ดาวพฤหัสบดี

      ดาวพฤหัสบเป็นชื่อของเทพเจ้า Jupiter (หรือ Zeus) ซึ่งเป็นราชาของเทพเจ้าทั้งปวง และดาวพฤหัส ก็เป็นดาวเคราะห์ ที่ใหญ่ที่สุด ในระบบสุริยะจักรวาลของเรา มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง ประมาณ 11 เท่าของโลก มีระบบดาวบริวารของตนเอง ไม่ต่ำกว่า 16 ดวง

     ดาวพฤหัสบดี เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นอันดับที่ 5 และเป็นดาวเคราะห์ดวงใหญ่ที่สุด ในระบบสุริยะ มีมวลมากกว่าโลกกว่า 317 เท่าแต่มีขนาดใหญ่กว่าโลก 1,400 เท่า หากดาวพฤหัสมีมวลมากกว่าอีก 100 เท่า ดาวพฤหัสก็จะกลายเป็นดาวฤกษ์ขนาดเล็กๆได้เลย

     ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ เป็น ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์โคจรห่างจากดวงอาทิตย์เป็นลำดับที่ 5 ถัดจากดาวอังคาร มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 142,984 กิโลเมตร มีเนื้อสารมากที่สุด และมากกว่า ดาวเคราะห์ ทุกดวงรวมกัน มีมวลราว 318.1 เท่าของโลก ใช้เวลาในการหมุนรอบ ตัวเอง เร็วมากประมาณ 9 ชั่วโมง 55 นาที หรือ 10 ชั่วโมงต่อ 1 รอบ แต่ใช้เวลา โคจรรอบ ดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลานานถึง 12 ปีของโลก ด้วยความเร็ว 13.06 กิโลเมตรต่อวินาที ดาวพฤหัสจะเคลื่อนที่ช้าๆ ผ่านกลุ่มดาวจักรราศีได้ ประมาณ ปีละ 1 กลุ่ม

     ดาวพฤหัสบดีอยู่ห่างจากโลก 5.2 หน่วยดาราศาสตร์หรือประมาณ 780 ล้านกิโลเมตร แรงดึงดูดที่ผิว ของ ดาวพฤหัสบดีสูงกว่าโลก 2.64 เท่า นั่นหมายถึงว่าถ้าอยู่บนโลกเราหนัก 50 กิโลกรัม แต่ถ้าไปอยู่บนดาวพฤหัสบดี จะมีน้ำหนักถึง 132 กิโลกรัม ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์เป็นบริวาร ขณะนี้ถึง 16 ดวง แต่ถ้าใช้กล้องโทรทัศน์ส่อง ดูแล้ว จะเห็นดวงจันทร์บริวารขนาดใหญ่ 4 ดวง แต่ละดวงจะโตกว่าดวงจันทร์ของโลกเรา ดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวง ส่องกล้องพบโดย กาลิเลโอ บิดาวิชาดาราศาสตร์ภาคสังเกตการณ์ ชาวอิตาลี เมื่อปี พ.ศ. 2153 (ค.ศ.1610) จึงได้ชื่อว่า ดวงจันทร์กาลิเลียน เรียงตามลำดับ ระยะห่างจากดาวพฤหัสบดี คือ ไอโอ (lo) ยุโรปา (Europa) แกนิมีด (Ganymede) และ คัลลิสโต (Callisto) ดวงที่ใหญ่ที่สุดคือแกนิมีด (Ganymedq aze)

     บรรยากาศของดาวพฤหัสบดีมีลักษณะเป็นแถบกว้างหลายแถบ ระหว่างแถบเป็นรอยมืด เรียกว่า เข็มขัด ขนานไป กับแนวเส้นศูนย์สูตร ซึ่งแถบกว้างนี้แท้ที่จริงแล้วคือ แถบเมฆที่หนาทึบทอดตัวยาวออกไป เคลื่อนที่หมุนวนไป รอบตัวดวง มีองค์ประกอบ เป็นธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียม ไม่มีพื้นผิวแข็ง แต่มีแกนใจกลางขนาดเล็กเป็นหินแข็ง บรรยากาศมีอัตราส่วนเหมือนกันมาก กับบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ใต้เส้นศูนย์สูตรไปทางซีกใต้ จุดนี้คือพายุหมุนวน ด้วยความเร็วสูงเป็นลักษณะเด่นที่ปรากฎเห็นมานานแล้ว

