ดาวเนปจูล

 ดาวเนปจูน (Neptune)  

             เมื่อดาวยูเรนัสถูกค้นพบ คนได้วันเส้นทางของมันผ่านอวกาศ การหมุนรอบของดาวยูเรนัสมีลักษณะผิดปกติบางคนคิดว่าจะต้องมีดาวเคราะห์ดวงใหญ่อีกดวงหนึ่ง ดาวเคราะห์ที่ไม่เป็นที่รู้จักอาจอยู่ถัดจากดาวยูเรนัส แรงโน้มถ่วงของมันอาจจะดึงไปที่ดาวยูเรนัสจึงทำให้การหมุนของมันเปลี่ยนแปลง ในปี 1845 นักดาราศาสตร์สองคนที่ทำงานคนละที่ในอังกฤษและฝรั่งเศสรู้ว่าดาวเคราะห์ดวงใหม่อยู่ที่ใหน ทั้งสองมีความเห็นตรงกัน คนอื่นๆก็เริ่มลงมือศึกษาดาวเคราะห์ดวงใหม่นี้ ในปี 1846 ชาวเยอรมันชื่อ Johann Galle ได้พบโลกใหม่ด้วยกล้องโทรทัศน์ขนาดใหญ่ มันอยู่ในตำแหน่งที่นักดาราศาสตร์คนอื่นได้ระบุไว้ก่อนแล้ว ดาวเคราะห์ดวงใหม่มีสีน้ำเงินมีชื่อว่าดาวเนปจูนตามชื่อเทพเจ้าแห่งทะเลโรมัน
             ดาวเนปจูนโตเกือบเท่าดาวยูเรนัส มันเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสี่ในระบบสุริยะ มันอยู่ห่างไกลจากโลกมาก จึงทำให้มองเห็นสลัวมาก ดาวเนปจูนสามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องสองตา มันดูคล้ายกับดาวฤกษ์ ยังไม่มียานอวกาศที่เคยไปยังดาวเนปจูน สิ่งที่เรารู้ทั้งหมดก็คือ ดาวเคราะห์ดวงนี้มองเห็นจากโลก
               ก็เหมือนกับดาวยูเรนัส มีมหาสมุทร น้ำที่ลึกล้อมรอบแกนหินซึ่งอยู่ใจกลางของดาวเนปจูน บรรยากาศของดาวเนปจูนไม่เต็มไปด้วยหมอกเหมือนกับดาวยูเรนัส กล้องโทรทัศน์ขนาดใหญ่แสดงให้เห็นแถบกลุ่มควันขาวที่หมุนรอบดาวเนปจูน บรรยากาศจะเย็นมาก กลุ่มควันประกอบด้วยมีเทนที่แข็ง บางครั้งกลุ่มควันเหล่านี้จะกระจายออกและปกคลุมดาวเนปจูนทั้งดวง อาจมีลมพัดจัดบนดาวเนปจูน ลมเกิดจากอากาศร้อนที่ลอยขึ้น ลมเย็นพัดเข้าไปแทนที่ บนดาวเนปจูน ความร้อนต้องมาจากภายในเพื่อทำให้ลมพัด ในเดือนสิงหาคม ปี 1989 ยานวอเยเจอร์ 2 ได้ไปถึงดาวเนปจูน มันบินผ่านและส่งภาพและการวัดกลับมายังพื้นโลกเราคงมีความรู้มากขึ้นเกี่ยวกับดาวเนปจูน ต่อจากนั้น ยานวอเยเจอร์ 2 จะบินออกจากระบบสุริยะตั้งแต่ได้ออกจากโลกไปในปี 1977 ยานอวกาศจะบินผ่านดาวเคราะห์ชั้นนอกสี่ดวง ยังไม่มียานลำใดที่ได้ไปยังดาวเคราะห์ต่างๆมากเหมือนยานวอยาเจอร์

 

