องค์ประกอบของระบบสุริยะ

1. เขตดาวเคราะห์ชั้นในหรือดาวเคราะห์หิน

เป็นดาวเคราะห์ที่มีพื้นผิวแข็งหรือเป็นหินเหมือนโลก บางครั้งจึงเรียกว่า ดาวเคราะห์แบบโลก ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร เชื่อกันว่าดาวเคราะห์ชั้นในเกิดจากมวลสารของเนบิวลาที่อยู่ถัดออกมาจากบริเวณใจกลาง ที่ไม่ได้เคลื่อนที่ไปรวมกับมวลสารที่เกิดดวงอาทิตย์ แต่เคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์และมีอุณหภูมิพอเหมาะที่จะเกิดเป็นก้อนหินขนาดต่างๆ กันจำนวนมาก ก้อนใหญ่จะดึงก้อนเล็กเข้าหาด้วยแรงโน้มถ่วงพอกพูนกลายเป็นดาวเคราะห์ที่มีความหนาแน่นสูง ดาวเคราะห์ชั้นในจะใช้เวลาในการเกิดประมาณ 100 ล้านปี ประกอบด้วย

ดาวพุธ

ชาวโรมันโบราณเชื่อว่าดาวพุธ คือผู้นำสาสน์ของเทพเจ้าและเทพแห่งการเดินทาง เพราะดาวพุธปรากฎให้เห็นสลับกันระหว่างช่วงก่อนดวงอาทิตย์ขึ้นและช่วงหลังดวงอาทิตย์ตกในเวลาอันสั้น นักสังเกตท้องฟ้าในสมัยโบราณจึงจินตนาการถึงดาวพุธในรูปของเทพที่มีการเดินทางอย่างฉับไวตลอดเวลา แม้แต่คำว่า เมอคิวรี ( Mercury ) ซึ่งเป็นชื่อของดาวพุธในภาษาอังกฤษก็แผลว่า ปรอท เป็นโลหะของเหลวที่ไหลไปได้อย่างอิสระ

ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้เคียงดวงอาทิตย์ที่สุด อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เฉลี่ยเพียง 1 ใน 3 ของระยะห่างจากโลกถึงดวงอาทิตย์ หรือประมาณ 60 ล้านกิโลเมตร และโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบหึ่งรอบในเวลาเพียง 88 วัน เมื่อสังเกตจากโลก เราจะเห็นดาวพุธอยู่ทางด้านตะวันออกของดวงอาทิตย์ ครึ่งรอบวงโคจรและอยู่ทางตะวันตกอีกครึ่งรอบ แต่ละช่วงก็คือเวลาประมาณเดือนเศษเท่านั้น

บรรยากาศที่ห่อหุ้มดาวพุธเบาบางมากจนเรียกได้ว่าเป็นสุญญากาศ เนื่องจากดาวพุธมีมวลน้อยเกินกว่าจะมีแรงโน้มถ่วงมากพอที่จะดึงดูดบรรยากาศไว้ได้ “บรรยากาศ” ของดาวพุธจึงมีความหนาแน่นเพียง 1 ในหนึ่งพันล้านล้านเท่าของบรรยากาศโลกที่ระดับน้ำทะเล
ธาตุที่พบในบรรยากาศของกาวพุธส่วนใหญ่ คือ ออกซิเจน โซเดียม ไฮโดรเจน และอีเลียม (เรียงตามสัดส่วนจากมากไปน้อย) ซึ่งนักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าเป็นธาตุที่ถูกพักขึ้นจากผิวของดาวพุธโดยสมสุริยะ ธาตุเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะลอยหลุดออกไปจากผิดของดาวพุธเรื่อย ๆ แต่ลมสุริยะที่เข้ามาปะทะผิวดาวอย่างต่อเนื่องก็พัดเป่าธาตุจากผิวขึ้นมาเรื่อย ๆ เช่นกัน

