เอกภพ

จากความรู้ ที่ว่าเอกภพกำลังขยายตัว ซึ่งมีข้อสนับสนุนจากการทดลอง เช่น ข้อมูลเกี่ยวกับเส้นสเปกตรัมของธาตุที่อยู่ในดาวฤกษ์และแกแลคซี่ ปรากฏว่าเลื่อนไปทางสีแดง แสดงถึงเป็นพวกที่มีความ ถี่ต่ำ เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "การเลื่อนไปทางสีแดง" (Red shift) ข้อมูลนี้บอกให้เราทราบว่า ดาวฤกษ์ และแกแลคซี่นั้นกำลังเคลื่อนที่ออกจากเรา จากความจริงข้อนี้นักเอกภพวิทยาได้พยายามที่จะประมวลเข้ากับความรู้สาขาอื่น ๆ เพื่อนำมาอธิบายเกี่ยวกับธรรมชาติและคุณสมบัติของเอกภพ ทั้งที่เป็นอยู่ในอดีตปัจจุบัน และที่จะเปลี่ยนไปในอนาคต ในที่สุดได้มีผู้เสนอทฤษฎีการเกิดเอกภพที่มีคนเชื่อถือมากที่สุดสองทฤษฎี ด้วยกัน คือ 
 

1. ทฤษฎีปังใหญ่ (Big-Bang Theory) 

ดังที่ทราบกันว่าปัจจุบันเอกภพกำลังเคลื่อนที่ออกจาก กันตามลักษณะการขยายตัวของเอกภพ ทำให้เกิดมีข้อสงสัยว่าในอดีตเอกภพคงจะอยู่ใกล้กันหรือไม่ และเพราะเหตุใดเอกภพจึงเคลื่อนที่ออกจากกัน และเมื่อใดเอกภพจึงจะหยุดการขยายตัว เมื่อหยุดการขยายตัวแล้วเอกภพจะมีสภาพเป็นอย่างไร 
 

เลอแมทร์ นักดาราศาสตร์ท่านหนึ่งได้ให้ความเห็นว่า ณ จุดหนึ่งในอดีตกาลทุกสรรพสิ่งแม้กระทั่งอากาศจะหดตัวอย่างแน่น บรรดาแกแลคซี่จะอยู่ในสภาวะที่รวมเป็นมวลเดียวกันและถือว่าจุด ๆ นี้เป็นวินาทีเริ่มต้นของเอกภพ จะเห็นว่าเลอแมทร์ถือว่าเอกภพจะต้องมีจุดเริ่มต้น และที่จุดๆ นี้สสารต่างๆ จะอัดกันแน่นเป็นทรงกลม ซึ่งเราเรียกว่า "อะตอมแรกเริ่ม" (primeval atom) ต่อมาเขาสมมุติว่าอะตอมเริ่มแรกจะระเบิดออกทุกทิศทาง และถือว่าเป็นการเริ่มต้นการขยายตัวของเอกภพ ดังนั้นจึงเรียกแนวคิดของเลอแมทร์ว่า "เอกภพระเบิด" (Exploding Universe) หรือ "ทฤษฎีปังใหญ่ หรือ ทฤษฎีบิก แบง" (Big-Bang Theory) 
 

นักดาราศาสตร์อีกท่านที่สนับสนุนแนวความคิดนี้คือ จีกาโมว์ ซึ่งจากการศึกษาของเขาพบว่า อะตอมเริ่มแรกที่กำลังระเบิดจะมีอุณหภูมิสูงมาก ต่อมาอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็วในขณะที่มีการขยายตัว จนในที่สุดเอกภพทั้งหมดตกอยู่ในห้วงแห่งความมืดและเงียบสงัด จนกระทั่งเวลาผ่านไประยะหนึ่งจะมี "โปรโตแกแลคซี" (Protogalaxy) เกิดขึ้น และเวลาผ่านไปอีกช่วงหนึ่งจึงเกิดมีดาวฤกษ์ขึ้นในแกแลคซี่ แสงสว่างเริ่มมีขึ้นในเอกภพนับแต่นี้ และดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ก็เริ่มเกิดและส่งแสงสว่างขึ้น มีผลทำให้เอกภพมีความสว่างดังที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน 
 

2 ทฤษฎีสถานะคงตัว (Steady-State Theory) 

เป็นอีกแนวคิดหนี่งที่ว่า สสารทุกอย่างในเอกภพเมื่อพิจารณาในภาพรวมจะยังคงเหมือนเดิมตลอดเวลา แสดงว่าแนวคิดนี้เห็นว่าเอกภพไม่มีจุด เริ่มต้นและจุดสุดท้าย อย่างไรก็ตามแนวคิดนี้ไม่ได้หมายความว่าเอกภพจะต้องอยู่นิ่ง ซึ่งแสดงว่าเอกภพจะต้องมีการเปลี่ยนไปตามกาลเวลา โดยการเปรียบถึงมวลของน้ำในแม่น้ำที่ไหลตลอดเวลา ความเร็วของสายน้ำอาจเปลี่ยนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ แต่ความเร็วของสายน้ำ ณ ตำแหน่งนั้นจะไม่เปลี่ยนไปตามกาลเวลา จึงถือได้ว่าน้ำในแม่น้ำนั้นอยู่ในสภาพสถานะคงตัว ซึ่ง เอซ บอนดี, ที โกลด์ และ เอฟฮอยล์ มีแนวความคิดคล้ายกันและได้ให้ทฤษฎีเกี่ยวกับเอกภพว่า "ทฤษฎีสถานะคงตัว" หมายถึงการที่ เอกภพมีการเปลี่ยนแปลงแบบค่อยเป็นค่อยไป ในขณะที่เอกภพกำลังขยายตัว ความหนาแน่นของมวล ณ บริเวณหนึ่งจะลดลง ขณะเดียวกันจะต้องมีสสารใหม่เกิดขึ้นในอัตราที่ทำให้ความหนาแน่น ณ บริเวณนั้นเหมือนเดิม ทั้งอัตราของสสารที่เพิ่มขึ้นแทนที่นั้นจะต้องอยู่ในระดับที่ไม่อาจตรวจพบได้ ตามหลัก การขยายของเอกภพบ่งว่า ขณะที่ส่วนละเอียดของเอกภพกำลังค่อยๆ ดำเนินไปตามกาลเวลา โครงสร้างใหญ่ของเอกภพจะยังปรากฏเหมือนเดิมอยู่ตลอดเวลา เช่น กลุ่มแกแลคซี่ของเราหรืออาจเรียกว่า "กลุ่มท้องถิ่น" (Local group) ย่อมเหมือนเดิมตลอดเวลาไม่ว่าในอดีต ปัจจุบัน หรืออนาคต

 

ทฤษฎีทั้งสองนี้มีคนเชื่อถือไม่ยิ่งหย่อนกว่ากัน ดังนั้นจึงต้องอาศัยหลักฐาน ข้อมูลต่างๆ มาสนับ สนุน เช่น กฏหรือการค้นพบหลักฐานใหม่ อาทิกฏของฮับเบิล (Hubble's Law) ซึ่งกล่าวว่า "แกแลคซี่ที่ยิ่งอยู่ไกลจากโลกก็ยิ่งมีอัตราเร่งหนีจากโลกเรามากขึ้น และระยะห่างของแกแลคซี่ยังเป็นสัดส่วนโดยตรงกับอัตราเร่งที่แกแลคซี่วิ่งออกจากเราด้วย" กฎดังกล่าวสืบเนื่องมาจากความจริงที่ว่า แสงประกอบด้วยคลื่นเช่นเดียวกับคลื่นเสียง ซึ่งปรากฏการณ์หนึ่งของคลื่นเสียงคือ "Doppler effect" เป็นเหตุผลหนึ่งที่นำมาใช้อธิบายความหมายของสีดาวที่มองเห็น กล่าวคือ ความถี่ของแสงที่ส่งออกมาจากดาว ถ้าสังเกตุจากโลกจะพบว่า พวกที่มีความถี่สูงมากจะให้แสงสีม่วง แต่ถ้าเป็นพวกที่มีความถี่ต่ำจะให้แสงสีแดง เป็นที่น่าสังเกตุว่าดาวต่างๆ มักจะให้คลื่นแสงไปทางสีแดง และจำนวนคลื่นแสงสีแดงจะเพิ่มขึ้นเมื่อห่างไปจากโลก ดังนั้นกฎของฮับเบิลนี้จึงเป็นข้อสนับสนุนทฤษฎีปังใหญ่ได้ดี นักดาราศาสตร์ได้สรุปว่าการขยายตัวของเอกภพคาดว่าเริ่มมาประมาณ 10 พันล้านปีมาแล้ว 
 

