คำถามท้ายบทที่ ๘ เทคโนโลยีอวกาศ

1.เพราะเหตุใดจึงต้องส่งกล้องโทรทรรศน์ขึ้นไปโคจรรอบโลกในการศึกษาวัตถุท้องฟ้า

กล้องโทรทรรศน์ที่ส่งขึ้นไปพร้อมยานอวกาศนั้น จะมีอุปกรณ์สำคัญติดตั้งไปกับกล้อง คือ ระบบคอมพิวเตอร์ กล้องถ่ายภาพมุมกว้าง เครื่องตรวจวัดสเปกตรัม เครื่องปรับทิศทางของกล้อง ซึ่งข้อมูลต่างๆ ที่ได้จากกล้อง จะทำให้เราได้เห็นรายละเอียดต่างๆ ของวัตถุท้องฟ้า ช่วยให้เกิดความเข้าใจถึงส่วนประกอบในระบบสุริยะ การกำเนิดของดาวฤกษ์ โครงสร้างและการเปลี่ยนแปลงของกาแล็กซี



2.ยานขนส่งอวกาศปล่อยดาวเทียมสื่อสารให้เข้าสู่วงจรโคจรได้อย่างไร

ยานขนส่งอวกาศปล่อยดาวเทียมสื่อสารให้เข้าสู่วงโคจรได้ โดยให้อยู่เหนือผิวโลก 35,880 กิโลเมตร ในระดับนี้ดาวเทียมจะเคลื่อนที่รอบโลกเร็วเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเอง ดาวเทียมสื่อสารจึงปรากฏอยู่ที่ตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้าตลอดเวลา

3.ท่านคิดว่าการอาศัยอยุ่ในอวกาศของมนุษย์อวกาศเป็นระยะเวลานานๆ มีผลกระทบจ่อมนุษย์อวกาศเหล่านั้นอย่างไรบ้าง

การอาศัยอยู่ในอวกาศของมนุษย์อวกาศ ภายในสภาพแวดล้อมแห่งความถ่วงของอวกาศ นักบินอวกาศจะพยายามดำเนินชีวิตประจำวันให้เหมือนอยู่บนโลกมากที่สุด แต่เนื่องจากไม่ถูกดึงดูดจากแรงโน้มถ่วงของโลก จึงมีสภาพไร้น้ำหนัก การกิน การนอน และการออกกำลังกายจึงมีปัญหาและถ้าอยู่ในอวกาศ เป็นระยะเวลานานๆ จะมีผลต่อกล้ามเนื้อ กล้ามเนื้อทุกส่วนจะมีขนาดเล็กลง ระบบสูบฉีดโลหิต หัวใจทำงานช้าลง กระดูกจะมีความหนาแน่นน้อยลง กระดูกจึงเปราะและแตกหักง่าย


4.การสำรวจอวกาศมีผลดีและผลเสียต่อมนุษย์และโลกอย่างไร

การสำรวจอวกาศมีผลดีต่อมนุษย์และต่อโลกคือ ช่วยให้เกิดความเข้าใจในเรื่องต่อไปนี้

1. ส่วนประกอบในระบบสุริยะ

2. การกำเนิดของดาวฤกษ์

3. โครงสร้างและการเปลี่ยนแปลงของกาแล็กซี

4. วิวัฒนาการของเอกภพ

5. การกำเนิดของโลก

6. หาคำตอบว่า มนุษย์เกิดมาได้อย่างไร

7. การป้องกันโลกไม่ให้เกิดอันตรายจากการชนของวัตถุในอวกาศ

ผลเสียที่มีต่อมนุษย์และต่อโลก

1. สิ้นเปลืองงบประมาณ

2. เกิดอันตรายต่อมนุษย์ หากดาวเทียมหรือยานอวกาศตกลงมาสู่พื้นโลก เช่น สถานีอวกาศเมียร์


6.ที่ระดับความสูงจากผิวโลก 3,620 กิโลเมตร ยานอวกาศจะต้องมีความเร็วเท่าไร จึงหลุดออกไปนอกโลกได้

ตอบ 8.66 กิโลเมตรต่อวินาที

อ่านบทความดาราศาสตร์เพิ่มเติม

คำถามท้ายบทที่ ๗ ระบบสุริยะ

1. เพราะเหตุใดจึงกล่าวว่า ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์รุ่นหลัง

