชิงมุมระหวางวัตถุสองวตัถุที่นอยท่ีสุดที่กลองโทรทรรศนสามารถแยกภาพออกเปนสองวัตถุไดซึ่งก็คือความสามารถของกลองโทรทรรศนในการแยกรายละเอียดของภาพนั้นเอง กําลังแยกภาพจะขึ้นอยูกับขนาดของ หนากลอง ถาขนาดของหนากลองมากก็จะรับแสงไดมาก ภาพที่เห็นจะมีความคมชัดมาก ซึ่งกําลังการแยกภาพสามารถ คาํนวณไดดังสมการ 8.2 (8.2) 399บทที่ 8 ตัวอยางที่ 8.2 กลองโทรทรรศนที่มีขนาดเสนผานศูนยกลางหนากลอง 10 นิ้ว จะมีคากําลังแยกภาพเทาใด วิธีทํา จากสมการ คากําลังแยกภาพของกลองโทรทรรศนขนาดเสนผานศูนยกลาง 10 น้วิจะมีกําลังแยกภาพ 0.456 พิลิปดา 400200
14/10/66201บทที่ 8 พื้นที่รับแสง เปนพ้นืที่ทั้งหมดของหนากลองท่เีปรียบเสมือนเปนรูมานตาในการสังเกตการณวัตถุตาง ๆ ซึ่งในการหาคาพื้นที่รับแสงจะหาไดจากสมการพื้นที่วงกลม ดังสมการ 8.3 (8.3) 401บทที่ 8 ตัวอยางที่ 8.3 กลองโทรทรรศนหักเหแสงหนึ่งมีขนาดเสนผานศูนยกลางหนากลอง 4 นิ้ว กลองโทรทรรศนนี้จะมีพื้นที่รับแสงเทาใด วิธีทํา จากเสนผานศนูยกลางหนากลองโทรทรรศนคือ4 นิ้ว จะไดรัศมีหนากลอง เปน 2 นิ้ว ดงันั้น จากสมการพื้นที่รบัแสง จะได พื้นที่รับแสงของกลองโทรทรรศนขนาดเสนผานศูนยกลางหนากลอง 4 นิ้ว มีคาเปน 12.57 ตารางนิ้ว 402201
14/10/66202บทที่ 8 โจทยลองคิด จงเปรียบเทียบอัตราสวนของพื้นที่รับแสงของกลองโทรทรรศนที่มีขนาดเสนผานศูนยกลางหนากลอง 6 น้ิว กับ 5 นิ้ว 403บทที่ 8 สเกลภาพ สเกลภาพหรอืขนาดภาพจะเปนการวัดขนาดของวตัถุดวยมุม หาไดจากขนาดภาพในหนวยความยาวตอวัตถุใน หนวยมุม เชน ขนาดเสนผานศูนยกลางเชิงมุมของดวงจันทรมีคา 0.5 องศา ถาขนาดเสนผานศูนยกลางของภาพดวง จันทรมีคา 1 เซนติเมตร สเกลภาพจะมีคา 1 เซนตเิมตร 0.5 องศา หรือ 2 เซนติเมตรตอองศา เปนตน อยางไรก็ตาม สเกลภาพกแ็ ปรผันกับระยะโฟกสัของเลนสหรือกระจกเงา ดังสมการ 8.4 (8.4) 404202
14/10/66203บทที่ 8 ตัวอยางที่ 8.4 กระจกเงาของกลองโทรทรรศนขนาดเสนผานศูนยกลาง 200 นิ้ว (5.08 เมตร) ที่มีความยาวโฟกัส 16.764 เมตร กลองโทรทรรศนนี้จะมีสเกลภาพเทาใด 405บทที่ 8 ความสวางของภาพ เปนปริมาณของพลังงานท่ตีกกระทบลงในหนึ่งหนวยพื้นที่ซึ่งคาความสวางของภาพจะขึ้นอยูกับขนาดเสน ผาน ศูนยกลางของเลนสหรือกระจก โดยกลองที่มีขนาดเสนผานศูนยกลางมากก็จะไดภาพที่สวางมาก เนื่องจากพลังงาน ของแสงที่ตกกระทบลงบนพื้นที่มากเมื่อเทียบกับกลองโทรทรรศนที่มีขนาดเสนผานศูนยกลางนอย ดังภาพที่ 8.10 ภาพท่ี8.10 แสดงพื้นที่รับพลังงานของกลองที่มขีนาดตางกันที่มา : ดัดแปลงจาก Fraknoi, Morrison and Wolff. 2017, p. 288 406203
14/10/66204บทที่ 8 ความสวางของภาพที่เกิดจากดวงจันทร ดาวเคราะห เนบิวลา และดาราจักร ซึ่งเปนสัดสวนโดยตรงกับกําลังของ แสงที่ผานเขามาในเลนสหรือกระจกเงา และแปรผกผันกับพื้นที่ภาพ ดังสมการ 8.5 อีกท้ังคากําลังของแสงยังแปรผันตรงกับพื้นที่ของเลนสหรือกระจก หรือกําลังสองของเสนผานศูนยกลางหรือ กระจก ดังสมการ a คือ ขนาดเสนผานศูนยกลางของเลนสหรือกระจก (8.5) (8.6) 407บทที่ 8 และพื้นที่ของภาพก็แปรผันกับกําลังสองของขนาดภาพ ซึ่งขนาดภาพจะเปนสัดสวนโดยตรงกับความยาวโฟกัส ของเลนสหรอืกระจก ดังสมการ 8.7 d คือ ขนาดภาพ f คือ ความยาวโฟกัสของเลนสหรือกระจก ดงันั้นคาความสวางของภาพ จะสามารถเขียนเปนสมการใหมดังสมการ 8.8 (8.7) (8.8) 408204
