ดาราศาสตร์ทั่วไป/บริวารของดาวเคราะห์

ไม่มีดาวบริวาร

บรรดาดาวเคราะห์ในระบบสุริยะมีดาวเคราะห์ที่ไม่มีดาวบริวารตามธรรมชาติเป็นของตัวเองมีสองดวงคือ ดาวพุธ และ ดาวศุกร์

โลก

ภาพถ่ายดวงจันทร์โดยคุณ Gregory H. Revera เมื่อวันที่ 22 ตุลาคม 2553

โลกมีดาวบริวารตามธรรมชาติหนึ่งดวง มักเรียกกันว่า "ดวงจันทร์" (บางทีคำว่าดวงจันทร์ยังถูกพูดถึงในบริบทแทนดาวบริวาร เช่น ดวงจันทร์ของดาวเสาร์มีจำนวนมาก) หรือในภาษาอังกฤษว่า "the Moon" หรือบางครั้งก็เรียกว่า "Luna" (ลูน่า)

ดวงจันทร์ของโลกมีขนาดใหญ่เป็นอันดับที่ 5 จากบรรดาดาวบริวารของดาวเคราะห์ทั้งแปดดวงในระบบสุริยะ โดยดวงจันทร์ของโลกนับเป็นดาวบริวารที่อยู่ห่างไกลมากที่สุดที่มีความสัมพันธ์กับดาวเคราะห์แม่ ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง 3476 กิโลเมตรและมีอัตราส่วนต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของโลกเป็น 0.2764 เมื่อเทียบกันแล้ว ดาวบริวารถัดไปที่มีความสัมพันธ์กับดาวเคราะห์แม่ขนาดใหญ่ (ดวงจันทร์ไทรทันของดาวเนปจูน) มีอัตราส่วนดังกล่าวอยู่ที่ 0.0546

ดวงจันทร์ของโลกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าดาวเคราะห์แคระพลูโตถึง 50 เปอร์เซ็นต์

ดาวอังคาร

ภาพถ่ายสีของดวงจันทร์โฟบอส โดยยานอวกาศมาร์สรีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์ เมื่อวันที่ 23 มีนาคม 2551

ภาพถ่ายสีของดวงจันทร์ดีมอส โดยยานอวกาศมาร์สรีคอนเนสเซนซ์ออร์บิเตอร์ เมื่อวันที่ 21 กุมภาพันธ์ 2552 มีนาคม 2551

ดาวอังคารมีดาวบริวารขนาดเล็กสองดวง คือ โฟบอส (Phobos) และ ดีมอส (หรือ ไดมอส) (Deimos) ทั้งสองดวงถูกค้นพบโดยอะแซฟ ฮอลล์ (Asaph Hall) นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกัน ซึ่งโฟบอสอยู่ใกล้ดาวอังคารและดีมอสอยู่ถัดออกมา ดีมอสถูกค้นพบเมื่อวันที่ 12 สิงหาคม ค.ศ. 1877 (ประมาณ พ.ศ. 2420) ซึ่งชื่อดีมอสนั้นตั้งตามชื่อของเทพเจ้าแห่งความหวาดกลัวของกรีก มีหลุมอุกกาบาตน้อยกว่าและขนาดเล็ก ขนาดของดวงจันทร์ทั้งสองนั้นเล็กมาก โดยดีมอสมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 กิโลเมตรเท่านั้น ในขณะที่โฟบอสมีเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ที่ 26 กิโลเมตร

ส่วนโฟบอสถูกค้นพบเมื่อวันที่ 18 สิงหาคม ค.ศ. 1877 ชื่อโฟบอสตั้งตามชื่อเทพเจ้าแห่งความกลัวของกรีก มีหลุมอุกกาบาตเยอะกว่า

ดาวพฤหัสบดี

ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ
เรียงตามลำดับ: ไอโอ, ยูโรปา, แกนีมีด, คัลลิสโต