ดาวฤกษ์เกิดจากการยุบตัวของเนบิวลาที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง ทำให้ที่แกนกลางของเนบิวลาที่ยุบตัวลงนี้ จะมีอุณหภูมิสูงกว่าที่ขอบนอก เมื่ออุณหภูมิแกนกลางสูงมากขึ้น เป็นหลายแสนองศาเซลเซียส เรียกช่วงนี้ว่า “ดาวฤกษ์ก่อนเกิด” (protostar) หลังจากที่ดวงอาทิตย์เพิ่งกำเนิดขึ้นมาจะคงสภาพที่ใหญ่กว่าปัจจุบันเล็กน้อย อุณหภูมิที่แกนกลางสูงขึ้นไปถึง 15 ล้านเคลวิน และปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ได้เริ่มต้นขึ้น หลอมนิวเคลียสไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสฮีเลียม เมื่อเกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงดันของแก๊สร้อน ทำให้ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์สมบูรณ์ จึงกล่าวได้ว่า ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์รุ่นหลัง

2. ดวงอาทิตย์เกิดขึ้นได้อย่างไร และจะมิวิวัฒนาการอย่างไร

ดวงอาทิตย์เกิดจากการยุบตัวของเนบิวลา ซึ่งการยุบตัวนี้เกิดจากแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง เมื่อแก๊สยุบตัวลง ความดันของแก๊สจะสูงขึ้น ผลที่ตามมา คือ อุณหภูมิของแก๊สจะสูงขึ้นที่บริเวณแกนกลางเป็นหลายแสนองศาเซลเซียส เรียกช่วงนี้ว่า “ดาวฤกษ์ก่อนเกิด” เมื่อแรงโน้มถ่วงถึงให้แก๊สยุบตัวลงไปอีก อุณหภูมิสูงขึ้นเป็น 15 ล้านเคลวิน ซึ่งเป็นอุณหภูมิสูงมากพอที่จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (thermonuclear reaction) หลอมนิวเคลียสไฮโดรเจนเป็นนิวเคลียสฮีเลียม เมื่อเกิดความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแรงดันของแก๊สร้อนจะทำให้ดวงอาทิตย์มีความสมบูรณ์ขึ้น
วิวัฒนาการของดวงอาทิตย์มีดังนี้ คือ เมื่อธาตุไฮโดรเจนที่ใช้เป็นเชื้อเพลงเหลือน้อย แรงโน้มถ่วง เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์สูงกว่าแรงดัน ทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นมากกว่าเดิมเป็น 100 ล้านเคลวิน จนเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมรวมนิวเคลียสของธาตุฮีเลียมเป็นนิวเคลียสของคาร์บอน ในขณะเดียวกันไฮโดรเจนที่อยู่รอบนอกแกนฮีเลียม มีอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หลอมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมครั้งใหม่ได้พลังงานออกมาอย่างมหาศาล ทำให้ดวงอาทิตย์มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็น 100 เท่าของขนาดปัจจุบัน เมื่อผิวด้านนอกขยายตัว อุณหภูมิผิวจะลดลง สีจะเปลี่ยนจากสีเหลืองเป็นสีแดง เรียกว่า ดาวยักษ์แดง ซึ่งมีชีวิตค่อนข้างสั้น ที่แกนกลางของดวงอาทิตย์ซึ่งอยู่ในสภาพดาวยักษ์แดง ในช่วงท้ายของชีวิตจะไม่เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ที่หลอมฮีเลียมเป็นคาร์บอนอีกต่อไป แรงโน้มถ่วงจะทำให้แกนกลางของดาวยักษ์แดงยุบตัวลง กลายเป็นดาวแคระขาว ขณะเดียวกันกับที่แกนกลางเกิดการยุบตัว มวลของผิวดาวรอบนอกไม่ได้ยุบเข้ามารวมด้วย จึงมีชั้นของแก๊สหุ้มอยู่รอบ เกิดเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ ซึ่งจะเคลื่อนห่างออกไปจากดาวแคระขาว กระจายออกไปในอวกาศ

