ภาพรวม เรื่อง ดาวพฤหัส

มองเห็นลายแถบ พาดบนพื้นผิว เป็นชั้นๆ

เมื่อเข้าสู่วงโคจรของดาวพฤหัส จะเห็นลักษณะ แถบสีน้ำตาลพาดอยู่บนพื้นผิว
และมีจุดขาวๆ เลือนๆ หลายจุดแต่ไกล เพราะขนาดที่ใหญ่กว่าโลกถึง 1,000 เท่า ต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ

บนดาวพฤหัสพื้นผิว เป็นแหล่งเกิดพายุขนาดใหญ่ มีพลังขนาดลมรุนแรง มากกว่า
โลกหลายเท่าเพราะไม่มีสิ่งกีดขวาง เช่น ภูเขา ต้นไม้เหมือนโลกสภาพบรรยากาศ
ประกอบด้วยก๊าซไฮโดรเจน ฮีเลียมหนาแน่น ยังมีส่วนประกอบของน้ำและก๊าซ
แอมโมเนีย (Ammonia) จัดอยู่ใน กลุ่มดาวเคราะห์ ประเภท Jovian planets

ดาวพฤหัส เปรียบเทียบขนาดกับดวงอาทิตย์

Jupiter's Three Red Spots จำนวน 3 จุด แสดงให้เห็น พายุ โดยหมุนวน
อย่างไม่เปลี่ยนแปลง มาราว 300 ปี ส่วนบริเวณสีขาวและฟ้า คือ Ammonia

พื้นผิวไม่แข็งเหมือนโลก ปกคลุมด้วยก็าซหนา ลึกมากสุดขั้ว

ลักษณะพิกัดวัตถุขนาดใหญ่ ความหนาแน่นต่ำ (Lower density) มีวงแหวน (Ring) และ ดวงจันทร์จำนวนมาก องค์ประกอบส่วนใหญ่มี ไฮโดรเจน ฮีเลียม Hydrogen compounds (ส่วนประกอบ Hydrogen ที่เป็นน้ำ แอมโมเนีย และ ก๊าซมีเท็น)

กลุ่มก๊าซปกคลุม (Gas giants) มองไม่เห็นพื้นผิวของดาวเคราะห์ ความกดอากาศ
สูง มีสภาพการเปลี่ยนแปลงรูปแบบตลอดเวลา (หมุนวนเคลื่อนไหว คล้ายอยู่กับที่) และด้วยตำแหน่ง อยู่ห่างไกลจากดวงอาทิตย์ จึงหนาวเย็น

บริเวณชั้นยอดผิวก๊าซ (Cloud Top) ของดาวพฤหัส

โครงสร้างพื้นผิว ที่นุ่มและแน่นด้วยก๊าซ

หากเราลองยืนลง บนพื้นดาวพฤหัส จะไม่พบความแข็งของพื้น เหมือนกับโลกเรา
แต่จะรู้สึกเหมือน กำลังเหยียบลงบนหมอนนุ่มๆ ที่วางซ้อนกันหลายชั้น นั่นคือเรา เหยียบลง บนความหนาแน่นของก๊าซดาวพฤหัส อาจค่อยๆจมลงทีละน้อย บริเวณ พื้นผิวทั้งหมดคือ สภาพบรรยากาศเปรียบเหมือนลูกบอลก๊าซ นุ่มนิ่มไม่ มีขอบเขต

ถ้าเราสามารถดำดิ่ง ลงไปจากชั้นยอดผิวก๊าซ (Cloud top)ในชั้นนี้มีความกดดัน
เพียง 1 bar ค่าอุณหภูมิ 125 Kelvin ชั้นถัดไปความกดดัน เป็น 500,000 bars
เพิ่มขึ้นเรื่อยๆชั้นสุดท้าย ความกดดันสูง 100,000,000 bars อุณหภูมิ 20,000
Kelvins ในชั้น Metallic hydrogen

ถ้าการดำดิ่งลงไปในแต่ละชั้น ด้วยความเร็ว 100 กม./ ชม.จนสามารถพบกับแกน
ที่เป็นพื้นแข็งของดาวพฤหัสแล้ว เราต้องใช้เวลาประมาณ 27 วันเลยทีเดียว

สิ่งที่น่าสนใจ คือ สนามแม่เหล็ก (Magnetic field) ดาวพฤหัส มีความแข็งแกร่ง
มากกว่าโลกถึง 20,000 เท่า ผลทำให้ต้านพายุสุริยะจากดวงอาทิตย์ รัศมี 3 ล้าน
กิโลเมตร เท่ากับไกล 40 เท่า ของวงโคจรคลื่นพลังงานสนามแม่เหล็ก มากมาย
มหาศาลเกิดจากชั้น Metallic hydrogen ที่เชื่อมโยงชั้นอื่นๆเป็นแหล่งพลังงาน
ไฟฟ้า (Electrically conducting fluid) ของดาวพฤหัส

