รังสีจากดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์คายรังสีทุกความยาวช่วงคลื่น  รังสีบางช่วงสามารถสังเกตการณ์ได้ที่ผิวโลก เช่น รังสีแสง  เพราะสามารถทะลุผ่านบรรยากาศลงมาได้  แต่รังสีบางช่วง  เช่น  รังสีเอกซ์  แกมมา  ซึ่งเป็นรังสีที่มีอันตรายจะไม่สามารถผ่านบรรยากาศของโลกลงมาได้  แต่เราสามารถศึกษารังสีที่ไม่ทะลุผ่านบรรยากาศได้โดยใช้ดาวเทียม  และ  จรวดเป็นต้น

ดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ (star) เป็นก้อนกาซขนาดใหญ่ มีแสงสว่างในตัวเองซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์(Thermonuclear reaction) แบบรวมตัวหรือฟิวชัน (Fusion) ที่ศูนย์กลางของตัวดวง มีธาตุเบากลายเป็นธาตุหนัก ในขบวนการนี้มีมวลของธาตุเบาประมาณ 1% เปลี่ยนเป็นพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  อุณหภูมิภายในร้อนขึ้นมากถึงล้านองศาเซลเซียส ที่ผิวของดาวมีอุณหภูมิ 5,000 - 55,000 องศาเซลเซียสขึ้นกับชนิดของดาว ดาวฤกษ์มีสีต่าง ๆ กันตั้งแต่แดงสลัวจนถึงสีน้ำเงินสว่าง แต่ละสีของดาวบอกอุณหภูมิที่ต่างกัน สีน้ำเงินร้อนมากที่สุด สีแดงสลัวร้อนน้อยที่สุด ถ้าอุณหภูมิที่ผิวดาวต่ำกว่า 2,000 องศาเซลเซียส  รังสีของดาวจะมองไม่เห็นเป็นส่วนใหญ่ดาวจะร้อนแต่ไม่มีแสงสว่าง

จัดให้ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ตัวอย่างหรือดาวเฉลี่ย (Average Star) เพราะเป็นดาวที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด มีอุณหภูมิที่ผิวราว 6,000 องศาเซลเซียส โครงสร้างง่าย ๆ ของดาวฤกษ์คล้าย ๆ กันและคล้ายของดวงอาทิตย์ แต่ต่างกันที่ขนาด อุณหภูมิ สี มวล และลักษณะอื่นๆ แต่ตาของเราสามารถบอกความแตกต่างจากสีและความสว่างของดาวฤกษ์เท่านั้น แม้จะมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ก็ยังเห็นดาวเป็นจุดของแสง ยังไม่มีกล้องโทรทรรศน์กล้องใดขยายให้เห็นขนาดหรือลักษณะของดาวได้  ถ้ามองด้วยตาเปล่าสามารถเห็นดาวประมาณ 2,000 – 3,000 ดวงครึ่งท้องฟ้า ดาวมีทั้งหมดในดาราจักรของเราหรือดาราจักรทางช้างเผือกประมาณแสนล้านดวง  มองจากโลกเห็นดาวเป็นจำนวนมากอยู่กันเป็นแถบจางๆของแสงบนท้องฟ้าเรียกว่า ทางช้างเผือก(Milky way) บริเวณอื่น ๆ มีดาวฤกษ์น้อยมาก แต่อวกาศก็เป็นที่ว่างเสียส่วนใหญ่ ถ้าดวงอาทิตย์เป็นจุดดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดจะอยู่ไกล 10 ไมล์ขึ้นไป ดาวฤกษ์อื่น ๆอยู่ไกล 100 หรือ 1,000 ไมล์ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ 26 ล้านล้านไมล์ ( 4.3 ปีแสง, 1 ปีแสง = 6 ล้านล้านไมล์)หรือไกลกว่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ (93 ล้านไมล์)  ถึง 300,000 เท่าThe image of Sirius A and Sirius B taken by Hubble Space Telescope. The white dwarf can be seen to the lower left. The diffraction spikes and concentric rings are instrumental effects.

