บทที่ 1 โลกในเอกภพ

วชิ าวทิ ยาศาตร์ โลก
และอวกาศ

รหสั วชิ า ว 30104

หน่วยที่ 1 โลกในเอกภพ

01 เอกภพและกาแลก็ ซี
02 ดาวฤกษ์
03 ระบบสรุ ิยะ

04 เทคโนโลยีอวกาศและการประยตุ ใ์ ช้



ตวั ชี้วัด

1. อธิบายการกาเนิดและการเปลี่ยนแปลงพลงั งาน สสาร ขนาด อุณหภมู ิของเอกภพ
หลงั เกิดบิกแบงในช่วงเวลาต่าง ๆ ตามววิ ฒั นาการของเอกภพ
2. อธิบายหลกั ฐานท่ีสนบั สนุนทฤษฎีบิกแบง จากความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความเร็วกบั
ระยะทางของกาแลก็ ซี รวมท้งั ขอ้ มลู การคน้ พบไมโครเวฟพ้ืนหลงั จากอวกาศ
3. อธิบายโครงสร้างและองคป์ ระกอบของกาแลก็ ซีทางชา้ งเผอื ก และระบุตาแหน่ง
ของระบบสุริยะพร้อมอธิบายเช่ือมโยงกบั การสงั เกตเห็นทางชา้ งเผอื กของคนบนโลก
4. อธิบายกระบวนการเกิดดาวฤกษ์ โดยแสดงการเปลี่ยนแปลงความดนั อุณหภูมิ
ขนาด จากดาวฤกษก์ ่อนเกิดจนเป็นดาวฤกษ์
5. ระบุปัจจยั ที่ส่งผลต่อความส่องสวา่ งของดาวฤกษ์ และอธิบายความสมั พนั ธ์
ระหวา่ งความส่องสวา่ งกบั โชติมาตรของดาวฤกษ์

6. อธิบายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งสี อุณหภมู ิผวิ และสเปกตรัมของดาวฤกษ์
7. อธิบายลาาดบั ววิ ฒั นาการของดาวฤกษท์ ่ีสมั พนั ธก์ บั มวลต้งั ตน้ และวเิ คราะห์การ
เปลี่ยนแปลงสมบตั ิบางประการของดาวฤกษ์
8. อธิบายกระบวนการเกิดระบบสุริยะ การแบ่งเขตบริวารของดวงอาทิตย์ และลกั ษณะ
ของดาวเคราะห์ที่เอ้ือต่อการดารงชีวติ
9. อธิบายโครงสร้างของดวงอาทิตย์ การเกิดลมสุริยะ พายสุ ุริยะ และสืบคน้ ขอ้ มูล
วเิ คราะห์ นาเสนอปรากฏการณ์หรือเหตุการณ์ที่เก่ียวขอ้ งกบั ผลของลมสุริยะและพายุ

สุริยะท่ีมีต่อโลกรวมท้งั ประเทศไทย
10. สืบคน้ ขอ้ มูล อธิบายการสารวจอวกาศ โดยใชก้ ลอ้ งโทรทรรศน์ในช่วงความยาว
คลื่นต่าง ๆ ดาวเทียมยานอวกาศ สถานีอวกาศ และนาเสนอแนวคิดการนาความรู้ทางดา้ น

เทคโนโลยอี วกาศมาประยกุ ตใ์ ชใ้ นชีวติ ประจาวนั หรือในอนาคต

เอกภพและกาแล็กซี

Universe and Galaxies

กำเนิดและววิ ฒั นำกำร หลกั ฐำนที่สนับสนุน กำแลก็ ซีและ
เอกภพ ทฤษฎี กำแลก็ ซีทำงช้ำงเผอื ก
บิกแบง

กำรขยำยตวั ของเอกภพ ไมโครเวฟพนื้ หลงั จำกอวกำศ







คาถามชวนคดิ

 เอกภพคืออะไร
 เอกภพประกอบดว้ ยอะไร

 เอกภพมกี ารกาเนิดและวิวฒั นาการอยา่ งไร

ระบบรวมของดาราจกั รท่ีมีอาณาเขตกวา้ งใหญไ่ พศาลมากเชื่อกนั วา่ ในเอกภพมีดาราจกั ร
รวมอยปู่ ระมาณ 10,000,000,000 ดาราจกั ร (หมื่นลา้ นดาราจกั ร) ในแต่ละดาราจกั รจะ
ประกอบดว้ ย

