ดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์ (Planets)

ในที่นี่จะกล่าวถึงดาวเคราะห์ในเชิงการสังเกตการณ์เท่านั้น เพื่อเป็นแนวทางว่าเราจะมีวิธีสังเกตได้อย่างไรว่า ดวงไหนคือดาวเคราะห์ ดวงไหนคือดาวฤกษ์

ดาวเคราะห์ หมายถึง ดาวที่ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง แต่สะท้อนแสงอาทิตย์ส่องเข้ามาที่ตาเรา ดังนั้นการที่เราจะเห็นดาวเคราะห์ได้ต้องอาศัยดวงอาทิตย์ช่วย ดังนั้นตำแหน่งของดาวเคราะห์เมื่อเทียบกับโลกและดวงอาทิตย์จึงเป็นสิ่งสำคัญ
เป็นที่ทราบกันดีแล้วว่าดาวเคราะห์ประกอบด้วย ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน ส่วนดาวพลูโตถูกเลื่อนตำแหน่งไปอยู่ในกลุ่มดาวเคราะห์แคระ (Dwaft Planet) แต่จะมีดาวเคราะห์เพียง 5 ดวงเท่านั้นที่เราสามารถมองเห็นได้จากโลกด้วยตาเปล่าคือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ (โลกถือว่าเป็นดาวของผู้สังเกตไม่นับ ส่วน ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน นั้นจะต้องอาศัยกล้องดูดาวจึงจะเห็น)

การจำแนกประเภทดาวเคราะห์
นักดาราศาสตร์มีการแบ่งประเภทของดาวเคราะห์ออกเป็น 3 วิธีคือ
1) จำแนกตามวงโคจร โดยการยึดวงโคจรของโลกเป็นหลักแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ
ดาวเคราะห์วงใน (Inferior Planets) คือดาวเคราะห์ที่มีวงโคจรเล็กกว่าโลก ได้แก่ ดาวพุธ (Mercury) และดาวศุกร์ (Venus)
ดาวเคราะห์วงนอก (Superier Planets) คือดาวเคราะห์ที่มีวงโคจรใหญ่กว่าวงโคจรของโลก ได้แก่ ดาวอังคาร (Mars) ดาวพฤหัส(Jupiter) ดาวเสาร์(Saturn) ดาวยูเรนัส(Uranus) ดาวเนปจูน(Neptune)
ซึ่งการจำแนกดาวเคราะห์แบบนี้จะมีความสำคัญการการสังเกตมากที่สุด


2) จำแนกตามมวล แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ
ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner Planets) จัดตามกลุ่มดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลกคือมีพื้นเป็นหินแข็ง (The Terrestrial Planets) ได้แก่ ดาวพุธ (Mercury) และดาวศุกร์ (Venus) โลก(Earth) และ ดาวอังคาร (Mars)
ดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer Planets) จัดตามกลุ่มดาวเคราะห์ที่มีลักณะคล้ายดาวพฤหัสคือเป็นดาวเคราะห์ก๊าซ (The Jovian Planets) ได้แก่ ดาวพฤหัส(Jupiter) ดาวเสาร์(Saturn) ดาวยูเรนัส(Uranus) ดาวเนปจูน(Neptune)

3) จำแนกตามขนาด แบ่งตามขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเมื่อเทียบกับโลก จึงแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคล้ายกับจำแนกตามมวล โดยดาวเคราะห์ที่มีพื้นแข็งจะมีขนาดใกล้เคียงกับโลก ส่วนดาวเคราะห์ก๊าซเป็นพวกดาวเคราะห์ขนาดใหญ่


การเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์
แนวการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของโลกไปรอบๆดวงอาทิตย์ 1 รอบกินเวลา 365 1/4 วัน หรือ 1 ปี ซึ่งเราเรียกว่า แนวสุริยะวิถี(Ecliptic) เราจะเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าผ่านกลุ่มดาวหนึ่งไปอีกกลุ่มดาวหนึ่ง เราเรียกกลุ่มดาวที่ดวงอาทิตย์ผ่านเข้าไปนั้นว่า กลุ่มดาวจักราศี(Zodiac) จะมีทั้งหมด 12 กลุ่มครบ 12 เดือนใน 1 ปีพอดี ได้แก่ กลุ่มดาวมกร(Capriconus) คนแบกหม้อน้ำ(Aquarius) ปลาคู่(Pisces) แกะ(Aries) วัว(Taurus) คนคู่(Gemini) ปู(Cancer) สิงโต(Leo) หญิงสาว(Virgo) คนชั่ง(Libra) แมงป่อง(Scorpius) คนยิงธนู(Sagittarius) ดังนั้นแนวการเคลื่อนของดาวเคราะห์ทั้งหมดจะผ่านกลุ่มดาวทั้ง 12 กลุ่มนี้ด้วย ไม่มีโอกาสที่เราจะเห็นดาวเคราะห์อยู่แถบขั้วฟ้าเหนือหรือขั้วฟ้าใต้ หรือกลุ่มดาวอื่นๆนอกจาก 12 กลุ่ม (ยกเว้นกลุ่มดาวเซตุส คนแบกงู ซึ่งเป็นกลุ่มดาวนอกจักราศี แต่ก็มีโอกาศที่ดาวเคราะห์จะมาอยู่ได้บางครั้งช่วงสั้นๆ เนื่องจากเป็นกลุ่มดาวที่อยู่ใกล้แนวจักราศี) ดังนั้นจึงควรทำความรู้จักกลุ่มดาวทั้ง 12 นี้ให้ขึ้นใจ
นอกจากนี้แนวการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์นั้นซับซ้อนกว่าที่คิด เมื่อต้องการหาตำแหน่งเทียบเคียงกับตำแหน่งของโลก เพราะโลกของเราก็ไม่อยู่นิ่งกับที่แต่โคจรรอบดวงอาทิตย์เช่นกัน เราจะแบ่งการพิจารณาแนวการโคจรของดาวเคราะห์ออกเป็น 2 ประเภทจำแนกตามวงโคจร คือ
ดาวเคราะห์วงใน (Inferior Planets) ได้แก่ ดาวพุธ (Mercury) และดาวศุกร์ (Venus) มีวงโคจรอยู่ชั้นในใกล้กับดวงอาทิตย์ เราจะพบว่าดาวพุธ และดาวศุกร์ จะไม่เคยอยู่สูงจากขอบฟ้ามากนัก คือไม่สามารถอยู่กลางศีรษะเราได้

เราจึงเห็นดาวเคราะห์สองดวงนี้อยู่ทางขอบฟ้าเท่านั้น คือ ทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกก่อนรุ่งเช้า และ ขอบฟ้าตะวันตกหลังอาทิตย์ตก

ตำแหน่งร่วม (Conjunction) คือตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์ โลก และดาวเคราะห์มาอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน แบ่งออกเป็น 2 แบบคือ
1) ตำแหน่งร่วมใน (Inferior Conjunction) คือตำแหน่งที่ดาวเคราะห์อยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ดังนั้นตำแหน่งร่วมในนี้จะเกิดขึ้นกับดาวเคราะห์วงในอย่างเช่น ดาวพุธและดาวศุกร์เท่านั้น หรือเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ดาวเคราะห์อยู่หน้าดวงอาทิตย์ซึ่งตำแหน่งนี้เราจะไม่สามารถสังเกตเห็นดาวเคราะห์ได้เพราะอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากเกินไป ยกเว้นกรณีที่ดาวเคราะห์จะผ่านหน้าดวงอาทิตย์พอดี ที่เราเรียกว่า ปรากฏกาณ์ดาวเคราะห์ผ่านดวงอาทิตย์ (Transit) ซึ่งจะเกิดขึ้นไม่บ่อยนักเนื่องจากระนาบวงโคจรของดาวพุธและดาวศุกร์เอียงจากระนาบสุริยะวิธี ทำให้เกิดจุดตัด (Node) ขึ้น 2 จุด คือ โหนดขาขึ้น (Ascending Node) และ โหนดขาลง (Descending Node) และจุดที่จะทำให้เราสามารถเห็นปรากฏการณ์ทรานซิตได้จะเกิดขึ้นจุดโหนดสองจุดนี้ ขึ้นอยู่กับการส่ายในวงโคจรของดาวเคราะห์จะทำให้จุดโหนดใดมาอยู่ที่ตำแหน่งร่วมใน


ทรานซิทของดาวศุกร์ จะมีจำนวนครั้งเกิดขึ้นน้อย คือตั้งแต่เริ่มมีบันทึกการสังเกตปรากฏการณ์ เกิดขึ้นเพียง 8 ครั้งเท่านั้น ครั้งล่าสุดเมื่อวันที่ 8 มิถุนายน พศ.2547 และเห็นอีกครั้ง 8 ปีข้างหน้า วันที่ 6 มิถุนายน พศ.2555 จากนั้นจะทิ้งช่วงนานไปอีก 105 ปี จึงเกิดขึ้นอีกครั้งในวันที่ 11 ธันวาคม พศ.2660 กับ 8 ธันวาคม พศ.2668
ทรานสิทของดาวพุธเกิดบ่อยที่สุด อยู่ระหว่าง 3 ปี ถึง 13 ปี ซึ่งดาวพุธทรานสิทดวงอาทิตย์ครั้งล่าสุด 8 พฤศจิกายน พศ.2549 ยาวไปอีก 10 ปี วันที่ 9 พฤษภาคม พศ.2559 (ในประเทศไทยเห็นได้ช่วงสั้นๆตอนเย็น) และวันที่ 11 พฤศจิกายน พศ. 2562 (ไม่เห็นในประเทศไทย)