หากสังเกตด้วยตาเปล่า ดาวพุธจะปรากฏให้เห็นเป็นจุดเล็ก ๆ สีออกชมพูท่ามกลางแสงอรุณรุ่งหรือแสงโพล้เพล้ หากสังเกตด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กจะเห็นดาวพุธมีเฟส (Phase) เปลี่ยนไปคล้ายกับดวงจันทร์ของเรา เพราะดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปเรื่อย ๆ

ดาวศุกร์

ดาวศุกร์ (Venus) เป็นดาวที่สุกสว่างที่สุดบนท้องฟ้า โดยมีความสว่างเป็นรองเพียงดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เท่านั้น ผู้คนในสมัยโบราณจึงเชื่อว่าดาวศุกร์เป็นเทพธิดาแห่งความรัก ชาวไทยสังเกตดาวศุกร์มาช้านานเช่นกัน สังเกตได้จากการเรียกดาวศุกร์ที่ปรากฏในเวลาเช้าว่า ดาวประกายพรึก และเรียกดาวศุกร์ที่ปรากฏในเวลาพลบค่ำว่า ดาวประจำเมือง ซึ่งคนส่วนใหญ่ใช้เรียกมาตั้งแต่สมัยโบราณ โดยไม่ทราบว่าแท้จริงแล้วทั้งสองคือดาวดวงเดียวกัน

ดาวศุกร์ส่องสว่างมากเพราะมีชั้นบรรยากาศที่ประกอบด้วยเมฆหนาทึบ ทำให้สะท้อนแสงอาทิตย์ได้เป็นอย่างดี แต่เมฆหน้าทึบนี้ก็เป็นอุปสรรค์ในการสังเกตพื้นผิวดาวจากโลก ในช่วงก่อนทศวรรษ 1960 นักดาราศาสตร์คาดการณ์ว่าใต้ชั้นเมฆหนาทึบนั้นอาจจะเป็นผิวดาวที่มีน้ำและ ชีวิตในลักษณะเดียวกับโลกก็เป็นได้ ในเวลานั้นการสำรวจพื้นผิวดาวศุกร์ทำได้โดยใช้เรดาร์เท่านั้น เพราะมีเพียงเรดาร์ที่สามารถส่องทะลุชั้นเมฆหนาแน่นได้ แต่เรดาร์ก็มีความละเอียดต่ำมาก จึงใช้สำรวจภูมิประเทศได้แต่เพียงหยาบ ๆ ต่อมาในปี ค.ศ. 1962 ประเทศสหรัฐอเมริกาส่งนายอวกาศลำแรกไปสำรวจดาวศุกร์ คือ ยานมารีเนอร์ 2 (Mariner 2) และในปี ค.ศ.1975 ประเทศรัสเซียก็ส่งยานเวเนอรา 7 (Venera 2) ลงไปจอดบนผิวดาวได้เป็นครั้งแรก ข้อมูลจากยานเวเนอราทำให้นักดาราศาสตร์ทราบความจริงว่า พื้นผิวดาวศุกร์ที่เคยคาดว่าเหมาะสมกับการดำรงชีพเช่นเดียวกับโลกกับกลาย เป็นพื้นผิวที่ไม่ต่างจากลักษณะของขุมนรกในจินตนาการ

ดาวศุกร์มีลีกษณะการหมุนรอบตัวเองที่แปลกกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ คือ หมุนรอบตัวเองช้ามาก วันหนึ่งของดาวศุกร์มีความยาว 243 วันของโลก ดาวศุกร์จึงเป็นดาวที่เวลา 1 วัน นานกว่า 1 ปี นอกจากนี้ดาวศุกร์ยังหมุนรอบตัวเองตามเข็มนาฬิกา ซึ่งกลับข้างกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ ที่หมุนทวนเข็มนาฬิกา

