Jupiter : ดาวพฤหัสบดี

 

A classroom : Open science by ASTRO SUNFLOWER

Jupiter : ดาวพฤหัสบดี


•ตำแหน่งที่ตั้งมีสัญลักษณ์จุดแดงยักษ์

ดาวพฤหัสบดีจัดในประเภทมีพื้นผิวเป็นก๊าซ (Jovian planets) เป็นดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ในระบบสุริยะอันดับที่ 5 ห่างจากดวงอาทิตย์โดยเฉลี่ย 484 ล้านไมล์ (778 ล้านกิโลเมตร) หรือ 5.2 หน่วยดาราศาสตร์ (AU) จากทางระยะนี้แสงจะใช้เวลาเดินทางประมาณ 43 นาทีในการเดินทางจากดวงอาทิตย์ (Sun) ถึงดาวพฤหัสบดี และเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ (Solar system) มีรัศมี 43,440.7 ไมล์ (69,911 กิโลเมตร) เทียบได้โดยนำโลกมาวางเรียง ตามความกว้างได้ประมาณ 11 ใบ บริเวณแถบริ้วลายบนผิวดาวพฤหัสบดีเมฆเย็นแอมโมเนียและน้ำ (Windy clouds of ammonia and water) จุดขาวลายแต้มขาวยาวบนดาวพฤหัสบดี ฉายาเรียกว่าสร้อยไข่มุก 8 เม็ด (Jupiter's eight 'string of pearls') บรรยากาศส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม มีจุดสะดุดตาที่สุดคือมีสัญลักษณ์จุดแดงยักษ์ (Great Red Spot) เป็นวงพายุขนาดใหญ่กว่าโลกประมาณ 3 เท่า กว้างประมาณ 16,000 กิโลเมตร บริเวณดังกล่าว ได้เกิดขึ้นมามากกว่า 350 ปี

Jovian planets
Great Red Spot
•วงโคจรที่ซับซ้อนวุ่นว่ายของดวงจันทร์

รอบๆดาวพฤหัสบดีถูกล้อมรอบด้วยดวงจันทร์มากกว่า 53 ดวง (รอการยืนยันอีก 16 ดวง) โดยเฉพาะรวมทั้งหมด 69 ดวง เป็นวงโคจรที่ซับซ้อนและน่าปวดหัว และมี 4 ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่สำรวจพบโดย กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) ในปี ค.ศ. 1610 เรียกชื่อเป็นเกียรติแก่กาลิเลโอว่าดวงจันทร์กาลิเลียน (Galilean moons) ประกอบด้วย 1.ดวงจันทร์ไอโอ (Io) ฉายาคือราชาแห่งภูเขาไฟ 2.ดวงจันทร์ยูโรปา (Europa) ฉายาคือราชินีแห่งมหาสุมทรน้ำแข็ง 3.ดวงจันทร์กานีมีด (Ganymede) ฉายาคือราชาแห่งขนาดที่ยิ่งใหญ่ เป็นดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะและ 4.ดวงจันทร์แคลลิสโต (Callisto) ฉายาคือราชินีแห่งความมืด ยับย่น

Galilean moons
•มีวันที่แสนสั้นและไม่มีฤดูกาลมาก

ดาวพฤหัสบดีมีวันซึ่งเป็นวันที่สั้นที่สุดของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะคือ 1 วันมีประมาณเพียง 10 ชั่วโมงของโลก แต่เวลา 1 ปี ใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ 12 ปี หรือเท่ากับ 4,333 วันของโลกและดาวพฤหัสบดีมีเส้นทางโคจรเอียงเพียง 3 องศา (โลกโคจรเอียง 23.5 องศา) ไปตามเส้นทางโคจรรอบดวงอาทิตย์ซึ่งหมายความว่า ดาวพฤหัสบดีหมุนไปเกือบตั้งตรง จึงไม่มีฤดูกาลมากเท่ากับดาวเคราะห์เช่นโลก (Earth)