3. เพราะเหตุใดโลก ดาวศุกร์ ดาวอังคาร และดาวพุธ จึงถูกจัดเป็นดาวเคราะห์หินและเกิดได้อย่างไร

เพราะโลก ดาวศุกร์ ดาวอังคาร และดาวพุธ ต่างเป็นดาวเคราะห์ ที่มีพื้นผิวเป็นพื้นหินแข็งชัดเจน ดาวเคราะห์หินเกิดจากตอนที่ดาวเคราะห์เพิ่งกำเนิดขึ้นเมื่อ 4,600 ล้านปีมาแล้ว มีภูเขาน้ำแข็งและก้อนหินจำนวนมากที่เหลือจากการสร้างดวงอาทิตย์อยู่ในบริเวณที่เป็นดาวเคราะห์หินในปัจจุบัน ต่อมาอีก 500 ล้านปี วัตถุก้อนใหญ่ก็ดึงก้อนเล็กเข้าหา เกิดการชนกันพอกพูนจนใหญ่โตขึ้น เศษที่เหลืออยู่มีจำนวนน้อยลง ขณะเดียวกันวัตถุที่ระเหยง่ายหรือเบา เช่น น้ำและไฮโดรเจน ก็ถูกพลังงานจากการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ ผลักดันให้ออกไปอยู่ที่ชั้นนอกของระบบสุริยะ ดังนั้น ดาวเคราะห์ชั้นในจึงเป็นหิน

4. เพราะเหตุใดดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน จึงถูกจัดเป็นดาวเคราะห์ยักษ์และเกิดได้อย่างไร

เพราะมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแก๊สไฮโดรเจนหรือแก๊สแอมโมเนียและมีเทน ไม่มีพื้นผิวดาวชัดเจน ภายในดาวเคราะห์ยักษ์ เป็นแก๊สความดันสูงหรือแก๊สเหลว ซึ่งมักมีอุณหภูมิและความดันสูงมาก มีขนาดใหญ่ ดาวเคราะห์ยักษ์เกิดขึ้นเนื่องจากในขณะที่ระบบสุริยะกำลังเกิดขึ้นนั้น ดาวเคราะห์ยักษ์ขยายใหญ่ขึ้นมากกว่าดาวเคราะห์หิน ซึ่งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ เพราะอยู่ในบริเวณที่เย็นกว่า ก้อนสารที่รวมกันอยู่ชั้นนอกของระบบสุริยะรวมถึงก้อนน้ำแข็งสกปรกและแก๊สที่แข็งตัว เป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ยักษ์ด้วย เมื่อเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์ ความร้อนจากดวงอาทิตย์จะทำให้สารที่ระเหยง่าย เช่น น้ำ ระเหยออกจากดาวเคราะห์ชั้นใน เหลือแต่ส่วนที่เป็นหินแข็งและโลหะ เมื่อวัตถุที่เป็นของแข็งในตอนเริ่มต้นมีขนาดใหญ่กว่าแรงโน้มถ่วงที่สูงของดาวที่กำลังโตขึ้น จึงดึงดูดเอาแก๊สจำนวนมากไว้เพื่อเป็นส่วนหนึ่งของดาวเคราะห์ ทำให้มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็นดาวเคราะห์ยักษ์

5. ดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง อยู่บริเวณใดของระบบสุริยะ และเกิดได้อย่างไร

ดาวเคราะห์น้อย จะโคจรอยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี ในระบบสุริยะ
ดาวหางอยู่รอบนอกของระบบสุริยะ
ดาวเคราะห์น้อยเกิดจากเศษที่เหลือจากการพอกพูนของดาวเคราะห์หิน ถูกแรงรบกวนของดาวพฤหัสบดี ซึ่งมีขนาดใหญ่และเกิดมาก่อน ทำให้มวลสารในบริเวณแถบของดาวเคราะห์น้อยจับตัวกันมีขนาดใหญ่ไม่ได้ จึงปรากฏมีแต่ดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กๆ จำนวนมาก ดาวหาง เกิดจากเศษเหลือจากดาวเคราะห์ยักษ์ที่ประกอบด้วยก้อนน้ำแข็งและแก๊สแข็งตัวหลายชนิด รวมทั้งฝุ่นที่ปะปนอยู่ เมื่อก้อนน้ำแข็งนี้เข้าใกล้ดวงอาทิตย์จะได้รับรังสี ทำให้เกิดการระเหิดของวัตถุบางส่วน เกิดการพุ่งกระจายของธุลี และแก๊สออกมาจากนิวเคลียสหรือแกน เป็นส่วนหัวของดาวหางและส่วนหาง