* ระบบของดาวฤกษ์ (Stars)
* กระจุกดาว (Star clusters)
* เนบิวลา (Nebulae) หรือหมอกเพลิง
* ฝ่นุ ธุลีคอสมิก (Cosmic dust)
* ก๊าซ
* ที่วา่ ง
รวมกนั อยู่

แบบจำลองเอกภพของชำวสุเมเรียน ก า ร ค้น พ บ ก า ร บัน ทึ ก ต า แ ห น่ ง ข อ ง ด า ว
แบบจำลองเอกภพของชำวบำบโิ ลน ฤกษแ์ ละดาวเคราะห์ต่างๆในทอ้ งฟ้ าพร้อม
กับ มี ก า ร ต้ ัง ชื่ อ ใ ห้ กับ ก ลุ่ ม ด า ว ต่ า ง ๆ ใ น
ทอ้ งฟ้ า

จดบนั ทึกการเคล่ือนท่ีของดวงดาวต่าง ๆ
อยา่ งเป็นระบบ จดั ทาบญั ชีรายช่ือของดาว
ฤกษ์และดาวเคราะห์ต่างในท้องฟ้ า
สามารถทานายถึงการเปล่ียนของฤดูกาล

แบบจำลองเอกภพของทอเลมี โดยปรับปรุง แบบจาลองของอาริสโตเติลเพือ่ ให้
แบบจำลองเอกภพของโคเพอร์นิคสั สามารถ อธิบายการเคลื่อนที่วกกลบั ของดาวเคราะห์ได้
โดยการเพิ่มวงกลมเสริม (epicycle) แลว้ กาหนด
ใหด้ าวเคราะหโ์ คจรอยใู่ นวงกลมเสริมที่จะโคจร อยู่
รอบ ๆ วงกลมหลกั (deferent) อีกทีหน่ึง

ดวงอาทิตยเ์ ป็นศนู ยก์ ลางจระบบสุริยะและใหด้ าว
เคราะห์ ทุกดวง รวมท้งั โลกโคจรเป็นวงกลมรอบดวง
อาทิตย์ ส่วนดวงจนั ทร์โคจรรอบโลก การยา้ ยศนู ยก์ ลาง
มาท่ีดวงอาทิตยท์ าใหส้ ามารถอธิบายถึงการเคล่ือนที่
ยอ้ นกลบั ไดโ้ ดยไม่จาเป็นตอ้ งเพมิ่ วงกลมเสริม เขา้ ไป

แบบจำลองเอกภพของอำริสโตเตลิ โลกเป็ นศูนยก์ ลาง แลว้ ดวงอาทิตย์ ดวง
แบบจำลองเอกภพของเคพเลอร์ จนั ทร์ และ ดาวเคราะห์อีก 5 ดวง (ดาวพธุ
ดาวศุกร์ ดาวองั คาร ดาวพฤหัส และดาว
เสาร์) โคจรรอบโลก

ดาวเคราะห์ต่างๆจะโคจรรอบดวงอาทิตย์
เป็ นรู ปวงรี ไม่ใช่ วงโคจรรู ปวงกลม
สมบรู ณ์

แบบจำลองเอกภพของกำลิเลโอ

คนแรกท่ีสังเกตการณ์ได้ใช้กล้อง
โทรทรรศน์ในการทางดาราศาสตร์
มีความเช่ือว่าดวงอาทิตย์เป็ นจุด
ศูนย์กลางของเอกภพ ดาวเคราะห์
ต่างๆยงั คงเคลื่อนรอบดวงอาทิตย์
เป็ นรูปวงกลม