ส่วนโค้งและดาวบริวารของดาวเนปจูน
              หลังจากที่ได้มีการค้นพบว่า ดาวยูเรนัสมีวงแหวน คนเริ่มมองหาวงแหวนรอบๆดาวเนปจูนเขาใช้กล้องโทรทัศน์มองดูดาวเนปจูนเมื่อมันเคลื่อนใกล้ดาวฤกษ์ ถ้าดาวเนปจูนมีวงแหวนมันก็จะผ่านด้านหน้าของดาวฤกษ์ วงแหวนแต่ละวงจะตัดแสงของดาวฤกษ์ชั่วขณะหนึ่ง ในปี 1981 นักคณิตศาสตร์คนหนึ่งได้เห็นการลิบหรื่ของดาวฤกษ์ ตั้งแต่นั้น คนบางคนได้เห็นการลิบหรื่แต่บางคนไม่เห็นอะไรเลย บางมีดาวเนปจูนอาจมีวงแหวนที่เป็นชิ้นส่วนที่แตกออกเป็นชิ้นๆมันอาจมีส่วนโค้งสั้นๆ แทนที่จะเห็นวงแหวนทั้งวง ส่วนโค้งจะหมุนรอบดาวเนปจูน
ดาวบริวาร
              นักดาราศาสตร์ได้พบดาวบริวารสองดวงที่หมุนรอบดาวเนปจูน ดาวดวงหนึ่งมีขนาดเล็กชื่อว่า Neried ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 300 ไมล์ และหมุนรอบห่างจากดาวเนปจูน 3,475,000 ไมล์ ดาวบริวารดวงอื่นๆของดาวเนปจูนคือดาว Triton มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 2,100 ไมล์เป็นดาวบริวารที่ใหญ่เป็นที่สี่ ดาว Triton อาจมีบรรยากาศ มันอาจมีมหาสมุทรมีเธนและไนโตรเจนมันหมุนรอบดาวเนปจูนโดยห่างจากดาวเนปจูนเป็นระยะทาง 220,625 ไมล์ ดาว Triton หมุนรอบดาวเนปจูนในทิศทางตรงกันข้ามจากดาวบริวารส่วนใหญ่ มันยังเคลื่อนไหวเข้าไกล้ดาวเนปจูนในเวลา 10 ล้าน ถึง 100 ล้านปี มันอาจปะทะกับดาวเนปจูนหรือมันอาจแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆและก่อตัวเป็นรูปวงแหวนขนาดกว้างล้อมรอบดาวเนปจูน

ดาวเนปจูนมีสีน้ำเงินเข้มซึ่งเกิดจากมีเทนและธาตุอื่นซึ่งยังไม่เป็นที่เข้าใจของนักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบัน สนามแม่เหล็กของดาวเนปจูนมีลักษณะแปลกเช่นเดียวกับดาวยูเรนัสคือมีแกนสนามแม่เหล็กเอียงออกมาจากแกนการหมุนรอบตัวเองถึง 47 องศา และมีสภาพสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อน ขณะนี้เราค้นพบดาวบริวารของดาวเนปจูนจำนวน 13 ดวง ดาวบริวารที่ใหญ่ที่สุดของดาวเนปจูน คือ  ไทรทัน (Triton) ซึ่งเป็นวัตถุที่เย็นที่สุดเท่าที่เคยพบมาในระบบสุริยะ (อุณหภูมิผิวประมาณ -235 องศาเซลเซียส)

ตารางแสดงข้อมูลที่สำคัญของดาวเนปจูน

ค้นพบโดย โจฮัน ก็อทฟรีด กาลล์ (Johann Gotfried Galle)
ระยะทางโดยเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์	4,498,252,900 km
ระยะทางใกล้ที่สุดจากดวงอาทิตย์	4,459,630,000 km
ระยะทางไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์	4,536,870,000 km
รัศมีบริเวณเส้นศูนย์สูตร	24,764 km
เส้นรอบวงบริเวณเส้นศูนย์สูตร	155,597 km
ปริมาตร	62,526,000,000,000 km3
มวล	102,440,000,000,000,000,000,000,000 kg
ความหนาแน่นเฉลี่ย	1.76 g/cm3
ค่าความรีของวงโคจร	0.00859
อุณหภูมิยังผล	-214 °C

 

ดาวเนปจูน เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างไกลเป็นอันดับที่ 8 ของระบบสุริยะ และมีลักษณะและความเปลี่ยนแปลงน้อยมากจนดูเหมือนเป็นดาวเคราะห์ที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง แต่นักดาราศาสตร์เพิ่งพบว่า ดาวเคราะห์ดวงนี้อาจมีฤดูกาลด้วย

ฤดูกาลบนโลกเกิดจากการที่แกนโลกเอียง โลกเอียง 23.5 องศาทำให้มีช่วงเวลาที่ซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ได้รับแสงแดดไม่เท่ากันในแต่ละช่วงปี ด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์จะเป็นฤดูร้อน ด้านที่หันออกจากดวงอาทิตย์ก็จะเป็นฤดูหนาว ดาวเนปจูนมีแกนเอียง 29 องศา จึงทำให้มีความแตกต่างของปริมาณแสงอาทิตย์ที่ได้รับในแต่ละซีกดาวเช่นเดียวกันโลก อย่างไรก็ตาม บนดาวเคราะห์อันเย็นยะเยือกที่มีอุณหภูมิสูงต่ำกว่า -240 องศาเซลเซียสตลอดกาล และที่ระยะห่างของดาวเนปจูนที่ได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์น้อยกว่าโลกถึง 900 เท่าจะทำให้เกิดฤดูกาลหรือไม่ นักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่แน่ใจนัก