      บรรยากาศของดาวพฤหัสบดีมีอุณหภูมิและความกดดันไม่แตกต่างไปจากที่มีอยู่ตามบริเวณผิวของโลก ซึ่งจะ คอยทำหน้าที่เสมือนป็น เรือนกระจกในการเก็บพลังงานจากดวงอาทิตย์ไว้ โดยจะปล่อยพลังงานออกไป ในอากาศเพียง เล็กน้อยเท่านั้น นอกจากนี้นักดาราฃศาสตร์ยังได้พบโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนมากในบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี การเคลื่อนตัวของระบบเมฆ ที่ก่อให้เกิดการคายของประจุไฟฟ้า และการเกิดปฏิกริยาทางเคมีในบรรยากาศ ซึ่งเป็น แนวทางในการค้นหากระบวนการทำให้เกิดอินทรียชีวิต ในสภาพที่เป็นอยู่ในดาวพฤหัสบดี เพื่อหาหลักฐานให้แน่ชัดว่า ชีวิตเกิดขึ้นมาได้อย่างไรในจักรวาล เหมือนกับที่เกิดขึ้นมาแล้วในโลกของเรา การค้นพบที่สำคัญอีกอย่างหนึ่ง เกี่ยวกับ ดาวพฤหัสบดีก็คือ เมื่อยานวอยเอเจอร์ 1 ถ่ายภาพส่งมา พบว่า มีวงแหวนบางมาก 1 ชั้นล้อมรอบดาวพฤหัสบดีอยู่ ซึ่งสันนิษฐานว่าวงแหวนนี้คือก้อนน้ำแข็งและก้อนวัตถุใหญ่น้อยขนาดต่างๆกันล่องลอยอยู่รอบๆ ดาวพฤหัสบดี นอกจากนี้ภาพถ่ายจากยานวอยเอเจอร์ 1 และ 2 ก็พบว่า มีภูเขาไฟกำลังระเบิดอยู่บนดวงจันทร์บริวารที่ชื่อ ไอโอ

       โครงสร้างของดาวพฤหัส

 

 
      ดาวพฤหัสเป็นดาวเคราะห์ก๊าซขนาดยักษ์ที่ไม่มีพื้นผิวให้เหยียบ แกนกลางเป็นชั้นแข็งของไฮโดรเจน และฮีเลียมที่แข็งเหมือนโลหะเนื่องจากอยู่ภายใต้ความกดดันที่สูงมาก ขนาดราวสองเท่าของโลก ถัดขึ้นมา ชั้นกลางเป็นชั้นของของไฮโดรเจนเหลว หนาราว 45,000 กิโลเมตร ภายใต้ความกดดันสูงราว 3 ล้านเท่า ของ ความกดอากาศบนโลก ถัดขึ้นมาอีกเป็นชั้นของโมเลกุลของไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นประจุไฟฟ้า ทำให้เกิดสนาม แม่เหล็กความเข้มสูงรอบดาวพฤหัสรูปคล้ายโดนัท ซึ่งตรวจวัดได้จากยานวอยเอเจอร์ ชั้นบนสุดเป็นชั้นของ บรรยากาศที่หนาแน่น

      บรรยากาศของดาวพฤหัส ประกอบด้วย ไฮโดรเจน 81% ฮีเลียม 18% ที่เหลือเป็น มีเธน แอมโมเนีย ฟอสฟอรัส และ ไอน้ำ เนื่องจากดาวพฤหัสมีการหมุนรอบตัวเองที่เร็วมากคือประมาณ 10 ชั่วโมงทั้งที่มีขนาดใหญ่ จึงทำให้ ลักษณะของดาวพฤหัสป่องบริเวณเส้นศูนย์สูตร และมีความแปรปรวนของชั้นบรรยากาศสูงมาก ทำให้ชั้นบรรยากาศ แบ่งออกเป็นแถบๆตามแนวขวางคล้ายเข็มขัด

จุดแดงยักษ์

    คนโบราณสามารถสังเกตเห็นจุดแดงใหญ่บนดาวพฤหัสมาเป็นเวลานานหลายร้อยปีแล้ว ปัจจุบันเราว่าทราบนั่นคือ พายุหมุนขนาดยักษ์ใหญ่กว่าโลกของเราถึง 3 เท่า หมุนทวนเข็มนาฬิกาด้วยคาบเวลา หนึ่งรอบกินเวลา 6 วัน ด้วยความเร็ว 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมงนับเป็นพายุที่เร็วที่สุดในระบบสุริยะด้วย