กำเนิดเอกภพ

ใน ค.ศ.1927 ไดม้ ีทฤษฎีใชอ้ ธิบายการกาเนิดและความเป็ นมาของเอกภพที่มี
ความชดั เจนและน่าเชื่อถือมากยงิ่ ข้ึน คือ ทฤษฎีกำรระเบดิ คร้ังย่ิงใหญ่ หรือ BigBang
ทฤษฎีน้ีทาให้เอกภพมีกำรขยำยตัวออก ซ่ึงทฤษฎีน้ีกล่าวว่า ก่อนการเกิด BigBang
เอกภพเป็ นพลังงำนล้วน ๆ ซ่ึงแสดงออกโดยอุณหภูมิที่สูงยิ่งจุด BigBang เป็ นจุดท่ี
พลงั งานเริ่มเปลี่ยนเป็นสสารคร้ังแรก เป็นจุดเริ่มตน้ ของเวลาและเอกภพ



กำเนิดเอกภพ

ปัจจุบนั เอกภพประกอบดว้ ยกาแลก็ ซีจานวนแสนลา้ นกาแลก็ ซีระหวา่ งกาแลก็ ซี
เป็นอวกาศท่ีกวา้ งไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญม่ าก โดยมีรัศมีไม่นอ้ ยกวา่ 13,700–15,000
ลา้ นปี แสง และมีอายปุ ระมาณ 13,700–15,000 ลา้ นปี ภายในกาแลก็ ซีประกอบดว้ ย ดาวฤกษ์
รวมท้งั แหล่งกาเนิดดาวฤกษ์ เรียกวา่ เนบวิ ลำ (Nebula) ซ่ึงโลกของเราเป็นดาวเคราะห์ใน
ระบบสุริยะ ซ่ึงเป็นสมาชิกหน่ึงของกาแลก็ ซี

วิวฒั นาการของเอกภพจึงควรเริ่มมาจากปริมาตรที่เล็กมาก ๆ แต่มีสสารอยอู่ ยา่ งอดั
แน่น และมีการระเบิดออกอยา่ งรุนแรง ทาใหป้ ริมาตรเลก็ ๆ น้นั ขยายตวั ออกมาเป็นเอกภพดงั เช่น
ในปัจจุบนั มีดงั น้ี

ขณะเกดิ Bigbang
> มีสสารเกิดข้ึนในรูปของอนุภาคพ้ืนฐาน ชื่อ ควำร์ก ( Quark) อเิ ลก็ ตรอน ( Electron)

นิวทริโน และ โฟตอน (Photon)
> เมื่อเกิดอนุภาคกม็ ีการเกิดปฏิอนุภาค ที่มีประจุไฟฟ้ าตรงขา้ ม ยกเว้น นิวทริโน และแอนติ

นิวทริโนไม่มีประจุไฟฟ้ า
> เมื่อปฏิภาคกบั อนุภาครวมกนั เน้ือสารเกิดเป็นพลงั งาน
>หากอนุภาคเท่ากบั ปฏิภาคพอดี รวมกนั จะไม่เกิดกาแลก็ ซี ดาวฤกษ์ และระบบสุริยะ







กำเนิดเอกภพ

หลงั เกดิ Bigbang เพยี ง 10-6 วนิ ำที
 อุณหภูมขิ องเอกภพลดลงเป็ นสิบล้ำนล้ำนเควนิ
 ควำร์ก เกดิ กำรรวมตวั กลำยเป็ น โปรตอน
(นิวเคลยี สของไฮโดรเจน) ซึ่งมี ประจุไฟฟ้ ำบวก 1 หน่วยและนิวตรอนซึ่งเป็ น
กลำง

กำเนิดเอกภพ

หลงั เกดิ Bigbang 3 นำที
 อุณหภูมขิ องเอกภพลดลงเป็ นร้อยล้ำนเคลวนิ
 ทำให้โปรตอนและนิวตรอนเกดิ กำรรวมตัวเป็ นนิวเคลยี สของฮีเลยี ม
 ในช่วงแรก ๆ ทำให้เอกภพขยำยตวั เร็วมำก

กำเนิดเอกภพ

หลงั เกดิ Bigbang 300,000 ปี
 อุณหภูมลิ ดลงเหลอื 10,000 เคลวนิ นิวเคลยี สของไฮโดรเจนและฮีเลยี มดงึ อเิ ล็กตรอน
เข้ำมำสู่วงโคจร เกดิ เป็ นอะตอมไฮโดรเจนและฮีเลยี ม