ดาวศุกร์แทบไม่มีสนามแม่เหล็กอยู่เลย คาดว่าน่าจะมาจากสาเหตุที่ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองช้ามาก ผลอีกประการหนึ่งของการที่ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองช้า คือพื้นผิวดาวศุกร์มีลมพัดเพียงเอื่อย ๆ เท่านั้น ทำให้พื้นผิวดาวยิ่งร้อนระอุขึ้นไปอีก

โลก

ชาวกรีกโบราณเชื่อกันว่า จายา (Gaia) หรือมารดาแห่งโลก คือ เทพีแห่งพื้นพิภพที่เราได้อาศัยพักพิง ซึ่งเป็นผู้ให้กำเนิดเทพยูเรนัส (Uranus) แห่งท้องฟ้า และเทพเนปจูน (Neptune) แห่งท้องทะเลสำหรับผู้นับถือศาสนาพราหมณ์และชาวไทยซึ่งรับวัฒนาธรรมมาจากศาสนาพราหมณ์ เชื่อว่าเทพแห่งพื้นพิภพนี้คือ พระแม่ธรณี ผู้ปกปักรักษาและให้ความร่วมเย็นแก่มนุษย์ทั้งปวง เป็นที่น่าสังเกตว่าทั้งสองวัฒนธรรมที่มาจากรากเหง้าต่างกัน กลับมีความเชื่อในเรื่องเทพของโลกคล้ายคลึงกัน
โลกเป็นดาวเคราะห์ที่ห่างดวงอาทิตย์ออกมาเป็นอันดับที่ 3 ในระบบสุริยะ ที่ระยะห่างนี้มีความเหมาะสมหลายประการ เช่น บรรยากาศ น้ำ ผืนดิน และพลังงาน ซึ่งเอื้อให้เกิดการวิวัฒนาการของสสารขึ้นจนถึงระดับที่ซับซ้อนมาก กล่าวคือ มีการวิวัฒนาการจากสารเคมีและโมเลกุลซึ่งไม่มีชีวิตเกิดเป็นสสาร อันมีชีวิตจิตใจและมีความคิดเชิงตรรกะที่ซับซ้อนยิ่ง

พื้นผิวโลก 71% ปกคลุมด้วยน้ำทั้งในรูปของมหาสมุทร ห้วย หนอง คลอง บึง ต่าง ๆ และอีก 29% ที่เหลือคือแผ่นดินที่มนุษย์และสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่อยู่อาศัย (ในแง่ของความหลากหลายทางชีวภาพ)
ผิวของโลกมีการเปลี่ยนแปลงทางธรณีวิทยาหลากหลายรูปแบบที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะ ทั่งการเลื่อนตัวของเปลือกโลก การกัดเซาะของน้ำ ลม และน้ำแข็ง การระเบิดของภูเขาไฟ แผ่นดินไหว ฯลฯ ทำให้ผิวโลกส่วนใหญ่ใหม่มาก และมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอด บนผิวโลกจึงพบหลุมอุกกาบาตน้อยกว่าผิวของดาวเคราะห์ดวงอื่น ๆ รวมทั้งดวงจันทร์มาก

บริเวณใกล้ผิวโลกมีบรรยากาศที่หนาแน่นมาก บรรยากาศนี้ประกอบด้วยก๊าซไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ มีก๊าซออกซิเจนเป็นส่วนผสมประมาณ 20% และก๊าซอื่น ๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ ไอน้ำ อาร์กอน ฯลฯ เจือปนอยู่เล็กน้อย ที่ระดับสูงขึ้นไปบรรยากาศของโลกเบาบางลงอย่างรวดเร็ว ที่ความสูงประมาณ 15,000 เมตร จากระดับน้ำทะเลความดันบรรยากาศของโลกเหลืออยู่เพียง 10% ของความดันที่ผิวโลก ในขณะที่สัดส่วนของก๊าซองค์ประกอบไม่เปลี่ยนแปลงไปมากนัก (ไม่รวมถึงไอน้ำ ซึ่งมีอยู่หนาแน่นเฉพาะบริเวณผิวโลกเท่านั้น) และที่ความสูง 30,000 เมตร บรรยากาศของโลกจะมีความดันเหลืออยู่เพียง 1 ใน 1,000 ของความดันที่ผิวโลกเท่านั้น ยิ่งสูงจากผิวโลกขึ้นไปบรรยากาศก็ยิ่งเบาบางลงเรื่อย ๆ จนจางหายไปในความว่างเปล่าของอวกาศที่ความสูงประมาณ 500 กิโลเมตร เหนือผิวโลก

