ดาวเนปจูน

ดาวเนปจูน

เมื่อครั้งที่มีการค้นพบดาวยูเรนัส ครั้งนั้นนักวิทยาศาสตร์พบว่าวงโคจรของดาวยูเรนัสมีความผิดปรกติไม่เป็นไปตามกฎของนิวตัน จึงตั้งข้อสังเกตกันว่า ถัดจากดาวยูเรนัสน่าจะต้องมีดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อยู่ถัดออกไปที่มีขนาดใหญ่พอจะรบกวนวงโคจรของดาวยูเรนัสได้

และคำตอบของท้องฟ้าก็เผยขึ้นเมื่อ จอห์น คูช แอดัมส์ (John Couch Adams) นักคณิตศาสตร์ และนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้ทำนายตำแหน่งดาวเนปจูนด้วยการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เพื่อใช้อธิบายความผิดปกติของวงโคจรของดาวยูเรนัส และในช่วงเวลาเดียวกันนั้น เออร์เบียน โจเซฟ เลอ เวอเรียร์ (Urbain Joseph Le Verrier) นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสผู้เชี่ยวชาญด้าน Celestial mechanics ทำงานประจำหอดูดาวปารีส ก็ได้ใช้วิธีทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์อาศัยข้อมูลตำแหน่งของการค้นพบดาวพฤหัส,เสาร์และยูเรนัส เพื่อช่วยเหลือเพื่อนนักดาราศาสตร์เยอรมัน ชื่อ โจฮัน ก็อทฟรีด กาลล์ (Johann Gotfried Galle) เพื่อหาตำแหน่งของดาวที่ส่งผลต่อวงโคจรของดาวยูเรนัสเช่นกัน

ในวันที่ในวันที่ 23 กันยายน ค.ศ.1846 ในคืนแรกของการสำรวจ ณ หอดูดาวเบอร์ลิน(Urania Observatory in Berlin) โดยความช่วยเหลือของลูกศิษย์ชื่อ ไฮน์ริช หลุยส์ เดอ อาร์เรสท์ (Heinrich Louis d'Arrest) ก็ได้ใช้กล้องส่องหาดาวเคราะห์ตามตำแหน่งที่ได้คำนวณไว้ และ Galle ก็คือนักดาราศาสตร์คนแรกที่เห็นดาวดวงที่ว่านี้ ในตำแหน่งที่ใกล้เคียงกับตำแหน่งที่คำนวณไว้


ภาพ Urbain LE VERRIER (1811—1877)


ภาพ John Couch Adams (1819—1892)


ภาพ Johann Gottfried Galle (1812—1910)

และภายหลังการค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ของเหล่านักดาราศาสตร์ครั้งนั้น ก็ได้มีการหารือและด้วยความที่เป็นดาวสีน้ำเงิน มันจึงได้ชื่อว่า "เนปจูน" (Neptune) ตามชื่อเทพเจ้าแห่งทะเลในตำนานของชาวโรมัน (Greek : Poseidon)

"เนปจูน" เป็นดาวเคราะห์ลำดับที่ 8 ที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ที่สุด ตามนิยามดาวเคราะห์ใหม่ที่ไม่จัดดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์ แต่เนื่องจากวงโคจรของดาวพลูโตเป็นวงรีมาก ในบางครั้งมันจะตัดกับวงโคจรของเนปจูน เมื่อดาวพลูโตข้ามเข้ามาในวงโคจรของดาวเนปจูน จึงทำให้เนปจูนเป็นดาวเคราะห์ซึ่งอยู่ไกลที่สุดในบางปี และด้วยความที่มีระยะทางห่างไกลจากโลกมากจนต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เท่านั้นจึงจะเห็นเป็นจุดริบหรี่เล็กๆได้ เราจึงรู้จักดาวเนปจูนผ่านทางกล้องอวกาศฮับเบิล หรือหอดูดาวที่มีกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เท่านั้น โดยส่วนใหญ่เป็นข้อมูลที่ได้มาจากยานวอยเอเจอร์ 2 (Voyager 2) ยานอวกาศเพียงลำเดียวที่ไปเยือนดาวเนปจูน เมื่อปี วันที่ 25 สิงหาคม ค.ศ.1989 (พ.ศ.2532)