14/10/66205บทที่ 8 จากสมการที่8.8 k คือคาคงที่จะขึ้นอยกูับหนวยที่ใชในการวัดปริมาณตาง ๆ และปริมาณของแสงจากหนึ่ง หนวย พื้นที่ของวัตถุสวนปรมิาณ f/a เรยีกวาอัตราสวนโฟกัส (f ratio) ของเลนสหรอืกระจก เชนถาเลนสอันหนึ่ง มีความยาวโฟกัสเปนแปดเทาของเสนผานศูนยกลาง เลนสตัวนี้จะมีอัตราสวนโฟกัสเปน f/8 ความหมายวา a= f/8 หรือ f/a = 8 สําหรับวัตถุที่เปนจุด เชน ดาวฤกษภาพที่เกิดขึ้นจะเปนจุดเปรียบเสมือนไมมีขนาด ดังน้ันความสวางของ ภาพ จะขึ้นอยูกับกําลังของแสงที่เขาสูเลนสหรือกระจกเพียงอยางเดียว 409บทที่ 8 ความคมชัดของภาพ เปนการแสดงรายละเอียดของภาพจากปรากฏการณการเลี้ยวเบนของคลื่นแสง ที่จะแสดงรายละเอียดตาง ๆ ของวัตถุขณะเกิดภาพ ซึ่งในกรณีที่วัตถุเปนจุดจะไมเกิดภาพเปนจุด แตจะเปนภาพวงกลมที่ลอมรอบดวยวงแหวน หลายวง โดยวงกลมตรงกลางจะเรียกวาวงกลมแหงการเลี้ยวเบน (Diffraction disk) ท่ีมีขนาดเสนผานศูนยกลาง ผกผันกับเสนผานศูนยกลางของเลนสหรือกระจกเงา และเปนสัดสวนโดยตรงกับความยาวคลื่นของแสง รายละเอียด ของภาพที่เล็กกวาวงกลมแหงการเลี้ยวเบนจะไมมีทางมองเห็นได วงกลมนี้จะไมใชภาพของดาว แตเปนภาพที่เกิด จากการเลี้ยวเบนของแสง และภาพที่เกิดจากกลองโทรทรรศนจะมีลักษณะเปนแบบที่เรียกวา ลวดลายดิฟแฟรกชัน (Diffraction patten) คือภาพท่ีเห็นตรงกลางสวางลอมรอบดวยวงมืด และแสงมัวสลัวสลับกันไป ซึ่งขนาดของ ลวดลายดิฟแฟรกชันจะขึ้นอยูกับขนาดเสนผานศูนยกลางของเลนสใกลวัตถุ และความยาวคลื่นของแสงไมไดขึ้นอยู กับคาความสวาง 410205
14/10/66206บทที่ 8 ขอบเขตภาพ เปนพื้นที่มองผานกลองโทรทรรศน ซึ่งการคํานวณหาคาขอบเขตนั้นจะตองคํานึงถึงกําลังขยายของกลอง โทรทรรศน และมุมมองภาพของเลนสใกลตา โดยขอมูลของเลนสใกลตาทั้งหมดจะระบุที่ตัวของเลนสใกลตาเอง การคํานวณหาขอบเขตภาพสามารถหาไดจากสมการ 8.9 (8.9) 411บทที่ 8 ตัวอยางที่ 8.6 กลองโทรทรรศนหน่งึมีความยาวโฟกัสของเลนสใกลวัตถุ1,200 มลิลิเมตร ถาใชเลนสใกลตาที่มีความ ยาวโฟกัส 25 มิลลิเมตร แตมีคามุมมองภาพเทากับ 40 องศา จะสามารถมองเห็นภาพผานเลนสใกลตามุมมองใด 412206
14/10/66207บทที่ 8 กลองโทรทรรศนวิทยุและกลองโทรทรรศนอวกาศ เมื่อเทคโนโลยีทางวิทยาศาสตรมคีวามกาวหนามากข้ึน นักดาราศาสตรก็ไดประยุกตความรูตาง ๆ เพื่อศึกษา วัตถุทองฟาดวยเทคนิคอื่นที่มีความทันสมัยมากกวากลองโทรทรรศนปกติบนโลก นั้นก็คือกลองโทรทรรศนวิทยุ และ กลองโทรทรรศนอวกาศ ดังรายละเอียดตอไปน้ี กลองโทรทรรศนว ิทยุเปนกลองโทรทรรศนที่ทํางานโดยใชจานรับสัญญาณวิทยุที่แผออกมาจากวัตถุทองฟา สวนใหญเปนวัตถุท่ีมีอุณหภูมิต่ํา เชน บริเวณกลุมหมอกกาซไอโดรเจนในอวกาศที่กําลังเริ่มกอตัวเปนดาวฤกษที่มีอุณหภูมิประมาณ 250 องศาเซลเซียส หรือพัลซาร เปนตน คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นตั้งแต 1 - 100 เมตร ที่มีพลังงานนอยมาก กลอง โทรทรรศนวิทยุที่มีขนาดใหญที่สุดในโลก คือ กลองอาเรซโบ มีขนาดของจานรับสัญญาณราว 305 เมตร ติดตั้งอยูที่ หุบเขาในเปอรโตริโก 413บทที่ 8 โดยสวนมากแลวสวนประกอบของกลองโทรทรรศนวิทยุจะประกอบไปดวยจานพาราโบลาขนาดใหญจะ ทําหนาที่เปนเสาอากาศ (Antenna) ระบบรวมคลื่นวิทยุที่สงมาจากอวกาศโดยมีจูนเนอร (Tuner) ทําหนาที่เลือก ความยาวคลื่นที่ตองการวัดพรอมเครื่องขยายสัญญาณ (Amplifier) ที่จะเพิ่มความเขมของสัญญาณคล่ืนดังกลาว แลวจึงบนัทึกผลออกมาโดยการเขียนกราฟ (Plotter) ดังภาพที่8.11 ภาพท่ี8.11 แสดงสวนประกอบของกลองโทรทรรศนวิทยุ ที่มา: Seeds and Backman. 2010, p. 86 414207
