Uranus : ดาวยูเรนัส

 

A classroom : Open science by ASTRO SUNFLOWER

Uranus : ดาวยูเรนัส


ดาวเคราะห์เอียงตะแคง

ดาวยูเรนัส (Uranus) เป็นดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ (Ice giant planet) ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นอันดับที่ 7 มีระยะทางประมาณ 2.9 พันล้านกิโลเมตร มีฉายาว่า Sideways Planet หมายความว่า ดาวเคราะห์เอียงตะแคง เพราะโคจรลาดเอียงเกือบ 90 องศา มีความเป็นเป็นเอกลักษณ์หมุนไปทางด้านข้างของโคจรรอบดวงอาทิตย์เช่นล้อลูกกลิ้ง ในอันที่จริงบนดาวยูเรนัส ความหนาวเย็นและมีลมแรง ล้อมรอบด้วยวงแหวน 13 ชั้น และมีดวงจันทร์ขนาดเล็ก 27 ดวง จากระยะทางห่างไกลระหว่างดวงอาทิตย์และดาวยูเรนัส แสงจาก ดวงอาทิตย์ต้องใช้เวลาเดินทาง ถึง 2 ชั่วโมง 40 นาที ซึ่งเป็นความเร็วแสงสำหรับแสงจากดวงอาทิตย์ (Sun) เดินทางสู่โลกจะใช้เวลาประมาณ 8 นาที และในเวลา 1 วัน ดาวยูเรนัสจะมีเวลา 17 ชั่วโมง แต่ 1 ปีจะยาวนานมากถึง 84 ปี

ดาวยูเรนัสเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มีเส้นศูนย์สูตรเกือบจะตั้งฉาก ในการโคจรของซึ่งมีความเอียง 97.77 องศา สาเหตุอาจเป็นผลมาจากการชนกับวัตถุขนาดเท่าโลกนานมาแล้ว ความลาดเอียงที่ไม่ซ้ำแบบนี้ทำให้เกิดฤดูกาลที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ (Solar System) เกือบ 1 ใน 4 ของการโคจรรอบดวงอาทิตย์ กลายเป็นฤดูหนาวที่ยาวนานถึง 21 ปี และนอกจากนั้น ดาวยูเรนัสเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์สองดวง ที่หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ คือจากทิศตะวันออกไปทางทิศตะวันตกเช่นดาวศุกร์ (Venus)

Sideways Planet
ยักษ์น้ำแข็งในระบบสุริยะชั้นนอก

ดาวยูเรนัสเป็นหนึ่งในสองยักษ์น้ำแข็งในระบบสุริยะชั้นนอก (อีกดวงหนึ่งคือเนปจูน) มวลของดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ (80 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป) ประกอบด้วยของเหลวที่มีความร้อนสูง ได้แก่ น้ำมีเทนและแอมโมเนีย ศูนย์กลางมีแกนหินขนาดเล็ก ใกล้แกนกลางร้อนได้ถึงเกือบ 5,000 องศาเซลเซียส ดาวยูเรนัสมีสีเขียวอมฟ้าจากก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศ เมื่อแสงแดดผ่านชั้นบรรยากาศและสะท้อนกลับออกมาจากยอดเมฆของดาวมฤตยู ก๊าซมีเทนดูดซับแสงสีแดงซึ่งส่งผลให้เกิดสีฟ้า–เขียว พื้นผิวดาวยูเรนัสไม่มีพื้นผิวที่แท้จริง ส่วนใหญ่เป็นของเหลวและน้ำแข็ง

ในขณะที่ยานอวกาศจะไม่สามารถบินผ่านบรรยากาศได้อย่างปราศจากอันตราย เพราะความกดดันและอุณหภูมิที่รุนแรง จะทำลายโลหะของยานอวกาศเพราะบรรยากาศของ ดาวยูเรนัสส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียมมีเทน มีความเร็วลมสูงถึง 900 กิโลเมตรต่อชั่วโมง เป็นกระแสลมทวนกลับในทิศทาง ย้อนกลับของการหมุนของดาวเคราะห์ (Retrograde motion) แต่ใกล้กับขั้วจะเปลี่ยนไปสู่ทิศทางไหลไปตาม การหมุนรอบตัวของดาวยูเรนัส (Prograde motion)