•เกือบจะก่อตัวเป็นดวงอาทิตย์

ดาวพฤหัสบดีก่อตัวขึ้นจากส่วนที่เหลือของระบบสุริยะที่เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงก๊าซและฝุ่นหมุนเวียนเข้ากลายเป็นก๊าซยักษ์นี้ ดาวพฤหัสบดี ใช้ส่วนใหญ่ของมวลที่เหลือหลังจากการก่อตัวของดวงอาทิตย์สิ้นสุดลงในระบบสุริยะ ในความเป็นจริงดาวพฤหัสบดีมีส่วนผสมเช่นเดียวกับดาวฤกษ์ แต่ก็ยังไม่โตมากพอที่จะ จุดประกายเป็นดาวฤกษ์ได้อย่างสมบูรณ์ ระบบจึงทรุดตัวลงเพียงเป็นดาวเคราะห์ก๊าซในตำแหน่งปัจจุบันของระบบสุริยะชั้นนอก

Aurorae
•บรรยากาศความดันบีบก๊าซไฮโดรเจน

ภายในดาวพฤหัสบดีมีองค์ประกอบลักษณะคล้ายกับดวงอาทิตย์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม ลึกลงไปในบรรยากาศจะมีความดันและอุณหภูมิ (Pressure and temperature) ที่เพิ่มขึ้นแล้วจะบีบก๊าซไฮโดรเจนลงในของเหลว ทำให้ดาวพฤหัสบดีเป็นมหาสมุทรที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นมหาสมุทรที่สร้างจาก ไฮโดรเจนแทนที่จะเป็นน้ำ ที่ความลึกอาจจะอยู่กึ่งกลางของดาวพฤหัสบดีนั้นมีความกดดันที่ใหญ่โตมากจนอิเล็กตรอน (Electrons) ถูกบีบออกจากอะตอมของ ไฮโดรเจนทำให้ของเหลวนำไฟฟ้า (Liquid electrically) เป็นคุณสมบัติเช่นโลหะที่เรารู้จัก และการหมุนอย่างรวดเร็วของดาวพฤหัสบดีเป็นแรงสนับสนุนผลักดัน ให้เกิดกระแสไฟฟ้าเป็นอำนาจการสร้างสนามแม่เหล็ก ที่มีพลังของดาวเคราะห์ก๊าซดวงนี้ ซึ่งมีสนามแม่เหล็กกว้างไกล แต่ก็ยังไม่ชัดเจนที่ดาวพฤหัสบดีมีแกนกลาง ของวัสดุแข็ง (Core of solid) หรืออาจจะเป็นซุปเปอร์ความร้อนและ หนาแน่นมากมีอุณหภูมิขึ้นไปถึง 90,032 องศาฟาเรนไฮต์ (50,000 องศาเซลเซียส) ทำให้เป็น ลักษณะของแร่ธาตุเหล็กและซิลิเกตส่วนใหญ่ (คล้ายกับผลึก)

•สนามแม่เหล็กทรงพลังยืดยาวไกล

ขอบเขตสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดี (Magnetosphere) กว้างไกลระหว่าง 600,000 ถึง 2 ล้านไมล์ (1 ถึง 3 ล้านกิโลเมตร) ไปทางดวงอาทิตย์ (เส้นผ่าศูนย์กลาง 7 ถึง 21 เท่าหรือดาวพฤหัสบดี) และยุบตัวลงสู่หางที่ทอดตัวยาวกว่า 600 ล้านไมล์ (ประมาณ 1 พันล้านกิโลเมตร) ในด้านหลังดาวพฤหัสบดี ยาวไกลไปทางวงโคจรของดาวเสาร์ (Saturn) สนามแม่เหล็กขนาดมหึมาของดาวพฤหัสบดีมีขนาดใหญ่ถึง 16 ถึง 54 เท่าของสนามแม่เหล็กโลกหมุนไปกวาดล้าง อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าและดักจับอนุภาคที่มีประจุไว้เป็นตัวช่วยเร่งให้เกิดพลังงานที่สูงมาก จึงสามารถทำให้เกิดรังสีที่รุนแรงส่งผลกระทบต่อดวงจันทร์ชั้นในสุดของ ดาวพฤหัสบดีเองยังสามารถอาจสร้างความเสียหายแก่ยานอวกาศที่เข้าใกล้ได้ และสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดียังเป็นเหตุให้เกิดแสงออโรร่า (Aurorae) ที่น่า ตื่นเต้นที่สุดของระบบสุริยะที่บริเวณขั้วเหนือ