ดาวพฤหัสบดี ในปัจจุบันมีดาวบริวารที่ค้นพบแล้ว 64 ดวง กับอีก 1 ดวงที่ยังไม่ได้ระบุชนิด โดยดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่สุด 4 ดวง คือ ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ

แกนีมีด

แกนีมีด (Ganymede) เป็นดาวบริวารขนาดใหญ่ที่สุดของดาวพฤหัสบดีและในระบบสุริยะ มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5,268 กิโลเมตร ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธถึง 8% และเป็นดวงจันทร์บริวารเพียงดวงเดียวในระบบสุริยะที่มีย่านที่มีแม่เหล็กกำลังสูง (Magnetosphere) เป็นของตัวเอง

แกนีมีดถูกค้นพบเมื่อวันที่ 7 มกราคม ค.ศ. 1610 (ประมาณ พ.ศ. 2153) โดยกาลิเลโอ กาลิเลอิ พร้อมกับไอโอ, ยูโรปา และ คัลลิสโต

คัลลิสโต

คัลลิสโต (Callisto) เป็นดาวบริวารที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับสองของดาวพฤหัสบดี และมีขนาดใหญ่เป็นอันดับสามของระบบสุริยะ ด้วยเส้นผ่านศูนย์กลาง 4,820 กิโลเมตร ซึ่งเป็น 98% ของขนาดดาวพุธ

คัลลิสโตมีพื้นผิวที่เก่าแก่ที่สุดในระบบสุริยะ คือ มันมีหลุมอุกกาบาตหนาแน่นที่สุดในระบบสุริยะ ซึ่งเก่าแก่กว่าดาวพุธด้วยซ้ำ คัลลิสโตถูกค้นพบเมื่อปี ค.ศ. 1610 พร้อมกับไอโอ, ยูโรปา และ แกนีมีด

ไอโอ

ไอโอ (Io) เป็นดาวบริวารที่มีขนาดใหญ่เป็นอันดับสามของดาวพฤหัสบดี และมีขนาดใหญ่เป็นอันดับสี่ของระบบสุริยะ มี้เส้นผ่านศูนย์กลาง 3,642 กิโลเมตร ซึ่งขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์ของโลกเล็กน้อย

การค้นพบและประวัติ

ภาพสีจริงของไอโอ ในวิกิมีเดียคอมมอนส์

ไอโอ มีประวัติมากมายนับตั้งแต่การค้นพบในปี ค.ศ. 1610 (ประมาณ พ.ศ. 2153) โดยกาลิเลโอ กาลิเลอิ ด้วยเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์ที่ยังจำกัดในสมัยนั้น จนกระทั่งช่วงปลายปี ค.ศ. 1800 เมื่อกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ได้เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลกแล้ว การสังเกตการณ์แสดงให้เห็นว่าบริเวณสีแดง สีน้ำตาล สีส้ม และสีเหลือง ซึ่งในภายหลังถูกพิจารณาว่าเป็นซัลเฟอร์และโซเดียมบนพื้นผิวที่มีความอุดมสมบูรณ์ และยังมีจำนวนกิจกรรมของภูเขาไฟที่มีปริมาณมากเป็นพิเศษ

ไอโอวัตถุที่ยังมีกิจกรรมทางภูเขาไฟที่มากที่สุดในระบบสุริยะ เนื่องจากได้รับผลจากแรงไทดัลอย่างเข้มข้นจากดาวพฤหัสบดีทำให้มันร้อน และวงโคจรที่สั่นพ้องกับดาวบริวารดวงอื่นของดาวพฤหัสบดี

ต้นกำเนิดของพลังงานภายใน

ไอโอมีความหนาแน่นใกล้เคียงดวงจันทร์ของเรา แต่ส่วนใหญ่องค์ประกอบของมันเป็นซัลเฟอร์ ไอโอต้องเผชิญกับแรงไทดัลทำให้มันร้อนเนื่องจากวงโคจรรอบดาวพฤหัสบดี เปรียบเทียบกับระยะห่าง 422,000 กิโลเมตรและปฏิสัมพันธ์ด้านแรงโน้มถ่วงกับดวงจันทร์ของกาลิเลโอดวงอื่น ๆ สนามโน้มถ่วงขนาดใหญ่ของดาวพฤหัสบดีและปฏิสัมพันธ์ของไอโอกับดาวบริวารอื่น ๆ ส่งผลให้วงโคจรสั่นพ้องระหว่างไอโอ, ยูโรปา และ แกนีมีด ซึ่งหมายถึงคาบการโคจรของมันนั้นเป็นจำนวนเต็มของกันและกัน