ดาวเนปจูนโตมีขนาดเกือบเท่าดาวยูเรนัส มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางสั้นกว่าดาวยูเรนัสแต่มีมวลที่มากกว่า เป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นลำดับที่ 4 (โดยเส้นผ่าศูนย์กลาง50,538 กิโลเมตร)ในระบบสุริยะ ใช้เวลาหมุนครบรอบตัวเอง 16 ชั่วโมง

ภาพ The 'Great Dark Spot' of Neptune

ในวันที่ (Voyager 2 เข้าใกล้ดาวเนปจูน มันได้ส่งภาพกลับมายังโลก ซึ่งมีภาพที่มีจุดเด่นพิเศษนั้นก็คือ มองเห็น จุดมืดใหญ่ (Great dark spot) ทางซีกใต้ของดาว เป็นพายุหมุน โดยกระแสลมมีทิศทางพัดไปทางตะวันตกตะวันตก (สวนทางกับการหมุนรอบตัวเอง ด้วยความเร็ว 300 เมตร/วินาที ลักษณะคล้ายและมีขนาดใหญ่เกือบครึ่งหนึ่งของจุดแดงใหญ่ (Great Red Spot ) บนดาวพฤหัสบดี หรือมีขนาดพอ ๆ กับขนาดของโลก และพบจุดมืดขนาดเล็กกว่าอยุ่ในซีกฟ้าด้านใต้ เป็นกลุ่มเมฆขาวหมุนวนรูปทรงผิดปกติงไม่คงที่ ขนาดเล็ก สว่าง ซึ่งเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เนปจูน ทุก 16 ชั่วโมง ชั่วโมง ปัจจุบันแถบสีขาวนี้ถูกเรียกว่า "The Scooter" สันนิษฐานว่ามันอาจจะ สันนิษฐานว่าอาจ เป็นกระแสอากาศหมุนวน ยกตัวมาจากบรรยากาศชั้นล่างพุ่งสู่บรรยากาศระดับบน

The Weather on Neptune
Credit: L. Sromovsky (U. Wisconson-Madison), WFPC2, HST, NASA
MPEG Movie of Neptune Rotating

ดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ก๊าซ มีองค์ประกอบคล้ายคลึงกับดาวยูเรนัส บรรยากาศจะเย็นมาก บริเวณผิวนอกเป็นก๊าซ ไฮโดรเจน(hydrogen) 80% ฮีเลียม(helium) 18.5% มีเทนแข็ง(methane) 1.5% ในชั้นบรรยากาศมีกระแสลมที่รุนแรงมาก ความเร็วมีกระแสลมเร็วที่สุดในระบบสุริยะ คือ 2,000กม. /ชม. อุณหภูมิพื้นผิวประมาณ -220 องศาเซลเซียส เนื่องจากอยู่ไกลดวงอาทิตย์มาก แต่แกนกลางภายในของดาวเนปจูน ประกอบด้วยหินและก๊าซร้อนประมาณ 7,000 องศาเซลเซียส บนดาวเนปจูนความร้อนจะออกมาจากภายในสู่ภายนอก มากกว่าพลังงานที่รับจากดวงอาทิตย์ เพื่อทำให้ลมพัด มีแกนกลางที่มีขนาดเล็กเป็นแกนหินขนาดเท่าโลก มีน้ำและหินมีค่าใกล้เคียงกัน

ภาพ This is a false color image of Neptune in which smog hazes can be seen

ดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์สีน้ำเงินเช่นเดียวกับดาวยูเรนัส เป็นผลมากจากการดูดกลืนแสงสีแดงของก๊าซมีเทนในบรรยากาศชั้นบน แต่สีของดาวเนปจูนจะเข้มกว่าสีของดาวยูเรนัส อาจเป็นเพราะในชั้นบรรยากาศมีเมฆของไฮโดรเจนซัลไฟด์ปะปนอยู่ คาดกัว่ามันถูกปกคลุมไปด้วยมหาสมุทร น้ำที่ลึกล้อมรอบแกนหินซึ่งอยู่ใจกลางของดาวเนปจูน

ภาพ Neptune

สนามแม่เหล็กของดาวเนปจูนมีลักษณะแปลกประหลาดคล้ายของดาวยูเรนัส คือ มีแกนสนามแม่เหล็กเอียงออกมาจากแกนการหมุนรอบตัวเองถึง 47 องศา และไม่อยู่ในแนว ศูนย์กลางดวง แต่เคลื่อนห่างออกไป 0.55 ของรัศมีดวง หรือประมาณ 13,500 กิโลเมตร มีสภาพสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อน คาดว่าเกิดจากสนามเหนี่ยวนำภายในชั้นเปลือก ของแกนกลางทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้น