ต่อมาในปี พ.ศ.2508 นักดาราศาสตร์ได้พยายามพิสูจน์หาส่วนของรังสีที่เหลือจากการระเบิด ของอะตอมแรกเริ่มตามแนวคิดของ จี กาโมว์ ที่ว่าเมื่อส่วนที่เกิดจากการระเบิดแรกเริ่มเมื่อเริ่มเย็นตัวลงจะให้รังสีในเอกภพที่อุณหภูมิราว 3 เคลวิน (1 Kelvin = -459ฐ F) ซึ่ง เอ เพนเซียส และ อาร์ วิลสัน ได้ตรวจพบรังสีที่มีการรบกวนอย่างคงตัวได้ค่า 2.7 เคลวินซึ่งในปีเดียวกันนี้ เอฟ ฮอยล์ ได้ประกาศล้มเลิกทฤษฎีสถานะคงตัวของตน 
 

เหตุผลอีกประการหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีปังใหญ่ก็คือ การค้นพบเควซาร์ (Quasar) ซึ่งมีทั้งขนาดใหญ่เท่าแกแลคซี่และขนาดที่เล็กกว่า แต่สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ เควซาร์มีอัตราเร่งสูงถึงประมาณ 0.8 เท่าของอัตราเร็วของ แสง เป็นความเร็วที่คำนวณได้จากการเคลื่อนที่ออกจากคลื่นแสงสีแดงของเส้น สเปกตรัม 
 

ดาวฤกษ์ใน แกแลคซี่ทางช้างเผือกมีจำนวนมากมายถึงแสนล้านดวง ดวงอาทิตย์ของเราเป็นเพียงดวงหนึ่งในจำนวนนี้ ดาวฤกษ์ที่เห็นมีความสว่างมากไม่จำเป็นว่าจะอยู่ใกล้เราเสมอไป เชื่อกันว่าดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดยกเว้นดวงอาทิตย์ คือ "พรอซิมาเซนทอรี่" (Proxima Centauri) คือ ห่างประมาณ 4.24 ปีแสง หรือประมาณ 40 ล้านล้านกิโลเมตร (1 ปีแสง = 9.463 x 10¹² กิโลเมตร) 
 

เมื่อประมาณ 120 ปีก่อนคริสต์ศักราช "ฮิพพาคุส" (Hippachus) นักดาราศาสตร์ชาวกรีก ได้แบ่งดาวฤกษ์ที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าจำนวน 1080 ดวง ออกเป็นกลุ่มตามความสว่างปรากฏ โดยเรียกกลุ่มที่มีความสว่างปรากฏมากที่สุดจำนวน 20 ดวง เป็นพวก แมกนิจูดที่ 1 (First Magnitude)พวกที่หรี่ที่สุดเท่าที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเป็นพวก แมกนิจูดที่ 6 (Sixth Magnitude) ในช่วงแมกนิจูด 1 ถึง 6 แบ่งความสว่างลดหลั่นกันตามลำดับ ดาวฤกษ์ที่มีแมกนิจูดต่างกัน 1 แมกนิจูด จะมีความสว่างต่างกันประมาณ 2.5 เท่า นอกจากความสว่างปรากฏของดาวฤกษ์ที่แตกต่างกันแล้ว ดาวฤกษ์ที่เรามองเห็นยังมีสีต่างกันอีกด้วย สีที่ต่างกันนี้เนื่องจากดาวฤกษ์มีอุณหภูมิที่ผิวต่างกัน ดาวฤกษ์สีแดง เป็นดาวฤกษ์ที่มีอุณหภูมิที่ผิวประมาณ 3,500 องศาเคลวิน ดาวฤกษ์สีน้ำเงิน หรือ น้ำเงินแกมขาว จะมีอุณหภูมิที่ผิวประมาณ 50,000 องศาเคลวิน ส่วนดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์สีเหลืองมีอุณหภูมิที่ผิวประมาณ 6,000 องศาเคลวิน 

แนวความคิดเกี่ยวกับกำเนิดดาวฤกษ์มี 2 แนวคือ แนวความคิดแรกสมมุติว่า ดาวฤกษ์เกิดจากสิ่งที่เป็นกลุ่มก้อนอยู่ก่อนแล้ว ต่อมาเกิดการระเบิดแตกกระจายออกเป็นดาวฤกษ์จำนวนมากมายในอวกาศ แต่แนวความคิดนี้ยังหาเหตุผลสนับสนุนไม่เพียงพอ ส่วนอีกแนวความคิดตั้งสมมุติฐานว่าดาวฤกษ์เกิดจาก ก๊าซ ฝุ่น และสสารในอวกาศ หรือ กลุ่มก๊าซระหว่างดาว (Interstellar gas) กลุ่มมวลสารเหล่านี้ ที่เรียกว่า "เมฆ" จะหดตัวกันเข้าและมีความหนาแน่นมากขึ้นภายใต้แรงโน้มถ่วงของกลุ่มเมฆนี้ จนในที่สุดกลุ่มเมฆนี้จะระเบิดออกเป็นกลุ่มเมฆที่มีขนาดเล็กลง นั่นคือจุดเริ่มต้นของกระจุกดาวฤกษ์ ขณะที่ดาวฤกษ์หดตัวอุณหภูมิบริเวณใจกลางจะเพิ่มมากขึ้น จนกระทั่งมากพอที่ทำให้ธาตุเบารวมตัวกลายเป็นธาตุหนักและให้พลังงานออกมา จากการศึกษาพบว่าดาวฤกษ์ที่มีมวลมากจะมีอัตราการใช้ก๊าซไฮโดรเจนมาก ขณะเดียวกันที่ใจกลางของดาวฤกษ์ก๊าซไฮโดรเจนจะเปลี่ยนเป็นธาตุฮีเลียมและให้ พลังงานออกมา ในช่วงนี้ดาวฤกษ์จะไม่หดตัวหรือขยายตัว แต่จะให้พลังงานออกมาอย่างสม่ำเสมอ เมื่อไฮโดรเจนบริเวณใจกลางถูกใช้หมด บริเวณดังกล่าวจะเปลี่ยนเป็นแกนฮีเลียมที่ล้อมรอบโดยไฮโดรเจน ต่อมาดาวฤกษ์จึงเริ่มใช้ไฮโดรเจนที่อยู่รอบนอก ขณะเดียวกันภายในดาวฤกษ์ก็จะร้อนขึ้น ๆ และ บริเวณรอบนอกจะขยายตัวออก ทำให้ผิวรอบนอกของดาวฤกษ์จะยิ่งอยู่ห่างจากแหล่งความร้อนภายใน ช่วงนี้อุณหภูมิภายในจะลดต่ำลง ขณะที่ส่วนนอกจะโป่งออก ใจกลางที่เป็นแกนฮีเลียมก็จะเพิ่มมากขึ้น คือ มีประมาณราวร้อยละสิบของมวลทั้งหมด ดังนั้นภายในใจกลางจะมีพลังงานน้อยลงจนไม่พอที่จะต้านทานแรงโน้มถ่วงของตัว เองได้ ทำให้ดาวฤกษ์หดตัวและมีอุณหภูมิสูงขี้นอีก ซึ่งมากพอที่จะทำให้ก๊าซฮีเลียมเปลี่ยนไปเป็นธาตุคาร์บอน ดังนั้นช่วง นี้ดาวฤกษ์จะมีแหล่งพลังงานสองแหล่งคือ บริเวณรอบนอกที่ธาตุไฮโดรเจนเปลี่ยนไปเป็นธาตุฮีเลียม และบริเวณแกนกลางที่ธาตุฮีเลียมเปลี่ยนไปเป็นธาตุคาร์บอน และช่วงต่อไปเชื่อว่าดาวฤกษ์จะหดตัวและวิวัฒนาการไปสู่จุดจบ โดยจะเปลี่ยนไปเป็น ดาวฤกษ์แคระสีขาว หรือ ดาวนิวตรอน (Neutron Star) ซึ่งมีความหนาแน่นมาก และในการสลายตัวของดาวฤกษ์อาจจะไม่ดับไปง่าย ๆ แต่อาจจะระเบิดออกเป็น โนวา (Nova) หรือ ซุปเปอร์โนวา (Supernova) ซึ่งมีผลทำให้ธาตุหนักที่เกิดในดาวฤกษ์สลายตัวสู่ อวกาศอีกครั้งหนึ่ง เป็นการสิ้นสุดอายุของดาวฤกษ์ ซุปเปอร์โนวาที่มีชื่อเสียงและรู้จักกันดีคือ เนบิวลาปู หรือ กลุ่มหมอกเพลิงปู (Crab Nebula) ที่ระเบิดในปี ค.ศ.1054 และค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวจีน

แกแลคซี่ หมายถึงส่วนของเอกภพที่ประกอบด้วยกลุ่มดาวฤกษ์ กระจุกดาว เนบิวลา ฝุ่นธุลี คอสมิค และที่ว่าง ซึ่งประกอบด้วยสารต่างๆ พลังงานและการแผ่รังสีที่ปรากฏอยู่ในอวกาศจักรวาลเป็นสิ่งที่วัดไม่ได้ และยังไม่มีใครรู้ขอบเขตที่แน่นอน ระบบสุริยะซึ่งรวมโลกเราอยู่ด้วยนี้เป็นเพียงธุลีหนึ่งในจักรวาล ดวงอาทิตย์ของระบบสุริยะเป็นเพียงดาวฤกษ์ดวงหนึ่งในจำนวนกว่าแสนล้านดวงที่ ประกอบกันเป็นกาแลกซี่ใหญ่ ที่เรียกว่า "ทางช้างเผือก" ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 100,000 ปีแสง (หนึ่งปีแสงคือระยะทางที่แสงเดินทางในหนึ่งปี คือ ประมาณ 9,460,530 ล้านกิโลเมตร) จักรวาลประกอบด้วยกาแลกซี่ เช่น กาแลกซี่ทางช้างเผือกจำนวนมากมายมหาศาล 
 

แกแลคซี่มีรูปร่างแตกต่างกัน ซึ่งจากการศึกษาของฮับเบิลพบว่าสามารถจัดออกเป็นกลุ่มได้ดังนี้
1) แกแลคซี่รูปไข่หรือทรงรี (Elliptical Galaxy),
2) แกแลคซี่รูปกังหัน (Spiral Galaxy) ซึ่งยังแบ่งออกเป็น
2.1) แกแลคซี่รูปกังหันปรกติ (Normal spiral galaxy)
2.2) แกแลคซี่รูปกังหันมีแขน (Barred spiral galaxy)
3) แกแลคซี่ที่มีรูปร่างไม่แน่นอน (Irregular Galaxy)
 

การที่แกแลคซี่มีรูปร่างต่างๆ กัน เนื่องจากแรงเหวี่ยงจากการหมุนรอบตัวเอง ทำให้มีรูปทรงไม่เป็นทรงกลมทีเดียวจะมีลักษณะแบนที่ขั้วทั้งสองเล็กน้อย 

โดยทั่วไปนักดาราศาสตร์เรียกแกแลคซี่ที่เราอาศัยอยู่นี้ว่า "แกแลคซี่ทางช้างเผือก (Milky Way Galaxy) หรือ แกแลคซี่ของเรา (Our Galaxy) ส่วนแกแลคซี่อื่นๆ มักเรียกรวมกันว่า "แกแลคซี่ภายนอก (Exterior Galaxy) หรือ เนบิวลานอกแกแลคซี่ (Extragalactic Nebula) 

ปัจจุบันทราบว่า แกแลคซี่ทางช้างเผือกเป็นระบบที่แบนมาก คือมีความหนาน้อยกว่าความกว้าง แกแลคซี่ของเรานี้ประกอบด้วยดาวฤกษ์ประมาณแสนล้านดวง ก๊าซและฝุ่นคอสมิคมีมากพอที่จะทำให้เกิดดาวฤกษ์ได้อีกหลายพันล้านดวงจากการ ศึกษาพบว่า แกแลคซี่ทางช้างเผือกกำลังหมุนรอบศูนย์กลางของตัวเอง ดังนั้นมวลสารต่างๆ ในแกแลคซี่จึงเคลื่อนที่วนตามไปด้วย ถ้าเราดูการหมุนจากด้านบนจะพบว่าแกแลคซี่ของเราหมุนตามเข็มนาฬิกา โดยบริเวณใกล้ศูนย์กลางจะมีลักษณะเกือบเป็นทรงกลม อาจมีอัตราการหมุนอย่างสม่ำเสมอ บรรดาดาวฤกษ์ที่อยู่ในส่วนที่แบนจะมีการเคลื่อนที่เนื่องจากการหมุนตามระยะ ที่อยู่ห่างจากศูนย์กลาง ในจักรวาลประกอบด้วยกาแลกซี่อื่นๆ มากมาย มีทั้งขนาดใหญ่และเล็ก เนบิวลาแอนโครมีดา เป็นกาแลกซี่ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดคือประมาณ 1,900,000 ปีแสง 
 

แกแลคซี่อื่นๆ มีจำนวนมากมายอาจจะมีมากถึงล้านล้านแกแลคซี่หรือมากกว่านี้ ถึงแม้ว่าเอกภพจะมีแกแลคซี่เป็นจำนวนอนันต์ แต่เราสามารถจัดเป็นกลุ่มได้ 3 กลุ่มใหญ่ตามการศึกษาของฮับเบิล คือ แกแลคซี่รูปไข่ แกแลคซี่รูปกังหัน และ แกแลคซี่รูปไม่แน่นอน

ระบบสุริยะ

กาแลกซี่ที่ดวงอาทิตย์อาศัยอยู่เรียกว่า "ทางช้างเผือก" ประกอบด้วยดาวประมาณแสนล้านดวงมีขนาดและระยะห่างจากดวงอาทิตย์ต่างๆ กัน ดาวมีขนาดและอุณหภูมิแตกต่างกันออกไป หมู่ดาวแคระมีขนาดคงที่แล้วแต่ความร้อนจะค่อยๆ ลดลงไป ดวงอาทิตย์เป็นดาวแคระเหลือง ดาวยักษ์แดง และดาวแคระขาว เป็นดาวที่มีอายุมากกว่าดวงอาทิตย์ 

ทางช้างเผือกมีรูปร่างแบบกังหัน แต่เนื่องจากโลกของเราอยู่ภายในกาแลกซี่จึงมองเห็นเป็นทางยาวมัวๆ กว้างประมาณ 100,000 ปีแสง และตรงกลางหนาประมาณ 15,000 ปีแสง ระบบสุริยะของเราตั้งอยู่ประมาณ 30,000 ปีแสงจากศูนย์กลางของกาแลกซี่ 
 

ระบบสุริยะเป็นระบบหนึ่งในแสนล้านระบบของแกแลคซี่ทางช้างเผือก ประกอบด้วยดวงอาทิตย์ เป็นศูนย์กลางของระบบ โดยมีหมู่ดาวเคราะห์ (Planet) ล้อมรอบอยู่เก้าดวง รวมทั้งเท่ห์วัตถุต่าง ๆ ที่โคจรอยู่โดยรอบ นับจากดวงอาทิตย์ออกมาจะเป็น ดาวพุธ (Mercury), ดาวศุกร์ (Venus), โลก (Earth), ดาวอังคาร (Mars), หมู่ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids), ดาวพฤหัส (Jupiter), ดาวเสาร์ (Saturn), ดาวมฤตยูหรือยูเรนัส (Uranus), ดาวเกตุหรือเนปจูน (Neptune), และ ดาวยมหรือพลูโต (Pluto) นอกจากนี้ยังมีดาวบริวาร (Satellite) ของดาวเคราะห์, ดาวหาง (Comet), ดาวตกหรือผีพุ่งใต้ (Meteors), ก๊าซ, ฝุ่นธุลีคอสมิคและที่ว่าง 
 

ดาวเคราะห์สามารถ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มตามระยะห่างจากดวงอาทิตย์เมื่อเปรียบกับโลก คือ กลุ่มดาวเคราะห์วงนอก (Superior Planet) ได้แก่ ดาวยม ดาวเกตุ ดาวมฤตยู ดาวเสาร์ ดาวพฤหัส และดาวอังคาร กลุ่มดาวเคราะห์วงใน (Interior Planet) ได้แก่ โลก ดาวศุกร์ และดาวพุธ นอกจากนี้ยังอาจ แบ่งกลุ่มโดยอาศัยขนาดเปรียบเทียบกับขนาดของโลก ออกเป็นสองกลุ่มคือ กลุ่มดาวเคราะห์แบบโลก (Earthlike Planets) ได้แก่ ดาวพุธ, ดาวพลูโต, ดาวอังคาร, ดาวศุกร์ และ โลก อีกกลุ่มเป็น กลุ่มดาวเคราะห์แก๊สขนาดยักษ์ (Gas-Giant Planets) ได้แก่ ดาวเกตุ, ดาวมฤตยู ดาวเสาร์ และดาวพฤหัส 
 