14/10/66208บทที่ 8 ปจจุบันนักดาราศาสตรมักใชกลองวิทยุหลายตัวทํางานรวมกัน แสดงดังภาพที่8.12 และนําสัญญาณท่ี ไดมา รวมกันโดยใชเทคนิคอินเตอรเฟอรโรเมตรี (Interferometry) ที่จะทําใหไดสัญญาณวิทยุเทากับระยะหางของ กลองโทรทรรศนวิทยุที่ใชรวมกันทั้งหมด ภาพท่ี8.12 แสดงกลองโทรทรรศนวิทยุหลายตัวที่ทํางานรวมกนัที่มา: Seeds and Backman. 2010, p. 88 415บทที่ 8 กลองโทรทรรศนอวกาศ ประเทศสหรัฐอเมริกา ไดสงกลองโทรทรรศนอวกาศขึ้นสูวงโคจร แสดงดังภาพที่8.13 โดยกลองดังกลาว มีขนาดเสนผานศูนยกลาง 2.4 เมตร มีอํานาจแยกภาพที่ดีกวากลองโทรทรรศนบนโลกมาก ภาพที่ไดก็จะมีความ ละเอียดสูงในชวงความยาวคลื่นอินฟาเรด ชวงความยาวคลื่นแสง และชวงความยาวคลื่นอัลตราไวโอเลต โดยเฉพาะ อยางยิ่งวัตถุที่แสงมาก ๆ เชน ควอซาร หรือนิวเคลียสของดาราจักร เปนตน ภาพท่ี8.13 กลองโทรทรรศนอวกาศ (กลอง Hubble) ที่มา: Seeds and Backman. 2010, p. 90 416208
14/10/66209บทที่ 8 กลองโทรทรรศนรังสีเอกซ เปนกลองโทรทรรศนที่ตรวจวัดรังสีเอกซที่แผออกมาจากวัตถุทองฟาที่มีความรอนสูง เชน บริเวณที่มีการ ระเบิดของกาซบนดวงอาทิตย ดาวที่มีความรอนสูงมาก ศูนยกลางดาราจักร เปนตน และกลองโทรทรรศนรังสีเอกซ จะตองอยูในอวกาศเทานั้น กลองโทรทรรศนรังสีเอกซจะมีการรวมแสงโดยการใชผิวกระจกรูปกรวยที่จะสะทอนรังสี เอกซไปยังจดุโฟกัส ดังภาพที่8.14 ภาพท่ี8.14 การรวมแสงของกลองโทรทรรศนรังสีเอกซ ที่มา : Bennett, Donahues, Schneider, & Voit, 2012, p. 130 417บทที่ 8 ปจจุบันการศึกษาวัตถุทองฟาดวยรังสีเอกซมักจะใชกลองโทรทรรศนรังสีเอกซจันทรา (The Chandra Xray observatory) ของประเทศสหรัฐอเมริกา สงขึ้นไปในอวกาศ วันที่ 23 กรกฎาคม ค.ศ. 1999 ที่โคจรรอบโลกโดย อยสู ูงจากผิวโลกราว 133,000 กิโลเมตร ดังภาพท่ี8.15 ภาพท่ี8.15 กลองโทรทรรศนรังสีเอกซจันทราที่มา : Bennett, Donahues, Schneider, & Voit, 2012, p. 130 418209
14/10/66210บทที่ 8 กลองโทรทรรศนรังสีอัลตราไวโอเลต เปนกลองโทรทรรศนที่เอาไวตรวจวัดรังสีอัลตราไวโอเลต โดยรังสีอัลตราไวโอเลตมักจะมีคาความเขมสูง หาก แผออกจากวัตถุ หรือบริเวณที่มีอุณหภูมิระดับหมื่นองศาเซลเซียสขึ้นไป เชน ดาวเกิดใหม ดาวยักษน้ําเงิน เปนตน โดยการศึกษาในชวงรังสีอัลตราไวโอเลตจะทําการศึกษาจากดาวเทียม หรือยานอวกาศที่ติดกลองขึ้นไป เหนือชั้น บรรยากาศโลกเทาน้นั 419บทสรุปประจําบทที่ 8 การศึกษาทางดาราศาสตรมีความจําเปนมากที่จะตองอาศัยอุปกรณมาชวยในการสังเกตการณ และเก็บขอมูล ซึ่งอุปกรณทางดาราศาสตร ไดแก กลองโทรทรรศน กลองโทรทรรศนวิทยุ และกลองโทรทรรศนอวกาศ เปนตน กลองโทรทรรศน กลองโทรทรรศนบนโลกถูกแบงออกเปน 3 ประเภทใหญๆ ไดแก กลองโทรทรรศนแบบหักเหแสง กลองโทรทรรศน แบบสะทอนแสง และกลองโทรทรรศนแบบผสม ที่จะตั้งอยูบนฐานกลอง โดยฐานกลองที่พบเห็นท่วัไปแบงออกเปน 3 ประเภท ไดแก ฐานตั้งกลองแบบอัลตาซิมุธ ฐานตั้งกลองแบบดอบโซเนียน และฐานตั้งกลองแบบอีเคลทอเรีย และสมบัติของกลอง โทรทรรศนจะตองคาํนึงถงึกําลังขยายของกลองโทรทรรศนกําลังแยกภาพ พื้นที่รับแสง สเกลภาพ ความสวางของภาพ ความ คมชัดของภาพ และขอบเขตภาพ กลองโทรทรรศนวิทยุ เปนกลองโทรทรรศนที่ทํางานโดยใชจานรับสัญญาณวิทยุที่แผออกมาจากวัตถุทองฟา สวนใหญเปนวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ํา โดยสวนมากแลวสวนประกอบของกลองโทรทรรศนวิทยุจะประกอบไปดวยจานพาราโบลาขนาดใหญจะทําหนาที่เปนเสา อากาศระบบรวมคลื่นวิทยุที่สงออกมาจากอวกาศ โดยมีจูนเนอรทําหนาที่เลือกความยาวคลื่นที่ตองการวัดพรอมเครื่องขยาย สัญญาณที่จะเพิ่มความเขมของสัญญาณคลื่นดังกลาว แลวจึงบันทึกผลออกมาโดยการเขียนกราฟ กลองโทรทรรศนอวกาศ เปนกลองโทรทรรศนที่สงขึ้นไปบนอวกาศเพ่ือสังเกตการณวัตถุทองฟา ซึ่งทองฟาสามารถตรวจวัดรังสีไดหลายชวง ความคลื่น ทาํ ใหสามารถวิเคราะหวตัถุทองฟาหลายลักษณะมากกวาบนพื้นโลก 420210
14/10/66211แบบฝกหัดทายบทที่ 8 1. จงใหเหตุผลวาเพราะเหตุใดจึงตองมอีปุกรณในการศึกษาดาราศาสตร 2. กลองโทรทรรศนหักเหแสงตางจากกลองโทรทรรศนสะทอนแสงอยางไร 3. กลองโทรทรรศนหนึ่งมีความยาวโฟกัส 1.2 เมตร ถาใชเลนสใกลตาที่มีความยาวโฟกัส 2 เซนติเมตร กลอง โทรทรรศนน ี้จะมีกําลังขยายเทา ใด 4. กลองโทรทรรศนขนาดเสนผานศูนยกลาง 8 นิ้ว จะสามารถมีกําลังขยายมากที่สุดเทาใด และมีกําลังแยกภาพเทาใด 5. กลองโทรทรรศนขนาดเสนผานศูนยกลาง 4 นิ้ว กับ 8 นิ้ว จะมีพื้นที่รับแสงตางกันกี่เทา 6. กลองโทรทรรศนที่มีความยาวโฟกัส 1.8 เมตร จะสามารถใหสเกลภาพไดเทาใด 7. กลองโทรทรรศนหนึ่งมีความยาวโฟกัส 1.4 เมตร มีขนาดเสนผานศูนยกลาง 0.5 เมตร กลองโทรทรรศนนี้จะมี อัตราสวนโฟกัสเทาใด 8. กลองโทรทรรศนหน่งึมีกําลังขยาย 40 เทา ถาใชเลนสที่มีคามุมมองภาพเทากับ 20 องศา จะสามารถมองเห็นภาพ ผานเลนสใกลตามุมมองเทาใด และถาเปลี่ยนเลนสตาที่มีมุมมองภาพ 80 องศา จะเห็นภาพที่มุมมองมากกวา หรือนอยกวา เลนสตาชิ้นแรก 421เอกสารอา งองิประจําบทที่8 บุญรักษา สุนทรธรรม. (2532). ดาราศาสตรทั่วไป เลม 1. เชียงใหม: ภาควิชาฟสิกส คณะวิทยาศาสตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม. Bennett, J., Donahues, M., Schneider, N., & Voit, M. (2012). The essential cosmic perspective. (6th ed.). San Francisco: Pearson Education, Inc. Fraknoi, A., Morrison, D., & Wolff, C. (2017). Astronomy. Texas: OpenStax. Seeds, A., & Backman, E. (2010). Astronomy: The Solar System and Beyond. (6th ed.). California: Nelson Education, Ltd. 422211
14/10/66212บทที่ 9 แผนบริหารการสอนประจําบท ยานอวกาศกับความกาวหนา ของดาราศาสตรในปจจุบัน อาจารยวรีวัฒน อินทรทั ต แผนบริหารการสอนประจําบท เนื้อหา/สาระการเรียนรู 1. การสํารวจอวกาศ 2. ดาวเทียม 3. ยานอวกาศ 4. โครงการสํารวจดาวเคราะห 5. ประโยชนจากเทคโนโลยีอวกาศ บทสรุปประจําบทที่ 9 แบบฝกหัดทายบทที่ 9 เอกสารอางอิงประจําบทที่ 9 424212
