บทที่ 15 ระบบสุริยะ โลกดาราศาสตร์และอวกาศ
บทที่ 15 ระบบสุริยะ กำ เนิดระบบสุริยะและการ แบ่งเขตบริวารรอบดวง อาทิตย์ การโคจรของดาวเคราะห์ โครงสร้างและ ปรากฏการณ์บนดวง อาทิตย์ 1. 2. 3. หัวข้อ
อธิิบายกระบวนการเกิิดระบบสุุริิย ริิ ะ และการแบ่่งเขตบริิว ริิ ารรอบ ดวงอาทิตย์์ อธิิบายลัักษณะของดาวเคราะห์์ที่่เอื้อต่่อการดำ รงชีีวิิตของสิ่งมีีชีีวิิต อธิิบายการโคจรของดาวเคราะห์์รอบดวงอาทิิตย์์ด้้วยกฎเคพเลอร์์แล ร์์ ะ กฎแรงโน้้มถ่่วงของนิิวตันพร้้อ ร้้ มคำ นวณคาบการโคจรของดาวเคราะห์์ สืืบค้นข้้อมููล และอธิิบายโครงสร้้า ร้้ งและปรากฏการณ์ที่่เกิิดขึ้นบนดวง อาทิิตย์์ สืืบค้นข้้อมูล อภิิปราย และยกตััวอย่่างเกี่่ยวกับผลจากปรากฏการณ์ บนดวงอาทิิตย์์ที่่มีีต่่อโลกและสิ่่งมีีชีีวิิตบนโลกรวมทั้งประเทศไทย 1. 2. 3. 4. 5. จุดประสงค์การเรียนรู้
ทบทวนความรู้ก่อนเรียน ดาวอังคารเป็็นดาวเคราะห์์ชั้นใน ดวงอาทิิตย์์สร้้า ร้้ งพลัังงานจากปฏิิกิิริิย ริิ าเทอร์์ม ร์์ อนิิวเคลีียร์์ วงโคจรของดาวพลููโตเป็็นเขตนอกสุุดของระบบสุุริิย ริิ ะ เมื่่อระยะห่่างระหว่่างวััตถุุเพิ่่มมากขึ้น แรงโน้้มถ่่วงจะมีีค่่าเพิ่่มมากขึ้น แรงโน้้มถ่่วงของโลกกัับวัตถุุแปรผันตรงกัับผลคููณระหว่่างมวลของโลกกัับมวลของวััตถุุ และแปรผกผัันกัับกำ ลังสองของระยะห่่างระหว่่างวััตถุุกับโลก ดาวเคราะห์์บางดวงโคจรรอบดวงอาทิิตย์์เป็็นวงกลม ดาวหางไม่่จััดเป็็นสมาชิิกของระบบสุุริิย ริิ ะ จุุดมืืดดวงอาทิิตย์์เป็็นบริิเ ริิ วณที่่ไม่่มีีความร้้อ ร้้ น 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
9. ดวงอาทิิตย์์มีีการหมุุนรอบตัวเอง 10. น้ำ ในสถานะของเหลวเป็็นปััจจััยหนึ่่งที่่เอื้อต่่อการดำ รงชีีวิิต 11. ความเร็็ว ร็็ในการเคลื่่อนที่่มีีความสััมพัันธ์์กัับระยะทางและเวลา ดัังสมการ V=S/t 12. วงรีีมีี รีี มีี จุุดโฟกััสสองจุุด และมีีแกนสองแกนตััดกันที่่จุุดศููนย์์กลางแกนที่่ยาวกว่่าเรีีย รีี กว่่า แกนเอก อีีกแกนหนึ่งเรีีย รีี กว่่า แกนโท ทบทวนความรู้ก่อนเรียน
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ สสารภายในเนบิวลาสุริย ริ ะรวมตัว เป็นดวงอาทิตย์ แจะจานกำ เนิด ดาวเคราะห์ (protoplanetary disk) ซึ่งแบ่งเป็นจานกำ เนิดดาวเคราะห์ ชั้นในและจานกำ เนิดดาวเคราะห์ ชั้นนอก โดยสสารในจานกำ เนิด ดาวเคราะห์พัฒนาต่อมาเป็นบริว ริ าร รอบดวงอาทิตย์แบ่งเป็นเขตต่าง ๆ ตามการเกิด
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ ระบบสุริย ริ ะ (Solar system) เกิดจากเนบิวลาสริย ริ ะที่ประกอบไปด้วยฝุ่นและแก๊ส โดยที่ แก๊สส่วนใหญ่ คือ ไฮโดรเจนรองลงมาคือฮีเลียมและธาตุหนักต่าง การพบธาตุหนักแสดง ว่าเนบิวลาสุริย ริ ะมีสสารบางส่วนเกิดจากซุปเปอร์โร์ นวาของดาวฤกษ์มวลมากในรุ่น รุ่ ก่อน มวลของเนบิวลาสุริย ริ ะร้อ ร้ ยละ 99.8 รวมตัวเป็นดวงอาทิตย์ ก่อนเกิดและวิวัฒนาการมา เป็นดวงอาทิตย์ที่เป็น ศูนย์กลางของระบบสุริย ริ ะ