6. การระเบิดจ้าบนดวงอาทิตย์คืออะไร มีผลกระทบต่อโลกหรือไม่ อย่างไร

ปรากฏการณ์การระเบิดจ้าบนดวงอาทิตย์ (Solar Flare) เป็นอีกรูปแบบหนึ่งของการระเบิดบนผิวของดวงอาทิตย์ การระเบิดจ้ามักเกิด ณ บริเวณที่เป็นจุด ซึ่งดวงอาทิตย์จะเกิดจุดมากที่สุดทุกๆ ประมาณ 11 ปี ช่วงที่มีจุดมากจะมีการระเบิดจ้ามากด้วย ทำให้อนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนถูกปลดปล่อยจากดวงอาทิตย์ เป็นจำนวนมากกว่าปกติ เรียกว่า พายุสุริยะ
การระเบิดจ้ามีผลต่อโลก คือ การเกิดแสงเหนือ - แสงใต้ เกิดไฟฟ้าแรงสูงดับในประเทศที่อยู่ใกล้ขั้วโลก เกิดการติดขัดทางการสื่อสารโดยเฉพาะวิทยุคลื่นสั้นทั่วโลก และวงจรอิเล็กทรอนิกส์ในดาวเทียมอาจถูกทำลาย

อ่านบทความดาราศาสตร์เพิ่มเติม

คำถามท้ายบทที่ ๖ ดาวฤกษ์

๑. ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีความเหมือนและแตกต่างกันในเรื่องใดบ้าง
๒. หลุมดำคืออะไร ต่างจากดาวนิวตรอนอย่างไร
๓. เนบิวลาคืออะไร และเกี่ยวข้องกับดาวฤกษ์อย่างไร
๔. ธาตุต่างๆในโลกและในตัวเรา เกิดจากที่ใด
๕. ดาวฤกษ์ที่อยู่ในกลุ่มดาวฤกษ์เดียวกัน อยู่ห่างจากโลกเท่ากันหรือไม่
๖. ดาวตานกอินทรีมีโซติมาตร 0.76 ดาววีกามีโชติมาตร 0.03 ดาวหางหงส์มีโชติมาตร 1.25 ดาวปากหงส์มีโชติมาตร 3.36 จงเรียงลำดับดาวฤกษ์ที่สว่างมากสุดไปยังน้อยที่สุด
๗. ดาววีดาแพรัลแลกซ์ 0.129 พิลิปดา ดาววีกาห่างจากโลกกี่ปีแสง

1. ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีความเหมือนและความแตกต่างกันในเรื่องใดบ้าง
ตอบ ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีความเหมือนกันอยู่ 2 อย่าง คือ
1) มีพลังงานในตัวเอง
2) เป็นแหล่งกำเนิดธาตุต่างๆ เช่น ธาตุฮีเลียม ลิเทียม และเบริลเลียม
ดาวฤกษ์แต่ละดวงมีความแตกต่างกันดังนี้ คือ มวล อุณหภูมิผิว สี อายุ องค์ประกอบทางเคมี ขนาด ระยะห่าง ความสว่าง ระบบดาว และการวิวัฒนาการ