14/10/66213แผนบริหารการสอนประจําบท วัตถปุระสงคเชงิพฤติกรรม 1. ผูเรียนสามารถอธิบายความเปนมาและพัฒนาการของการสาํรวจอวกาศได 2. ผูเรียนสามารถอธิบายประโยชนของการสํารวจอวกาศได 3. ผูเรียนสามารถอธิบายลักษณะของดาวเทียมและยานอวกาศได 4. ผูเรียนสามารถอธิบายโครงการสํารวจดาวเคราะหในระบบสรุยิะตั้งแตอดีตจนถึงปจจบุันได 5. ผูเรียนสามารถคํานวณหาปริมาณตาง ๆ ในการโคจรของดาวเทียมได 425แผนบริหารการสอนประจําบท วิธสีอนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจาํบท 1. ผูสอนสนทนากับผูเรียนถึงความรูความเขาใจเบื้องตนเกี่ยวกับยานอวกาศกับความกาวหนาของดารา ศาสตรในปจจุบัน จากนั้นใหผูเรียนชวยกันอภิปราย 2. ผูสอนบรรยายหัวขอการสาํรวจอวกาศ ดาวเทียม ยานอวกาศ โครงการสํารวจดาวเคราะหและประโยชนจากเทคโนโลยีอวกาศ จากนั้นสุมถามผูเรียนเพื่อทดสอบความเขาใจ 3. ผูสอนแบงกลุมผูเรียน และมอบหมายใหผูเรยีนศึกษาหัวขอท่กีําหนดใหจากนั้นนาํเสนอหนาชั้นเรียนใน หัวขอดังนี้ กลุมที่1 สบืคนขอมูลโครงการที่ประเทศไทยจะสงยานอวกาศไปดวงจันทรกลุมที่2 สบืคนขอมูลการสงยานอวกาศไปดวงจันทรการสํารวจน้สีํารวจอะไรบาง 4. ผูสอนมอบหมายงานใหผูเรยีนทําแบบฝกหัดทายบท 426213
14/10/66214แผนบริหารการสอนประจําบท สื่อการเรยีนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอน บทที่ 9 2. Power point 3. คลิปวิดีโอ 4. แบบฝกหัดทายบท 427แผนบริหารการสอนประจําบท การวัดและประเมินผล 1. สังเกตความตั้งใจเรียน และการมีสวนรวมในกิจกรรมการเรยีนการสอน 2. พิจารณาการอภิปรายแลกเปลี่ยนความรใูนหองเรียน 3. พิจารณาการนําเสนอหนาชั้นเรยีน 4. ตรวจแบบฝกหัดทายบท 428214
14/10/66215บทที่ 9 อาจารยวรีวัฒน อินทรทั ต เนื้อหา ยานอวกาศกับความกาวหนา ของดาราศาสตรในปจจุบัน บทที่ 9 ดาวเคราะหในระบบสุริยะ การสํารวจอวกาศ ดาวเทียม ยานอวกาศ โครงการสํารวจดาวเคราะห ประโยชนจากเทคโนโลยีอวกาศ 430215
14/10/66216บทที่ 9 การสํารวจอวกาศ การสํารวจอวกาศเกิดขึ้นครั้งแรกโดยประเทศรัสเซีย สงดาวเทียมดวงแรกของโลกชื่อสปุตนิก (Sputnik1) มี น้ําหนัก 83.45 กิโลกรัม เสนผานศูนยกลาง 57.9 เซนติเมตร ดังภาพที่ 9.1 (ก) ขึ้นสูอวกาศโคจรรอบโลก วันที่ 4 ตลุาคม 2500 ประเทศรัสเซยีถือวาเปนประเทศที่มีความเจริญทางดานเทคโนโลยีอวกาศกวาชาติใดในโลก วันที่ 3 พฤศจิกายน พ.ศ. 2500 รัสเซียสงดาวเทียมดวง ที่ 2 ชื่อวาสปุตนิก 2 (Sputnik 2) ไปโคจร รอบโลกอีกครั้งมี น้ําหนัก 509 กิโลกรัม และยังมีสุนัขชื่อไลกา (Laika) ภาพที่ 9.1 (ข) ขึ้นไปกับดาวเทียมดวงนี้ ถือเปนสิ่งมีชีวิตสิ่งแรกที่จารึก วาขึ้นไปบนอวกาศภาพท่ี9.1 ดาวเทียมสปุตนิก 1 และ สปุตนิก 2 ที่มา : ศูนยการเรียนรูโลกและดาราศาสตร (LESA), 2561, หนา 42 431บทที่ 9 การพัฒนาทางดานอวกาศของประเทศรัสเซีย สงผลใหประเทศรัสเซียไดทําการสงดาวเทียมขึ้นไปอยาง ตอเนื่อง 2 มกราคม พ.ศ. 2502 ประเทศรัสเซียไดสงยานอวกาศ ชื่อ ลูนา 1 ไปบนอวกาศ และไดสงสัญญาณวิทยุ มายัง โลกไดในระยะทาง 317,000 กิโลเมตร และ 12 กันยายน พ.ศ. 2502 ประเทศรัสเซียก็สามารถสงยานอวกาศ ชื่อ ลูนา 2 ไปสูดวงจนัทรของโลก นับวาเปนยานอวกาศลําแรกของโลกท่สีามารถขึ้นไปสูดวงจันทรประเทศรัสเซียสงสุนัขและหนูข้นึไปบนอวกาศกับยานอวกาศสปุตนิก 5 ในวันที่19 สิงหาคม พ.ศ. 2503 และกลับมายังโลกอยางปลอดภัย และยังไดสงยานอวกาศหลาย ๆ ลําขึ้นไปเก็บขอมูลโดยการถายภาพดวงจันทร และสงขอมูลมายังโลกอยางตอเนื่อง 432216