จนกระทั่ง ลอว์เรนซ์ สโรมอฟสกี จากศูนย์วิทยาศาสตร์และวิศวกรรมอวกาศของมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-เมดิสัน ได้แสดงข้อมูลดาวเนปจูนจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ซึ่งถ่ายไว้ในปี 2539 2541 2543 และ 2545 พบว่าในปี 2545 ดาวเนปจูนสว่างกว่าในปี 2539 และ 2541 อย่างชัดเจน เนื่องจากแถบเมฆบนดาวเนปจูนได้มีความกว้างมากขึ้นและสว่างมากขึ้นกว่าเดิม

การเปลี่ยนแปลงนี้อาจเป็นผลการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของดาวเนปจูนก็ได้

สโรมอฟสกีเชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นที่เมฆของดาวซึ่งเป็นปฏิกิริยาต่อการเพิ่มขึ้นของแสงอาทิตย์ เมื่อชั้นบรรยากาศได้รับพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์มากขึ้น จะทำให้มีกระแสไหลวนในแนวตั้ง เกิดการควบแน่น และทำให้เมฆแผ่กว้างขึ้น

นอกจากนั้นยังพบว่า การแผ่ขยายของเมฆเกิดขึ้นบริเวณละติจูดสูงเท่านั้น ไม่มีการเปลี่ยนแปลงบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรเลย เป็นการสนับสนุนว่าการเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นจากผลของฤดูกาล เช่นเดียวกับโลกซึ่งการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลจะเกิดขึ้นมากที่พื้นที่ใกล้ขั้วโลก แต่จะเกิดน้อยบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร

ดาวเนปจูนมีคาบการโคจร 165 ปี แต่ละฤดูบนเนปจูนจึงมีระยะเวลาประมาณ 40 ปี หากการสว่างขึ้นของชั้นเมฆที่พบเป็นการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลจริง การเปลี่ยนแปลงนี้ก็ควรจะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องต่อไปอีกราว 20 ปี