ส่วนมวลที่เหลือจากการรวมตัวเป็นดวงอาทิตย์ จะรวมตัวเกิดเป็นจานกำ เนิด ดาวเคราะห์ที่หมุนวนรอบดวงอาทิตย์โดยสามารถแบ่งจานกำ เนิดดาวเคราะห์ ออกเป็น 3 บริเ ริ วณ ได้แก่ บริเ ริ วณใกล้ดวงอาทิตย์ บริเ ริ วณไกลดวงอาทิตย์ และบริเ ริ วณไกลดวงอาทิตย์มาก 1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ สสารที่มีมวลโมเลกุลมากและมีจุดหลอมเหลวสูงยังคงอยู่บริเ ริ วณใกล้ดวง อาทิตย์ ส่วนใหญ่เป็นสารประกอบของธาตุต่าง ๆ ที่หนักกว่าฮีเลียม ส่วน สสารที่มีโมเลกุลน้อยและจุดหลอมเหลวต่ำ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นแก๊สถูกผลักออก ไปไกลจากดวงอาทิตย์
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ สสารที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์เกิดการ ควบแน่นเป็นของเหลวและของแข็งตาม ลำ ดับ สสารเหล่านี้เกิดการชนกันและ รวมตัวกันด้วยแรงโน้มถ่วงเกิดเป็นการพ อกพูนมวล(accretion) จนเป็นกลุ่มก้อน ของแข็งที่มีขนาดใหญ่ขึ้น เรีย รี กว่า วัตถุ ดาวเคราะห์ (planetesimal)
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ จากนั้นวัตถุดาวเคราะห์ต่าง ๆ เกิดการชนกันด้วยแรงโน้มถ่วง แล้วพอกพูนมวลเพิ่มขึ้นอีกจนเป็น ดาวเคราะห์ก่อนเกิด (protoplanet) ซึ่งมีขนาดเล็ก เส้นผ่านศูนย์กลาง 5 กิโลเมตร
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ จากนั้นดาวเคราะห์ก่อนเกิด มีการชนกันอีกแล้วพอกพูนมูล จนกระทั่งมีขนาดใหญ่ขึ้นกลายเป็น ดาวเคราะห์หิน (rocky planet) มี จำ นวน 4 ดวง จัดเป็นดาวเคราะห์ ชั้นใน คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ตามลำ ดับ
จานกำ เนิดดาวเคราะห์บริเ ริ วณที่อยู่ไกลดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิต่ำ มากจึงส่งผลให้มีเทน แอมโมเนียและ น้ำ รวมทั้งไฮโดรเจนและฮีเลียมรวมตัวกันเป็น ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ ทำ ให้องค์ประกอบส่วน ใหญ่ร้อ ร้ ยละ 85 โดยมวลเป็นแก๊สไฮโดรเจนและ ฮีลเียม โดยมีแก่นเป็นของแข็ง เรีย รี กว่า ดาว เคราะห์ยักษ์แก๊ส (gas giant planet) มีจำ นวน 2 ดวง ได้แก่ ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ 1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์
สสารส่วนหนึ่งที่อยู่ไกลออกไปอีก จะรวมตัวเป็นดาวยักษ์ที่มีขนาดเล็ก กว่าดาวยักษ์แก๊ส เรีย รี กว่า ดาว เคราะห์ยักษ์น้ำ แข็ง (ice giant planet) มีจำ นวน 2 ดวงได้แก่ ดาว ยูเรนัสและดาวเนปจูน 1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ ดาวเนปจูน ดาวยูเรนัส
ปััจจุบันนักดาราศาสตรร์พ ร์ บว่า องค์ประกอบประมาณ 2 ใน 3 โดยมวลของดาวเคราะห์ยักษ์น้ำ แข็งเป็นน้ำ แอมโมเนีย มีเทนอยู่ในสถานะของเหลว ส่วนที่เหลือ 1 ใน 3 อยู่ในรูปแบบ ของแก๊ส เช่น ไฮโดรเจน ฮีเลียม มีเทน ดังนั้นดาวเคราะห์ยักษ์แก๊สและ ดาวเคราะห์ยักษ์น้ำ แข็งจึงจัดเป็น ดาวเคราะห์ชั้นนอก 1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ สสารที่เหลือจากการเกิดเป็นดาว เคราะห์ชั้นในจะถูกรบกวนด้วย แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี ทำ ให้ไม่สามารถเกิดเป็นดาว เคราะห์ได้ จึงเกิดเป็นแถบดาว เคราะห์น้อย (asteroid belt) ที่ โคจรอยู่ระหว่างวงโคจรของดาว อังคารและดาวพฤหัสบดี แถบดาวเคราะห์น้อย