วงแหวนของดาวพฤหัส 

 วงแหวนของดาวพฤหัสเป็นวงแหวนชั้นบางๆ ไม่สามารถมองเห็นจากโลก

      ดาวหางชูเมเกอร์-เลวี่9 ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสจับไว้เมื่อดาวหางนั้นโคจรเข้ามา เฉียดดาวพฤหัส และเป็นวาระสุดท้ายของดาวหางนั้น ดาวหางถูกแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของดาวพฤหัสปีบให้แตก เป็นชิ้นเล็กๆกว่า 20 ชิ้น แล้วดาวหางก็พุ่งเข้าชนดาวพฤหัสเมื่อเดือนกรกฏาคม 2537 แต่การชนนี้ไม่สามารถสังเกตเห็นได้จากบนโลก แต่ยานกาลิเลโอ ถ่ายไว้ได้ การชนเกิดขึ้นต่อเนื่องนานถึง 6 วัน และนับเป็นเรื่องที่ต้องจารึกไว้ในประวัติศาสตร์ ของวงการดาราศาสตร์เลยทีเดียว

บริวารของดาวพฤหัส

 

 ดาวพฤหัส ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ใหญ่ ซึ่งปัจจุบันครองแช้มป์ดาวเคราะห์ที่มีดาวบริวารมากที่สุดคือ 40 ดวง แต่ในที่นี้เราจะมาพูดถึงดวงจันทร์ยักษ์ 4 ดวงสามารถมองเห็นได้จากบนโลก ซึ่งถูกเห็นครั้งแรกโดย กาลิเลโอ เมื่อปี คศ.1610 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ที่กาลิเลโอประดิษฐ์ขึ้นเอง เราจึงเรียกว่า "ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ (Galilean's moon)" ประกอบด้วย ไอโอ(Io) ยูโรปา(Europa) แกนิมีด (Ganimede) และ คัลลิสโต (Callisto) ที่เหลือเป็นดวงจันทร์ขนาดเล็ก ถูกค้นพบโดยยานสำรวจอวกาศ 
 เมื่อปี 1979 ยานวอยเอเจอร์ 1 สามารถจับภาพของดวงจันทร์ไอโอ (ซ้าย) และยูโรปา (ขวา) กำลังเคลื่อนผ่านหน้าดาวพฤหัสพอดี
ข้อมูลของดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัส 

ไอโอ (Io) 
 
      ไอโอ (Io) ดวงจันทร์ขนาดใหญ่อันดับ 3 มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3,642 กิโลเมตร อยู่ห่างจากดาวพฤหัส 421,600 กิโลเมตร โคจรอยู่รอบในสุดของกลุ่มดวงจันทร์กาลิเลียน 1 รอบกินเวลา 1 วัน 18 ชั่วโมง 27 นาที มีค่าความสว่างเมื่อมองจากโลกประมาณ mag 5.0

     เนื่องจากไอโอ อยู่ใกล้ดาวพฤหัสมากทำให้ถูกสนามแรงโน้มถ่วง และสนามแม่เหล็กกระทำรุนแรงมาก จึงทำให้ไอโอแอคทีฟตลอดเวลา ทั่วทั้งผิวของไอโอเต็มไปปล่อยภูเขาไฟ ที่ค่อยระบายความร้อนภายในตัวดวงจันทร์ ระเบิดพ่นลาวาที่เป็นกำมะถันเหลวปกคลุมทั่วผิวไอโอ เมื่อครั้งที่ยานวอยเอเจอร์ผ่านไอโอได้จับภาพภูเขาไฟกำลังพ่นลาวาสูงถึง 240 กิโลเมตร
 