Mature Planetary System

กฎของโบด (Bode's Law) หรือ กฎความสัมพันธ์ทิเทียส-โบด (Titius-Bode Relation) เป็นกฎที่ใช้หาระยะทางเฉลี่ยของดาวเคราะห์ ซึ่งเริ่มจากการสังเกตและเขียนเป็นสมการโดยนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน ชื่อ เจ ดี ทิเทียส ในปี ค.ศ.1766 และต่อมาได้มีการตีพิมพ์ภายหลังโดยนักดาราศาสตร์เยอรมัน ชื่อ เจ อี โบด ซึ่งกล่าวว่า "ระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงดาวเคราะห์ดวงใด สามารถคำนวนได้จากสมการ 0.4 + (0.3 x 2ⁿ)"เมื่อ n เป็นค่า -1 สำหรับดาวพุธ, 0 สำหรับ ดาวศุกร์, 1 สำหรับโลก, 2 สำหรับดาวอังคาร, และเลขทวีคูณสำหรับดาวดวงถัดไป ซึ่งจะได้ระยะทางเฉลี่ยของดาวที่ห่างจากดวงอาทิตย์ดังตารางที่ 1, ปัจจุบันเชื่อว่ากฎนี้เป็นการบังเอิญมากกว่าเพราะในช่วงดาวเคราะห์รอบนอกจะไม่ค่อยถูกต้องนัก
 

ดาวเคราะห์	ระยะทางจากกฏโบด	ระยะทางจริง
ดาวพุธ	0.4 + 0.0 = 0.4	0.39 ระยะเฉลี่ย 35.98 ล้านไมล์
ดาวศุกร์	0.4 + 0.3 = 0.7	0.72 ระยะเฉลี่ย 67.24 ล้านไมล์
โลก	0.4 +(0.3 x 2) = 1.0	1.00 ระยะเฉลี่ย 92.96 ล้านไมล์
ดาวอังคาร	0.4 +(0.3 x 2 2 ) = 1.6	1.52 ระยะเฉลี่ย 141.64 ล้านไมล์
หมู่ดาวเคราะห์น้อย	0.4 +(0.3 x 2 3 ) = 2.8	2.9 ระยะเฉลี่ยไม่ปรากฏ
ดาวพฤหัส	0.4 +(0.3 x 2 4 ) = 5.2	5.20 ระยะเฉลี่ย 483.72 ล้านไมล์
ดาวเสาร์	0.4 +(0.3 x 2 5 ) = 10.0	9.54 ระยะเฉลี่ย 890.60 ล้านไมล์
ดาวมฤตยู	0.4 +(0.3 x 2 6 ) = 19.6	19.18 ระยะเฉลี่ย 1777.02 ล้านไมล์
ดาวเกตุ	0.4 +(0.3 x 2 7 ) = 38.8	30.06 ระยะเฉลี่ย 2799.44 ล้านไมล์
ดาวยม	0.4 +(0.3 x 2 8 ) = 77.2	39.44 ระยะเฉลี่ย 3650.41 ล้านไมล์

กฎของเคปเลอร์ (Kepler's Law) กล่าวเกี่ยวกับการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวง อาทิตย์ดังนี้
1.วงโคจรของดาวเคราะห์จะมีลักษณะเป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ณ ตำแหน่งหนึ่ง (กฏวงรี) ใช้อธิบายเกี่ยวกับแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน ตอบคำถามว่าทำไมดาวเคราะห์จึงโคจรรอบดวงอาทิตย์
 

2.ขณะที่ดาวเคราะห์โคจรเป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์ เส้นต่อระหว่างดาวเคราะห์ถึงดวงอาทิตย์ จะกวาดพื้นที่ได้เท่ากันในเวลาที่เท่ากัน (กฎพื้นที่)เป็นการอธิบายเกี่ยวกับความเร็ว ณ ที่จุดต่างๆ ในวงโคจร ความรู้ในส่วนนี้ช่วยในการคำนวนเส้นทางการสำรวจดวงจันทร์จนประสบความสำเร็จ
 

3.กำลังสองของอัตราส่วนคาบ (Period) ของดาวเคราะห์สองดวงย่อมเท่ากับกำลังสาม ของอัตราส่วนระยะทางเฉลี่ยที่ดาวเคราะห์ทั้งสองอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ (กฎคาบ) เป็นการหาความสัมพันธ์กับวงโคจรของดาวเคราะห์แต่ละดวง T_a² / T_b² = R_a³ / R_b³http://javalab.uoregon.edu/dcaley/Kepler/Kepler.html 

จากกฎทั้งสามข้อของเคปเลอร์ ทำให้ เซอร์ ไอแซค นิวตัน ใช้เป็นความรู้พื้นฐานในการตั้งกฎเกี่ยวกับแรงดึงดูดของโลกที่พวกเรารู้จัก กันดี 

1 ดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์มีมวล = 2 x 10²⁷ ตัน (หรือประมาณ 1.8 x 10³⁰ กิโลกรัม) หรือประมาณ 330,000 เท่าของมวลโลก และประมาณ 1000 เท่าของมวลรวมดาวเคราะห์บริวารและกลุ่มสสารที่โคจรโดยรอบทั้งหมด มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1,392,000 กิโลเมตร โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 93 ล้านไมล์ องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจนและก๊าซฮีเลียม ดังนั้นจึงมีความหนาแน่นเพียง 0.4 เท่าของความหนาแน่นของโลก แต่มีแรงดึงดูดที่ผิวมากกว่าโลกถึง 28 เท่า การหมุนรอบตัวเองที่บริเวณศูนย์สูตรจะหมุนช้ากว่าที่บริเวณขั้วเหนือและขั้ว ใต้ อุณหภูมิที่พื้นผิวประมาณ 6,000 องศาเคลวิน (องศาเคลวิน = องศาเซลเซียส + 273.15) และที่ศูนย์กลางประมาณ 15,000,000 องศาเคลวิน 
 

ดวงอาทิตย์ประกอบด้วยกลุ่มก๊าซร้อน ส่วนที่เป็นขอบสว่างแผ่รังสีความร้อนและแสงสว่างเรียกว่า "โฟโตสเฟียร์" ชั้นที่ล้อมรอบโฟโตสเฟียร์ เป็นกลุ่มก๊าซสีแดงที่สุก ใสหนาประมาณ 10,000 กิโลเมตรเรียกว่า "โครโมสเฟียร์" มีก๊าซไฮโดรเจน เป็นพวกสีแดงพุ่งขึ้นสูงจากชั้นโครโมสเฟียร์สู่ชั้นโดโรนา ซึ่งเป็นกลุ่มก๊าซเจือจางสีค่อนข้างเหลืองและสีเขียวไข่มุกเป็นแสน ๆ กิโลเมตรเรียกว่า "ไพรมิเนนซ์" ชั้นนอกสุดที่ล้อมรอบโครไมสเฟียร์เป็นชั้นของก๊าซเรียกว่า "โคโรนา" พื้นผิวของดวงอาทิตย์ มีจุดสีคล้ำเรียกว่า "จุดบนดวงอาทิตย์" 
 

จุดบนดวงอาทิตย์ที่ปรากฎอยู่บนชั้นโฟโตรสเฟียร์ เกิดจากอุณหภูมิบนพื้นผิวรอบๆ ลดลงอุณหภูมิที่ศูนย์กลางของจุดเหล่านี้ประมาณ 4,000 องศาเคลวิน มีความสว่างเพียงหนึ่งในห้าของชั้นโพโตร สเฟียร์ในเวลาปกติ บางจุดมีเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่กว่าโลกหลายเท่า และมีรูปร่างต่างๆ กัน เมื่อมองผ่านกล้องโทรทัศน์ชนิดพิเศษที่เรียกว่า "โคโรนากราฟ" จะเห็นจุดตรงกลางมีสีเข้มกว่าส่วนที่ล้อมรอบอยู่ "เทมัว" โดยความเป็นจริงแล้ว จุดดับ คือ พายุก๊าซไฟฟ้าที่หมุนบิดไปมาขณะที่มวลของก๊าซที่เคลื่อนที่ไปมาบนพื้นผิวดวง อาทิตย์ จะก่อให้เกิดแรงแม่เหล็กไฟฟ้ามหาศาล รวมทั้งรังสีเอ๊กซ์ความร้อน รังสีอุลตราไวโอเลตและความร้อน ซึ่งจะมีผลรบกวนเครื่องมือที่เกี่ยวกับแม่เหล็กและไฟฟ้าบนโลก ขนาดและจำนวนจุดดับดวงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลงอย่างสม่ำ เสมอในช่วงเวลา 11 ปี 

อุณหภูมิที่ผิวดวงอาทิตย์สูงประมาณ 5,700ฐC ซึ่งที่อุณหภูมิระดับนี้ธาตุต่างๆ จะกลายเป็นก๊าซไปหมด ดังนั้นบรรยากาศที่ห่อหุ้มผิวของดวงอาทิตย์จึงเป็นบรรยากาศที่เบาบาง ประกอบด้วยก๊าซไฮโดรเจน ก๊าซฮีเลียม และแคลเซียมบางเวลาจะปรากฏเปลวไฟลุกโชติช่วงขึ้นไปในอวกาศ ซึ่งจะเห็นได้ชัดตอนเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง รวมทั้งจะสังเกตเห็นแสงเรืองรองอยู่รอบดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า "โคโรน่า" (Corona) ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคอะตอมและอิเล็กตรอนรอน จากปรากฏการณ์นี้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าเป็นผลของการเคลื่อนไหวของอนุภาคดัง กล่าวในบรรยากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้เกิด "ลมสุริยะ" (Solar wind)