14/10/66217บทที่ 9 12 เมษายน พ.ศ. 2504 ประเทศรัสเซียก็ไดสงมนุษยคนแรกของโลกขึ้นสูอวกาศ ซึ่งมนุษยอวกาศคนแรก ของโลก คนนี้มีชื่อวา ยูริ กาการิน ดังภาพที่ 9.2 โดยขึ้นไปกับยาน วอสตอก 1 ซึ่งไดโคจรรอบโลก 1 รอบ ใชเวลา 1 ชั่วโมง 48 นาทีแลวกลับมาสูพ้นืโลกอยางปลอดภัย มนุษยอวกาศคนที่ 2 ของประเทศรัสเซีย ชื่อ เกอร แมน ตีตอฟ ขึ้นไปกับยานอวกาศวอสตอก 2 โคจรรอบโลก 17 รอบ ใชเวลา 25 ชั่วโมง 11 นาที ซึ่งถือเปนความสําเร็จของ ประเทศรสัเซียที่เปนผูนําทางดานเทคโนโลยอวกาศในสมัยนั้น ีภาพที่ 9.2 ยูริ กาการิน มนุษยคนแรกของโลกขึ้นสูอวกาศ ที่มา : Nasa. 2011, p. 3 433บทที่ 9 ดาวเทียม ดาวเทียมเปนสิ่งประดิษฐที่มนุษยไดสรางขึ้นเพื่อใชประโยชนในดานตาง ๆ เปรียบเสมือนเปน หองทดลองที่เต็มไปดวยอุปกรณทางวิทยาศาสตรตาง ๆ ที่ถูกสงขึ้นไปโคจรรอบโลก ซึ่งมีรูปทรงแตกตางกันไป ดาวเทียมที่ถูก ๆ สงขึ้นไปบนอวกาศอาจมรีะยะเวลาในการโคจรรอบโลกไมเทากันขึ้นอยูกับขนาดและระยะหาง จากผิวโลก ถาเขาใกลมาก็จะมแีรงตานทานมาก ทําใหความเร็วของดาวเทียมลดลงและเม่อืความเร็วนอยกวาที่กําหนดดาวเทียมจะตกลงสูพื้นโลก และถูกเผาไหมในชั้นบรรยากาศ โดยทั่วไปแลวดาวเทียมที่มีขนาดใหญและ มีวงโคจรต่ํา ๆ จะสลายตัวไปเร็วกวาดาวเทียมที่มีขนาดเลก็และมีวงโคจรสูง ๆ 434217
14/10/66218บทที่ 9 หลักการสงดาวเทียม การสงดาวเทียมออกนอกโลกจะอาศัยกฎเกณฑธรรมชาติที่มนุษยไดพยายามศึกษาจนพบความจริง ไดแกกฎการเคลื่อนที่(Law of motion) และกฎแหงความโนมถวง (Law of gravitational) ของเซอรไอแซค นิวตัน แตเน่อืงจากการเคลื่อนที่ของวัตถบุนโลกกับในอวกาศนั้นมีความแตกตางกัน โดยวัตถุเคล่ือนท่ีบนโลกจะ ถูกแรงโนมถวงของโลกดึงดูดเอาไวและยงัมีแรงตานอากาศที่ตานการเคลื่อนที่อยูวัตถุจงึเคลื่อนที่ไดไมไกลนัก 435บทที่ 9 จากภาพที่ 9.3 แสดงการเคลื่อนที่ของวัตถุที่ถูกขวางดวย แรงที่แตกตางกัน ถาขวางวัตถุจากตําแหนง A ดวยแรงไมมากนักวัตถุ จะเคลื่อนที่ตกลงบริเวณตําแหนง B และถาเพิ่มแรงขวางอีกหนอยวัตถุจะเคลื่อนที่ไปตกท่ตีําแหนง C กระทั่งออกแรงขวางวัตถุดวยแรงอยาง เหมาะสมวัตถุจะเคลื่อนที่โดยไมตกลงพ้ืน วัตถุG จะเคลื่อนที่เปน วงกลม และมีจุดศูนยกลางรวมกับจุดศูนยกลางโลก ซึ่งจะมีความยาว สูงระหวาง 200 - 300 กิโลเมตรจากพื้นดิน ซึ่งพนเขตบรรยากาศโลก ไปแลว และวัตถุจะเคลื่อนที่กลายเปนบรวิารของโลกภาพท่ี9.3 ลกัษณะวตัถทุี่ตกจากที่สูงดวยแรงที่แตกตางกัน 436218
14/10/66219บทที่ 9 จากภาพที่9.3 (ตอ ) ถาวัตถุเคล่อืนที่จากตําแหนง A ดวยแรงที่มากกวาความเหมาะสมจะทําใหวัตถุมีความเร็วมากขึ้นกวา ความเร็ว เหมาะสมวัตถุจะเคลื่อนที่เปนรูปวง D ซ่ึงใชสําหรับสงยานอวกาศไปดวง จันทร แลวถาวัตถุเคลื่อนที่มากขึ้นกวาเดิมอีก วัตถุจะเคลื่อนที่เปนรูป พาราโบลา ตามเสนโคง E และถาความเร็วของวัตถุมากกวานั้นอีก วัตถุจะ เคล่อืนที่เปนรูปไฮเพอรโบลา ตามเสนโคง F ซึ่งจะเปนเสนทางการสงยาน อวกาศไปสูวงโคจรรอบดวงอาทิตย หรือดาวเคราะห ซึ่งทําใหวัตถุหลุด ออกไปจากโลก ความเร็วนี้จะถูกเรียกวา ความเร็วหลุดพน (Escape velocity)ภาพท่ี9.3 (ตอ) ลกัษณะวัตถทุี่ตกจากที่สูงดวยแรงที่แตกตางกัน 437บทที่ 9 ความเรว็หลุดพน (Escape velocity) ที่คํานวณไดจากสมการ 9.1 (9.1) 438219