สสารในจานกำ เนิดดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มาก เช่น มีเทน แอมโมเนีย น้ำ อยู่ในสถานะของแข็งที่ไม่ได้ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์อาจรวมตัวกัน และกระจายตัวในบริเ ริ วณถัดจากวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป เรีย รี กว่า แถบไค เปอร์ (Kuiper belt) ซึ่งเป็นแหล่งกำ เนิดดาวหางคาบสั้นที่มีคาบการโคจรน้อย 1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ บริเ ริ วณที่อยู่ถัดจากแถบ ไคเปอร์อ ร์ อกไป เรีย รี กว่า ดง ดาวหาง หรือ รื เมฆของออร์ต ร์ (Oort cloud) เป็นแหล่ง กำ เนิดดาวหางคาบยาว ซึ่งมี คาบการโคจรมากกว่า 200 ปี
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์แ ร์ บ่งเขตบริว ริ าร รอบดวงอาทิตย์ออกเป็น 4 เขต ตามลักษณะการเกิดและองค์ ประกอบ ได้แก่ ดาวเคราะห์ชั้น ใน แถบดาวเคราะห์น้อย ดาว เคราะห์ชั้นนอก และแถบไค เปอร์กั ร์ กั บดงดาวหาง
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ ระบบสุริย ริ ะมีขอบเขตที่กว้างขวางมาก ระยะทางจากดวงอาทิตย์ไปยังดาวเคราะห์ที่ไกล ที่สุดประมาณ 30 หน่วยดาราศาสตร์ ปัจจุบันวัตถุท้องฟ้าที่โคจรอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วง ของดวงอาทิตย์ เช่น ดาวหางเวสต์ (West comet) เป็นดาวหางที่มีวงโคจรไกลสุด ประมาณ 1.1 ly ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่า ระบบสุริย ริ ะมีขนาดใหญ่กว่านั้น
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ส ร์ ามารถตรวจพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริย ริ ะประมาณ 3,500 ดวงและมีหลายดวงมีลักษณะคล้ายกับโลก จึงเรีย รี กว่า ดาวเคราะห์คล้าย โลก (Earth-like planet) และคาดว่าสิ่งมีชีวิตอาจอาศัยอยู่ได้ เนื่องจากดาวเคราะห์นั้นอยู่ห่าง จากดาวฤกษ์ในระยะห่างที่ เหมาะสมทำ ให้มีอุณหภูมิเหมาะ สมสำ หรับ รั การดำ รงชีวิต
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์เ ร์ รีย รี กบริเ ริ วณที่ห่างจากดาวฤกษ์ที่เหมาะสมต่อการอยู่อาศัยของ สิ่งมีชีวิตว่า เขตเอื้อชีวิต (habitable zone) ดาวเคราะห์นั้นต้องมีน้ำ อยู่ใน สถานะของเหลวและมีชั้นบรรยากาศที่เหมาะสมด้วย
มีน้ำ อยู่ในทั้ง 3 สถานะ คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส มีชั้นบรรยากาศที่เหมาะสมสำ หรับ รั การดำ รง ชีวิต มีบรรยากาศและสนามแม่เหล็กที่ป้องกัน อันตรายจากวัตถุและอนุภาคพลังงานสูงจาก อวกาศ มีดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานสำ คัญ โลกเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ในเขตเอื้อชีวิตที่มีองค์ ประกอบสำ คัญ คือ 1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์
1. กำ เนิดระบบสุริยะและการแบ่งเขตบริวารรอบดวงอาทิตย์ ดาวอังคารอยู่ในบริเ ริ วณขอบนอกของ เขตเอื้อชีวิต นักวิทยาศาสตร์พ ร์ บว่า ดาว อังคารมีอุณหภูมิเฉลี่ย -63 องศา เซลเซียส และน้ำ แข็งบริเ ริ วณขั้วของดาว อังคารเปลี่ยนแปลงคล้ายโลก จึง สันนิษฐานว่าน่าจะมีโอกาสที่สิ่งมีชีวิต สามารถอาศัยอยู่ได้ นอกจากนี้บริว ริ ารของดาวเคราะห์อาจมี ปัจจัยเอื้อต่อการดำ รงชีวิตได้ เช่น ดวง จันทร์ยู ร์ ยู โรปา ดวงจันทร์ไร์ ททัน