ดาวอังคาร

ดาวอังคาร (Mars) เป็นดาวเคราะห์สีแดง ทำให้ผู้คนเชื่อกันว่าเป็นเทพแห่งสงครามและการสู้รบความแข็งแกร่ง และสัญลักษณ์ของเพศชาย ในช่วงปลายคริสต์ศตวรรษที่ 19 มีความเชื่อและข้อสันนิษฐานที่ได้รับการยอมรับทั่วไปว่าดวงอังคารเป็นดาวที่มีสภาพเอื้อต่อการกำเนิด และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตทรงภูมิปัญญาเช่นเดียวกับมนุษย์ เพราะดาวอังคารเป็นดาวดวงที่อยู่ถัดจากโลกออกไปในระบบสุริยะที่มีขนาดเล็กกว่าโลกไปไม่มาก และมีคาบการหมุนรอบตัวเองใกล้เคียงกับโลก

ดาวอังคารมีบรรยากาศที่หนาแน่นไม่ถึง 1 ใน 100 ของบรรยากาศโลก แต่ถึงกระนั้นก็ยังมีพายุใหญ่ที่พัดปกคลุมดาวทั้งดวงเกิดขึ้นประปราย บรรยากาศของดาวอังคารประกอบด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เป็นส่วนใหญ่ จึงสร้างสภาพเรือนกระจกที่ทำให้ผิวดาวร้อนขึ้นประมาณ 5 องศาเซลเซียสจากค่าที่ควรจะเป็นหากไม่มีบรรยากาศ อย่างไรก็ตาม ช่วงอุณหภูมิของพื้นผิวดาวอังคารก็ยังคงกว้างมาก คือ ตั้งแต่ - 133 องศาเซลเซียส (140 เคลวิน) ที่ขั้วน้ำแข็งในฤดูหนาวไปจนถึงประมาณ 30 องศาเซลเซียส (303 เคลวิน) ที่ด้านกลางวันในฤดูร้อน โดยมีอุณหภูมิเฉลี่ยอยู่ที่ – 55 องศาเซลเซียส (218 เคลวิน) ภูมิอากาศบนดาวอังคารหนาวเย็นกว่าโลกเพราะดาวอังคารอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากกว่าโลกเกือบ 1.5 เท่า จึงได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์เพียง 40% ของพลังงานที่โลกได้รับ

ดาวอังคารมีดวงจันทร์บริวารสองดวงชื่อ โฟบัส (Phobos) และดีมอส (Deimos) ค้นพบโดย อะชาฟ ฮอลล์ (Asaph Hall) นักดาราศาสตร์แห่งหอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐอเมริกา ในปี ค.ศ. 1877 ซึ่งเป็นปีที่ดาวอังคารเข้าใกล้โลกมากที่สุดครั้งหนึ่ง ดวงจันทร์ทั้งสองมีขนาดเล็กมากจนแทบไม่สามารถสังเกตรายละเอียดพื้นผิวจากโลกได้เลย รูปร่างลักษณะที่แท้จริงของดวงจันทร์ของดาวอังคารจึงเพิ่งเปิดเผยต่อสายตาชาวโลก เมื่อยานไวกิง (Viling) ของสหรัฐอเมริกาบินเฉียดดวงจันทร์ทั้งสองและถ่ายภาพส่งกลับมา