จุดบนดวงอาทิตย์ (Sun spots) คือบริเวณที่ความเข้มของแสงอาทิตย์บางจุดลดลง ทำให้มองเห็นเป็นจุดดำหรือจางกว่าบริเวณใกล้เคียง ซึ่งเรียกว่า "จุดบนดวงอาทิตย์" จุดที่ดำมากจะมีอุณหภูมิประมาณ 4,200ฐC แต่ไม่ต่ำกว่า 1,500ฐC เชื่อว่าเกิดจากกลุ่มก๊าซที่เคลื่อนที่จากภายในดวงอาทิตย์ระเบิด ออกมาสู่ภายนอก ทำให้บริเวณดังกล่าวมีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณข้างเคียง จุดบนดวงอาทิตย์จะเกิดต่อเนื่องกันและมีอายุไม่กี่วันจนถึงกินเวลาเป็น เดือนๆ ขณะที่เกิดจุดจะทำให้สนามแม่เหล็ก ในระบบสุริยะเกิดการเปลี่ยนแปลงขนาดของจุดจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 20,000-200,000 ไมล์ "กาลิเลโอ" เป็นนักวิทยาศาสตร์ท่านแรกที่ศึกษาเกี่ยวกับจุดบนดวงอาทิตย์และพบว่า จุดจะเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกมายังทิศตะวันตก ซึ่งตรงกับที่นักวิทยาศาสตร์ในยุคปัจจุบันพบ จากปรากฏการณ์นี้แสดงให้เห็นว่าดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเอง โดยทั่วไปจุดบนดวงอาทิตย์จะเกิดเป็นกลุ่ม มักเกิดเป็นสองบริเวณใหญ่ๆ คือ บริเวณเหนือใต้ของเขตศูนย์สูตร ส่วนบริเวณศูนย์สูตรหรือเลยเส้นรุ้งที่ 35O แล้วจะมีน้อยมาก จำนวนจุดจะขึ้นกับเวลาประมาณทุกๆ 11 ปี จำนวนจุดบนดวงอาทิตย์จะมีมากที่สุด และจะค่อยๆ ลดลงจนกระทั่งถึงปีที่ 6 หรือ 7 จะไม่มีจุดเลย และจะค่อย ๆ เพิ่มขึ้นอีกจนกระทั่งปีที่ 11 จะมากที่สุด เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า "วัฏจักรของจุดบนดวงอาทิตย์" 
 

จุดบนดวงอาทิตย์มีผลต่อโลก คือ
1. ในช่วงที่มีจุดบนดวงอาทิตย์มากที่สุด ดวงอาทิตย์จะปล่อยแสงอัลตราไวโอเลตและรังสีเอ๊กซ์มากผิดปกติ ซึ่งเป็นผลให้คลื่นวิทยุจางหายไป
2. ขณะเกิดจุดจะมีอนุภาคโปรตอนและอีเล็คตรอนจำนวนมหาศาลพุ่งออกมาจากจุดดับนี้ ทำให้เกิดพายุแม่เหล็ก (magnetic storms) และแสงเหนือ-ใต้ นอกจากนี้ยังทำให้รังสีคอสมิคมีการเปลี่ยนแปลง
2 ดาวเคราะห์
เป็นดาวที่ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง แสงสว่างที่เห็นเกิดจากการสะท้อนแสงของส่วนผิวที่ถูกแสงอาทิตย์ ลักษณะสำคัญบางประการที่ควรทราบ คือ
ก. ระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงดาวพลูโต 5 ปีแสง
ข. วงโคจรของดาวเคราะห์จะมีลักษณะเกือบกลม และส่วนมากจะมีแนวโคจรเกือบอยู่ในระนาบเดียวกัน
ค. การหมุนรอบดวงอาทิตย์และการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์จะอยู่ในทิศทางเดียวกันคือ หมุนทวนเข็มนาฬิกา (W-E) เมื่อดูจากขั้วโลกเหนือ ยกเว้นดาวศุกร์และดาวบริวารบางดวงที่หมุนในทิศทางตรงกันข้าม และดาวมฤตยูที่หมุนรอบแกนที่เอียง ~ 8ฐ จากแนวระนาบของทางโคจร

3 รายละเอียดของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ
ระบบสุริยะ ประกอบด้วยดวงอาทิตย์ และเท่ห์วัตถุ ต่างๆ ในท้องฟ้าที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งเรียกว่าดาวเคราะห์มีทั้งหมดเก้าดวง ดาวเคราะห์นี้อาจแบ่งออกได้เป็นสองกลุ่มคือ ดาวเคราะห์ใหญ่ และดาวเคราะห์น้อย ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร จัดอยู่ใน กลุ่มดาวเคราะห์น้อย ส่วนดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวมฤตยู และดาวเกตุ จัดอยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์ใหญ่ 

3.1 ดาวพุธ เป็นดาวเคราะห์ที่เล็กที่สุดในระบบสุริยะ และโคจรใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยมีวงโคจรค่อนข้างกลมใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์เพียง 88 วัน ดาวพุธแทบไม่มีบรรยากาศเลยข้อมูล จากยานมารินเนอร์ 10 พบว่าบรรยากาศส่วนใหญ่เป็นก๊าซอีเลียม ที่เหลือเป็นพวก อาร์กอน นีออน ไม่ปรากฎว่ามีก๊าซออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ หรือ ไนโตรเจนเลย อุณหภูมิกลางวันสูงถึง 425 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิเวลากลางคืนจะลดลงต่ำกว่า -175 องศาเซลเซียสภาพถ่ายจากยานสำรวจมารินเนอร์ 10 แสดงให้เห็นว่าลักษณะพื้นผิวเหมือน กับพื้นผิวของดวงจันทร์ คือ เต็มไปด้วยเคร์เตอร์ หลุมขนาดใหญ่ หน้าผา สันเขา และที่ราบ แรงสนามแม่เหล็กมีเพียง 1 เปอร์เซนต์ของแรงสนามแม่เหล็กโลก 
 

3.2 ดาวศุกร์ เป็นดาวเคราะห์ดวงที่สองที่นับห่างจากดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวดวงนี้มีกำเนิดเมื่อประมาณ 8500 ล้านปี ดาวศุกร์มีขนาดและมวลใกล้เคียงกับโลก คือ มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 12,100 กิโลเมตร มีมวลประมาณร้อยละ 80 ของโลก และมีความหนาแน่นประมาณร้อยละ 90 ของโลก โคจรรอบดวงอาทิตย์เกือบเป็นวงกลมใช้เวลา 225 วัน เป็นดาวดวงที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้าบรรยากาศส่วนใหญ่ประกอบด้วย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ถึงร้อยละ 95 มีไนโตรเจน ไฮโดรเจน และไอน้ำเป็นส่วนน้อย อุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 475 องศาเซลเซียส ความดันของบรรยากาศที่พื้นผิวมาก เป็น 95 เท่าของโลก ภาพถ่ายที่ได้จากยานสำรวจวีเนอร่า 9 ของสหภาพสาธารณรัฐโซเวียตรัสเซีย พบว่าลักษณะพื้นผิวเต็มไปด้วยเนินเขาหรือภูเขา บางบริเวณจะมีเคร์เตอร์ พื้นผิวมีลักษณะที่สึกกร่อนเนื่องจากการทำลายโดยลม สิ่งมีชีวิตที่อาศัยบนโลกไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้บนดาวดวงนี้ เนื่องจากอุณหภูมิและความกดดันที่สูงมาก รวมทั้งไม่มีน้ำหรือออกซิเจนอย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์คาดว่าอาจเป็นไปได้ ที่จะมีสิ่งมีชีวิตบนดาวดวงนี้ 
 