ภาพของการปะทุบนไอโอ ในวิกิมีเดียคอมมอนส์

ในแต่ละวิถีโคจรของแกนีมีด, ยูโรปามีวงโคจรเป็นสองครั้ง และไอโอมีวงโคจรเป็นสี่ครั้ง แรงนี้ทำให้ไอโอมีวงโคจรที่เยื้องศูนย์กลางมากกว่า วงโคจรเยื้องศูนย์กลาง คือ การที่วงโคจรของไอโอมีระยะห่างผันแปรอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเกิดจากการขยายและการหดตัวจากการโป่งของแรงไทดัล พลังงานแรงเสียดทานนี้ถูกปลดปล่อยในรูปของความร้อน ความร้อนภายในของไอโอได้หลอมละลายแกนที่อุดมไปด้วยซัลเฟอร์ของไอโอเป็นหินหนืดเหลว ซึ่งถูกบรรจุอยู่ในที่จัดเก็บขนาดใหญ่ใต้พื้นผิว กระบวนการนี้ได้กระตุ้นความกดดันภายในไอโอและเป็นเหตุให้เกิดกิจกรรมทางภูเขาไฟขึ้น เชื่อกันว่าไอโอมีเปลือกดาวที่แข็งอยู่บาง ๆ และการไหลเวียนของหินหนืดเหลวที่มีอยู่ตลอดเวลานั้นทำให้เกิดความร้อนภายในอยู่ตลอดเวลา มีการประมาณว่าพลังงานที่สลายตัวจากปฏิกิริยาแรงไทดัลมีขนาดใหญ่เป็นสองอันดับของการสลายกัมมันตรังสี ด้วยเหตุนี้ ไอโอจึงมีอุณหภูมิสูงสุดที่สังเกตการณ์ที่ประมาณ 1,800 เคลวิน ซึ่งสูงเป็นอันดับที่สองในระบบสุริยะ ข้อบ่งชื้อื่นของการสลายตัวของพลังงาน คือ กระแสความร้อนขนาดใหญ่ มากกว่า 30 เท่าที่พบได้ในภูเขาไฟบนโลก

ลักษณะภูเขาไฟ

ไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจที่พื้นผิวของไอโอนั้น ถูกควบคุมด้วยลักษณะภูเขาไฟ พื้นผิวของดาวนั้นเกลื่อนไปด้วยหลุมอุกกาบาต, แคลดีรา (หลุมปล่องภูเขาไฟขนาดใหญ่), กระแสลาวา, ภูเขาไฟรูปโล่, ที่ราบเถ้าภูเขาไฟ, ซัลเฟอร์หรือกำมะถัน (S) ที่ทับถมไว้ และลักษณะอื่น ๆ

ภาพของกระแสลาวาที่ยังมีฤทธิ์อยู่ในภูมิภาค Tvashtar Paterae ภาพนี้ถูกถ่ายโดยยานอวกาศกาลิเลโอในปี ค.ศ. 1999 (พ.ศ. 2542) และ ค.ศ. 2000 (พ.ศ. 2543)

ไอโอมีภูเขาไฟมากกว่า 500 ลูกบนพื้นผิวของมัน และมีแคลดีรากว่า 200 หลุม บางหลุมมีขนาดใหญ่กว่า 200 กิโลเมตร แคลดีราเหล่านี้ถูกล้อมรอบโดยรูปร่างที่แตกต่างกันอย่างเช่น วงแหวนที่สว่างจากซัลเฟอร์อีเจ็คตาที่ควบแน่น