บทที่ 3 เอกภพ
TRANSCRIPT
บทท 3 เอกภพ
เอกภพ (Universe) เปนทวางทมอาณาเขตกวาง
ใหญ ไพศาลจนไมสามารถก าหนดขอบเขตได
ใน เอกภพป ร ะกอบ ไป ดวยหล าย ๆ กล มด าว
ห ร อ เ ร ย ก ว า
กาแลคซ (Galaxy) ภายในกาแลคซประกอบไปดวย
ดวงดาวมากมายหลายรอยลานดวง ทงดาวฤกษ
ด า ว เ ค ร า ะ ห ฝ น แ ล ะ ก ล ม เ น บ ว ล า
เชนเดยวกบกลมดาวทโลกเราเปนสมาชกอย ไดแก
ก า แ ล ค ซ ท า ง ช า ง เ ผ อ ก (Milky
Way) สาเหตทเราเรยกวากาแลคซทางชางเผอก
เนองจากเมอเรามองจากโลกไปยงกาแลคซดงกลาว
เราจะมองเหนทองฟาเปนทางขาวคลายเมฆพาดยาว
บ น ท อ ง ฟ า ใ น เ ว ล า ก ล า ง ค น
ซงนกวทยาศาสตรคาดวาทางชางเผอกนมดวงดาวอ
ย ป ร ะ ม า ณ แ ส น ล า น ด ว ง
ส าหรบระบบสรยะจกรวาลของเรา
ซงเปนสวนหนงของทางชางเผอก
มดวงอาทตยเปนศนยกลาง และมดวงดาวตาง ๆ
หรอทเรยกอกอยางวาเทหฟากฟา
ดวงดาวทกดวงจะมความเกยวพนกนอยกบดวงดาว
ดวงหนงโดยเฉพาะ เชน ดวงจนทรกบโลก
โลกกบดวงอาทตย เปนตน
เทหฟากฟาทประกอบกนอยในระบบสรยะจกรวาล
ไดแก ดาวเคราะห ดาวบรวาร ดาวเคราะหนอย
ดาวหาง ดาวตก อกกาบาต เปนตน
3.1 ก าเนดเอกภพและการเปลยนแปลงเอกภพ
ก าเนดเอกภพ
เอกภพ (จกรวาล - universe) คอ
ระบบทรวบรวมทกสงทกอยางในธรรมชาต
ขอมลส าคญของเอกภพคอ
เสนสเปกตรมของดาราจกรเลอนไปทางสแดงท าให
รวาเอกภพก าลงขยายตว
การขยายตวของเอกภพ
เราทราบแลววาเอกภพคอแหลงรวมทกสรรพสงในธ
รรมชาต รวมทงทวางหรออวกาศดวย
นกดาราศาสตรตางไดศกษาเสนสเปกตรมจากธาตท
อยในดาราจกรแลวพบวา
เสนเลอนไปทางแดงหรอทางความถต าแสดงวาดาร
าจกรก าลงเคลอนทออกหางไปเรอย ๆ
ท าใหเกดปญหาขอถกเถยงกนถงลกษณะของดารา
จกรและเอกภพในอดตวาเปนอยางไร
ในวงการดาราศาสตรไดมทฤษฎหนงทจะอธบายกา
รก าเนดเอกภพและสาเหตทดาราจกรก าลงเคลอนท
คอ ทฤษฎการระเบดใหญ (big-bang
theory หรอทฤษฎบกแบง) โดย เลแมตร
(G.Lemaitre) ไดกลาวไววา
ในอดตเอกภพมลกษณะเปนรปทรงกลมเสนผาศนย
กลางประมาณ 6,400 กโลเมตร (4,000 ไมล)
เลอรแมตร
เรยกทรงกลมทเปนจดก าเนดของสสารนวา "อะตอม
ดกด าบรรพ" (Primeval
Atom) เปนอะตอมขนาดยกษ
น าหนกประมาณ 2 พนลานตนตอลกบาศกนว (ซงข
ดแยงกบความเปนจรงกบความหมายของอะตอมใน
ปจจบนทใหความหมายของอะตอม
วาเปนสวยยอยของโมเลกล)
อยางไรกตามนกดาราศาสตรไดถกเถยงและคนหาข
อเทจจรงเกยวกบทฤษฎนอยางจรงจง และกาโมว
(G.Gamow) เปนคนหนงทสนบสนนทฤษฎของเลอเ
มตร จากผลการค านวณของกาโมว
ในขณะทอะตอมดกด าบรรพระเบดขน
จะมอณภมสงถง 3 x 10^9 เคลวน
(3,000,000,000 เคลวน)
หลงจากเกดการระเบดประมาณ 5 วนาท
อณภมไดลดลงเปน 10^9 เคลวน
(1,000,000,000 เคลวน) และเมอเวลาผานไป 3 x
10^8 ป (300,000,000 ป)
อณภมของเอกภพลดลงเปน 200 เคลวน
ในทสดเอกภพกตกอยในความมดและเยนไปนานมา
กจนกระทงมดาราจกรเกดขน
จงเรมมแสงสวางและอณภมเพมขนเรอย ๆ ในป
พ.ศ.2472 ฮบเบล (Edwin
P.Hubble) ไดศกษาสเปกตรมของดาราจกรตางๆ 2
0 ดาราจกร ซงอยไกลทสดประมาณ 20 ลานปแสง
พบวาเสนสเปกตรมไดเคลอนไปทางแสงสแดง
ดาราจกรทอยหางออกไปจะมการเคลอนทไปทางแส
งสแดงมาก แสดงวาดาราจกรตางๆ
ก าลงคลนทหางไกลออกไปจากโลกทกททกทๆ
พวกทอยไกลออกไปมากๆจะมการเคลอนทเรวขน
ดาราจกรทหางประมาณ2.5พนลานปแสง
มความเรว 38,000 ไมลตอวนาท สวนพวกดาราจกร
ทอยไกลกวานมควาเรวมากขนตามล าดบ
ความสมพนธระหวางระยะทางของดาราจกรและ
ความเรวแหงการเคลอนท เรยกวา "กฎฮบเบล"
ทฤษฎนอาจเรยกวา "การระเบดของเอกภพ"
(Exploding
Universe) ซงกสนบสนนกบแนวคดของเลแมตรเช
นกน
เอกภพก าเนดไดอยางไร
จากเดมทไมอะไรอยเลยแลวปรากฏขนอยางทนทท
นใดหรอไมสงทเรยกวาการก าเนดเอกภพ
ยอนกลบไปสอดตราว 18,000 ลานปกอน
จากกฎของฮบเบลเอกภพจะมขนาดเลกเหมอน "จด''
จดหนง ในเวลานนเกดการเปลยนแปลงอยางไร
จากชวงเอกภพเปนสเหมอน จด ขนาดเลก
เรมเกดการขยายตวทมลกษณะเหมอนการระเบด
เรยกกนวา บกแบง (big bang) หรอ
การระเบดครงใหญของเอกภพ
ในขณะนนมวลสารทงหมดทมอยในเอกภพอนกวาง
ใหญไพศาลในปจจบนอดแนนอยใน จด
ท าใหมพลงงานสะสมอยมหาศาล
ทวทงเอกภพเรมขยายตวเพราะแรงดนทเกดจากพล