กำเนิดเอกภพ

กำแลก็ ซีต่ำงๆเกดิ Bigbang ประมำณ 1,000 ปี
 ภำยในกำแลก็ ซีมี ธำตุไฮโดรเจน และ ฮีเลยี ม เป็ นสำรเบอื้ งต้น
 ทำให้เกดิ เป็ น ดำวฤกษ์รุ่นแรก ๆ ส่วนธำตุทมี่ นี ิวเคลยี สใหญ่กว่ำคำร์บอนเกดิ จำกดำว
ฤกษ์ขนำดใหญ่



1. แผนภาพ แสดงกาเนิดและ
วิวฒั นาการของเอกภพตาม

ทฤษฎีบิกแบง

อนุภำคมูลฐำนเกดิ ขนึ้
เช่น ควำร์ก อเิ ลก็ ตรอน
นิวทริโน โฟตอน

ควำร์กและแอนตคิ วำร์ก
เกดิ กำรรวมตัวกนั
เกดิ กระบวนกำรประลยั
(anihilation)ทำให้ท้งั
อนุภำคและปฏอิ นุภำค
กลำยเป็ น พลงั งำน

ควำร์กรวมตัวกนั เป็ น
โปรตอนหรือนิวเคลยี ส
ของไฮโดรเจน และ

นิวตรอน

จะเรม่ิ เกดิ นิวเคลยี สของ
ธาตฮุ เี ลยี ม ซ่ึงเกดิ จากการ
รวมตวั กนั ของโปรตอน
และนิวตรอน

อณุ หภูมขิ องเอกภพลดลง

เหลอื ประมำณ 5,000 เคลวนิ

อเิ ลก็ ตรอนมพี ลงั งำนจลน์ลดลง
ทำให้นิวเคลยี สของไฮโดรเจนและ

นิวเคลยี สฮีเลยี มดงึ อเิ ลก็ ตรอนเข้ำ
มำอยู่รวมกนั ด้วยแรง
แม่เหลก็ ไฟฟ้ ำ เกดิ เป็ นอะตอม

ไฮโดรเจนและอะตอมฮีเลยี ม

อะตอมของธำตุไฮโดรเจน
และธำตุฮเี ลยี มรวมตวั กนั
ด้วยแรงโน้มถ่วงเกดิ เป็ น
เนบวิ ลำรุ่นแรกท่ีจะก่อ
กำเนิดเป็ นดำวฤกษ์
รุ่นแรกและกำแลก็ ซี

รุ่นแรก

เอกภพ

ลำดบั เหตุกำรณ์ BigBang อุณหภูมิ (เคลวนิ ) เหตุการณ์ (BigBang) ท่ีเกิดข้ึน
1032 - 1027 หลงจั ากบิกแบงประมาณ 10-43 วนิ าที
ลาดบั เหตุการณ์ BigBang 1027 - 1013 อณุหภูมิของเอกภพลดลงเกิดอนุภาคมลู ฐาน
ช่วงเวลา 10-43 – 10-32 ควาร์กและแอนติควารก์ เกิดการรวมตวั กนั
วนิ าที 1013 - 109
ช่วงเวลา 10-32 – 10-6 เกิดกระบวนการประลยั (anihilation)
วนิ าที ทาให้ท้ังอนุภาคและปฏิอนุภาคกลายเป็ น
พลงั งาน
ช่วงเวลา 10-4 – 3 นาที ควาร์กรวมตวั กนั เป็นโปรตอนหรือนิวเคลียส
ของไฮโดรเจนและนิวตรอน

ลำดบั เหตุกำรณ์ BigBang(ต่อ) อุณหภูมิ (เคลวนิ ) เหตุกำรณ์ (BigBang) ทเี่ กดิ ขึน้

ลำดบั เหตุกำรณ์ BigBang 109-5,000 จะเริ่มเกิดนิวเคลียสของธาตุฮีเลียม ซ่ึงเกิดจากการรวมตวั
5,000-100 กนั ของโปรตอน และนิวตรอน
ช่วงเวลา 3 นาที – 300,000
แสนปี 100-2.73 อุณหภูมิของเอกภพลดลงเหลือประมาณ 5,000 เคลวิน
ช่วงเวลา 300,000 ปี – 1,000 อิเล็กตรอนมีพลังงานจลน์ลดลง ทาให้นิวเคลียสของ
ลา้ นปี ไฮโดรเจนและนิวเคลียสฮีเลียมดึงอิเล็กตรอนเขา้ มาอยู่
รวมกนั ดว้ ยแรงแม่เหลก็ ไฟฟ้ า เกิดเป็ นอะตอมไฮโดรเจน
ช่วงเวลา 1,000 ลา้ นปี – 13,80 และอะตอมฮีเลียม
0 ลา้ นปี อะตอมของธาตุไฮโดรเจนและธาตุฮีเลียมรวมตวั กนั ดว้ ย
แรงโนม้ ถ่วงเกิดเป็นเนบิวลารุ่นแรกท่ีจะก่อกาเนิดเป็นดาว
ฤกษร์ ุ่นแรกและกาแลก็ ซีรุ่นแรก