2) ตำแหน่งร่วมนอก (Superier Conjunction) เกิดขึ้นเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ระหว่างโลกและดาวเคราะห์ เป็นตำแหน่งที่ดาวเคราะห์อยู่หลังดวงอาทิตย์ และเราจะไม่สามารถสังเกตดาวเคราะห์ที่ตำแหน่งนี้ได้ ตำแหน่งร่วมนอกสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งดาวเคราะห์วงใน และดาวเคราะห์วงนอก ถ้าเกิดขึ้นกับดาวเคราะห์วงใน เรียกว่า Superier Conjunction แต่ถ้าเกิดดาวเคราะห์วงนอก จะเรียกสั้นว่า Conjunction เท่านั้น

ดาวเคราะห์วงนอก (Superier Planets) ได้แก่ ดาวอังคาร (Mars) ดาวพฤหัส(Jupiter) ดาวเสาร์(Saturn) ดาวยูเรนัส(Uranus) ดาวเนปจูน(Neptune) เป็นดาวเคราะห์ที่มีโอกาสอยู่บนท้องฟ้าตลอดแนวเส้นสุริยะวิถี มีตำแหน่งที่น่าสนใจ อยู่ 2 ตำแหน่งคือ
1) ตำแหน่งตรงกันข้าม (Opposition) เป็นตำแหน่งที่ดาวเคราะห์อยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ จะเป็นช่วงที่ดาวเคราะห์วงนอกนั้นอยู่ใกล้โลกมาที่สุดในวงโคจร แต่จะใกล้ไกลมาแค่ไหนขึ้นอยู่ตำแหน่งวงรีของดาวเคราะห์นั้นจะมาประสานกัน
2) ตำแหน่งร่วม (Conjunction) เป็นตำแหน่งที่ดาวเคราะห์อยู่ด้านหลังดวงอาทิตย์ เป็นช่วงที่เราไม่สามารถเห็นดาวเคราะห์ได้

มุมตำแหน่งดาวเคราะห์ (Elongation) มีหน่วยเป็นองศา เป็นมุมที่เกิดขึ้นจากเส้นตรงที่ลากจากโลกไปถึงดวงอาทิตย์ และ โลกไปถึงดาวเคราะห์ ถ้าดาวเคราะห์อยู่ที่ตำแหน่งร่วม (Conjunction) มุม Elongation จะมีค่าเท่ากับศูนย์ ถ้าดาวเคราะห์อยู่ตำแหน่งตรงกันข้าม (Opposition) มุม Elongation จะมีค่าเท่ากับ 180 องศา ดังนั้นค่ามุม Elongation จึงมีค่าอยู่ระหว่าง 0 ถึง 180 องศา สำหรับดาวพุธและดาวศุกร์แล้วจะมีค่ามุม Elongation สูงสุดคือ 28 และ 48 องศาตามลำดับ นั่นหมายความว่า เราจะเห็นดาวพุธและดาวศุกร์อยู่สูงจากขอบฟ้าได้ไม่เกินค่ามุม Elongation นี้โดยแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ
Greatest Elongation East ค่ามุมตำแหน่งดาวเคราะห์สูงสุดตะวันออก เราจะเห็นดาวเคราะห์ได้สูงสุดทางขอบฟ้าทิศตะวันตก
Greatest Elongation West ค่ามุมตำแหน่งดาวเคราะห์สูงสุดตะวันตก เราจะเห็นดาวเคราะห์ได้สูงสุดทางของฟ้าตะวันออก
และนี่คือเหตุผลที่ว่าเราไม่สามารถสังเกตเห็นดาวพุธและดาวศุกร์อยู่กลางศีรษะเราได้นอกจากช่วงดาวเคราะห์ทรานสิทเท่านั้น เนื่องจากดาวพุธมีค่ามุมตำแหน่งดาวเคราะห์น้อยกว่าดาวศุกร์จึงเป็นที่สังเกตได้ยากกว่า ดาวพุธมีคาบเวลาซินนอดิก (Synodic period) เท่ากับ 116 วัน หรือประมาณ 4 เดือน หมายความว่าเราจะเห็นดาวพุธอยู่ทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกและตะวันตกสลับกันทุกๆ 2 เดือน
สำหรับดาวศุกร์ มีคาบเวลาซินนอดิก (Synodic period) เท่ากับ 584 วัน หรือประมาณ 19 เดือน หมายความว่าเราจะเห็นดาวศุกร์อยู่ทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกและตกสลับกันทุกๆ 8 เดือนครึ่ง ถ้าเราเห็นดาวศุกร์สุกสว่างทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันตกหลังอาทิตย์ตกเราเรียกว่า ดาวประจำเมือง และถ้าเห็นดาวศุกร์ทางขอบฟ้าทิศตะวันออกก่อนรุ่งเช้า เราก็เรียกว่า ดาวประกายพรึก
ตำแหน่งมุมฉาก (Quadrature) เป็นมุมตำแหน่งที่ดาวเคราะห์วงนอกทำมุมฉากระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่ดาวเคราะห์อยู่กลางศีรษะเราพอดีเมื่อดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้า หรือ ก่อนที่ดวงอาทิตย์จะขึ้น
การเคลื่อนที่ถอยหลัง (Retrograde Motion) โดยปกติแล้วเราจะเห็นดาวเคราะห์เคลื่อนที่บนท้องฟ้าเปลี่ยนตำแหน่งจากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออกเมื่อเทียบกับดาวที่เป็นฉากหลัง แต่จะมีบางช่วงเวลาที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตก แล้วจะกลับมาเคลื่อนที่จากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออกอีกครั้ง ช่วงที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตกนี้ เราเรียกว่า “การเคลื่อนที่ถอยหลัง” เกิดขึ้นจากความเร็วในวงโคจรของโลกและดาวเคราะห์วงนอกมีค่าไม่เท่ากัน (ดาวเคราะห์วงนอกจะช้ากว่าวงใน ตามกฏการเคลื่อนที่ของเคปเลอร์ข้อ 2) ทำให้ภาพของดาวเคราะห์ในแนวสายตามีการเคลื่อนที่ถอยหลังเมื่อเทียบกับดาวฉากหลัง