งงานดงกลาว
ซงเรมกลายเปนสสารตามสมการของไอนสไตน
ขณะทเอกภพยงเปนสเหมอน จด อยนน
มความหนาแนนสงมากดงนนจงเกดปรากฏการณน
าอศจรรยแตกตางจากทเราเหนในชวตประจ าวน
เอกภพไดปรากฏขนมาอยางทนททนใดจากเดมทเป
นเพยงความวางเปลาไมมอะไรอยเลย
ตามหลกกลศาสตรควอนตม( quantum
mechanics) นน
การด ารงอยของสสารเปนการซอนทบกนของเคลอ
น ซงอธบายไดสมการการเคลอนทของคลน
เพราะฉะนน ทฤษฎทวา เอกภพเกดขนทนททนใด
จากเดมทไมมอะไรอยเลย จงมความเปนไปได
และอาจกลาวไดวาสสารจ านวนหนง ณ
เวลาหนงทแนนอน
มความเปนไปไดวาจะสญหายไปทนทเหมอนอยอก
ณ เวลาหนง
มาวมโอกาสนอยมากทจะเกดขนแตกไมใชวาจะเปน
ไปไมไดเลย
อยางไรกตามเมอวตถหดตวเลกลงมนจะขนาดเลกม
ากจนอาจเกดสภาพทบางกมอย
บางครงกหายไปทเปนแนวคดเกยวกบการก าเนดเอ
กภพทเอดเวรด เฟรดกน แสนอไวในป ค. ศ. 1980
ทฤษฎเกยวกบเอกภพ
ปจจบนทฤษฎเกยวกบเอกภพไดพฒนาขนบนพนฐา
นความส าเรจทางวทยาศาสตร
ทกคนคงเคยสงสยเหมอนกนวาโลกทเราอาศยอยน
นจรงแลวเปนเชนไร
เวลานในสมองของแตละคนจะความคดเฉพาะเกยว
กบเอกภพ ผดขนมา
คนสมยโบราณมความคดเหนแตกตางกนเกยวกบเอ
กภพและมกสมพนธกบศาสนา
ดงนนจงสรางภาพของเอกภพออกมาพษดารมากภา
พของเอกภพนสวนใหญมกจะใชยอดโดมมาแบงเอ
กภพเปนดานในและดานนอก
โดยดานในเปนโลกมนษยและดานนอกเปนโลกของ
เทพ หลงจากครสตศตวรรษท17เปนตนมา
เมอวชาดาราศาสตรไดพฒนาขน
แนวคดเกยวกบเอกภพจงไดเปลยนแปลงไปจากเดม
ทมลกษณะเปนจนตนาการลวนๆกปรากฏชดเจนขน
โดยอยบนพนฐานของดาราศาสตรและวทยาศาสตร
ปจจบนทฤษฎเกยวกบเอกภพทไมสามารถอธบายกฎ
ของฮบเบลไดยอมไมมความหมาย
จนถงทกวนนมทฤษฎเกยวกบเอกภพหลายๆทฤษฎท
อธบายกฎของฮบเบลได
และทฤษฎทนาเชอถอมากทสด คอทฤษฎ บกแบง
หรอการระเบดครงใหญของเอกภพ
แตกมความคดเหนแตกตางกนหลายอยางในเรองรป
แบบการระเบดครงใหญ
เชนทฤษฎการสนสะเทอนของเอกภพ
มองวากอนหนานเอกภพอยในสภาพคอยๆหดตวลง
ตอมาเนองจากเกดปฎกรยาสะทอนกลบท าใหเกดกา
รขยายตวออก
หรอทฤษฎการขยายตวของเอกภพเหนวาตอนเอกภ
พก าเนดขนในระยะแรกจะมการขยายตวอยางรวดเ
รว
ฮอวคงเสนอวาไมควรมองการก าเนดเอกภพเปนปรา
กฏการณทมหศจรรย ในท านองเดยวกน เซอร
เฟรด ฮอยล (ค. ศ. 1915-
2001) นกดาราศาสตรและนกวทยาศาสตรชาวองก
ฤษ
และนกดาราศาสตรอกหลายทานไดเสนอทฤษฎเอก
ภพเปนนรนดร
โดยเหนวาเอกภพไมมจดเรมตนและไมมจดสนสด
สสารทงมวลผดขนมาจากชองวางในขณะเอกภพข
ยายตว
เมอพจารนาแลวแนวคดดงกลาวถอเปนเรองประหล
าดมาก แตทฤษฎเกยวกบเอกภพของ
เฟรดกนกมองวาสสารทงมวลผดขนมาจากอาณาจก
รทวาเปลาในขณะทเอกภพถอก าเนดขน
จะเหนไดวาสองแนวคดนเหมอนกนโดยพนฐาน
อายของเอกภพ และการเปลยนแปลง
การใชคาคงทของฮบเบลค านวณหาอายของเอกภพ
ปจจบนยงไมสามารถหาอายทแทจรงของเอกภพได
เราอาจเขาใจวาโลกและเอกภพมมาตงแตโบราณไม
เปลยนแปลงแตความจรงแลวไมเปนเชนนน
เพราะเอกภพถอก าเนดขน ณ เวลาหนง
แตเวลาผานมานานเทาไรแลวละ
หากเราตองการหาอายของโลก
เราสามารถใชเรดโอไอโซโทปมาวดอายและเวลาใ
นการกอสรางใรการกอตวของหนเปลอกโลก
ท าใหรวาโลกกอตวขนมานานเทาไร
แตถาตองการค านวณหาเวลาทเอกภพกอตวขนจ าเ
ปนตองวดอายของดาวฤกษ
ดาวฤกษทมสมบตแตกตางกนจะมอายตางกนดวย
กระจกดาวทรงกลม (globula
cluster) ทเกาแกทสดราว 12,000ลานป
ดงนนเอกภพจงนามอายมากกวาน
เราใชกฎของฮบเบลเปนขออางองในการค านวณหา
อายของเอกภพเรมจากก าหนดใหระยะทางหางแตเ
ดมระหวางกาแลกซสองแหงเปน r และv เปนความเร
วในการถอยหางออกจากกน
จะไดคาของเวลาคอ t=r/v เพอน ามาหาคาของเวลา
ทกาแลกซอยตดกนกฎของฮบเบลแสดงไดเปน v=hr
บอกใหเรารวากาแลกซซงปจจบนอยหางไกลกนมา
กนน
กอนหนาเวลา1/h กาแลกซเหลานรวมกนเปนจดเดย
ว คา H นเรยกวา คาคงทของฮบเบล ( hubble
constant )จากการค านวณของฮบเบลในป
ค.ศ. 1929ไดผลออกมาวาทกๆระยะหาง 3 ลานปแส
งความเรวถอยหางจะเปน 200กโลเมตรตอวนาท
เมอน าคา H มาค านวณหาเอกภพจะไดคาราว 5,00
0 ลานปซงนอยกวาของกระจกดาวทรงกลมทมอาย
12,000 ลานป จงนบวาเปนผลลพธทนาแปลก
ทงนเปนเพราะขณะทฮบเบลค านวณระยะหางเขาใช
มาตรวดระยะผดพลาด