3.3 ดาวอังคาร เป็นดาวเคราะห์ดวงที่สี่ที่ห่างจากดวงอาทิตย์เนื่องจากเมื่อมองดูด้วยตาจะมีสีแดง จึงมักเรียกว่า "ดาวเคราะห์แดง" ดาวอังคารมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางที่ศูนย์สูตรประมาณ 6,787 กิโลเมตร คือประ มาณครึ่งหนึ่งของโลก ใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ประมาณ 687 วัน หมุนรอบตัวเองใช้เวลา 24 ชั่วโมง 37 นาที มีดาวบริวารสองดวง คือ ไดมอส และโฟบอส (Deimos & Phobos) เมื่อมองจากกล้องโทรทัศน์จะ เห็นบริเวณขั้วดาวทั้งสองเป็นสีขาว ซึ่งจากข้อมูลที่ได้จากยานมารินเนอร์พบว่าเป็นน้ำแข็งแห้งหรือผลึกแข็ง บริสุทธิ์ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ -128 องศาเซลเซียส ลักษณะของขั้วสีขาวจะเปลี่ยนแปลงตามเวลา คือใหญ่ขึ้นเมื่อเบนออกจากดวงอาทิตย์และจะเล็กลง เมื่อเบนเข้าหาดวงอาทิตย์ โดยจะมีขนาดที่ขั้วเหนือใหญ่กว่าขั้วใต้ อุณหภูมิในช่วงกลางฤดูร้อนเวลากลางวันที่บริเวณขั้วใต้เฉลี่ยประมาณ -7 องศาเซลเซียส บริเวณ tem-perate ประมาณ 16 องศาเซลเซียส และบริเวณศูนย์สูตรประมาณ 24 องศาเซลเซียส ส่วนบริเวณเดียวกันที่ซีกเหนือ บริเวณขั้วเหนือประมาณ -40 องศาเซลเซียส บริเวณ temperate ประมาณ -18 องศาเซลเซียส ส่วนในเวลากลางคืนอุณหภูมิประมาณ -50 องศาเซลเซียส โดยทั่วไปมีความแตกต่างระหว่างฤดูกาลอย่างรุนแรงมาก พวกก๊าซอาร์กอน ไนโตรเจน และออกซิเจน รวมทั้งอาจมีไอน้ำในบริเวณซีกใต้ ดังนั้นบรรยากาศจึงเบาบางกว่าโลกมาก ความดันบรรยากาศประมาณหนึ่งในสิบของบรรยากาศโลก แต่กระแสลมที่พัดจะมีความแรงถึงหลายร้อยไมล์ต่อชั่วโมง 

เดิมทีในปี ค.ศ.1877 นักดาราศาสตร์ชาวอิตาเลียนชื่อ "จีโอวานนี วี.เชียพาเรลลี" ประกาศว่าดาวอังคารเมื่อมองผ่านกล้องโทรทัศน์จะเห็นแนวทางยาวเป็นเส้นๆ เนื่องจากมีผู้แปลภาษาอิตาลีคำว่า "คานาลี่" (ร่อง) ผิดเป็นภาษาอังกฤษว่า "คาแนล" จึงทำให้เข้าใจผิดว่าดาวอังคารมีคลอง ต่อมาเมื่อสหรัฐอเมริกาส่งยานมารินเนอร์ 6, 7 และ 9 ทำให้พบความจริงว่าแนวที่คิดว่าเป็นคลองแท้จริงคือ แนวแตกของเคร์เตอร์ เนื่องจากแนวเหล่านี้ดูจะเปลี่ยนสีตามฤดูกาลของดาวอังคาร ซึ่งอาจเป็นไปได้ว่าจะมีพืช นอกจากนี้ยังพบว่าดาวอังคารมีหลุมและภูเขาที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ ทั้งยังเชื่อว่ามีภูเขาไฟที่ยังคุอยู่ ซึ่งภูเขาบนดาวอังคารมีมากกว่าบนโลกและสูงกว่า 6,000 ถึง 7,000 กิโลเมตร ประการสำคัญได้ค้นพบใหม่ ๆ แสดงให้เห็นว่ามีหุบเขาใหญ่รูปตะขาบยาว 400 กิโลเมตร ซึ่งอาจเกิดจากการกัดกร่อนของน้ำ 
 

3.4 ดาวพฤหัส เป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะห่างจากดวงอาทิตย์เป็นอันดับที่ 5 โคจร เป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์ใช้เวลาโคจร 11.82 ปี หมุนรอบตัวเอง 9 ชั่วโมง 55 นาที มีดาวบริวาร12 ดวง ดวงที่ใหญ่ที่สุดคือ "กานีมีด" เมื่อมองจากกล้องโทรทัศน์จะเห็นลักษณะเป็นแถบและจุดแดงใหญ่รูปไข่ บรรยากาศเป็นก๊าซที่เบาบาง เช่น ไฮโดรเจนและฮีเลียม รวมทั้งกลุ่มแอมโมเนียแข็งและผลึกน้ำแข็ง ความหนาแน่นต่ำ อาจเนื่องจากประกอบด้วยธาตุที่เบาเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งประกอบด้วยก๊าซไฮโดรเจนร้อยละ 84 และก๊าซฮีเลียมร้อยละ 15 โดยปริมาตร ที่เหลือเป็นก๊าซมีเทน แอมโมเนีย และสารอื่น ๆ บริเวณใจกลางเป็นหินหนักและธาตุโลหะ มีมวลเป็นร้อยละ 70 ของมวลรวมของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ เส้นผ่าศูนย์กลางที่บริเวณศูนย์สูตรประมาณ 142,750 กิโลเมตร หรือประมาณ 11 เท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของโลก มีมวลประมาณ 318 เท่าของมวลโลก แต่มีความหนาแน่นเพียงร้อยละ 25 ของความหนาแน่นของโลก อุณหภูมิที่บริเวณใจกลางคำนวณได้ประมาณ 30,000 องศาเซลเซียส อุณหภูมิที่ระดับ 24 กิโลเมตรเหนือบรรยากาศประมาณ -14 องศาเซลเซียส อุณหภูมิในบรรยากาศที่ระดับ 200 กิโลเมตร สูงถึงประมาณ 125 องศาเซลเซียส แต่ถ้าลึกลงไปอีกอุณหภูมิจะสูงถึง 880 องศาเซลเซียส สิ่งที่น่าสนใจสำหรับดาวดวงนี้ คือ เมื่อมองจากกล้องโทรทัศน์จะเห็นแถบสีเหลืองเข้มและจางขนานไปกับแนวเส้น ศูนย์สูตร จะเห็นรูปไข่สีแดงที่เรียกว่า "จุดแดงขนาดยักษ์" (the Great Red Spot) บริเวณ เส้นรุ้ง 20 องศา (Latitude) ลักษณะจุดดังกล่าวจะมีการเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ ทั้งขนาดและสีตลอดทั้งปี จากข้อมูลที่ได้จากยานไพโอเนียร์ 10 แสดงให้เห็นว่าแถบสี ชมพู แดง และน้ำเงินมีความ ยาวถึง 48,000 กิโลเมตร และกว้างถึง 12,900 กิโลเมตร ซึ่งใหญ่พอที่จะบรรจุโลกได้หลายใบดาวพฤหัสมีดาวบริวาร 12 ดวง ซึ่งในสี่ดวงคือ ไอโอ ยุโรปา กานีมีด และคัลลัสโต เป็นดาวบริวารที่ใหญ่ และสว่างพอที่จะเห็นได้โดยใช้กล้องดูดาวขนาดเล็ก 
 

3.5 ดาวเสาร์ มีขนาดใหญ่รองมาจากดาวพฤหัสมีดาวบริวาร 10 ดวง มีเส้นผ่าศูนย์กลางที่เส้นศูนย์สูตรประมาณ 119,600 กิโลเมตร หมุนรอบตัวเองประมาณ 11 ชั่วโมง ลักษณะเด่นคือมี วงแหวนล้อมรอบสี่วง วงนอกสุด (A) ห่างจากผิวประมาณ 122,000 ถึง 137,000 กิโลเมตร วงถัดมา (B) ห่างจากผิวประมาณ 91,000 ถึง 117,000 กิโลเมตร วงใน (C) มองเกือบไม่เห็น ห่างจากผิวประมาณ 75,000 กิโลเมตร วงในสุด (D) ซึ่งเพิ่งค้นพบในปี ค.ศ. 1970 รายละเอียดยังไม่ทราบแน่ชัดวงแหวนของดาวเสาร์จะเอียงขนานกับเส้นศูนย์สูตร เมื่อโคจรรอบดวงอาทิตย์วงแหวนจะเบนทำมุมต่าง ๆ กัน แต่อยู่ในระนาบเดิม วงแหวนมีความหนาประมาณ 15 กิโลเมตร เชื่อกันว่าวงแหวนเหล่านี้อาจเป็นส่วนของดาวบริวารที่ถูกทำลาย ดาวเสาร์มีดาวบริวารถึง 10 ดวง ไทตัน เป็นดาวบริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุด ดาวเสาร์มีบรรยากาศที่หนาแน่นมาก ส่วนใหญ่ร้อยละ 30 ถึง 60 ประกอบด้วย ก๊าซไฮโดรเจน นอกนั้นเป็น ฮีเลียม มีเทน และผลึกแอมโมเนีย เป็นดาวเคราะห์ที่มีความหนาแน่น ต่ำสุดเพียงสองในสามของน้ำ 
 