กฏการเคลื่อนที่ของเคปเลอร์
ไทโค บราเฮ (Tycho Brahe) นักดาราศาสตร์ชาวดัทช์ (คศ.1546-1601) ได้สังเกตตำแหน่งของดาวเคราะห์ ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์และดาวฤกษ์ อย่างละเอียดพบว่าทฤษฎีของโคเพอร์นิคัสยังไม่ถูกต้องนัก แต่ยังเชื่อว่าดาวเคราะห์ทุกดวงเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ยกเว้นโลก จนกระทั่งไทโคเสียชีวิต โจฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) ผู้ช่วยและลูกศิษย์ของไทโค บราเฮ ได้ศึกษาผลงานทั้งหมดของไทโคใหม่อย่างละเอียดและพบว่า ทฤษฎีของโคเพอร์นิคัสไม่สามารถทำนายตำแหน่งของดาวเคราะห์ได้ถูกต้องแม่นยำนัก เมื่อเทียบกับตำแหน่งที่วัดโดยไทโค บราเฮ ก็เนื่องจากวงโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ไม่ได้เป็นวงกลมแต่เป็นวงรี เคปเลอร์จึงได้ตั้งกฏการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ขึ้นมา 3 ข้อ เมื่อปี คศ.1619 และสร้างชื่อเสียงให้กับเคปเลอร์มาก
กฏข้อที่ 1 ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดโฟกัส ณ จุดใดจุดหนึ่ง ตำแหน่งที่ดาวเคราะห์อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดเรียกว่า Perihelion และตำแหน่งที่ดาวเคราะห์อยู่ไกลดวงอาทิตย์ที่สุดเรียกว่า Aphelion
กฏข้อที่ 2 เส้นที่ลากเชื่อมต่อระหว่างดาวเคราะห์กับดวงอาทิตย์ จะกราดที่พื้นที่เท่ากันในเวลาเท่ากัน บางครั้งเราก็เรียกกฎข้อที่ 2 นี้ว่า กฏพื้นที่เท่ากัน หมายความว่า เมื่อดาวเคราะห์อยู่ไกลดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่ช้ากว่าช่วงที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์
กฎข้อที่ 3 คาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์ของดาวเคราะห์ยกกำลังสอง จะแปรตามกับระยะห่างของดาวเคราะห์ถึงดวงอาทิตย์ยกกำลังสาม นั่นหมายถึงความว่า ยิ่งดาวเคราะห์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เท่าไหร่ ก็ยิ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์ช้าลง