ขนาดของดาวฤกษ์มีต่างๆ กัน บางดวงอาจใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ หลายร้อยเท่าของอาทิตย์  มีอีกจำนวนมากที่มีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์ ขนาดเล็กที่สุดที่เคยสำรวจได้เล็กกว่าโลก

มวลของดาวฤกษ์มีค่าไม่ต่างกันมาก  ฉะนั้นความหนาแน่นจึงต่างกันมาก   ดาวขนาดใหญ่ความหนาแน่นมักต่ำ ดาวขนาดเล็กมักมีความหนาแน่นสูง  อายุของดาวมีค่าต่างกัน  ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ความหนาแน่นมักต่ำ จัดเป็นดาวอายุน้อยที่สุดที่เพิ่งเกิดจากการที่กลุ่มกาซมารวมตัวกันเข้าจนมีความร้อนที่ผลิตขึ้นเองที่ใจกลางดวง  จัดเป็นดาวฤกษ์เรียกว่าดาวยักษ์ (Giant Star) ส่วนดาวฤกษ์ขนาดเล็กจัดเป็นดาวอายุมากมีขนาดเล็กกว่าเดิมเพราะกาซหดตัว  เนื่องจากมีความโน้มถ่วงมากขึ้นๆ เรียกว่าดาวแคระ (Dwarf Star)

ดวงอาทิตย์จัดเป็นดาวฤกษ์อายุปานกลาง  ถ้าดาวมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์จนมีความโน้มถ่วงมากขึ้นจนอัดให้อิเลกตรอนไปรวมกับนิวเคลียสเรียกว่าดาวนิวตรอน  (Neutron Star)   หรือพัลซาร์  (Pulsar)  เมื่อความโน้มถ่วงชนะทุกอย่างดาวจะหดตัวจนมีปริมาตรใกล้ศูนย์ ค่าความโน้มถ่วงเป็นอนันต์  ดาวจะปรากฏมืดเพราะแสงไม่สามารถหนีออกจากความโน้มถ่วงได้เรียกว่าหลุมดำ  (Black  Hole)

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

กลุ่มกาซและฝุ่นหดตัวจากแรงโน้มถ่วงจนมีพลังงานจลน์ ความหนาแน่นและความร้อนสูงมาก เมื่ออุณหภูมิมากกว่าล้านองศาเซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เปลี่ยนธาตุเบากลายเป็นธาตุหนักที่ใจกลาง   ถ้าดาวมีความดันภายในสูงสมดุลย์กับแรงโน้มถ่วง  ดาวมีขนาดคงที่จัดเป็นดาวในพวกขบวนใหญ่(Main Sequence) เมื่อธาตุเบาเปลี่ยนเป็นธาตุหนักที่ใจกลางหมด ภายในจะยุบตัว ส่งความร้อนให้ผิวนอกขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดง (Red Giant Star) ใจกลางร้อนเปลี่ยนธาตุหนักให้หนักยิ่งขึ้น  ถ้าดาวมีมวลน้อยเปลี่ยนได้ธาตุคาร์บอนจะไม่เปลี่ยนเป็นธาตุหนักขึ้นเป็นดาวแคระขาว(White Dwraf Star) มีมวล 1-1.5 เท่าของดวงอาทิตย์  ซึ่งต่อไปจะคายพลังงานออกจากตัวเปลี่ยนสีจนเป็นดาวแคระแดงและมืดไปในที่สุด    ดาวที่มีมวล1.5-3 เท่าขA giant Hubble mosaic of the Crab Nebula, a supernova remnantองดวงอาทิตย์ จะเปลี่ยนธาตุให้หนักยิ่งขึ้นจนกระทั่งได้ธาตุเหล็กที่ใจกลางซึ่งดูดพลังงานไว้จะทำให้เกิดการระเบิดเป็นมหานวดารา ( Supernova ) และมีนิวตริโน  ( Neutrino )  อนุภาคสะเทินขนาดเล็กที่ไร้มวลหลุดออกมาในอวกาศ  ส่วนแกนกลางจะยุบตัวเล็กลงเป็นดาวนิวตรอน  ( Neutron Star )ที่อิเลกตรอนไม่โคจรรอบนิวเคลียสแต่เข้าไปอยู่รวมกับโปรตอน ดาวนิวตรอนมีขนาดราว  10 กิโลเมตร หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงมาก และมีสนามแม่เหล็กที่เข้มมาก ส่งอนุภาคพลังงานสูงหลุดออกมาตามขั้วแม่เหล็ก คายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  ที่รับคลื่นวิทยุได้เป็นช่วงๆด้วยคาบสั้นมากที่เรียกว่าพัลซาร์ ( Pulsar) ถ้าดาวมีมวลมากกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์  แรงโน้มถ่วงจะมากจนเกิดการหดตัวต่อไป   ในที่สุดแสงก็หลุดจากตัวดาวไม่ได้ เรียกสภาพนี้ว่าหลุมดำ  ( black hole)  หากหลุมดำเป็นดาวคู่กับดาวยักษ์  ระบบนี้มีการโคจรร่วมศูนย์กลางของมวลเดียวกัน    ชิ้นส่วนของดาวยักษ์ถูกหลุมดำดึงดูดตกไปหมุนวนรอบปากหลุม เกิดการคายคลื่นพลังงานสูงให้ค้นพบหลุมดำได้