ภาพ Neptune's atmosphere

นอกจากนี้ดาวเนปจูนเหมือนกับดาวยูเรนัส และดาวพฤหัสตรงที่มีวงแหวนนั้นเอง แต่หากใช้กล้องดูดาวส่องจากพื้นโลกจะไม่สามารถเห็นวงแหวนของดาวเนปจูนได ้เพราะระยะทางที่ห่างไกลเกินไป แต่ภาพถ่ายจาก ยานวอยเอเจอร์ 2 สามารถแสดงวงแหวนที่สมบูรณ์ได้ ดาวเนปจูนมีวงแหวน 4 วง และมีความสว่างไม่มากนัก เพราะประกอบด้วยอนุภาคที่เป็นผงฝุ่นขนาดเล็ก จะเห็นวงแหวนหลัก 2 วง และวงแหวนบางๆ อยู่ระหว่างวงแหวนทั้งสอง วงแหวนในบางช่วงจะสว่างเป็นพิเศษ มีวงแหวนวงหนึ่งมีโครงสร้างที่บิดเป็นเกลียวอย่างเห็นได้ชัด แต่สำหรับองค์ประกอบนั้นยังไม่ทราบรายละเอียดแน่ชัด

วงแหวนของดาวเนปจูนวงนอกสุดมีชื่อว่า อดัมส์ (Adams) ซึ่งประกอบด้วยอาร์ควงกลม 3 อาร์ค ชื่อ ลิเบอร์ตี้(Liberty), อีควอลิตี้(Equality) , และฟราเทอนีตี้(Fraternity) วงถัดไปไม่มีชื่ออยู่ในวงโคจรเดียวกันกับดวงจันทร์กาลาที ( Galatea) ถัดไปอีกเป็นวงเลอเวอร์เรียร์ (Leverrier) ซึ่งมีส่วนต่อออกไปชื่อ ลาสเซล(Lassell) และอราโก (Arago ) และวงในสุดที่มัวแต่กว้างชื่อ กัลเล (Galle)

ขณะนี้มีค้นพบดาวบริวารของดาวเนปจูนจำนวน 13 ดวง โดยมีดวงจันทร์ชื่อ ทายตัน (Triton) ซึ่ง เป็นบริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุด เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 2,700 กิโลเมตร เป็นวัตถุที่เย็นที่สุดเท่าที่เคยพบมาในระบบสุริยะ (อุณหภูมิผิวประมาณ -235 องศาเซลเซียส) มีวงโคจรที่สวนทางกับการหมุนรอบตัวเองของดาวเนปจูน อยู่ห่างจากดาวเนปจูน เป็นระยะทาง 220,625 นักดาราศาสตร์คาดว่า ทายตันจะโคจรเข้าใกล้ดาวเนปจูนเรื่อยๆ มันอาจปะทะกับดาวเนปจูนในที่สุด (อาจใช้เวลาราว10 ล้าน ถึง 100 ล้านปี) นอกนั้นเป็นดวงจันทร์ขนาดเล็ก เส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 50- 400 กิโลเมตรเท่านั้น

ภาพ Système solaire

ตารางแสดงข้อมูลของดาวเนปจูน

ระยะทางโดยเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ 4,498,252,900 km
ระยะทางใกล้ที่สุดจากดวงอาทิตย์ 4,459,630,000 km
ระยะทางไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์ 4,536,870,000 km
รัศมีบริเวณเส้นศูนย์สูตร 24,764 km
คาบการหมุนรอบตัวเอง 16 ชั่วโมง
คาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 165 ปี
เส้นรอบวงบริเวณเส้นศูนย์สูตร 155,597 km
ปริมาตร 6.2526 x 1013 km3
มวล 1.0247 x 1026 kg
มวล (โลก = 1) 17.15 เท่าของโลก
แรงดึงดูด at cloud tops (โลก = 1)1.14 เท่าของโลก
ความหนาแน่นเฉลี่ย 1.76 g/cm3
วงโคจร 4,498,000,000 (2,796 million miles, 30.1 AU)จากดวงอาทิตย์
ค่าความรีของวงโคจร 0.00859
อุณหภูมิเฉลี่ย (cloud tops) -220 ºC (-364 ºF)
บรรยากาศ 80% hydrogen, 18.5% helium, 1.5% methane
ดวงจันทร์บริวาร 13