1.1 การกาเนดิ และววิ ฒั นาการของเอกภพ

02 หลกั ฐานที่สนบั สนนุ ทฤษฎีบิกแบง
1.2.1 การขยายตัวของเอกภพ
1.2.2 ไมโครเวฟพนื้ หลงั จากอวกาศ

หลกั ฐานทสี่ นบั สนนุ ทฤษฎีบกิ แบง
1.2.1 การขยายตัวของเอกภพ

เอด็ วิน เพาเวลล์ ฮบั เบิล (Edwin Powell Hubble) นกั
ดาราศาสตร์ ในศตวรรษที่ 20 ศึกษารายละเอียดของ
ดาวฤกษแ์ ต่ละดวงในกาแลก็ ซี เอ็ม 33 ซ่ึงเป็นกาแลก็ ซี
เพ่ือนบา้ น พบว่าดาวฤกษเ์ หล่าน้ีอยนู่ อกกาแล็กซี่ของเรา
ออกไป หลงั จากที่ฮบั เบิลไดพ้ ิสูจน์ว่ามีกาแล็กซีอื่นอีก
จานวนมาก เขายงั ไดพ้ ิสูจน์อีกว่า กาแล็กซีเหล่าน้ี กาลงั
เคลื่อนที่ห่างออกไป



• เอด็ วิน เพาเวลล์ ฮบั เบิล (Edwin Powell Hubble) ใช้เคร่ืองมือตรวจวดั และคานวณหาความเร็ว
ในการเคลื่อนที่ออกห่างจากโลก(Recessional Velocity) ของกาแลก็ ซต่ี า่ ง ๆ และคานวณ
ระยะทางระหวา่ งโลกกบั กาแลก็ ซ่ีได้ดงั ตาราง

ชื่อกาแลก็ ซี่ ระยะหา่ งจากโลก (เมกะพาร์เซก : Mpc ความเร็วในการเคลื่อนที่ออกหา่ งจากโลก (
กิโลเมตรต่อวนิ าที:kms-1 )
NGC 5357 0.45 200
NGC 4736 0.5 290

NGC 4214 0.8 300
NGC 3627 0.9 650
NGC 4151 1.7 960
NGC 4649 2.0 1090

กำเนิดเอกภพ

กำแลก็ ซีต่ำงๆเกดิ Bigbang ประมำณ 1,000 ปี
 ภำยในกำแลก็ ซีมี ธำตุไฮโดรเจน และ ฮีเลยี ม เป็ นสำรเบอื้ งต้น
 ทำให้เกดิ เป็ น ดำวฤกษ์รุ่นแรก ๆ ส่วนธำตุทมี่ นี ิวเคลยี สใหญ่กว่ำคำร์บอนเกดิ จำกดำว
ฤกษ์ขนำดใหญ่

จากขอ้ มลู ขา้ งตน้ เมื่อกาแลก็ ซี่อยหู่ ่างจากโลกมากข้ึน.... ความเร็ว
ของกาแลก็ ซีในการเคล่ือนท่ีออกห่างจากโลกจะยง่ิ มากข้ึน ดงั กราฟ

กราฟความสมั พนั ธ์ระหวา่ งระยะทาง (D)
กบั ความเร็ว(V) ของกาแลก็ ซ่ใี นการเคลื่อนท่ี
ออกหา่ งจากผ้สู งั เกตทแี่ ปรผนั ตรง

จากกราฟสามารถสรุปเป็นกฎของฮบั เบลิ (Hubble’s Law) ได้วา่
“ ย่งิ กาแลก็ ซ่อี ย่หู ่างจากผู้สังเกตมาก ความเร็วในการเคล่ือนท่อี อกห่างจากผู้สังเกตก็