จากการที่มีสนามแม่ เหล็กเป็นวงกว้างใหญ่ดังกล่าว ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง
อนุภาคต่างๆที่พัดจากดวงอาทิตย์มากับพายุสุริยะ มีผลกระทบต่อครอบคลุมไป
ยังดวงจันทร์ต่างๆ ของดาวพฤหัส โดยเฉพาะดวงจันทร์ที่เป็นน้ำแข็งถูกกระหน่ำ
บนพื้นผิว เกิดการเปลี่ยนแปลงที่เห็นชัดเจน

สภาพแวดล้อมของสนามแม่เหล็ก มีอิทธิพลครอบคลุมต่อดวงจันทร์ทั้งหมด

Jovian aurorae บริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้

Juno spacecraft ยานสำรวจดาวพฤหัส มีน้ำหนัก Juno 3.6 ตันใช้พลังงานแสงอาทิตย์ขับเคลื่อน

ยานสำรวจ กลไกและระบบดาวพฤหัส

NASA's Jupiter Polar Orbiter (Juno) เป็นโครงการสำรวจ ดาวพฤหัสโดยตรง
เริ่มปี ค.ศ.2011 คาดว่าถึงดาวพฤหัส ในปี ค.ศ. 2016 เป้าหมายเพื่อศึกษาขนาด
และกลไกระบบต่างๆ ของดาวพฤหัส ทำแผนที่แรงโน้มถ่วง และแผนที่สนามแม่
เหล็ก โครงสร้างสภาพบรรยากาศ โดยเฉพาะบริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้

โดยเชื่อว่า บรรยากาศและขอบเขตสนามแม่เหล็กที่กว้างใหญ่ มีความสัมพันธ์กับ
โครงสร้างดาวพฤหัส ซึ่งขับเคลื่อนกลไกด้วยก๊าซ การตรวจสอบแรงโน้มถ่วงของ
สนามแม่เหล็กจะเปิดเผยถึง ข้อสงสัยมวลสสาร ที่อยู่ภายในแกนจากระบบการนำ
พาความร้อน (Convection) เพื่อสืบค้นเรื่องน้ำ โดยวัดหาค่า Oxygen, Ammonia และ Nitrogen

มีความสามารถ วัดตรวจสอบด้วยค่าสะท้อนรังสีความร้อน (Thermal radiation)
จากส่วนลึกของดาวพฤหัส ในชั้นบรรยากาศที่ทึบและแน่นของก๊าซ เพื่อค่าของน้ำ
ที่แพร่กระจายจาก Oxygen นอกจากนั้น ยังค้นหาตำแหน่งของ Aurora บนดาว
พฤหัส ที่มีความสว่างมากที่สุดในระบบสุริยะ ซึ่งมีกลไกเกิดจากสนามแม่เหล็ก

ดวงจันทร์ หรือดาวบริวารของ ดาวพฤหัส

ในข้อเท็จจริงอาจจะมีมากกว่านี้ก็ได้ เนื่องจากดาวพฤหัสมีพื้นที่ขอบเขตกว้างใหญ่ และดวงจันทร์บางดวงมีขนาดเล็กมาก โดยขณะนี้เสำรวจพบ 63 ดวง

กลุ่มดาวเคราะห์ ประเภท Jovian planets (ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และ
ดาวเนปจูน) สามารถแบ่ง ดวงจันทร์ ออกเป็น 3 ประเภท โดยขนาดเส้นผ่าศูนย์
กลาง ดังนี้

1.Small moon มีขนาดไม่เกิน 300 กม.
2.Medium-size moon มีขนาด 300-1,500 กม.
3.Large moon มีขนาด มากกว่า 1,500 กม

ข้อมูล การสำรวจดวงจันทร์ ขนาดใหญ่ของดาวพฤหัส โดยเริ่มต้นจาก
Io , Europa,Ganymede และ Callisto ตามลำดับ
ทั้ง 4 ดวงเรียกว่า Galilean satellites

เปรียบเทียบขนาดดวงจันทร์ทั้ง 4 ดวงกับ Great Red Spot (มีขนาดเป็น 2 เท่าของโลก)

ดาวพฤหัส และดวงจันทร์ Io

ดวงจันทร์ Io ปรากฎภูเขาไฟ ดวงเดียวในระบบสุริยะ

อดีตเราคิดว่า Io เป็นดวงจันทร์ที่มีลักษณะเหมือนดวงจันทร์ของโลก มีแต่ความ
แห้งแล้ง ในความจริงเป็นอย่างไร เมื่อเข้าไปสำรวจพื้นผิวดูใกล้ๆ ก็จะพบรอยการ
ชนปะทะจากอุกกาบาต ภาพที่เห็นเต็มไปด้วย ภูเขาไฟ กำลังเกิดการปะทุมากมาย
ไม่หยุด มีลาวาไหลออกมา จากปากปล่องขนาดใหญ่ ฟุ้งไปด้วยก๊าซ รอบๆเกิด
สีดำ สีน้ำตาล เหมือนแถบภูเขาไฟบนโลก