ดาวอังคารสังเกตได้ง่ายเพราะมีสีออกแดงอย่างเห็นได้ชัด โดยจะสว่างเป็นพิเศษเมื่อโคจรเข้ามาใกล้โลก ช่วงเวลาที่สังเกตดาวอังคารได้ง่ายที่สุดคือ ช่วงออพโพซิชัน (Opposition) ซึ่งเป็นช่วงที่ดาวอังคารอยู่ใกล้โลกมากที่สุด แม้ว่าระยะห่างระหว่างโลกและดาวอังคาร ณ ออกโพซิชัน แต่ละครั้งก็ไม่คงที่เพราะวงโคจรของดาวอังคารมีความรีพอสมควร แต่ช่วงออพโพซิชัน ก็ยังเป็นช่วงที่สามารถสังเกตได้ดีที่สุดในรอบวงโคจรนั้น ๆ เสมอ

2. เขตดาวเคราะห์น้อย

เป็นมวลสารที่อยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี คาดว่ามี การก่อตัวเช่นเดียวกับวัตถุที่ก่อกำเนิดเป็นดาวเคราะห์ชั้นใน เศษที่เหลือของการสร้างดาวเคราะห์หินถูกแรงรบกวนของดาวพฤหัสบดีที่มีขนาดใหญ่และเกิดพร้อมดวงอาทิตย์ ทำให้มวลสารในบริเวณแถบดาวเคราะห์น้อยจับตัวเป็นก้อนขนาดใหญ่ไม่ได้ จึงกลายเป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเล็กจำนวนมาก

3. เขตดาวเคราะห์ชั้นนอกหรือดาวเคราะห์ยักษ์

เป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่ องค์ประกอบหลักเป็นแก๊สไฮโดรเจนและแก๊สฮีเลียม ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน เกิดจากมวลสารของเนบิวลาที่อยู่ถัดออกมาจากดาวเคราะห์หิน ดาวเคราะห์ยักษ์เกิดจากการสะสมของแก๊สและสารที่ระเหยง่าย เช่น น้ำ เข้าไว้เป็นก้อนใหญ่ แก๊สส่วนใหญ่หลุดจากดวงอาทิตย์ และบริเวณชั้นในของระบบสุริยะที่ดวงอาทิตย์ส่งแรงดันของการแผ่รังสีผลักแก๊สเหล่านี้ออกไปไกล รวมกันเป็นดาวเคราะห์ชั้นนอกซึ่งมีความหนาแน่นต่ำ ดาวเคราะห์ชั้นนอกบางดวงมีความหนาแน่นน้อยมาก ประกอบด้วย

ดาวพฤหัสบดี

ดาวพฤหัสบดี (Jupiter) เป็นที่รู้จักกันในตำนานกรีกและโรมันในฐานะราชาแห่งเทพเจ้าทั้งปวง ซึ่งพ้องกับการที่ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ
ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ก๊าซ ( Jovian Planet ) ขนาดยักษ์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ออกไปเป็นระยะทางประมาณ 5.2 หน่วยดาราศาสตร์ ซึ่งห่างไกลกว่าวงโคจรของดาวอังคารกว่า 3 เท่า ที่ระยะห่างนี้ พลังงานจากดวงอาทิตย์แผ่มาถึงน้อยลง ก๊าซและสสารที่ระเหยง่ายจึงเริ่มรวมตัวขึ้นได้ ดาวพฤหัสบดีมีปริมาตรที่สามารถบรรจุโลกไว้ได้กว่า 1,300 ดวง และมีมวลมากกว่าสองเท่าของดาวเคราะห์อื่นๆ ในระบบสุริยะรวมกัน