กลาวคอใชดาวแปรแสงแบบเซฟด (Cepheid
variabie star) เปนหลกในการค านวน
แตระดบความสวางของดาวแปรแสงแบบเซฟด
เดมก าหนดผดไปขนหนง ท าคลาดเคลอนได
3.2 กาแลกซและระบบกาวฤกษ
การแลกซ หรอดาราจกร ( Galaxy)
กาแลกซ คอ ระบบทกวางใหญไพศาล
ประกอบดวยดาวฤกษ กระจกดาวฤกษ กาซและฝน
ทองฟา ทเรยกวา เนบวลา และทวาง
( Space) รวมกนอยในระบบเดยวกน
เพราะมแรงโนมถวงซงกนและกน กาแลกซ
ถอเปนองคประกอบหนงของเอกภพเกดมาเมอประม
าณ 18,000 ลานปมาแลว
ประมาณวาในเอกภพมดาราจกรถง 100,000 ลานร
ะบบ และเชอวา ดาวฤกษตางๆรวมทงดวงอาทตย
ซงเปนศนยกลางของระบบสรยะ
ตางกเคลอนรอบศนยกลางของกาแลกซดวยแรงโน
มถวงระหวางดางฤกษกบสงทอย ณ
ใจกลางของกาแลกซ ซงมแรงโนมถวงสงมาก
นกดาราศาสตรเชอวาสงนคอ หลมด า ( Blank
Hole) ซงเชอวามความลกไมมทสนสด สงตางๆ
เมอหลดเขาไปไมสามารถออกมาได
ดาวฤกษทเหนบนทองฟา
เปนดาวทอยในกาแลกซของเรา
หรอกาแลกซทางชางเผอก ( The Milky Way
Galaxy) มลกษณะเปนฝาขาวคลายเมฆบางๆ
อยโดยรอบทองฟา (คอ ดวงดาวประมาณแสนดวง)
กาแลกซทางชางเผอก เปนกาแลกซแบบกงหน
เนองจากมองดานบนและดานลางจะเหนวามโครงสร
างเปนรปจาน หรอจกร หรอขดหอย ( Spiral
Structure) โดยจดศนยกลางจะเปนรปวงร
( Ellipsoid) มความยาวถง 100,000 ปแสงดวงอาท
ตยของเราอยทางแขนดานขวาหางใจกลางของกาแ
ลกซประมาณ 30,000 ปแสง
ดาวฤกษ ( Stars หรอ Fixed stars )
เปนดาวทมแสงสวาง และพลงงานในตวเอง เชน
ดวงอาทตย จดก าเนดดาวฤกษ
จากการศกษาของนกดาราศาสตรพบวา
การเกดดาวฤกษอบตขนในบรเวณทลกเขาไปในกล
มเมฆ ฝนและกาซ ซงเรยกวา เนบวลา (
Nebular) โดยจะเกดจากอะตอมของกาซทรวมตวก
นเขาเปนเมฆมดขนาดยกษ
มขนาดกวางใหญหลายรอยปแสง
แรงโนมถวงจะดงกาซและฝนเขารวมกน
กอนกาซทอดแนนหมนรอบตวเองจนใจกลางมอณห
ภมสงมากพอ จะเกดปฏกรยาเทอรโมนวเคลยร
การศกษาดาวฤกษศกษา ความสวาง
สความสวางและโชตมาตรของดาว
โดยทวไปดาวจะปรากฏสวางมากหรอนอยไมไดขน
อยกบความสวางจรงเพยงอยางเดยวแตขนอยกบระ
ยะทางของดาว
จงนยามความสวางจรงของดาวเปนโชตมาตรสมบร
ณสของดาวฤกษขนอยกบอณหภมของดาวแตละดว
ง ดาวฤกษเปนกอนกาซสวางทมอณหภมสง
พลงงานทเกดขนภายในดวงจะสงผานออกทางบรร
ยากาศทเรามองเหนได เรยกบรรยากาศชนนวา
ชนโฟโตสเฟยรพรอมทงการแผรงสอนฟราเรด
รงสอลตราไวโอเลต เอกซเรย รวมทงคลนวทย
คลนแสงทตามองเหน
การพจารณาอณหภมของดาวฤกษกบส
พบวาอณหภมต า
จะปรากฏเปนสแดงและถาอณหภมสง
จะปรากฏเปนสน าเงนและกลายเปน สขาว
โดยมการก าหนด ดาวสน าเงน
อณหภมสงเปนพวกดาว O ดาวสแดงเปนพวก Mแล
ะเมอเรยงล าดบอณหภมสงลงไปหาต า
สเปคตรมของดาวไดแก O - B - A - F - G - K -
M ดวงอาทตยจดเปนพวก G ซงมอณหภมปานกลาง
4.3 ววฒนาการของดาวฤกษ
ดาวเกดจากกลมกาซและฝนทหดตวลงเนองจากโน
มถวงของตวเอง ขณะทกลมกาซและฝนนหดตว
พลงงานศกยโนมถวงบางสวนจะกลายเปนพลงงานจ
ลนหรอพลงงานความรอน
และบางสวนคายออกมาสภายนอก
จากการค านวณพบวาใจกลางจะสะสมมวลและโตข
นจนกลายเปนดาวในเวลาประมาณ 1 ลานป
อณหภมสงขนอยางรวดเรวพรอมกบทใจกลางของด
าวเรมเกดขน
และอนภาคตรงใจกลางจะกลายเปนไอ โมเลกล
(โดยเฉพาะไฮโดรเจน) จะแตกตวเปนอะตอม
และในทสดจะแตกตวเปนอออน
ฝนจากภายนอกใจกลางจะบดบงแสงจากใจกลางดา
วจนมองไมเหน
ตอมาอนภาคและฝนจะดดกลนรงสจากใจกลางและ
คายพลงงานกลบออกมาเปนรงสอนฟาเรด
ท าใหกลมกาซมความทบแสงจนในทสดกลมกาซแล
ะฝนจะตกลงในใจกลางจนหมดสนดงนนดาวทเกดใ
หมจงสองรงสอนฟาเรด
ตอมาเมอกลมฝนทบดบงดาวเจอจางลง
ดาวจะเรมสองแสงออกมาใหเหนโดยมอณหภมตงแ
ต 4,000 – 7,000 องศาเซลเซยส
ขนอยกบมวลและการหดตวจะด าเนนตอไป
จนอณหภมทใจกลางสงพอทไฮโดรเจนจะตดไฟได
จงเรมนบกลมกาซและฝนมสภาพเปนดาวอาย 0 ป
เมอไฮโดรเจนตดไฟ หรอปฏกรยานวเคลยรเรมตน
ความดนภายในดวงดาวจะสงขนจนเกดแรงสมดลก
บแรงโนมถวง
ดาวจะไมยดและหดตอไปชวงนดาวยงไมเกดปฏกร
ยานวเคลยร เราเรยก ดาวโปรตรอน (Proton
Stars) ดาวจะววฒนาการตอไปในขณะทไฮโดรเจน
ก าลงรวมตวเปนฮเลยม
ในทสดไฮโดรเจนในใจกลางดาวเผาไหมหมด
จะมการยบตวอยางรวดเรว
มวลใจกลางจะเพมมากขน