3.6 ดาวมฤตยู (Uranus) เป็นดาวดวงที่ 7 ที่ห่างจากดวงอาทิตย์ค้นพบในปี ค.ศ.1781 โดย เซอร์วิลเลียม เฮอร์เซล เป็นดาวดวงที่ใหญ่เป็นอันดับ 3 ในระบบสุริยะ เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 29,400 ไมล์ มีปริมาตรเป็น 60 เท่าของโลก มีมวลเป็น 14.5 เท่าของโลก มีแกนหมุนทำมุม 98 องศา จากเส้นตั้งฉาก คือ เกือบอยู่ในระนาบของวงโคจร เสมือนนอนตะแคง โคจรรอบดวงอาทิตย์ใช้เวลา 84 ปี มีดาวบริวาร 5 ดวง คือ มิแรนดา แอ-เรียล อัมเบรียล ไตตาเนีย และ โอบีรอน 
 

3.7 ดาวเกตุ (Neptune) เป็นดาวดวงที่ 8 ที่ห่างจากดวงอาทิตย์ คือประมาณ 2,799,435,000 ไมล์ มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 29,000 ไมล์ คือ ใหญ่กว่าโลกประมาณ สามเท่าครึ่ง ดาวเกตุโคจรเป็นวงรีรอบดวงอาทิตย์หนึ่งรอบใช้เวลา 165 ปีโลก มีบริวารสองดวง ไตรตอนเป็นดาวบริวารดวงหนึ่งโคจรอยู่วงใน มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 4,828 กิโลเมตร ใหญ่กว่าดวงจันทร์ และ นิรีอิด การโคจรของดาวเกตุแทบเป็นวงกลมรอบดาวเกตุจากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตก 
 

3.8 ดาวพลูโต (Pluto) เป็นดาวเคราะห์ดวงนอกสุด มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 3,600 ไมล์ ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 3,654,410,000 ล้านไมล์ ใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ 246 ปี

3.9 ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids) ในระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัส จะมีเท่ห์วัตถุในอวกาศเป็นจำนวนมากที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งเรียกว่า ดาวเคราะห์น้อย ในกลุ่มนี้ดวงที่ใหญ่ที่สุดซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 770 กิโลเมตร เรียกว่า เซเรส และยังมีการค้นพบใหม่อยู่ตลอดเวลา 
 

นอกจากดาวเคราะห์ดังกล่าวแล้วในอวกาศยังมีเท่ห์วัตถุที่รู้จักกันมานานแล้วก็ คือ 

3.10 ดาวหาง (Comets) ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของระบบสุริยะ โคจรรอบดวงอาทิตย์โดยมีแนวไม่แน่นอน ยกเว้นบางดวง ส่วนประกอบที่สำคัญของดาวหาง คือ ใจกลางจะเป็นพวกแก๊สมีเทน แอมโมเนีย และน้ำแข็ง นอกจากนี้ยังมีเศษชิ้นส่วนเล็ก ๆ ที่เป็นโลหะและหิน ดาวหางเมื่อโคจรใกล้ดวงอาทิตย์ ส่วนที่เป็นน้ำแข็งจะกลายเป็นไอและแยกให้เห็นเป็นส่วนหัวและส่วนหาง ซึ่งยิ่งใกล้ดวงอาทิตย์หางก็จะยิ่งยาว 
 

3.11 ดาวตก หรือ ผีพุ่งใต้ (Meteors) เป็นสะเก็ดดาวที่พุ่งเข้าสู่บรรยากาศโลก และจะเสียดสีกับบรรยายกาศจนไหม้เป็นไฟ ถ้าไหม้ไม่หมดและตกลงสู่พื้นโลก เรียกส่วนนี้ว่า อุกกาบาต โดยทั่วไปแล้วอุกกาบาตตกลงสู่พื้นโลกราว 50-100 ตัน/วัน หลุมที่เกิดจากจากกระแทกของอุกกาบาต เรียกว่า หลุมอุกกาบาต (Meteor crater) หลุมที่ใหญ่ที่สุดที่พบบนพื้นโลกปัจจุบัน คือ Crater of Barrington ที่มลรัฐอริโซนา ประเทศสหรัฐอเมริกา กว้าง 4,200' ลึก 1,500ราศี เกิดเมื่อราว 20,000 ปีที่ผ่านมา 
 

4 โลก 
โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นอันดับที่สาม มีดวงจันทร์เป็นบริวารหนึ่งดวง โลกมีชั้นบรรยากาศห่อหุ้ม และมีแรงดึงดูด ถ้าต้องการหนีแรงดึงดูดโลกต้องใช้ความเร็วอย่างน้อยที่สุด 11.2 กิโลเมตร/วินาที จึงสามารถเขาไปสู่อวกาศได้ โลกมีเส้นผ่าศูนย์กลาง 7,827 ไมล์ ระยะห่างระหว่างขั้วโลก 7.900 ไมล์ ความยาวเส้นรอบวงประมาณ 25,000 ไมล์ แกนหมุนของโลกเอียงจากแนวดิ่งประมาณ 23 1/2 องศา ห่างจากดวงอาทิตย์ 92.96 ล้านไมล์ หมุนรอบตัวเองใช้เวลา 365 1/4 วัน 
 

โลกประกอบด้วยส่วนที่สำคัญ 3 ส่วน คือ 

ก. ธรณีภาค (Lithosphere) หมายถึง ส่วนของโลกที่เป็นของแข็งหุ้มห่ออยู่รอบนอกสุด ประกอบด้วยหินและดิน ซึ่งแยกเป็นสามส่วนคือ ส่วนบนสุด หรือ Lithosphere จะบางเรียกส่วนนี้ว่า เปลือกโลก (crust) หนาประมาณ 6-35 กิโลเมตร และ ส่วนล่างที่รองรับ ที่มีสองส่วนคือAsthenosphere หรือ ธรณีภาคชั้นกลาง หรือส่วนของแมนเทิล ประกอบด้วยวัสดุเนื้ออ่อน ร้อน และไหลได้ และส่วนที่อยู่ล่างสุดที่เรียกว่า ธรณีภาคชั้นใน (Mesosphere) อยู่ในช่วงความลึก 50 - 250 กิโลเมตร เป็นส่วนของแมนเทิลเช่นกัน แต่ประกอบด้วยวัสดุเนื้อแข็งและแน่น 
 

ข. อุทกภาค (Hydrosphere) คือ ส่วนที่เป็นน้ำทั้งหมดบนพื้นโลก
ค. บรรยากาศ (Atmosphere) คือ ส่วนที่หุ้มห่อโลก

5 ดวงจันทร์ (Moon) ดวงจันทร์เป็นบริวารเพียงดวงเดียวของโลก พื้นผิวดวงจันทร์ด้านที่มืดโดยทั่วไปเป็นที่ราบ ซึ่งเรียกว่า มาเรีย (maria) หรือ ทะเลแห่งความสงบและทะเลแห่งฝน ประกอบด้วยหลุมบ่อต่าง ๆ มากมาย บริเวณนี้บางส่วนจะพบหินที่มีความหนาแน่นสูงอยู่ภายใต้พื้นผิว โดยทั่วไปบริเวณดังกล่าวจะมีความหนาแน่นเฉลี่ย 3.2 ซึ่งดวงจันทร์โดยทั่วไปมีความหนาแน่นเฉลี่ย 3.34 ขณะที่โลกมีความหนาแน่นประมาณ 5.5 (เมื่อเทียบกับน้ำที่มีความหนาแน่น = 1) ส่วนด้านที่สว่างเป็นแผ่นดินสูง ขรุขระ มักมีหลุมบ่อรูปทรงกลม (crater) ขนาดใหญ่เต็มไปหมด บางบริเวณมีร่อยแตก ร่อง หรือ หุบเขาเป็นแนวยาวหลายร้อยกิโลเมตร พื้นดวงจันทร์ปกคลุมไปด้วย ธุลีจันทร์ (lunar dust) หนาหลายชั้น ประกอบด้วยวัตถุต่าง ๆ เช่น เถ้าภูเขาไฟ เศษอุกกาบาต เป็นต้น หินดวงจันทร์ ส่วนใหญ่เป็นหินบะซอลต์คล้ายที่พบบนโลก ดวงจันทร์คาดว่ามีอายุประมาณ 4,500 ล้านปีพอๆ กับอายุของโลก 

ดวงจันทร์หมุนรอบตัวเองและหมุนรอบโลกใช้เวลาเท่ากัน ทำให้คนบนโลกมองเห็นดวงจันทร์เพียงด้านเดียว วิถีโคจรเป็นวงรี และโคจรทวนเข็มนาฬิกา เนื่องจากวงโคจรเป็นวงรี จะทำให้มีระยะหนึ่งที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด ซึ่งเรียกตำแหน่งนี้ว่า Perigee และระยะที่อยู่ไกลโลกมากที่สุด ซึ่งเรียกว่า Apogee ดังนั้นในช่วงระยะเวลา 27 1/3 วัน ดวงจันทร์จะอยู่ใกล้และไกลโลกอย่างละครั้ง 
 