Magnetosphere
Jupiter
•เราจะไม่สามารถเข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีได้

ในฐานะที่เป็นยักษ์ก๊าซดาวพฤหัสบดีไม่มีพื้นผิวที่แท้จริง หมายความว่าหากเราเหยียบลงบนดาวพฤหัสดี ในทันทีทันใดนั้นตัวเราจะดิ่งจมหายไปคล้ายถูกดูดลงไป ในโคลนเหลวเพราะส่วนใหญ่เป็นก๊าซหมุนเวียนและของเหลว (Swirling gases and liquids) ในขณะเดียวกันไม่มียานอวกาศใดๆเลยที่จะลงจอดบนดาวพฤหัสบดี ได้และก็ไม่สามารถ บินผ่านได้อย่างปราศจากอันตรายเช่นกัน เพราะแรงกดดันและอุณหภูมิที่ลึกลงลงไปสามารถหลอมเหลวและระเหยยานอวกาศที่พยายามบิน เข้าใกล้ดาวพฤหัสบดีได้

หากเรามองไปที่พื้นผิวของดาวพฤหัสบดีสิ่งแรกที่เห็นคือ ริ้วแถบลายคือรูปลักษณ์ของของวงเมฆที่มีสีสัน จุดที่มีสีสันสีขาวสีดำคล้ำสลับกันไปทั่วในแถบลายหนา เหล่านั้นอาจเป็นกลไกทางเคมีจากก๊าซกำมะถันและฟอสฟอรัสที่ผุดขึ้นมาจากชั้นด้านในที่อบอุ่นกว่า และการหมุนอย่างรวดเร็วของดาวพฤหัสบดีคือหมุนรอบตัวเอง 1 รอบในเวลาเพียง 10 ชั่วโมง เป็นการสร้างกระแสลมแรงกระแทกและแยกเมฆออกเป็นแถบสีดำจากบริเวณที่สว่างตลอดแนวยาว

Great Red Spot
•ยอดเมฆหนา 3 ชั้น มีผลึกแอมโมเนียมไฮโดรเจนซัลไฟด์

ภาพรวมของพื้นผิวมีแนวโน้มที่จะมีเมฆ 3 ชั้นในท้องฟ้ายอดเมฆของดาวพฤหัสบดี ซึ่งอยู่ห่างกันประมาณ 44 ไมล์ (71 กิโลเมตร) เมฆด้านบนอาจเกิดจากน้ำแข็ง แอมโมเนียในขณะที่ชั้นกลางมีแนวโน้มที่จะทำจากผลึกแอมโมเนียมไฮโดรเจนซัลไฟด์ ชั้นในสุดอาจทำจากน้ำแข็งและไอน้ำ โดยชั้นยอดเมฆดาวพฤหัสบดีสามารถ คงอยู่ได้นานหลายปี โดยไม่มีพื้นผิวที่เป็นของแข็งรองรับ

ดาวพฤหัสบดีมีพายุพัดมาจากด้านขั้วเหนือมากกว่า 12 แห่ง บางแห่งพัดถึงเส้นศูนย์สูตรมีความเร็วประมาณ 335 ไมล์ต่อชั่วโมง (539 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) ส่วนจุดแดงใหญ่ (The Great Red Spot) ที่หมุนวนเป็นวงกลม 2-3 เท่าของโลก ได้รับการสังเกตการณ์มานานกว่า 350 ปี จะมีรูปไข่เล็กๆ 3 จุดสามตัว ผสานเข้าด้วยกันเพื่อสร้างจุดแดงเล็ก (Little Red Spot) และยังไม่ทราบว่าวงรีนี้มีรากลึกตื้นหรือลึกลงไปภายในหรือไม่

สิ่งหนึ่งที่เราพึงทราบคือดาวพฤหัสบดีมีวงแหวน (Rings) ค้นพบในปี 1979 โดยยานอวกาศวอยเอจเจอร์ 1 (Voyager 1) ของ NASA พบเห็นวงแหวนของ ดาวพฤหัสบดีและประหลาดใจเนื่องจากประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆที่มืด และบางมากจนมองเห็นได้ยากยกเว้นเวลาที่ดวงอาทิตย์สว่างไสวส่องมาถึงโดยข้อมูลจาก ยานอวกาศระบุว่าระบบวงแหวนของดาวพฤหัสบดี อาจเกิดขึ้นได้จากฝุ่นที่ปะทุขึ้นจากอุกกาบาตชนเข้ากับดวงจันทร์สุดเล็ก (Moonless) ของดาวพฤหัสบดี