จะเหลอไฮโดรเจนเผาไหมอยชนนอกๆ
ผวนอกจงขยายตวและอณหภมลดลงในสภาพน
เรยกวา ดาวยกษแดง
การหดตวของใจกลางดาวท าใหอณหภมสงขน
ในขณะนไฮโดรเจนชนนอกๆจะดบผวดาวจะรอนแล
ะสวางขน
ผวดาวชนนอกอยในลกษณะไมเสถยรอาจมการยด
หดตวเปนจงหวะ
ท าใหความสวางเปลยนไปเปนจงหวะ
กลายเปนดาวแปรแสง
3.3 พลงงานของดาวฤกษ
ในโลกมพลงงานหลากหลายรปแบบ ทงจากน า
ลม ซากฟอสซล และแสงแดด
แตพลงงานสวนใหญบนโลกนนมาจากดวงไฟทอยไ
กลจากเราออกไปเกอบ 150 ลานกโลเมตร
ดวงไฟนนคอ “ดวงอาทตย” ทโลกเราประทบอยใน
ต าแหนงทเหมาะเจาะพอ
จนไดรบประโยชนจากศนยกลางของระบบสรยะดว
งน
ดวงอาทตยเปนดาวฤกษทใหทงแสงสวาง
ความรอนและพลงงานแกโลก
องคประกอบสวนใหญเปนกาซและเปนกาซทไวตอ
อ านาจแมเหลก
ซงนกวทยาศาสตรใหชอกาซทมลกษณะพเศษนวา “
พลาสมา”
(Plasma) เมอเทยบกบโลกแลวมรศมเปน109 เทาข
องรศมโลก คอประมาณ 695,500 กโลเมตร
อณหภมเฉลยของผวอยท 5,500 องศาเซลเซยส
แตอณหภมทใจกลางสงถง 15 ลานองศาเซลเซยส
โลกโคจรรอบดวงอาทตยดวยระยะหาง 149,600
,000 กโลเมตร
ทวาไมใชเพยงแคโลกและดาวเคราะหอก 7 ดวง
ทโคจรรอบดวงอาทตย
แตยงมดวงจนทรทงหลายของดาวเคราะหตางๆ
ดาวเคราะหนอยอกนบหมนดวง
และดาวหางอกกวาแสนลานดวงทโคจรรอบดวงอาท
ตย ซงทงหมดอยในระบบสรยะ
มวลของระบบสรยะรวมอยทดวงอาทตยถง 99.8
% คอ 2 พนลานลานลานลานตน
แตความหนาแนนของดวงอาทตยนอยกวา 1 ใน 3
ของความหนาแนนเฉลยของโลก
โดยมความหนาแนนประมาณ 1.4 กรมตอลกบาศกเ
ซนตเมตร
หรอคดเปน 1.4เทาความหนาแนนของน า
องคประกอบของดวงอาทตยกไมตางจากดาวดวงอน
มากนก
โดย มธาต “ไฮโดรเจน” เปนองคประกอบหลกในสว
น94% สวนธาตรองลงไปคอ “ฮเลยม” และยงมธาตอ
นๆ อกในปรมาณเลกนอยในสวน 0.1% ไดแก
ออกซเจน คารบอน นออน ไนโตรเจนแมกนเซยม
เหลกและซลกอน
แตเนองจากไฮโดรเจนเปนธาตเบาทสด
เมอคดเปนมวลแลวจงมสวนเพยง72% สวนฮเลยมม
สวนมวลอยท 26%
ดวงอาทตยมองคประกอบอยหลายชนจากในสด
ออกมาถงชนนอกสด ดงน
-
แกนหรอใจกลางดวงอาทตย (Core) มรศมเปน 1 ใ
น 4 ของระยะทางจากศนยกลางถงพนผว
และแมมปรมาตรเพยง 2%ของปรมาตรทงหมด
แตมมวลเกอบครงของดวงดาว
โดยมความหนาแนนถง 150 ตอลกบาศกเซนตเมตร
ซงหนาแนนมากกวาตะกวถง 15 เทา
มอณหภมสงสดกวา 15 ลานองศาเซลเซยส
- เขตแผรงส (Radioactive zone) อยรอบๆ
แกนกลางดวงอาทตย
หางวดจากจดศนยกลางดวงอาทตยถงขอบนอกสด
ของชนจะเปน 70% ของระยะทางถงผวดวงอาทตย
คดเปน 32% ของปรมาตรดวงอาทตยทงหมด
และคดเปนมวล48% ของดวงอาทตย ส าหรบเขตน
เปนบรเวณทมโฟตอนเคลอนผานจากใจกลางดวงอ
าทตย
แตดวยความหนาแนนของอนภาคกาซในชนบรรยา
กาศน
ท าใหโฟตอนตองใชเวลานานถง 1 ลานปกวาจะผา
นออกมาได
- เขตพาความรอน (Convection
zone) เปนชนทมปรมาตรถง 66% ของปรมาตรดวง
อาทตยทงหมด
แตมมวลเพยง 2% โดยชนบนสดมความหนาแนนเก
อบเปนศนย
มอณหภมประมาณ 5,800 องศาเซลเซยส
ในชนนม “เซลลพาความรอน” (Convection
cell) ซงมอณหภมสงมาก
สวนชนบรรยากาศของดวงอาทตยประกอบดวย
ชนโฟโตสเฟยร (Photosphere) ชนโครโมสเฟยร
(Chromosphere) และชนโคโรนา
(Corona) ซงเปนชนบรรยากาศนอกสด
และลมสรยะเกดขนในชนโคโรนาน
ท าใหมสายธารของกาซพวยพงออกดานนอก
ทงนนกดาราศาสตรไมสามารถมองเขาไปในดวงอา
ทตยไดโดยตรง
จงตองอาศยการศกษาภายในของดวงอาทตยดวยว
ธทางออม
ซงความรบางอยางเกยวกบดวงอาทตยเกดขนจากก
ารสงเกตคณสมบตในภาพรวม
และบางความรเกดขนจากการค านวณปรากฏการณ
ทสรางขนในบรเวณทสามารถสงเกตได
ปฏกรยานวเคลยรสรางพลงงานใหดวงไฟสรยะ
พลงงานทเกดขนบนดวงอาทตยนนมาจากปฏกร
ยานวเคลยรฟวชน
ซงเกดขนลกลงไปในใจกลางของดวงอาทตย เนอง
จากทใจกลางดวงอาทตยนนรอนและหนาแนนมาก
โดยปฏกรยานวเคลยรฟวชนเปนปฏกรยาทนวเคลย
สของ 2อะตอมมารวมกน แลวเกดเปนนวเคลยสใหม
แตเนองจากนวเคลยสนนมประจเปนบวก
นวเคลยสจงมแนวโนมทจะผลกกน
หากแตอณหภมและความหนาแนนทสงมาก
ท าใหนวเคลยสสามารถหลอมรวมกนได
กระบวนการนวเคลยรฟวชนสวนใหญทเกดขนบ
นดวงอาทตยนน
เรมขนจากนวเคลยสไฮโดรเจนซงมโปรตอนเพยง 1
ตว ถกรวมเขากบนวเคลยสของไฮโดรเจนอกตว
ซงนวเคลยสจากอนภาค 2 ตวจะรวมกน