Clouds ans Moons at Uranus
แอมโมเนียที่แช่แข็งภายในน้ำแข็งยักษ

เราต้องทำความเข้าใจใหม่ว่า ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน (Neptune) มีความแตกต่างจากดาวพฤหัสบดี (Jupiter) และดาวเสาร์ (Saturn) เพราะดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน เชื่อกันว่ามีมหาสมุทรน้ำขนาดใหญ่อยู่ใต้ก้อนเมฆที่ปกปิดไว้ สิ่งนี้ทำให้แตกต่างจากดาวก๊าซยักษ์ของระบบสุริยะ ความสำคัญคือ ดาวยักษ์น้ำแข็งเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปใน ทางช้างเผือก (Milky Way Galaxy) ของเรา มีจำนวนมากกว่าดาวก๊าซยักษ์ เช่น ดาวพฤหัสบดีและดาวเคราะห์ส่วนใหญ่

ดาวยูเรนัสและดาวเนปจูน ถูกเรียกว่าเป็นดาวก๊าซยักษ์ แต่ในความจริง มีมวลประมาณ 65% เป็นน้ำและอื่นๆ ที่เรียกว่า 'น้ำแข็ง' (Ice giant) ซึ่งเป็นองค์ประกอบเคมีของ มีเทนและแอมโมเนีย มีอุณหภูมิที่ต่ำ เหล่านี้หมายความว่าสารเคมีมีอยู่ในสถานะแช่แข็ง ทำให้เกิดชั้นหนาระหว่างชั้นบรรยากาศและแกนของดาวเคราะห์ซึ่งเรียกว่า ชั้นแมนเทิล

อย่างไรก็ตามรูปแบบที่เก็บสารเคมีเหล่านี้ไม่สามารถเข้าใจได้ในขณะนี้ การใช้ห้องทดลองในห้องปฏิบัติการเพื่อศึกษาสภาพเหล่านี้เป็นเรื่องยาก เนื่องจากยากที่จะสร้าง แรงกดดันและอุณหภูมิที่สูงขึ้นจากน้ำแข็งยักษ์ แต่โมเดลคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือที่ยอดเยี่ยมให้ได้ภาพที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้น เกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นพบว่าการผสมน้ำและแอมโมเนีย ที่แช่แข็งภายในน้ำแข็งยักษ์น่าจะเป็น สารประกอบที่เรียกว่า Ammonia hemihydrate (โมเลกุลที่ผิดปกติของแอมโมเนีย)

The Planet Uranus
วงแหวนฝุ่นมืดและสนามแม่เหล็กไม่สมดุล

แต่เดิมมีข้อมูลว่าดาวยูเรนัสมีวงแหวนสองชุด ระบบภายในมี 9 วงประกอบด้วยส่วนที่เป็นวงแหวนสีเทาเข้มและแคบ มีวงแหวนรอบนอกอยู่สองข้าง ด้านในสุดเป็นสีแดงคล้าย กับวงฝุ่น ต่อมาหลังจากการวิเคราะห์อย่างรอบคอบและมุมมองที่ใกล้ชิดของยานอวกาศ Voyager 2 ในปี 1986 นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุวงแหวน 13 ชั้น คือ 1986U2R, 6, 5, 4, Alpha, Beta, Eta, Gamma, Delta, Lambda, Epsilon, Nu และ Mu บางส่วนของวงแหวนขนาดใหญ่ล้อมรอบด้วยเข็มขัดฝุ่น

สนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัส มีรูปทรงผิดปกติและไม่สม่ำเสมอ โดยทั่วไปสนามแม่เหล็กมักอยู่ในแนวเดียวกันกับการหมุนของดาวเคราะห์ แต่สนามแม่เหล็กของดาวยูเรนัส มีปลายแหลมแกนแม่เหล็กเอียงไปเกือบ 60 องศา จากแกนหมุนของดาวเคราะห์และยังชดเชยจากศูนย์กลางของดาวเคราะห์ด้วยหนึ่งในสามของรัศมีของดาวเคราะห์ ดังนั้นการเกิดออโรรา (Aurora) บนดาวยูเรนัสไม่อยู่ในแนวเดียวกันกับขั้ว (เช่นเดียวกับที่อยู่บนโลกพฤหัสบดีและดาวเสาร์) เนื่องจากสนามแม่เหล็กบนดาวยูเรนัสไม่สมดุล เส้นสนามแม่เหล็กจะบิดเบี้ยวโดยการหมุนรอบข้างของดาวยูเรนัสเป็นรูปเกลียวยาว (Long corkscrew shape)

Sunflower Academy

10 เรื่องสำคัญของดาวยูเรนัส

1.ขนาด
ถ้าเปรียบขนาด ดวงอาทิตย์ (Sun) เท่าลูกฟุตบอล ขนาดดาวยูเรนัสจะเล็กกว่าลูกเทนนิสราวครึ่งหนึ่ง

2.ตำแหน่งในระบบสุริยะ
ดาวยูเรนัสเป็นดาวเคราะห์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ลำดับที่ 7 ในระบบสุริยะ (Solar system) ของเรา มีระยะห่างประมาณ 2.9 พันล้านกิโลเมตร หรือประมาณ 19.19 AU

3.วัน เดือน ปี
หนึ่งวันบนดาวยูเรนัส (เวลาที่ดาวยูเรนัสจะหมุนรอบตัวเองหนึ่งครั้ง) ใช้เวลาประมาณ 17 ชั่วโมงของโลก ดาวยูเรนัสมีวงโคจรสมบูรณ์รอบดวงอาทิตย์ (เวลาที่ดาวยูเรนัสหมุนรอบ ดวงอาทิตย์หนึ่งครั้ง) ใช้เวลา 84 ปี หรือ 30,687 วันของโลก

4.ลักษณะพื้นผิว สภาพแวดล้อม
ดาวยูเรนัสเป็นดาวเคราะห์น้ำแข็งยักษ์ (Ice giant planet) เช่นดาวเนปจูน (Neptune) ดาวยูเรนัสส่วนใหญ่มีองค์ประกอบผสมผสานกันของน้ำ (H2O),แอมโมเนีย (NH3)และ มีเทน (CH4) มีความ หนาแน่นที่แกนกลาง

5.บรรยากาศ
บรรยากาศของดาวยูเรนัสประกอบด้วยไฮโดรเจน (H2) ฮีเลียม และมีเทน (CH4) จำนวนน้อย

6.ดวงจันทร์
ดาวยูเรนัสมีดวงจันทร์ 27 ดวง

7.วงแหวน
ดาวยูเรนัสมีวงแหวน 13 ชั้น วงแหวนด้านในแคบและมืดและวงแหวนรอบนอกมีสีสันสดใสกว่า

8.ยานสำรวจ
ยาน Voyager 2 เป็นยานอวกาศเพียงลำดียวที่ได้ไปเยือนดาวยูเรนัส

9.ไม่เอื้อต่อระบบชีวิต
ดาวยูเรนัสไม่สามารถสนับสนุนระบบชีวิตได้

10.หมุนโคจรผิดปกติ
ดาวยูเรนัสมีการหมุนเวียนถอยหลัง (ตะวันออกไปตะวันตก เช่นเดียวกับดาวศุกร์) และดาวยูเรนัสหมุนโคจรไปทางด้านข้างซึ่งหมายความว่าหมุนไปตามแนวนอน