 ยูโรปา (Europa)
       ยูโรปา (Europa) ดวงจันทร์น้องเล็กในกลุ่มมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3,138 กิโลเมตร มีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์ของโลก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 3,450 กิโลเมตร) อยู่ห่างจากดาวพฤหัส 670,900 กิโลเมตร โคจรห่างจากดาวพฤหัสเป็นอันดับสองในกลุ่มใช้เวลา 1 รอบดาวพฤหัส 3 วัน 13 ชั่วโมง 13 นาที มีค่าความสว่างเมื่อมองจากโลกประมาณ mag 5.3
ผิวของยูโรปาเป็นน้ำแข็งราบเรียบ และมีริ้วขีดไปมาคล้ายลายบนเปลือกไข่ นักวิทยาศาสตร์สันนิฐานว่าใต้ผิวน้ำแข็งนี้จะเป็นมหาสมุทรที่ยังเป็นของเหลวอยู่

 แกนิมีด (Ganymede)
 
      แกนิมีด (Ganymede) ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัส และใหญ่ที่สุดในบรรดาดาวบริวารทั้งหมดในระบบสุริยะด้วยและ ยังมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธด้วย มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5,262 กิโลเมตร อยู่ห่างจากดาวพฤหัส 1,070,000 กิโลเมตร โคจรรอบดาวพฤหัส 1 รอบกินเวลา 7 วัน 3 ชั่วโมง 43 นาที มีค่าความสว่างเมื่อมองจากโลกประมาณ mag 4.6
      ผิวของแกนิมีด ค่อนข้างประหลาดเพราะมีส่วนที่เข้มขนาดใหญ่แยกต่างหากจากส่วนที่มีความสว่าง อย่างเห็นได้ชัด นักวิทยาศาสตร์สันนิฐานว่าน่าจะเกิดจากการเคลื่อนตัวของ Plate Techtonic แบบเดียวกับที่เกิดขึ้นบนโลก และภายในของแกนิมีดคงจะร้อนอยู่

 คาลลิสโต (Callisto)
        คาลลิสโต (Callisto) โคจรอยู่วงนอกสุดของกลุ่มดวงจันทร์กาลิเลียน มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4,806 กิโลเมตร อยู่ห่างจากดาวพฤหัส 1,880,000 กิโลเมตร โคจรรอบดาวพฤหัส 1 รอบกินเวลา 16 วัน 16 ชั่วโมง 32 นาที มีค่าความสว่างเมื่อมองจากโลกประมาณ mag 5.6
     เนื่องจากคาลลิสโตอยู่ไกลสุดจากดาวพฤหัส จึงไม่ถูกรบกวนจากสนามแม่เหล็ก ทำให้ผิวของคาลลิสโตประกอบด้วยน้ำแข็งและเปลือกแข็งที่เป็นหลุมอุกกาบาต ลึกราวๆ 200-300 กิโลเมตร ใต้ผิวลึกลงไปสันนิฐานว่าจะเป็นน้ำหรือน้ำแข็งหุ้มแกนกลางที่เป็นซิล 

    เนื่องจากคาบการโคจรรอบดาวพฤหัสของดาวบริวารทั้ง 4 นั้นค่อนข้างแน่นอน เมื่อเราจับมาพร๊อตกราฟเส้นทางโคจรของแต่ละดวงตลอด 1 เดือน จะมีลักษณะตามรูปข้างบนซึ่งเป็นกราฟวงโคจรตลอดเดือนมกราคมนี้ เส้นและจุดสีแดงแทนดวงจันทร์ไอโอ สีส้มแทนยูโรปา สีเขียวแทนแกนิมีด และสีน้ำเงินแทนคาลลิสโต เส้นหนาตรงกลางแสดงตำแหน่งของดาวพฤหัส (สีขาว)

     ตำแหน่งแนวดิ่งที่ตรงกับตัวเลขจะแทนเวลา 0 นาฬิกาของวันที่นั้นๆตามในเวลาประเทศไทย ตัวอย่างเช่น วันที่ 2 มกราคม เวลา 0 นาฬิกา จะเห็นเราจะเห็นไอโอและแกนิมีดอยู่ใกล้กันด้านบนของกราฟ (ทิศตะวันออก) ส่วนคาลลิสโตและยูโรปาจะอยู่ใกล้กันด้านล่างของกราฟ (ทิศตะวันตก) เมื่อเวลาผ่านมาจนถึงครึ่งทาง (ตอนเที่ยง) เส้นกราฟของไอโอ ยูโรปา และแกนิมีด จะตัดกันที่ดาวพฤหัสพอดี หมายความว่าถ้าตอนเที่ยงเรามีโอกาสได้เห็นดาวพฤหัสเราจะไม่เห็นดวงจันทร์ 3 ดวงนี้ แต่จะเห็นคาลลิโตทางทิศตะวันตกเพียงดวงเดียว