แลวเกดปฏกรยาทเกดนวเคลยสจากอนภาค 3 ตวรว
มกน และ 4 ตวรวมกนในทสด
ซงในกระบวนการทเกดขน
ยงไดอนภาคทเปนกลางทางไฟฟาทเรยกวา “นวทร
โน”
(Neutrino) ดงนนสดทายแลวจะไดนวเคลยสของธา
ตทมโปรตอน 2 ตวและนวตรอน2 ตว
ซงเปนนวเคลยสของธาตฮเลยม
หากแตมวลของนวเคลยสทเกดขนนนนอยกวาม
วลของนวเคลยส 4 ตวซงตวตงตน
โดยมวลทหายไปนนถกเปลยนไปเปนพลงงาน
ซงพลงงานทงหมดทเกดขนนนสามารถค านวณไดจ
ากสมการอนโดงดงของ อลเบรต ไอนสไตน
นนคอ E=mc2 โดยE เปนสญลกษณของพลงงาน,
m เปนสญลกษณของมวลทหายไปแลวถกเปลยนเป
นพลงงาน และ c เปนสญลกษณของความเรวแสง
3.4 ระบบสรยะ
ระบบสรยะ (Solar System)
คอระบบทประกอบดวย
ดวงอาทตยเปนศนยกลางมดาวเคราะห (Planets)
9 ดวง ดวงจนทรบรวารของดวงเคราะหแตละดวง
(Moon of sattelites) ดาวเคราะหนอย (Minor
planets) ดาวหาง (Comets) อกกาบาต
(Meteorites) ตลอดจนกลมฝนและกาซ
ซงเคลอนทอยในวงโคจร ภายใตอทธพลแรงดงดด
จากดวงอาทตย ระบบสรยะไมจ าเปนตองมแหงเดยว
ถาทอนมลกาณะอยางนกเรยกวาระบบสรยะไดเหมอ
นกน
แตในทนจะหมายถงระบบสรยะของเรา(เปนเจาของ
ตงแตเมอไรฟะ..) ขนาดของระบบสรยะ
กวางใหญไพศาลมาก เมอเทยบระยะทาง
ระหวางโลกกบดวงอาทตย
ซงมระยะทางประมาณ 150 ลานกโลเมตร
หรอ 1 หนวยดาราศาสตร
กลาวคอ
ระบบสรยะมระยะทางไกลไปจนถงวงโคจรของดาว
พลโต ดาว เคราะหทมขนาดเลกทสด ในระบบสรยะ
ซงอยไกล
เปนระยะทาง 40 เทาของ 1 หนวยดาราศาสตร
และยงไกลหางออก ไปอกจนถงดงดาวหาง อรต
(Oort's Cloud) ซงอาจอยไกลถง 500,000 เทา
ของระยะทางจากถงดวงอาทตยดวย
ดวงอาทตยมมวล มากกวารอยละ 99 ของ
มวลทงหมดในระบบสรยะ
ทเหลอนอกนนจะเปนมวลของ เทหวตถตางๆ ซง
ประกอบดวยดาวเคราะห ดาวเคราะหนอย ดาวหาง
และอกกาบาต รวมไปถงฝนและกาซ
ทลองลอยระหวาง ดาวเคราะห แตละดวง
โดยมแรงดงดด (Gravity) เปนแรงควบคมระบบสรย
ะ ใหเทหวตถบนฟาทงหมด
เคลอนทเปนไปตามกฏแรง แรงโนมถวงของนวตน
ดวงอาทตยแพรพลงงาน ออกมา
ดวยอตราประมาณ 90,000,000,000,000,000,000
,000,000 แคลอรตอวนาท
เปนพลงงานทเกดจากปฏกรยาเทอรโมนวเคลยร
โดยการเปลยนไฮโดรเจนเปนฮเลยม
ซงเปนแหลงความรอนใหกบดาว ดาวเคราะหตางๆ
ถงแมวาดวงอาทตยจะเสยไฮโดรเจนไปถง 4,000,0
00 ตนตอวนาทกตาม แตนกวทยาศาสตรกยงม
ความเชอวาดวงอาทตยจะยงคงแพรพลงงานออกมา
ในอตรา ทเทากนนไดอกนานหลายพนลานป
ทฤษฎการก าเนดของระบบสรยะ
หลกฐานทส าคญของการก าเนดของระบบสรยะกคอ
การเรยงตว
และการเคลอนทอยางเปนระบบระเบยบของดาว
เคราะห ดวงจนทรบรวาร ของดาวเคราะห
และดาวเคราะหนอย ทแสดงใหเหนวาเทหวตถ
ทงมวลบนฟา นนเปนของ ระบบสรยะ
ซงจะเปนเรองทเปนไปไมไดเลย ทเทหวตถทองฟา
หลายพนดวง จะมระบบ
โดยบงเอญโดยมไดมจดก าเนด รวมกน
Piere Simon
Laplace ไดเสนอทฤษฎจดก าเนดของระบบสรยะ
ไวเมอป ค.ศ.1796 กลาววา ในระบบสรยะจะ
มมวลของกาซรปรางเปนจานแบนๆ
ขนาดมหมาหมนรอบ ตวเองอย
ในขณะทหมนรอบตวเองนนจะเกดการหดตวลง
เพราะแรงดงดดของมวลกาซ ซงจะท าให
อตราการหมนรอบตวเองนน
จะเกดการหดตวลงเพราะแรงดงดดของกาซ
ซงจะท าใหอตราการ หมนรอบตงเอง
มความเรวสงขนเพอรกษาโมเมนตมเชงมม
(Angular Momentum) ในทสด เมอความเรว
มอตราสงขน
จนกระทงแรงหนศนยกลางทขอบของกลมกาซมมา
กกวาแรงดงดด กจะท าใหเกดมวงแหวน
ของกลมกาซแยก
ตวออกไปจากศนยกลางของกลมกาซเดม
และเมอเกดการหดตวอกกจะมวงแหวนของกลมกาซ
เพมขน ขนตอไปเรอยๆ
วงแหวนทแยกตวไปจากศนยกลางของวงแหวนแตล
ะวงจะมความกวางไมเทากน ตรงบรเวณ ทมความ
หนาแนนมากทสดของวง
จะคอยดงวตถทงหมดในวงแหวน
มารวมกนแลวกลนตว เปนดาวเคราะห
ดวงจนทรของดาว
ดาวเคราะหจะเกดขนจากการหดตวของดาวเคราะห
ส าหรบดาวหาง และสะเกดดาวนน
เกดขนจากเศษหลงเหลอระหวาง
การเกดของดาวเคราะหดวงตางๆ ดงนน
ดวงอาทตยในปจจบนกคอ มวลกาซ
ดงเดมทท าใหเกดระบบสรยะขนมานนเอง
นอกจากนยงมอกหลายทฤษฎทมความเชอในการเก
ดระบบสรยะ แตในทสดกมความเหนคลายๆ
กบแนวทฤษฎของ Laplace ตวอยางเชน
ทฤษฎของ Coral Von
Weizsacker นกดาราศาสตรฟสกสชาวเยอรมน
ซงกลาววา มวง
กลมของกลมกาซและฝนละอองหรอเนบวลา