•ไม่เอื้อต่อในการดำรงชีวิต

สภาพแวดล้อมของดาวพฤหัสบดีนอกจากไม่มีพื้นผิวที่แข็งตามที่เราทราบ อุณหภูมิความกดดันแลกลไกความผันผวนจากองค์ประกอบทางเคมีย่อมมีอันตรายต่อ ระบบชีวิตและไม่มีออกซิเจน แม้กรณีสมมุติว่าเราเอานกหรือสัตว์ที่บินได้ไปปล่อยในท้องฟ้าดาวพฤหัสบดี มีแนวโน้มที่ยากมากต่อสิ่งมีชีวิตที่จะปรับตัวได้ในขณะที่ ดาวพฤหัสบดีเป็นสถานที่ที่ไม่น่าจะเกิดขึ้นสำหรับสิ่งมีชีวิตได้ แต่ดวงจันทร์บางดวงของดาวพฤหัสบดี เช่นดวงจันทร์ยูโรปา (Europa) กลับเป็นหนึ่งในสถานที่ ยอดเยี่ยมที่สุดต่อการหาระบบชีวิตที่อื่นในระบบสุริยะของเรา ขณะนี้มีหลักฐานบ่งชี้ใต้มหาสมุทรกว้างใหญ่อยู่ใต้เปลือกแข็งมีความเป็นไปได้มากที่เอื้อโอกาสและ สนับสนุนต่อระบบชีวิตเพราะที่นั่นมีน้ำความอบอุ่นจากแกนภายในที่ปลดปล่อยความร้อนออกมาและออกซิเจนมากมาย

NASA's Juno spacecraft
•จูโนนักสำรวจยุคใหม่

ตลอดทศวรรษที่ผ่านมาเรามียานสำรวจและบินโฉบดาวพฤหัสบดีหลายลำเช่น ยานอวกาศกาลิเลโอ (Galileo spacecraft) ตรวจสอบชั้นบรรยากาศ ของ ดาวพฤหัสบดีและสังเกตการณ์ดวงจันทร์และวงแหวน ยานแคสสินี (Cassini spacecraft) เดินทางเข้าใกล้กับดาวพฤหัสบดีที่สุดในระยะทางห่างประมาณ 6.2 ล้านไมล์ (10 ล้านกิโลเมตร) และถ่ายภาพอย่างละเอียด ยานนิวออไรซันส์ (New Horizons spacecraft) ในระหว่างทางไปดาวพลูโต (Pluto) ได้ถ่ายภาพมุมมอง ใหม่ๆเกี่ยวกับพายุในบรรยากาศ ของดาวพฤหัสบดีและวงแหวนพร้อมทั้งสำรวจภูเขาไฟบนดวงจันทร์ไอโอ (Io moon) และสำรวจภูเขาน้ำแข็งบนดวงจันทร์ยูโรปา (Europa moon)

อย่างไรก็ตามดาวพฤหัสบดียังมีปริศนามากมาย เช่นพายุมหันต์นี้เกิดขึ้นบนดาวเคราะห์ดวงที่ใหญ่ที่สุดของระบบสุริยะเป็นเวลาหลายศตวรรษ ตอนนี้แผนการสำรวจ ยานนาซ่าจูโน (NASA's Juno spacecraft) ยานพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในยุคนี่ จะดำน้ำฝ่าเมฆพายุยักษ์ขนาดกว้าง 16,000 กม. และจะอยู่เหนือยอด เมฆสีแดงเข้ม (Giant Red Spot) ที่ขดตัวของดาวพฤหัสบดี ขนาดเป็น 3 เท่าของโลก ซึ่งเป็นสัญลักษณ์ของก๊าซยักษ์อาจมีมานานกว่า 350 ปี พร้อมเครื่องมือ 8 ชนิดและกล้องถ่ายภาพ JunoCam จะอยู่ระหว่าง การบินโฉบระยะใกล้มองโครงสร้างภายในที่ซับซ้อนและพายุไซโคลนขนาดใหญ่ จะเป็นมุมมองที่ใกล้ชิดและ เป็นส่วนตัวครั้งแรกของมนุษยชาติในลักษณะใหญ่มากแต่ละวงโคจร ใหม่ของยานสำรวจจูโนพาเราเข้าไปใกล้หัวใจของแถบลายพาดของดาวพฤหัสบดี จนถึงขณะนี้ ยานอวกาศทำให้เราได้เห็นพายุอิเล็กตรอนรอบๆดาวพฤหัสบดีพุ่งสูงขึ้นกว่าที่ เราเคยจินตนาการไว้