กลุ่มดาว

มีกลุ่มดาวทั้งหมด  88 กลุ่ม   ดาวแต่ละดวงเคลื่อนที่ไม่สัมพันธ์กัน  เพราะแต่ละดวงอยู่ห่างกัน  ไม่มีแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน  กลุ่มดาวเปลี่ยนแปลงรูปร่างช้าๆ  เคลื่อนใน ทิศทางต่างๆกัน

กลุ่มดาวที่สังเกตุง่ายและใช้เป็นกลุ่มดาวหลักคือกลุ่มดาวหมีใหญ่ ( Ursar Major ) และกลุ่มดาวนายพราน (Orion )   บางส่วนของกลุ่มดาวหมีใหญ่เรียกว่ากลุ่มดาวกระบวย  ( Big Dipper )มีดาว 7 ดวงImage:Orion constellation map.png

มีดาว 2 ดวงห่างกัน 5 องศาชี้ไปยังดาวเหนือที่อยู่ห่าง 30 องศา  บางส่วนของดาวหมีใหญ่คนไทยเรียกว่ากลุ่มดาวจรเข้       ดาวเหนืออยู่ห่างจากขอบฟ้าเท่าเส้นรุ้งของผู้สังเกตการณ์  ถ้ามองจากประเทศไทยจะอยู่ห่างจากขอบฟ้าน้อยมากราว 10 องศาจึงสังเกตการณ์ยาก  ดาวเหนืออยู่ในกลุ่มดาวหมีเล็ก(Ursa Minor)

กลุ่มดาวนายพรานหรือกลุ่มดาวเต่า มีดาวเบเทลเจียสสว่างที่สุด  มีดาว 3 ดวงเรียงกันเป็นเข็มขัดนายพรานหรือกลางหลังเต่า จากเข็มขัดลากไปพบดาวดาวซิริอุสที่เป็นดาวสว่างที่สุดในกลุ่มดาวสุนัขใหญ่(Canis Major) ถ้าลากไปด้านตรงข้ามพบกลุ่มดาววัว(Taurus) ลากต่อออกไปพบกระจุกดาวลูกไก่

สามเหลี่ยมหน้าหนาวคือเส้นที่ลากระหว่างดาวซิริอุส  ดาวเบเทลเจียสและดาวโปรไซออนในกลุ่มดาวสุนัขเล็ก       สามเหลี่ยมหน้าร้อนประกอบด้วยกลุ่มดาววีกาในกลุ่มดาวพิณ ดาวหางหงษ์ในกลุ่มดาวหงษ์   ดาวตานกอินทรีในกลุ่มดาวนกอินทรีย์     กลุ่มดาวม้าบินเป็นรูปสี่เหลี่ยมใหญ่บนท้องฟ้ามีดาราจักรแอนโดรมิดาที่ขาม้า