ตนก าเนดดวงอาทตย (Solar
Nebular) หอมลอมอยรอบดวงอาทตย
ขณะทดวงอาทตยเกดใหมๆ และ
ละอองสสารในกลมกาซ
เกดการกระแทกซงกนและกน
แลวกลายเปนกลมกอนสสาร ขนาดใหญ
จนกลายเปน เทหวตถแขง
เกดขนในวงโคจรของดวงอาทตย ซงเราเรยกวา
ดาวเคราะห และดวงจนทรของ ดาวเคราะหนนเอง
ระบบสรยะของเรามขนาดใหญโตมากเมอเทยบกบโ
ลกทเราอาศยอย
แตมขนาดเลกเมอเทยบกบกาแลกซของเราหรอ
กาแลกซทางชางเผอก ระบบสรยะตงอยในบรเวณ
วงแขนของกาแลกซทางชางเผอก (Milky
Way) ซงเปรยบเสมอนวง
ลอยกษทหมนอยในอวกาศ โดยระบบสรยะ
จะอยหางจาก
จดศนยกลางของกาแลกซทางชางเผอกประมาณ 3
0,000 ปแสง ดวงอาทตย
จะใชเวลาประมาณ 225 ลานป ในการเคลอน
ครบรอบจดศนยกลาง ของกาแลกซ
ทางชางเผอกครบ 1 รอบ นกดาราศาสตรจงม
ความเหนรวมกนวา เทหวตถทง
มวลในระบบสรยะไมวาจะเปนดาวเคราะหทกดวง
ดวงจนทรของ ดาวเคราะห ดาวเคราะหนอย
ดาวหาง และอกกาบาต เกดขนมาพรอมๆกน
มอายเทากนตามทฤษฎจดก าเนดของระบบ สรยะ
และจาการน า เอาหน จากดวงจนทรมา
วเคราะหการสลายตว ของสารกมมนตภาพรงส
ท าใหทราบวาดวงจนทรม
อายประมาณ 4,600 ลานป ในขณะเดยวกน
นกธรณวทยากไดค านวณ หาอายของหนบนผวโลก
จากการสลายตว ของอตอม อะตอมยเรเนยม
และสารไอโซโทป ของธาตตะกว
ท าใหนกวทยาศาสตรเชอวา โลก ดวงจนทร
อกกาบาต มอายประมาณ 4,600 ลานป
และอายของ ระบบสรยะ
นบตงแตเรมเกดจากฝนละอองกาซ ในอวกาศ
จงมอายไมเกน 5000 ลานป
ในบรรดาสมาชกของระบบสรยะซงประกอบดวย
ดวงอาทตย ดาวเคราะห ดาวเคราะหนอย ดวงจนทร
ของดาวเคราะหดาวหาง อกกาบาต สะเกดดาว
รวมทงฝนละองกาซ อกมากมาย
นนดวงอาทตยและดาวเคราะห 8 ดวง
3.5 เทคโนโลย และอวกาศ
เทคโนโลยอวกาศ คอการส ารวจสงตางๆทอยนอกโ
ลกของเราและส ารวจโลกของเราเองดวย
ปจจบนเทคโนโลยอวกาศไดมการพฒนาไปเปนอยา
งมากเมอเทยบกบสมยกอน
ท าใหไดความรใหมๆมากขน
โดยองคการทมสวนมากในการพฒนาทางดานนคอ
องคการนาซาของสหรฐอเมรกา
ไดมการจดท าโครงการขนมากมาย
ทงเพอการส ารวจดาวทตองการศกษาโดยเฉพาะแล
ะทท าขนเพอศกษาสงตางๆในจกรวาล
การใชประโยชนจากเทคโนโลยอวกาศนนมทงดาน
การสอสาร
ท าใหการสอสารในปจจบนท าไดอยางรวดเรว
การส ารวจทรพยากรโลก
ท าใหทราบวาปจจบนนโลกมการเปลยนแปลงอยาง
ไรบาง
และการพยากรณอากาศกจะท าใหสามารถเตรยมพ
รอมทจะรบกบสถานการณตางๆทอาจจะเกดขนตอไ
ปได
1. กลองโทรทรรศนชนดสะทอนแสง (Reflect
telescope)
เปนอปกรณทสามารถขยายวตถทอยในระยะไกล
เซอร ไอเซค นวตน เปนผประดษซกลองชนดน
เปนบคคลแรก บางทเรากเรยก กลองแบบนวา
กลองแบบนวโทเนยน ประกอบดวยกระจกเวา
กระจกระนาบและ เลนซนน
หลกการของกลองโทรทศนชนดสะทอนแสง
กลองจะรบแสงทเขามากระทบกบกระจกเวาทอยทา
ยกลองทเราเรยกวา Primary Mirror แลวรวมแสง
สะทอนกบกระจกระนาบหรอ ปรซม
เราเรยกวา Secondary Mirror ทอยกลางล ากลอง
เขาสเลนซตาขยายภาพอกทหนง
อตราขยายของกลอง =
ความยาวโฟกสของกระจกเวา /
ความโฟกสของเลนซตา
โครงสรางภายในของกลองแบบนวโทเนยน หรอ
กลองแบบสะทอนแสง
ขอดของกลองชนดน
1. ใชกระจกเวาเปนตวรวมแสง
ท าใหสามารถสรางขนาดใหญมากๆได
ซงจะมราคาถกกวาเลนซทมขนาดเทากน
2. โดยทวไปกลองชนดนจะมเสนผานศนยกลาง 5-
6 นวขนไป
ท าใหมการรวมแสงไดมากเหมาะทจะใชสงเกตวตถ
ระยะไกลๆ เชน กาแลกซ เนบวลา
เพราะมความเขมแสงนอยมาก
3. ภาพทไดจากกลองแบบสะทอนแสง
จะไมกลบภาพซายขวาเหมอนกลองแบบหกเหแสง
แตการมองภาพอาจจะ หวกลบบาง
ขนอยกบลกษณะการมองจากกลองเพราะเปนการม
องทหวกลอง ไมใชททายกลอง
เหมอนกลองแบบหกเหแสง
ขอเสยของกลองชนดน
1. การสรางนนยงยากซบซอนมาก
2. มกระจกบานทสองสะทอนภาพอยกลางล ากลอง
ท าใหกดขวางทางเดนของแสง
หากเสนผานศนยกลาง กลองเลกมากๆ
ดงนนกลองแบบสะทอนแสงนจะมกมขนาดใหญ
ตงแต 4.5 นวขนไป
2. กลองโทรทรรศนชนดหกเหแสง (Refract
telescope)
เปนอปกรณทสามารถขยายวตถทอยในระยะไกล
กาลเลโอ เปนบคคลแรกทประดษฐกลองชนดนขน
ประกอบดวยเลนซนนอยางนอยสองชน คอ
เลนซวตถ (Object
Lens)เปนเลนซดานรบแสงจากวตถ
ซงจะมความยาวโฟกสยาว
(Fo) และเลนซตา (Eyepieces) เปนเลนซทตดตาเร