ดาวเนปจูนโคจรห่างจากดวงอาทิตย์เฉลี่ย 4,500 ล้านกิโลเมตร หรือประมาณ 30 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ เวลา 1 ปีของดาวเนปจูนหรือระยะเวลาที่ดาวเนปจูนใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์หนึ่งรอบยาวถึง 165 ปีของโลก นั่นคือตั้งแต่เรารู้จักดาวเนปจูนในปี 
ค.ศ.1848 ดาวเนปจูนยังโคจรรอบดวงอาทิตย์ไม่ครบหนึ่งรอบเสียด้วยซ้ำ ที่ระยะห่างนี้แม้แต่แสงจากดวงอาทิตย์ก็ยังต้องใช้เวลากว่า 4 ชั่วโมง จึงจะเดินทางถึงดาวเนปจูน (ในขณะที่ใช้เวลาเพียง 8 นาที 20 วินาที ในการเดินทางมาถึงโลก)
               ปัจจุบันมียานอวกาศเพียงลำเดียวที่เดินทางไปสำรวจดาวเนปจูน คือ ยานวอยเอเจอร์ 2 (Voyager 2) ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งใช้เวลาเดินทาง 12 ปี โดยได้สำรวจดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัส ไปตามรายทางก่อนจะไปถึงดาวเนปจูนในเดือนสิงหาคม ค.ศ.1989
                  ดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ก๊าซที่มีขนาดเล็กกว่าดาวยูเรนัสเล็กน้อย คือ มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50,000 กิโลเมตร ดาวเนปจูนมีปริมาตรมากกว่าโลกประมาณ 60 เท่า ในขณะที่มีมวลมากกว่าโลก 17 เท่า แสดงว่าลักษณะโครงสร้างภายในของดาวเนปจูนน่าจะคล้ายกับดาวยูเรนัสมากกว่าดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์
                 นักดาราศาสตร์เชื่อว่าแกนกลางของดาวเนปจูนคือแกนแข็ง ที่ประกอบด้วยเหล็กและซิลิคอนเป็นส่วนใหญ่ โดยอาจมีขนาดเทียบได้กับโลกของเรา แกนชั้นในห่อหุ้มด้วยแกนชั้นนอกซึ่งมีองค์ประกอบหลักคือ น้ำ มีเทน และแอมโมเนียที่ความดันประมาณ 3 ล้านบาร์ และแกนทั้งหมดจึงห่อหุ้มด้วยบรรยากาศชั้นนอกอีกชั้นหนึ่งคล้ายกับดาวยูเรนัส
                 บรรยากาศของดาวเนปจูนมีลักษณะและปรากฏการณ์หลายประเภทปรากฏให้เห็นชัดกว่าดาวยูเรนัสมาก เมื่อครั้งที่ยานวอยเอเจอร์ 2 บินผ่านสำรวจดาวเนปจูน ยานได้ถ่ายภาพพายุหมุนขนาดใหญ่บนดาวเนปจูน ซึ่งเป็นจุดสีเข้มคล้ายกับจุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสบดีแต่เล็กกว่าประมาณครึ่งหนึ่งและมีสีน้ำเงิน จึงมีชื่อเรียกว่า จุดมืดใหญ่ (The Great Dark Spot) นอกจากนี้ยานวอยเอเจอร์ได้พบหมอกที่ปกคลุมอยู่ทั่วทั้งดาวเนปจูนอีกด้วย
                การที่ดาวเนปจูนมีลักษณะที่เห็นได้ชัดในบรรยากาศทำให้นักดาราศาสตร์สามารถวัดความเร็วลมในชั้นบรรยากาศได้ และได้พบว่าดาวเนปจูนเป็นดาวที่มีลมพัดเร็วที่สุดในระบบสุริยะ ที่ความเร็วสูงสุดถึง 2,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง
               นักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลสังเกตดาวเนปจูนอีกครั้งในช่วงปี 
ค.ศ.1994 - 1995 และพบว่าจุดมืดใหญ่บนดาวได้สลายไปแล้ว แต่ก็ได้พบกลุ่มเมฆที่ไม่เคยพบในครั้งที่ยานวอยเอเจอร์ไปเยือนหลายกลุ่ม ชี้ให้เห็นว่าบรรยากาศของดาวเนปจูนมีการเปลี่ยนแปลงที่ค่อนข้างรวดเร็วมาก
               ธรรมชาติประการหนึ่งของดาวเนปจูนที่เป็นปริศนา คือ ดาวเนปจูนแผ่ความร้อนออกมาจากภายในตัวดาวถึง 2.6 เท่าของพลังงานความร้อนที่รับจากดวงอาทิตย์ (ที่ระยะห่าง 4,500 ล้านกิโลเมตร พลังงานจากดวงอาทิตย์แผ่ไปถึงดาวเนปจูนเพียง 0.11% ของพลังงานที่แผ่มาถึงโลกเท่านั้น) การค้นพบนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องทบทวนสมมติฐานที่ใช้อธิบายโครงสร้างภายในของดาวเนปจูนใหม่ รวมถึงหาทฤษฎีที่ใช้อธิบายว่าเหตุใดดาวยูเรนัสจึงแทบไม่แผ่ความร้อนออกมาเลยด้วย ทั้งๆที่ควรจะมีลักษณะเป็นเช่นเดียวกัน
              ในช่วงทศวรรษ 1980 นักดาราศาสตร์ได้สังเกตปรากฏการณ์ดาวเนปจูนเคลื่อนที่บังดาวฤกษ์และได้ค้นพบวงแหวนบางส่วนของดาวเนปจูน ซึ่งสามารถสังเกตได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดยักษ์บนโลกเท่านั้น แม้ว่าจะใช้กล้องขนาดใหญ่มากส่องสังเกตดู นักดาราศาสตร์ก็พบวงแหวนบางส่วนเท่านั้น (ซึ่งมองจากโลกดูคล้ายกับส่วนโค้งมากกว่าจะเป็นวงแหวน) เนื่องจากอีกส่วนหนึ่งของวงแหวนจางมาก จนไม่สามารถสังเกตจากโลกได้ เมื่อยานวอยเอเจอร์ไปสำรวจดาวเนปจูนจึงค้นพบว่าดาวเนปจูนมีวงแหวนที่จากมากรวม 4 วง วงที่กว้างที่สุดมีความกว้างประมาณ 5,800 กิโลเมตร แต่หนาเพียง 10 เซนติเมตร เท่านั้น
              สนามแม่เหล็กของดาวเนปจูนเบาบางกว่าดาวเคราะห์ก๊าซดวงอื่นๆ และมีลักษณะคล้ายกับดาวยูเรนัสสองประการ คือ มุมของแกนแม่เหล็กทำมุมกว้างมากกับแกนของดาว (47 องศา) และสนามแม่เหล็กไม่ได้กำเนิดขึ้นในแกนกลางของดาว แต่เป็นตำแหน่งที่อยู่ในบริเวณเปลือกชั้นนอก นักดาราศาสตร์จึงสันนิษฐานว่าสนามแม่เหล็กนี้อาจจะเกิดการการไหลเวียนของน้ำและสสารในบริเวณแกนชั้นนอกของดาว