จึงทำให้ทราบว่าบน Io มีแผ่นเปลือกเช่นโลก เพราะการเกิดภูเขาไฟต้องมีเหตุอื่น
ร่วมในการเคลื่อนตัวของเปลือกดวงจันทร์ Io ด้วย และภูเขาไฟ บน Io ปลดปล่อย
ก๊าซกำมะถัน ออกซิเจนรวมตัวกับโซเดียม เป็นละอองเกิดการสะสมเป็นลักษณะ
พิเศษ มองระยะไกลเห็นเป็นวงๆเหมือนโดนัทเชื่อมกับดาวพฤหัส เรียกว่า Io torus

ตลอดทางเดินพื้นบนดวงจันทร์ Io จะเหนียวเยิ้ม บนส่วนจับตัวเป็นแผ่นเหมือนกับ
สะเก็ดแผล เกิดจากก๊าซกำมะถัน มีสีเหลืองสลับกับสีขาว ระอุไปด้วยความร้อนสูง

หากตัวเรายืนบนดวงจันทร์ Io จะเหมือนลอยตัว เหตุด้วยแรงโน้มถ่วงต่ำ และด้วย
เพราะชั้นบรรยายกาศเบาบาง ถูกปกคลุมด้วย ละออง Sulfur dioxide สูงนับร้อย
กิโลเมตร ในบางพื้นที่มีน้ำพุกำมะถันพวยพุ่งออกมา สูงนับสิบกิโลเมตรด้วยแรงดัน
ภายใต้พื้นผิว

แฟ้มข้อมูลด้านวิทยาศาสตร์ และการสำรวจ ดวงจันทร์ Io

การตรวจวัดค่ารังสี พบอนุภาค ดวงจันทร์ Io มีการเปลี่ยนเกิดปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กดาวพฤหัส

Io torus

Sulfur dioxide ที่ปกคลุมเกิดจากน้ำพุกำมะถัน พุ่งจากพื้นผิว

การปะทุของภูเขาไฟนั้นเกิดความร้อนรวดเร็วมาก จากความร้อนภายในของ Io
เองหรือไม่ ยังเป็นข้อสงสัย ทั้งที่มีขนาดเล็กกว่าโลกมาก ทางวิทยาศาสตร์เชื่อว่า
น่าจะเป็นผลกระทบ จากการได้รับพลังงาน ของดาวพฤหัส เรียก Tidal heating (เกิดแรงส่งพลังงานแบบเดียวกับน้ำขึ้น-น้ำลงระหว่าง โลก-ดวงจันทร์)

จุดสำคัญ ของการได้รับพลัง จากดาวพฤหัสอีกเหตุผลคือ วงโคจรของ Io นั้นเมื่อ
โคจรเข้าระยะใกล้ดาวพฤหัส รูปร่างของ Io เปลี่ยนลักษณะโป่งพองเป็นดวงจันทร์
ไข่ แต่เมื่อห่างออกไป รูปทรงจะกลมขึ้น เป็นการแสดงให้เห็นแรงดึงดูดมหาศาล
ของดาวพฤหัสต่อ ดวงจันทร์ Io

บริเวณพื้นที่ห่างไกลจากภูเขาไฟ และดวงอาทิตย์ส่องไม่ถึง มีอุณหภูมิติดลบนับ
ร้อยองศา มีความหนาวเย็น พื้นผิว Sulfur dioxide ยุบตัวรวมกันอย่างไม่มั่นคง
(คล้ายหิมะตกใหม่ๆบนโลก) มีสีน้ำตาลของกำมะถันและฝุ่นหมอกผสมรวมกันตก
ผนึกเป็นเกร็ดน้ำแข็งวาววับ (Frozen crystals)จากแสงอ่อนๆในยามเช้าที่ส่องมา
อย่างบางเบา

Aurorae บนดวงจันทร์ Io มีความสว่างมากกว่าที่เกิดบนโลกเชื่อว่ามีเหตุจากภูเขา
ไฟและระบบ สนามแม่เหล็กของดาวพฤหัส โดยเฉพาะเวลากลางคืนเห็นความสุกใส
สีน้ำเงินและเขียว

ระบบ Tidal heating ระหว่างดวงจันทร์ Io และดาวพฤหัส

Frozen crystals (ผลึกเกร็ดน้ำแข็ง)

ปัจุบันภูเขาไฟบนดวงจันทร์ Io ยังพบเห็นลาวาไหลล้นท่วมอยู่ ส่วนบริเวณ Dark spots (จุดมืด)
เป็นบริเวณ ภูเขาไฟที่หมดพลังงานแล้ว ทิ้งร่องรอยดำของเถ้าถ่านลาวา

ด้านกลางคืน ของดวงจันทร์ Io มีจุดสว่างเป็นแสงจากภูเขาไฟ

Aurorae บนดวงจันทร์ Io