ย่งิ มีค่ามาก” โดยแสดงคาอธิบายได้ดงั รูป

จากภาพจะเหน็ ได้วา่ กาแล็กซ่ี A อยใู่ กล้
ผ้สู งั เกตมากที่สดุ ความเร็วในการเคล่อื นท่ี
ออกหา่ งจากผ้สู งั เกตจงึ มีคา่ น้อยท่ีสดุ
ในขณะท่ีกาแล็กซ่ี B จะมีความเร็วเพมิ่ ขนึ ้
และกาแลก็ ซ่ี C มีความเร็วมากท่ีสดุ
เนื่องจากอยหู่ ่างจากผ้สู งั เกตมากท่ีสดุ

จะไดส้ มการ

= 0 … … … (1)
เม่ือ คือ ความเร็วของกาแลก็ ซ่ีในการเคล่ือนท่ีออกหา่ งจากผู้

สงั เกต มีหนว่ ยเป็น กิโลเมตรตอ่ วนิ าที (kms-1)
0 คือ คา่ คงตวั ฮบั เบลิ มีหนว่ ยเป็นกิโลเมตรตอ่ วินาทีตอ่

เมกะพาร์เซก(kms-1 Mpc)
คือ ระยะทางจากผสู้ งั เกตถึงกาแลก็ ซี่ มีหน่วยเป็นเมกะ
พาร์เซก(Mpc)

-หมายเหตุ
- ปัจจบุ นั คา่ คงตวั ฮบั เบิลมีคา่ ประมาณ 70 kms-1 Mpc-1

นนั้ หมายความวา่ เอกภพมีการขยายตวั ด้วยความเร็ว 70 กิโลเมตร
ตอ่ วินาที ในระยะทกุ ๆ 1 Mpc ท่อี อกจากโลก....

- Mpc อา่ นวา่ เมกะพาร์เซค (Mega Parsec) เป็นหน่วยวดั

ระยะทางทางดาราศาสตร์ เทียบเป็นระยะทางได้ 3.2616 ปี

แสง (3.26 ปี แสง) เท่ากบั ระยะทาง 31 ลา้ นลา้ นกิโลเมตร.

หลกั ฐานที่สนบั สนนุ ทฤษฎีบกิ แบง

1.2.2 การค้นพบการแผร่ งั สไี มโครเวฟพนื้ หลงั จาอวกาศ

การค้นพบการแผร่ ังสไี มโครเวฟพืน้ หลงั (Cosmic Microwave Background Radiation:CMBR) จาก
อวกาศในปี ค.ศ. 1964 โดยนกั ดาราศาสตร์ 2 ท่าน คือ

1. อาร์โน เพนเซยี ส (Arno Penzias) 2. รอเบิร์ต วิลสนั (Robert Wilson)

โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วทิ ยใุ นการเก็บข้อมลู ทางฟิสกิ ส์ ณ ห้อง
ปฏิบตั กิ ารเบลล์ (bell laboratory ) รัฐนิวเจอร์ซีย์ ประเทศ
สหรัฐอเมริกา

ในเวลาใกลเ้ คียงนกั ฟิ สิกส์ดาราศาสตร์ ชื่อ รอเบิร์ต
เอช.ดิก (Robert H.Dicker) จาก
มหาวิทยาลยั พรินซ์ตนั และคณะ ไดเ้ ตรียมการเกบ็
ขอ้ มลู รังสีไมโครเวฟพ้ืนหลงั

ซงึ่ กอ่ นหน้านีเ้ขาได้ทานายไว้ตงั้ แต่ ค.ศ. 1964 ถ้าหาก เกิดบกิ แบงจริงจะต้องมีร่องรอยของ
รังสพี ืน้ หลงั ไมโครเวฟพืน้ หลงั ที่ได้ปรากฏขนึ ้ เม่ือเวลา 300,000ปี หลงั เกิดบิกแบง ท่ยี งั
หลงเหลอื ให้สามารถตรวจวดั ได้ในปัจจบุ นั ซง่ึ สอดคล้องกบั การค้นพบของเพนเซยี สและวสิ
สนั