ทรงกลมท้องฟ้า

เนื้อหาในเรื่อง ทรงกลมท้องฟ้า มีวัตถุประสงค์ให้นักเรียนมีความเข้าใจเบื้องต้น ในเรื่องการกำหนดทิศ การวัดระยะทางเชิงมุม การเคลื่อนที่ของดาว และหลักการของทรงกลมท้องฟ้า

ระยะเชิงมุม

ในการวัดระยะห่างของดวงดาวและเทหวัตถุต่าง ๆ บนท้องฟ้านั้น เราไม่สามารถวัดระยะห่างออกมาเป็นหน่วยเมตร หรือกิโลเมตรได้โดยตรง ถ้าเราไม่ทราบว่าวัตถุเหล่านั้นอยู่ห่างจากเราเป็นระยะทางเท่าไร ดังนั้นการวัดระยะทางดาราศาสตร์ จึงนิยมวัดออกมาเป็น ระยะเชิงมุม (Angular distance) ตัวอย่างเช่น เราบอกว่า ดาว A อยู่ห่างจาก ดาว B เป็นระยะทาง 5 องศา หรือบอกว่าดวงจันทร์มีขนาดกี่องศา ซึ่งเป็นการบอกระยะห่างและขนาดเป็นเชิงมุมทั้งสิ้น

ภาพที่ 1 แสดงการวัดระยะเชิงมุม

ระยะเชิงมุมที่วัดได้นั้น เป็นระยะห่างที่ปรากฏให้เห็นเท่านั้น ทว่าในความเป็นจริง ดาว A และดาว B อาจอยู่ห่างจากเราไม่เท่ากัน หรืออาจจะอยู่ห่างจากเราเป็นระยะที่เท่ากันจริง ๆ ก็ได้ เนื่องจากดาวที่เราเห็นในท้องฟ้านั้นเราเห็นเพียง 2 มิติเท่านั้น ส่วนมิติความลึกนั้นเราไม่สามารถสังเกตได้ การวัดระยะเชิงมุมอย่างง่าย

ในการวัดระยะเชิงมุมถ้าต้องการค่าที่ละเอียดและมีความแม่นยำ จะต้องใช้อุปกรณ์ที่มีความซับซ้อนมากในการวัด แต่ถ้าต้องการเพียงค่าโดยประมาณ เราสามารถวัดระยะเชิงมุมได้โดยใช้เพียงมือและนิ้วของเราเองเท่านั้น เช่น ถ้าเรากางมือชูนิ้วโป้งและนิ้วก้อย โดยเหยียดแขนให้สุด ความกว้างของนิ้วทั้งสองเทียบกับมุมบนท้องฟ้า จะได้มุมประมาณ 18 องศา ถ้าดาวสองดวงอยู่ห่างกันด้วยความกว้างนี้แสดงว่า ดาวทั้งสองอยู่ห่างกัน 18 องศาด้วย

ภาพที่ 2 การใช้มือวัดมุม

ในคืนที่มีดวงจันทร์เต็มดวง ให้เราลองกำมือชูนิ้วก้อยและเหยียดแขนออกไปให้สุด ทาบนิ้วก้อยกับดวงจันทร์ เราจะพบว่านิ้วก้อยของเราจะบังดวงจันทร์ได้พอดี เราจึงบอกได้ว่าดวงจันทร์มี "ขนาดเชิงมุม" (Angular Diameter) เท่ากับ 1/2 องศา โดยขนาดเชิงมุมก็คือ ระยะเชิงมุมที่วัดระหว่างขอบของดวงจันทร์นั้นเอง ขนาดเชิงมุมของวัตถุขึ้นอยู่กับระยะห่างของวัตถุกับผู้สังเกต และขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางจริงของวัตถุนั้น

ภาพที่ 3 ขนาดเชิงมุม

ยกตัวอย่าง: ลองจินตนาการภาพลูกบอลวางอยู่ห่างจากเรา 1 เมตร ให้เราลองวัดขนาดเชิงมุมของลูกบอล จากนั้นเลื่อนลูกบอลให้ไกลออกไปเป็นระยะทาง 3 เท่า ขนาดเชิงมุมจะลดลงเป็น 1 ใน 3 ของขนาดที่วัดได้ก่อนหน้านี้ ดังนั้น "ค่าขนาดเชิงมุม" คือ อัตราส่วนของขนาดจริง ต่อ ระยะห่างของวัตถุ

การกำหนดทิศ

เมื่อเราอยู่กลางแจ้งและมองไปรอบ ๆ ตัว เราจะเห็นพื้นโลกทอดไกลออกไปจรดขอบฟ้าเป็นรูปครึ่งวงกลม เราเรียกเส้นตัดระหว่างพื้นโลกกับขอบฟ้าว่า เส้นขอบฟ้า (Horizon) เส้นขอบฟ้าเป็นเส้นวงกลมล้อมรอบตัวในแนวราบ เมื่อสังเกตการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ในเวลาเช้า จะเห็นดวงอาทิตย์โผล่ขึ้นมาจากขอบฟ้าด้านหนึ่ง เรียกว่า ทิศตะวันออก และดวงอาทิตย์ จะเคลื่อนที่ขึ้นสูงที่สุดในเวลาประมาณเที่ยงวัน จากนั้นดวงอาทิตย์จะเคลื่อนต่ำลงกระทั่งตกลับขอบฟ้าอีกด้านหนึ่ง เรียกว่า ทิศตะวันตก การขึ้น – ตกของดวงอาทิตย์ เกิดจากการหมุนรอบตัวเองของโลกตามแกนเหนือ - ใต้ ดังนั้นการกำหนดทิศทางบนโลก จึงแบ่งออกเป็น 4 ทิศหลัก คือ ทิศตะวันออก (East) ทิศตะวันตก (West) ทิศเหนือ (North) และทิศใต้ (South) โดยทิศทั้งสี่มีความสัมพันธ์กันดังนี้

	ภาพที่ 1 เมื่อหันหน้าไปทางเหนือ ด้านหลังของเราจะเป็นทิศใต้ แขนซ้ายจะชี้ไปทางทิศตะวันตก แขนขวาจะชี้ไปทางทิศตะวันออก
	ภาพที่ 2 เมื่อหันหน้าไปทางทิศตะวันตก  ด้านหลังของเราจะเป็นทิศตะวันออก แขนซ้ายจะชี้ไปทางทิศใต้ แขนขวาจะชี้ไปทางทิศเหนือ
	ภาพที่ 3 จุดเหนือศีรษะ  จุดสูงที่สุดบนฟ้าจะอยู่เหนือศีรษะพอดี เรียกว่า จุดเหนือศีรษะ (Zenith)  จุดเหนือศีรษะทำมุมกับผู้สังเกตการณ์ และขอบฟ้าทุก ๆ ด้าน เป็นมุมฉาก (90°) พอดี

การบอกตำแหน่งดาว

ภาพที่ 4 มุมอาซิมุท และมุมเงย

ในการบอกตำแหน่งเทห์วัตถุท้องฟ้าอย่างง่าย ซึ่งเรียกว่า ระบบ "อัลตาซิมุท" (Alt-azimuth) นั้น เราบอกด้วยค่ามุมสองชนิด คือ มุมอาซิมุท และมุมเงย  มุมอาซิมุท (Azimuth) เป็นมุมใน แนวราบ นับจากทิศเหนือ ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ไปยังทิศตะวันออก ทิศใต้ ทิศตะวันตก และกลับมาทิศเหนืออีกครั้งหนึ่ง มีค่าระหว่าง 0 - 360 องศา  มุมเงย (Altitude) เป็นมุมในแนวตั้ง นับจากเส้นขอบฟ้าขึ้นไปสู่จุดเหนือศีรษะ มีค่าระหว่าง 0 - 90 องศา

จากตัวอย่างในภาพที่ 4 แสดงให้เห็นว่า ตำแหน่งของดาว มีค่ามุมอาซิมุธ 250° และมีค่ามุมเงย 50°

แบบฝึกหัด

1. จงอธิบายเหตุผลที่เชื่อว่าเอกภพกำลังขยายตัว
2. จงอธิบายโครงสร้างของกาแลคซี่
3. ระบบสุริยะมีความสัมพันธ์กับกาแลคซี่ทางช้างเผือกอย่างไร
4. ความสัมพันธ์ของส่วนประกอบสำคัญของโลกมีในลักษณะใด
5. กฎของเคปเลอร์ทำไมจึงมีความสำคัญต่อการสำรวจอวกาศ
6. ทำไมจุดดับบนดวงอาทิตย์จึงมีอิทธิพลต่อระบบการสื่อสารบนโลก

                                         ขอบคุณแห่ความรู้จาก : http://www.neutron.rmutphysics.com/news/index.php?option=com_content&task=view&id=2598