2. หลุมดำคืออะไร ต่างจากดาวนิวตรอนอย่างไร
ตอบ หลุมดำ (Black hole) คือ บริเวณในอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงสูง ไม่มีอะไรออกจากบริเวณนี้ได้แม้แต่แสงสว่าง ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ก็ออกจากหลุมดำไม่ได้ เมื่อไม่มีแสงออกมาหลุมดำจึงมืด
หลุมดำอาจแบ่งได้เป็นสามจำพวกใหญ่ๆ คือ
1. หลุมดำที่เกิดจากดาวฤกษ์ตายแล้ว เมื่อดาวฤกษ์ที่มวลมากๆ ถึงคราวหมดอายุขัย จะเกิดการระเบิดเป็น ซูเปอร์โนวา หากหลังการระเบิดยังหลงเหลือมวลสารที่ใจกลางของดาวมากกว่า 3 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ มวลสารใจกลางดาวนั้นจะยุบตัวลงเป็นหลุมดำ ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์หลายแห่งในกาแล็กซีทางช้างเผือก เช่น Cygnus X - 1 ในกลุ่มดาวหงส์ ก็เชื่อว่า เป็นหลุมดำชนิดนี้
2. หลุมดำยักษ์ หลุมดำจำพวกนี้จะมีมวลมากมายมหาศาล อาจมีมวลมากนับเป็นหลายพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ส่วนใหญ่จะพบอยู่ในใจกลางของกาแล็กซีขนาดใหญ่ๆ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้ นักดาราศาสตร์พบหลุมดำชนิดนี้อยู่ตามกาแล็กซีขนาดใหญ่เป็นจำนวนมาก รวมทั้งกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราด้วย
3. หลุมดำจิ๋ว เป็นหลุมดำที่มีมวลเพียงไม่กี่ร้อยล้านตัน มีขนาดเล็กเพียงขนาดของอะตอมเท่านั้น เกิดขึ้นหลังจากเกิด บิกแบง ได้ไม่นาน หลุมดำชนิดนี้จะมีอายุสั้นและจะสลายตัวด้วยการระเบิด ปลดปล่อยรังสีแกมมาออกมา หลุมดำจิ๋วนี้เป็นหลุมดำในทางทฤษฎี จนถึงขณะนี้ยังไม่มีการค้นพบอย่างเป็นทางการ
ดาวนิวตรอน (Neutron star) คือ ดาวซึ่งมีมวลอยู่ในช่วงระหว่าง 8 ถึง 18 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ซึ่งได้ยุบตัวลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของตัวเอง องค์ประกอบของดาวประกอบด้วยนิวตรอนล้วนๆ ดาวนิวตรอนมีขนาดเล็กมาก มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงประมาณ 10 กิโลเมตร และมีความหนาแน่นประมาณ 1017 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ดาวนิวตรอนสามารถตรวจพบได้ในรูปของ พัลซาร์

3. เนบิวลาคืออะไร และเกี่ยวข้องกันกับดาวฤกษ์อย่างไร
ตอบ เนบิวลา คือ กลุ่มแก๊สและฝุ่นที่เกิดขึ้นในอวกาศภายในกาแล็กซี
เกี่ยวข้องกันกับดาวฤกษ์ คือ ดาวฤกษ์เกิดจากการยุบรวมตัวของเนบิวลา หรือกล่าวอีกอย่างว่า เนบิวลา เป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ทุกประเภท

4. ธาตุต่างๆ ในโลกและในตัวเรา เกิดจากที่ใด
ตอบ ธาตุต่างๆ ในโลกเกิดจากการระเบิดของกลุ่มแก๊สภายในดวงดาว เช่น การระเบิดภายในดาวฤกษ์ที่มีความร้อนและความดันมหาศาล ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา ทำให้เกิดธาตุหนัก เช่น ยูเรเนียม หรือทองคำขึ้นได้
ธาตุต่างๆ ในตัวเราเกิดจากพืชสร้างอาหารขึ้นโดยวิธีสังเคราะห์แสง เมื่อเรารับประทานพืชก็จะได้สารอาหารที่ทำให้เกิดธาตุต่างๆ ขึ้นภายในตัวเรา

5. ดาวฤกษ์ที่อยู่ในกลุ่มดาวฤกษ์เดียวกัน อยู่ห่างจากโลกเท่ากันหรือไม่
ตอบ ดาวฤกษ์ที่อยู่ในกลุ่มดาวฤกษ์เดียวกัน จะอยู่ห่างจากโลกเท่ากัน เพราะการกำหนดรูปร่างของกลุ่มดาว จะถือเอาดาวฤกษ์ที่สว่างบางดวงในกลุ่มดาวแต่ละกลุ่มเป็นตัวกำหนด ทำให้แพรัลแลกซ์หรือความเหลื่อมของมุมในกลุ่มดาวฤกษ์เท่ากัน จึงอยู่ห่างจากโลกเท่านั้น

อ่านบทความดาราศาสตร์เพิ่มเติม