     ถ้าเราพิจารณาเส้นกราฟเราจะเห็นว่า วงโคจรของดวงจันทร์ทั้ง 4 จะมีบางช่วงที่ซิงโครไนส์กัน เช่น ทุกๆ 2 รอบของไอโอจะเท่ากับยูโรปา 1 รอบ (ช่วงประมาณวันที่ 6 ถึงวันที่ 10) และทุกๆ 2 รอบของยูโรปาจะเท่ากับ 1 รอบของแกนิมีด หรือ 4 รอบของไอโอ (ช่วงประมาณวันที่ 6 ถึงวันที่ 13) ส่วนคาลลิสโตจะแตกต่างเค้าเพื่อนไม่ซิงโครไนส์กับใคร เราจึงสามารถนำเส้นกราฟของไอโอ ยูโรปา และแกนิมีดมาต่อกันได้อย่างไม่รู้จบไปเรื่อยๆ ยกเว้นคาลลิสโต

     สิ่งที่น่าสนใจของดวงจันทร์กาลิเลียนไม่ได้อยู่แค่เป็นดวงจันทร์ใหญ่สุดของดาวพฤหัส หรือ เป็นดวงจันทร์ที่เห็นได้จากโลกเท่านั้น แต่ด้วยคาบการโคจรของดวงจันทร์ทั้ง 4 รอบดาวพฤหัสนั้นใช้เวลาน้อย ทำให้เราสามารถเห็นการเปลี่ยนตำแหน่งของดวงจันทร์ได้จากโลก ในชั่วเวลาอันสั้น ไอโอดวงจันทร์วงในสุด มีคาบการเปลี่ยนแปลง 1 รอบกินเวลาเพียง 42 ชั่วโมงครึ่ง นั่นหมายความว่า เราสามารถเห็นการเปลี่ยนตำแหน่งของไอโอได้ทุกๆ 1 ชั่วโมง

การสำรวจดาวพฤหัสบดีจากยานอวกาศ
ในช่วงปลายปี ค.ศ. 1970 ยานอวกาศของนาซา 2 ลำ ชื่อ โวเอเจอร์ 1 ( Voyager 1 ) และโวเอเจอร์ 2 ( Voyager 2 ) ค้นพบวงแหวนของดาวพฤหัสบดีเป็นวงแหวนก๊าซขนาดใหญ่แต่บางมาก กว้างประมาณ 6,000 กิโลเมตร และหนาประมาณ 30 กิโลเมตร อยู่ห่างจากผิวบนสุดของดาวพฤหัสบดีประมาณ 56,000 กิโลเมตร

กล้องดูดาวปกติบนโลกทั่วไปไม่สามารถสังเกตเห็นวงแหวนของดาวพฤหัสบดีได้ แต่ต้องใช้เทคนิคการสังเกตการณ์ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดแถบใกล้ ( Near – infrared Wavelengths ) จึงสามารถถ่ายภาพวงแหวนของดาวพฤหัสบดีได้ ในราวกลางคืนเดือนกรกฎาคม ค.ศ. 1994 ดาวหางชูเมกเกอร์ – เลวี 9 ( Shoemaker – Levy 9 ) ซึ่งแตกออกเป็น 21 ชิ้น พุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดี การชนครั้งนี้ยานกาลิเลโอ ( Galileo Spacecraft ) และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ( Hubble Space Telescope ) ถ่ายภาพปรากฏการณ์ในครั้งนี้ได้อย่างครบถ้วน

ภาพถ่ายพื้นผิวของดาวพฤหัสบดีหลังจากที่ดาวหางชูเมกเกอร์ – เลวี 9
 

ยานกาลิเลโอถูกส่งออกไปในอวกาศเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม ค.ศ. 1989 และ ในวันที่ 7 ธันวาคม ค.ศ. 1995 ยานสำรวจ ( Probe ) ที่แยกออกจากยานออบิเตอร์ ( Obiter ) ถูกส่งลงสู่พื้นผิวของดาวพฤหัสบดีเพื่อสำรวจโครงสร้างบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี ทำให้นักดาราศาสตร์เข้าใจลักษณะและกลไกของดาวพฤหัสบดีเป็นอย่างมาก