14/10/66220บทที่ 9 การโคจรของดาวเทียมรอบโลกจะมีแรงกระทําอยู 2 แรง ที่มีคาเทากัน โดยในขณะที่ดาวเทียมกําลังเคลื่อนที่เปนเสนโคงหรือวงกลมจะตองมีแรงเขาสูศูนยกลาง (Centripetal force) และแรงโนมถวงของนิวตัน ดังที่กลาวไว ใน บทท่ี1 ภาพที่ 9.4 แสดงแรงท่กีระทําตอดาวเทียมขณะเคลื่อนที่เปนวงกลม ภาพที่ 9.4 แสดงการโคจรของดาวเทียมรอบโลก ดวยความเร็ว V คงที่ มีระยะหางจากจุดศูนยกลางของโลก โดยดาวเทียมมีมวลเปน m และโลกมีมวล เปน m, ขณะที่ ดาวเทียมกําลังเคลื่อนที่รอบโลกเปนวงกลมจะมีแรงเขา ศูนยกลาง F, ประกอบกับแรงดึงดูดระหวางดาวเทียมที่ กระทําตอโลก F, ที่มีขนาดเทากัน ความเร็ว v ที่ดาวเทียมใช ในการโคจรนี้ เรียกวาความเร็วตามวงโคจร (Orbital velocity) 439บทที่ 9 แรงเขาสูศูนยกลาง (Centriprtal force) เปนแรงที่เกิดข้นึเมื่อวัตถุเคลื่อนที่เปนวงกลม หรือเสนโคง โดย ทิศทางของแรงจะพุงเขาสูศูนยกลางเสมอ หาไดจากสมการ 9.2 (9.2) 440220
14/10/66221บทที่ 9 อัตราเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่เปนวงกลมครบ 1 รอบ สามารถหาไดจากสมการ 9.3 (9.3) 441บทที่ 9 ตัวอยางที่ 9.1 สงดาวเทียมขึ้นไปในวงโคจรรอบโลกเปนวงกลมท่ีมีรัศมีวงโคจร เทากับ 6.38x10 6 เมตร จงคํานวณหาคาความเร็วหลุดพนของดาวเทียมดวงนี้ ถาโลกมีมวลเทากับ 5.98x1024 กิโลกรัม ดังนั้น ดาวเทียมดวงนี้มีคาความเร็วหลุดพน 11,200 เมตรตอวินาที และถาตองการออกจากแนวรัศมีของ วงโคจรจะตองมีคาความเร็วตั้งแต 11,200 เมตรตอวินาทีขึ้นไป 442221
14/10/66222บทที่ 9 ตัวอยางท่ี9.2 วัตถุมงคล 10 กิโลกรัม ที่เคลื่อนที่เปนวงกลมรัศมี 8 เมตร ดวยอัตราเร็ว 2 เมตรตอวินาที วัตถุนี้จะ มีแรงเขาสูศูนยกลางเทาใด 443บทที่ 9 โจทยลองคิด ถาตองการสงดาวเทียมขึ้นไปในวงโคจรรอบโลกเปนวงกลมที่มีรัศมีวงโคจร เทากับ 100,000 เมตร อยาก ทราบวาดาวเทียมนี้จะตองมอีัตราเร็วในวงโคจร และมีความเร็วหลดุพนเทาใด เมื่อพิจารณาใหโลกเปนจุดศูนยกลาง กําหนดใหโลกมมีวลเทากับ 5.98 x 10 24 กิโลกรัม 444222
14/10/66223บทที่ 9 โจทยลองคิด ถาดาวเทียมดคจรรอบดวงจันทรที่ระดับความสูง 20,000 เมตร เปนวงกลม และมีแรงโนมถวงของดวง จันทรกระทําตอมันเพียงอยางเดียว จงหาความเร็วและคาบในการโคจรของดาวเทียมนี้ กําหนดใหมวลของดวง จันทร เทากับ 7.34 x 10 22 กิโลกรัม รัศมขีองดวงจันทรเทากับ 1.738 x 10 6 เมตร 445บทที่ 9 ตารางที่ 9.1 แสดงการโคจรของดาวเทียมที่ระยะความสูง ความเร็วและเวลาในการโคจร 446223
14/10/66224บทที่ 9 ประเภทของดาวเทียม ดาวเทียมที่ไดมีการสรางขึ้นและสงขึ้นไปบนอวกาศโคจรรอบโลกนั้น ลวนแลวจะมีหนาที่ในการปฏิบัติเพื่อ สรางประโยชนตาง ๆ ใหกับมนษุยซ่งึสามารถจัดจําแนกประเภทของดาวเทยีมได4 ประเภทใหญ ดาวเทียมสื่อสาร (Communication satellite) เปนดาวเทียมที่มีจุดประสงคเพื่อการสื่อสารและ โทรคมนาคม จะถูกสงไปในชวงของอวกาศเขาสูวงโคจรโดยมีความหางจากพื้นโลกโดยประมาณ 35,786 กิโลเมตร ซึ่งความสูง ในระดับนี้จะเปนผลทําใหเกิดแรงดึงดูดระหวางโลกกับดาวเทียม ในขณะที่โลกหมุนก็จะสงแรงเหวี่ยง ทําใหดาวเทียมเกิดการโคจรรอบโลกตามการหมุนของโลกเชนดาวเทียม Milstar ดาวเทียมสื่อสารของ สหรัฐอเมริกา 447บทที่ 9 ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา (Weather satellites) เปนดาวเทียมท่ีเก็บขอมูลทางอุตุนิยมวิทยาเพื่อนํามา ศกึษา แนวโนมตางๆ เชน ดาวเทียมแวนการดหมายเลข 2 ดาวเทียมชุดไทรอส เปนตน ดาวเทียมเพื่อการเดินเรือ (Navigation satellites) เปนดาวเทียมที่สามารถนําทาง หรือตรวจสอบ ตาํแหนง เชน ดาวเทียมชุดทรานซิท เปนตน ดาวเทียมวทิยาศาสตร(Scientific satellites) เปนดาวเทียมที่ใชในการทดลองดานวิทยาศาสตร เชน ดาวเทียม แวนการดหมายเลข 1 เอ็กซปลอเรอรหมายเลข 6 โอโซหมายเลข 1 เปนตน (ประพันธ เตละกุล, 2542) 448224