กลุ่มดาวในจักรราศี มีกลุ่มดาว 12 กลุ่มอยู่ตามแนวสุริยวิถี แต่ละกลุ่มอยู่ห่างกันราว 30 องศา ถ้าลากเส้นจากโลกดวงอาทิตย์ตรงกับกลุ่มดาวดาวก็จะเป็นกลุ่มดาวประจำเดือนนั้น

เนบิวลา

เนบูลา ( Nebulae ) เป็นก้อนกาซระหว่างดวงดาวมีทั้งมืดและสว่าง และรูปร่างต่างๆ กันเนบูลามืดไม่มีดาวอยู่ใกล้เคียงให้รังสีต่อก้อนBest of Hubbleกาซ  แต่เราเห็นได้เพราะมันบังดาวที่อยู่ข้างหลัง เช่นเนบูลาหัวม้า  เนบูลามืดมีรูปร่างต่างๆ กัน  ถ้ามีรูปร่างกลมเรียกว่าโกลบูล (globule) ซึ่งส่วนหนึ่งอยู่ในสภาวะเริ่มแรกของการเกิดดาว        เนบูลาที่สว่าง สว่างเพราะการคายแสงและการสะท้อนแสง  เนบูลามีลักษณะฟุ้งกระจายมีลักษณะต่าง ๆ กัน เช่น เนบูลาใหญ่ ( Great nebula ) .ในกลุ่มดาวนายพรานที่มีกาซอยู่ในขบวนการเกิดดาว  เนบูลาปูเกิดจากซุปเปอร์โนวาหรือดาวใหญ่ระเบิด ชิ้นส่วนที่ระเบิดกลายเป็นเนบูลาซ่อนใจกลางดาวที่กลายเป็นดาวนิวตรอน  เนบูลาสว่างที่มีลักษณะคล้ายวงแหวนล้อมรอบดาวตรงกลาง เรียกว่า เนบูลาดาวเคราะห์

( Planetary  Nebula )  ส่วนที่เป็นวงแหวนเป็นก้อนกาซที่หลุดจากดาวระเบิดตรงกลาง

ดาราจักรทางช้างเผือก

ดาราจักรของเราคือดาราจักรทางช้างเผือก  (Milky  Way  Galaxy)  เป็นดาราจักรกังหันปกติชนิด Sb  มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ  30,000พาร์เซค  หรือ  100,000  ปีแสง  ดวงอาทิตย์อยู่ที่ระยะทางห่างจากใจกลางประมาณ  10,000  พาร์เซค  ( 1  พาร์เซค = 206,265  AU,  l  AU = 93 ล้านไมล์หรือระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์)  จากภาพถ่ายในทิศทางกลุ่มดาวคนยิงธนูหรือทางช้างเผือก  จะเห็นทางช้างเผือกเป็นแถบต่อเนื่องกัน  เป็นโครงสร้างซับซ้อนที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์เป็นจำนวนมากมีก้อนกาซหรือเนบิวลา  มีกระจุกดาวทรงกลมล้อมรอบใจกลางของดาราจักร  ดาราจักรทางช้างเผือกหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วต่างกันถ้าระยะทางต่างกัน  ที่ระยะทางของดวงอาทิตย์ มีค่าประมาณ  300 กิโลเมตร/วินาที   ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ใจกลางดาราจักรมากกว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ช้ากว่าดวงอาทิตย์คล้ายล้อรถ  ส่วนดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลกว่าดวงอาทิตย์เช่นที่แขนของเปอร์ซิอุสเคลื่อนที่ช้ากว่าดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นไปตามกฏการเคลื่อนที่ของเคปเลอร์