าเวลามอง ซงมความยาวโฟกสสน
(Fe) กวาเลนซวตถมากๆ
อตราการขยายของกลอง =
ความยาวโฟกสเลนซวตถ Fo
/ความยาวโฟกสเลนซตา Fe
หลกการของกลองโทรทศนชนดหกเหแสง
เลนซวตถจะรบแสงจากวตถทระยะไกลๆแลวจะเกด
ภาพทต าแหนงโฟกส(Fo) เสมอ แลว เลนซตวทสอง
หรอ เลนซตา
(Fe) จะขยายภาพจากเลนซวตถอกครง
ซงตองปรบระยะของเลนซตา
เพอใหภาพจากเลนซวตถทต าแหนง Foอยใกลกบ
โฟกสของเลนซตา Fe และท าใหเกดภาพชดทสด
โครงสรางภายในของกลองแบบหกเหแสง
ทเลนซวตถมกจะใหเลนซสองแบบทท ามาจากวสดค
นละประเภท เพอลดอาการคลาดส
ขอดของกลองแบบหกเหแสง
1. เปนกลองพนฐานทสรางไดไมยากนก
2. โดยทวไปจะมเสนผานศนยกลางนอยๆจงมน าหน
กเบา
ขอเสยของกลองแบบหกเหแสง
1. เนองจากมเสนผานศนยกลางนอย
ท าใหปรมาณการรบแสงนอยไมเหมาะใชดวตถไกล
ๆอยาง กาแลกซและเนบวลา
2. ใชเลนซเปนตวหกเหแสง
ท าใหเกดการคลาดสไดหากใชเลนซคณภาพไมดพ
อ จงตองมการใชเลนซ
หลายชนประกอบกนท าใหมราคาสง
3. ภาพทไดจากกลองแบบหกเหแสงจะใหภาพหวกล
บและกลบซายขวา คออานตวหนงสอไมไดนนเอง
ดงนนกลองแบบนจะตองม diagonal
prism เพอชวยแกไขภาพ
(ดเรองอปกรณกลองโทรทรรศน
3. กลองโทรทรรศนแบบผสม (Catadioptic
telescope)
เปนกลองโทรทรรศนคณภาพสงทถกออกแบบมาให
ใชหลกของการหกเหและสะทอนแสงรวมกน
โดยหลกการโดยรวมแลว จะใชกระจก 2 ชด
สะทอนแสงกลบ ไป-มา ชวยใหล ากลองสน
เเละสวนมากจะสามารถควบคมระบบไดเเบบดจตอล
เราจะพบวา กลองโทรทรรศนขนาดใหญทม
ความยาวโฟกสมาก ดงเชน
กลองโทรทรรศนบนหอดดาวตางๆๆ
มกจะเปนกลองชนดน หลกการของกลองโทรทศน
ชนดผสม
กลองจะรบแสงจากวตถทระยะไกลๆ
ผานกระจกดานหนา ทเราเรยกวา Correcting
Plated หรอกระจกสะสมแสง
มลกษณะเปนเลนซเบองตน
มากระทบกระจกบานแรกททายกลอง ทเราเรยกวา
เลนสหลก แลวสะทอนกลบไปทกระจกสะสมแสง
ซงตรงกลางจะม เลนสรอง
สะทอนกลบมาททายกลองเขาสเลนซตาขยายภาพอ
กทหนง หลกการคลายกบกลองแบบนวโทเนยน
แตกลองแบบผสม จะดภาพจากทายกลอง
ไมใชขางกลอง
และภาพทไดยงมการกลบหวและกลบซายขวา
ซงตองอาศย diagonal
prism ชวยแกไขภาพเหมอนกบกลองแบบหกเหแสง
ดาวเทยม
ดาวเทยมคอ วตถทมนษยสรางขนไปโครจรรอบโลก
เพอวตถประสงคทางดานการวจยทางวทยาศาสตร
การรายงานสภาพอากาศ
หรอเพอการลาดตระเวนทางทหาร
ดาวเทยมเพอการวจยทางวทยาศาสตร
จะท าหนาทในการ สงเกตการณสภาพของอวกาศ
โลก ดวงอาทตย ดวงจนทร และดาวอนๆ
รวมถงวตถประหลาดตางๆ ในกาแลคซ
หรอระบบสรยจกรวาล
สวนประกอบ
ดาวเทยมเปนเครองยนตกลไกทซบซอนมาก
สวนประกอบแตละสวนถกออกแบบอยางประณต
และมราคาแพง ดาวเทยมดวงหนงๆ จะตองท างาน
โดยไมมคนควบคมโคจรดวยความเรวทสงพอทจะห
น จากแรงดงดดของโลกได
ผสรางดาวเทยมจะพยายามออกแบบใหชนสวนตาง
ๆ ท างานไดอยางประสทธภาพทสด
และราคาไมแพงมาก
ดาวเทยมมสวนประกอบมากมาย
แตละสวนจะมระบบควบคมการท างานแยกยอยกนไ
ป ดาวเทยมจะมอปกรณเพอควบคมใหระบบตางๆ
ท างานรวมกน ระบบยอยๆ
แตละอยางตางกมหนาทการท างานเฉพาะ เชน
1. โครงสรางดาวเทยม
เปนสวนประกอบทส าคญมาก
โครงจะมน าหนกประมาณ 15 -
25% ของน าหนกรวม ดงนน
จงจ าเปนตองเลอกวสดทมน าหนกเบา
และตองไมเกดการสนมากเกนทก าหนด
หากไดรบสญญาณทมความถ
หรอความสงของคลนมากๆ (amptitude)
2. ระบบเครองยนต ซงเรยกวา
"aerospike" อาศยหลกการท างานคลายกบเครองอ
ดอากาศ และปลอยออกทางปลายทอ
ซงระบบดงกลาวจะท างานไดดในสภาพสญญากาศ
ซงตองพจารณาถงน าหนกบรรทกของดาวเทยมดว
ย
3. ระบบพลงงาน ท าหนาทผลตพลงงาน
และกกเกบไวเพอแจกจายไปยงระบบไฟฟาของดาว
เทยม โดยมแผงรบพลงงาน (Solar
Cell) ไวรบพลงงานจากแสงอาทตยเพอเปลยนเปน
พลงงานไฟฟา ใหดาวเทยม
แตในบางกรณอาจใชพลงงานนวเคลยรแทน
4. ระบบควบคมและบงคบ ประกอบดวย
คอมพวเตอรทเกบรวมรวมขอมล
และประมวลผลค าสงตางๆ
ทไดรบจากสวนควบคมบนโลก
โดยมอปกรณรบสงสญญาณ (Radar
System) เพอใชในการตดตอสอสาร
5. ระบบสอสารและน าทาง
มอปกรณตรวจจบความรอน ซงจะท างาน
โดยแผงวงจรควบคมอตโนมต
6. อปกรณควบคมระดบความสง
เพอรกษาระดบความสงใหสมพนธกนระหวางพนโล
ก และดวงอาทตย
หรอเพอรกษาระดบใหดาวเทยมสามารถโคจรอยได