14/10/66225บทที่ 9 ยานอวกาศ ยานอวกาศเปนสิ่งประดิษฐที่ถูกสรางขึ้นเพื่อใชในการสํารวจอวกาศ เชน ดวงจันทร ดวงอาทิตย ดาวเคราะห หรือวัตถุอื่น ๆ ที่ไกลออกจากชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งยานอวกาศแบงไดเปน 2 ประเภท ไดแก ยานอวกาศที่ไมมี มนุษยควบคุม และยานอวกาศที่มีมนุษยควบคุม ยานอวกาศที่ไมมีมนุษยควบคุม ยานอวกาศท่สีงข้นึไปสํารวจดวงจนัทรดวงอาทิตยดาวเคราะหถูกสรางขึ้นตามโครงการสํารวจตาง ๆ ไดแก โครงการเรนเจอร (Ranger) เปนยานอวกาศที่ถูกออกแบบมาเพื่อพุงชนดวงจันทร รวม 9 ลํา ตั้งแตป พ.ศ.2505-2508 ซึ่งยานอวกาศของโครงการนี้ที่สามารถทําภารกิจสําเร็จตามวัตถุประสงคไดทุกประการมีเพียง 3 ลํา คอืเรนเจอร-7 เรนเจอร-8 และเรนเจอร-9 449บทที่ 9 โครงการลูนาร ออบิเตอร (Lunar orbiter) สงยานอวกาศขึ้นไป 5 ลํา ระหวางป พ.ศ. 2509-2510 โครงการนี้จะสงยานอวกาศขึ้นไปโคจรรอบดวงจันทรซึ่งแตกตางจากโครงการเรนเจอรที่ถูกสงขึ้นไปเพื่อพุงชนดวง จันทร โดยภาพถายของยานอวกาศในโครงการลูนาร ออบิเตอร มีความคมชัดมาก แสดงถึงรายละเอียดของผิวดวง จันทรไดเปนอยางดี จนสามารถสรางแผนที่บนดวงจันทรไดเกือบสมบูรณแบบ โครงการเซอเวเยอร (Surveyor) เปนโครงการท่ีมุงเนนใหยานอวกาศลงจอดที่พื้นผิวดวงจันทรอยาง นุมนวล สงข้ึนไป 7 ลํา และประสบความสําเร็จเพียง 5 ลํา คือ เซอเวเยอร-1, เซอเวเยอร-3, เซอเวเยอร5 เซอเว เยอร-6 และเซอเวเยอร-7 ซึ่งแตละลําสามารถสงภาพถายมากมาย ลําแรกสงขึ้นไปเมื่อเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2509 และลําสุดทายสงขึ้นไปเมื่อเดือนมกราคม พ.ศ.2511 ซ่ึงโครงการนี้ถือเปนโครงการนํารองในการสํารวจพื้นผิวดวง จันทร 450225
14/10/66226บทที่ 9 ยานอวกาศที่มีมนุษยควบคุม โครงการเมอคิวรีเปนโครงการที่มีวัตถุประสงคเพ่อืสงมนุษยขึ้นไปโคจรในอวกาศ และทดลองความสามารถ ในการขึ้นไปปฏิบัติงานตาง ๆ ในสภาวะแวดลอมอวกาศที่ไรน้ําหนัก ไรบรรยากาศโดยรอบ อีกทั้งยังตองเผชิญกับรังสี อวกาศดวย นาวาตรี อลัน บี. เซ็ปเพิรด จูเนียร เปนบุคคลแรกของโครงการนี้ที่ถูกสงขึ้นไป ในวันที่ 5 พฤษภาคม พ.ศ. 2504 แตโคจรไมครบรอบ โดยเวลาที่ใชในการโคจรเพียง 15 นาที บุคคลที่ที่สอง นาวาตรี จอหน เอช. เกล็น จูเนียรที่ถกูสงขึ้นไปบนอวกาศวันที่20 กุมภาพันธพ.ศ.2505 ซึ่งสามารถโคจรรอบโลกได3 รอบ ใชเวลา 4 ชั่วโมง 55 นาทีที่ระยะความสูงจากพื้นผวิโลกตั้งแต 160 - 259 กิโลเมตร สวนคนสุดทายของโครงการน้ีคือ เรืออากาศเอก แอล, กอรดอน คูเปอรจเูนียร ที่สามารถขึ้นไปบนอวกาศแลวโคจรรอบโลกไดทั้งสิ้น 22 รอบ ใชเวลาในการโคจร 33 ชั่วโมง 20 นาทีในระหวางวันที่15 - 16 พฤษภาคม พ.ศ. 2506 451บทที่ 9 โครงการอะพอลโล เปนโครงการตอเนื่องจากโครงการเมอคิวรีและโครงการเจมินีมีเปาหมายเพื่อนํามนุษยไปสํารวจดวงจันทรโครงการนี้ใชมนุษยอวกาศไปครั้งละ 3 คน กับยานอวกาศอะพอลโล โครงการน้ีเริ่มสงมนุษยขึ้น โคจรพรอมกัน 3 คน ซึ่งในยานอวกาศอพพอลโล 7 มีนาวาเอก วอลเตอร เอ็ม เชอรรา นาวาตรี ดอน ไอซลี และวอล เตอร คันนิง แฮม ที่เปนพลเรือนขึ้นไปดวย โดยสามารถโคจรรอบโลกถึง 163 รอบ ใน ระหวางวันที่ 11-12 ตุลาคม พ.ศ. 2511 452226