10 เรื่องสำคัญดาวพฤหัสบดี


1.ขนาด
ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ก๊าซมีใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะขนาด ถ้าดวงอาทิตย์ใหญ่เท่ากับลูกฟุตบอลดาวพฤหัสบดีจะเท่ากับลูกเทนนิส

2.ตำแหน่งในระบบสุริยะ
เป็นดาวเคราะห์ที่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นลำดับที่ห้า ที่ระยะทางประมาณ 484 ล้านกิโลเมตร (778 ล้านไมล์) หรือ 5.2 AU

3.วัน เดือน ปี
หนึ่งวันบนดาวพฤหัสบดี (เวลาที่ดาวพฤหัสบดีจะหมุนรอบตัวเองหนึ่งครั้งเมื่อเทียบกับโลก) ใช้เวลา 9.92496 ชั่วโมงของโลก ดาวพฤหัสบดีมีวงโคจรสมบูรณ์ รอบดวงอาทิตย์ (เวลาที่ดาวพฤหัสบดีจะหมุนรอบดวงอาทิตย์หนึ่งครั้งเมื่อเทียบกับโลก) ใช้เวลา 4,333 วันโลก

4.ลักษณะพื้นผิว สภาพแวดล้อม
เป็นดาวเคราะห์ก๊าซไม่มีพื้นผิวที่ชัดเจนหมายความไม่แผ่นดินแข็งรองรับเช่นโลกของเรา มีเมฆฆปกคลุมและมีพายุก๊าซหมุนวนมองเห็นเป็นแถบลายพาดโดยเฉพาะ อย่างยิ่งความหนาของผิวลึกลงไปมีส่วนประกอบของน้ำ (H2O) และร้อนจัด แอมโมเนีย (NH3) และมีเทน (CH4) โดยใจกลางภายในอาจมีแกนแข็ง (Solid core) ขนาดเล็กที่คล้ายผลึกแร่ ถ้าสิ่งของน้ำหนักบนโลก 100 กิโลกรัมไปอยู่บนบนดาวพฤหัสบดีจะหนัก 253 กิโลกรัม

5.บรรยากาศ
ชั้นบรรยากาศดาวพฤหัสบดีมีเมฆแบ่งออกเป็น 3 ชั้นและมีองค์ประกอบของ ก๊าซแอมโมเนียน้ำและน้ำแข็งส่วนใหญ่ของ ไฮโดรเจน (H2) และ ฮีเลียม (He)

6.ดวงจันทร์
ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์มากกว่า 53 ดวง (รอการยืนยันอีก 16 ดวง) โดยเฉพาะรวมทั้งหมด 69 ดวง

7.วงแหวน
ดาวพฤหัสบดีมีวงแหวนบางมากไม่สามารถมองเห็นจากโลก

8.ยานสำรวจ
มียานสำรวจและบินโฉบดาวพฤหัสบดีหลายลำเช่น ยานอวกาศกาลิเลโอ ยานแคสสินี และยานนิวออไรซันส์ ในปัจจุบันยานจูโนกำลังปฎิบัติภารกิจสำรวจ องค์ประกอบที่ลึกลงไปใต้ชั้นยอดเมฆ

9.ไม่เอื้อต่อระบบชีวิต
ดาวพฤหัสบดีไม่เอื้อต่อระบบชีวิตและมนุษย์ไม่สามารถเข้าใกล้ได้

10.มีสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและยาวไกล
จากกลไกภายในและการหมุนอย่างรวดเร็วจึงก่อให้เกิดขอบเขตสนามแม่เหล็กขนาดมหึมากว่าโลกประมาณ 50 เท่า