7. เครองมอบอกต าแหนง เพอก าหนดการเคลอนท
นอกจากนยงมสวนยอยๆ
อกบางสวนทจะท างานหลงจาก
ไดรบการกระตนบางอยาง เชน
ท างานเมอไดรบสญญาณ สะทอนจากวตถบางชนด
หรอท างานเมอไดรบล าแสงรงส ฯลฯ
ชนสวนตางๆ
ของดาวเทยมไดถกทดสอบอยางละเอยด
สวนประกอบตางๆ ถกออกแบบสราง
และทดสอบใชงานอยางอสระ สวนตางๆ
ไดถกน ามาประกอบเขาดวยกน
และทดสอบอยางละเอยดครงภายใตสภาวะทเสมอน
อยในอวกาศกอนทมน จะถกปลอยขนไปโคจร
ดาวเทยมจ านวนไมนอยทตองน ามาปรบปรงอกเลก
นอย กอนทพวกมนจะสามารถท างานได
เพราะวาหากปลอยดาวเทยมขนสวงโคจรแลว
เราจะไมสามารถปรบปรงอะไรได
และดาวเทยมตองท างานอกเปนระยะเวลานาน
ดาวเทยมสวนมากจะถกน าขนไปพรอมกนกบจรวด
ซงตวจรวดจะตกลงสมหาสมทรหลงจากทเชอเพลง
หมด
จรวดและยานอวกาศ
อวกาศอยสงเหนอศรษะขนไปเพยงหนงรอยกโลเมต
ร แตการทจะขนไปถงมใชเรองงาย เซอรไอแซค
นวตน นกคณตศาสตรชาวองกฤษ
ผคดคนทฤษฎเรองแรงโนมถวงของโลกและการเดน
ทางสอวกาศเมอสามรอยปมาแลว ไดอธบายไววา
หากเราขนไปอยบนทสง
และปลอยกอนหนใหหลนจากมอ
กอนหนกจะตกลงสพนในแนวดง
เมอออกแรงขวางกอนหนออกไปใหขนานกบพน (ภ
าพท 3) กอนหนจะเคลอนทเปนเสนโคง (A) เนองจา
กแรงลพธซงเกดจากแรงทเราขวางและแรงโนมถวง
ของโลกรวมกน หากเราออกแรงมากขน
วถการเคลอนทของวตถจะโคงมากขน
และกอนหนจะยงตกไกลขน (B) และหากเราออกแร
งมากจนวถของวตถขนานกบความโคงของโลก
กอนหนกจะไมตกสพนโลกอก
แตจะโคจรรอบโลกเปนวงกลม (C) เราเรยกการตกใ
นลกษณะนวา “การตกอยางอสระ” (free
fall) และนเองคอหลกการสงยานอวกาศขนสวงโคจ
รรอบโลก
หากเราเพมแรงใหกบวตถมากขนไปอก
เราจะไดวงโคจรเปนรปวงร (D) และถาเราออกแรง
ขวางวตถไปดวยความเรว 11.2 กโลเมตรตอวนาท
วตถจะไมหวนกลบคนอกแลว
แตจะเดนทางออกสหวงอวกาศ (E) เราเรยกความเร
วนวา“ความเรวหลดพน” (escape
speed) และนคอหลกการสงยานอวกาศไปยงดาวเค
ราะหดวงอน
หมายเหต: ในทางปฏบตเราไมสามารถยงจรวดขนส
อวกาศในแนวราบได
เพราะโลกมบรรยากาศหอหมอย
ความหนาแนนของอากาศจะตานทานใหจรวดเคลอ
นทชาลงและตกลงเสยกอน
ดงนนเราจงสงจรวดขนสทองฟาในแนวดง
แลวคอยปรบวถใหโคงขนานกบผวโลก
เมออยเหนอชนบรรยากาศในภายหลง
จรวด (Rocket)
เมอพดถงจรวด
เราหมายถงอปกรณส าหรบสรางแรงขบดนเทานน
หนาทของจรวดคอ การน ายานอวกาศ ดาวเทยม
หรออปกรณประเภทอนขนสอวกาศ แรงโนมถวง
(Gravity) ของโลก ณ
พนผวโลกมความเรงเทากบ 9.8 เมตร/วนาท 2 ดงน
นจรวดจะตองมแรงขบเคลอนสงมาก
เพอเอาชนะแรงโนมถวงของโลก
จรวดท างานตามกฎของนวตน ขอท 3 “แรงกรยา =
แรงปฏกรยา” จรวดปลอยกาซรอนออกทางทอทาย
(แรงกรยา) ท าใหจรวดเคลอนทไปขางหนา
(แรงปฏกรยา)
เราแบงประเภทของจรวดตามชนดของเชอเพลงออ
กเปน 2 ประเภท คอ
-จรวดเชอเพลงแขง มโครงสรางไมสลบซบซอน
แตเมอการเผาไหมเชอเพลงเกดขนแลว
ไมสามารถหยดได
-จรวดเชอเพลงเหลว มโครงสรางสลบซบซอน
เพราะตองมถงเกบเชอเพลงเหลว
และออกซเจนเหลว (เพอชวยใหเกดการสนดาป)
ซงมอณหภมต ากวาจดเยอกแขง
และยงตองมทอและปมเพอล าเลยงเชอเพลงเขาสหอ
งเครองยนตเพอท าการเผาไหม
จรวดเชอเพลงเหลวมขอดคอ
สามารถควบคมปรมาณการเผาไหม
และปรบทศทางของกระแสกาซได จรวดหลายตอน
การน าจรวดขนสอวกาศนนจะตองท าการเผาไหมเช
อเพลงจ านวนมาก
เพอใหเกดความเรงมากกวา 9.8 เมตร/วนาท2 หลา
ยเทา ดงนนจงมการออกแบบถงเชอเพลงเปนตอนๆ
เราเรยกจรวดประเภทนวา “จรวดหลายตอน”
(Multistage rocket) เมอเชอเพลงตอนใดหมด
กจะปลดตอนนนทง เพอเพมแรงขบดน
(Force) โดยการลดมวล
(mass) เพอใหจรวดมความเรงมากขน (กฎของนว
ตน ขอท 2: ความเรง = แรง / มวล)
ความแตกตางระหวางเครองบนไอพน และจรวด
เครองยนตของเครองบนไอพนดดอากาศภายนอกเ
ขามาอดแนน และท าการสนดาป (เผาไหม)
ท าใหเกดแรงดนไปขางหนา
จนปกสามารถสรางแรงยก (ความดนอากาศบนปกน
อยกวาความดนอากาศใตปก)
ท าใหเครองลอยขนได
สวนจรวดบรรจเชอเพลงและออกซเจนไวภายใน
เมอท าการสนดาปจะปลอยกาซรอนพงออกมา
ดนใหจรวดพงไปในทศตรงกนขาม
จรวดไมตองอาศยอากาศภายนอก
มนจงเดนทางในอวกาศได
สวนเครองบนตองอาศยอากาศทงในการสรางแรงย
ก และการเผาไหม