นอกจากดาวพฤหัสบดีจะมีขนาดใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะแล้ว ดาวพฤหัสบดียังเป็นดาวที่มีดวงจันทร์จำนวนมากที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งปวงอีกด้วย โดยมีดวงจันทร์ที่นักดาราศาสตร์รู้จักแล้ว 61 ดวง ( สิงหาคม ค.ศ. 2003 ) มีขนาดตั้งแต่ 2,631 กิโลเมตร ลงไปจนถึงขนาดเล็กกว่า 1 กิโลเมตร ในจำนวนนี้ตั้งชื่อแล้ว 27 ดวง และที่เหลือยังไม่มีการตั้งชื่อ เพราะในปัจจุบันมีการค้นพบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การค้นพบดวงจันทร์ดวงใหม่จึงไม่ใช่เรื่องที่น่าตื่นเต้นอีกต่อไป

ดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุด 4 ดวงแรกของดาวพฤหัสบดี คือ ไอโอ ยุโรปา แกนีมีด และ คัลลิสโต ซึ่งค้พบโดยกาลิเลโอ กาลิเลอี ( Galileo Galilei ) ในปีค.ศ. 1610 ที่เขาได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องศึกษาดวงดาวเป็นปีแรก กาลิเลโอเฝ้าศึกษาการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ 4 ดวงนี้อย่างต่อเนื่อง และได้เห็นว่าดวงจันทร์ทั้ง 4 เคลื่อนที่อยู่รอบดาวพฤหัสบดี เป็นหลักฐานที่ยืนยันได้ชัดเจนวาโลกไม่ใช่ศูนย์กลางของระบบสุริยะ เพราะอย่างน้อยที่สุดก็มีดวงจันทร์ 4 ดวงที่เคลื่อนที่อยู่รอบๆดาวพฤหัสบดี ( ในเวลาต่อมา การเผยแพร่ผลการค้นพบและทฤษฎีซึ่งขัดต่อความเชื่อของศาสนจักรนี้ ได้นำคามเดือดร้อนมาสู่กาลิเลโอไปชั่วชีวิตของเขา ) ดวงจันทร์ทั้ง 4 นี้จึงเรียกรวมๆว่า ดวงจันทร์กาลิเลียน ( Galilean Satellite ) เพื่อเป็นการให้เกียรติกาลิเลโอในเวลาต่อมา

องค์ประกอบหลักของดาวพฤหัสบดีคือ ก๊าซไนโตรเจนและก๊าซฮีเลียม ซึ่งเป็นองค์ประกอบประมาณ 75% และ 25% โดยมวลตามลำดับ นอกจากก๊าซสองชนิดหลักแล้วยังมีสารอื่นๆปะปนอยู่บ้างแต่มีปริมาณน้อยมาก การศึกษาธาตุองค์ประกอบของดาวพฤหัสบดีอย่างละเอียดชี้ให้เห็นว่า ดาวพฤหัสบดีมีปริมาณธาตุองค์ประกอบคล้ายกับดวงอาทิตย์มาก แสดงให้เห็นว่าดาวเคราะห์ก๊าซดวงนี้แทบจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบเลยตั้งแต่รวมตังขึ้นเมื่อหลายพันปีมาแล้ว
เนื่องจากดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ก๊าซ จึงไม่มีพื้นผิวแข็งที่ชัดเจนดังเช่นโลกหรือดาวเคราะห์แข็งอื่นๆ แต่เนื้อสารชั้นบนบริเวณผิวของดาวค่อยๆ เบาบางลงและหายไปในอวกาศ ในการศึกษาดาวพฤหัสบดี นักดาราศาสตร์จึงใช้ระดับที่มีความดัน 1 บาร์ ( เท่ากับความดันที่ผิวโลก ) ของบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีเป็นรัศมีของดาว หากใช้นิยามนี้ ดาวพฤหัสบดีจะมีรัศมีประมาณ 70,000 กิโลเมตร ที่ระดับผิวดาวเป็นแนวยอดเมฆ ( Cloud Top ) ของดาวพฤหัสบดีซึ่งมีอุณหภูมิ -148 องศาเซลเซียล ( 125 เคลวิน ) และความหนาแน่นประมาณ 0.0002 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร

ดาวเสาร์

ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ออกมาเป็นอันดับที่ 5 ที่ระยะทางประมาณ 10 เท่าของระยะระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ หรือ 2 เท่าของขนาดวงโคจรของดาวพฤหัสบดี ที่ระยะนี้พลังงานจากดวงอาทิตย์แผ่มาถึงเพียง 1.1 % ของพลังงานที่แผ่มาถึงโลกเท่านั้น หากสังเกตดาวเสาร์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก เราจะได้เห็นวงแหวนของดาวเสาร์ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันในหมู่นักดูดาวว่าเป็น วงแหวนที่สวยงามและโดดเด่นที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ที่มีวงแหวนทุกดวง
ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ก๊าซที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเป็นอันดับสองรองจากดาวพฤหัสบดี โดยมีขนาดเล็กกว่าดาวพฤหัสบดีประมาณ 1 ใน 5 แต่ถึงกระนั้นก็ยังมีขนาดใหญ่กว่าโลกกว่า 9 เท่า ละมีปริมาตรที่สามารถบรรจุโลกไว้ได้ถึง 763 ดวง

องค์ประกอบหลักของดาวเสาร์ คือ ไนโตรเจน 75% และฮีเลียม 25% และองค์ประกอบย่อยต่างๆในอัตราส่วนที่คล้ายกับดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์มีความหนาแน่นเฉลี่ยทั้งดวงต่ำสุดในระบบสุริยะ โดยมีความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณ 0.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตรเท่านั้น นั่นคือดาวเสาร์จะลอยน้ำได้ ( หากเรามีอ่างน้ำที่ใหญ่พอสำหรับดาวเสาร์ )

วงแหวนของดาวเสาร์ค้นพบโดยกาลิเลโอ ในปีค.ศ. 1610 ในเวลาไล่เลี่ยกับการสังเกตดาวศุกร์เสี้ยวและดวงจันทร์ดาวพฤหัสบดีของเขา กล้องโทรทรรศน์ในสมัยของกาลิเลโอยังมีประสิทธิภาพไม่ดีนักกาลิเลโอจึงไม่สามารถมองเห็นวงแหวนแยกออกจากตัวดาวได้ และเห็นว่ามี หูจับ ต่อมาในปีค.ศ. 1659 คริสเตียน ฮอยเกนส์ ( Christian Huygens ) นักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์ ได้ศึกษาดาวเสาร์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่ากล้องของกาลิเลโอมาก และอธิบายว่าวงแหวนของดาวเสาร์เป็นวัตถุรูปแหวนแบนที่โคจรอยู่รอบดาวเสาร์ นับว่าเป็นข้อสรุปที่ดีที่สุดแล้วที่สามารถสรุปได้โดยการสังเกตจากโลก

แท้จริงวงแหวนของดาวเสาร์บางมาก คือ มีความหนาแน่นเฉลี่ยประมาณ 500 เมตร แต่เพราะเศษวัตถุที่ประกอบเป็นวงแหวนของดาวเสาร์สามารถสะท้อนแสงได้ดีและวงแหวนมีความกว้างรวมกว่า 80,000 กิโลเมตร จึงสามารถสังเกตได้จากโลกแม้จะห่างออกไปกว่า 1,100 ล้านกิโลเมตร เศษวัตถุในวงแหวนของดาวเสาร์มีขนาดต่างๆกัน โดยส่วนใหญ่มีขนาด 1-10 เซนติเมตร แต่บางส่วนก็มีขนาดเทียบได้กับรถยนต์หรือใหญ่กว่านั้น นักดาราศาสตร์ประมาณว่าหากรวบรวมเศษวัตถุในวงแหวนทั้งหมดของดาวเสาร์มารวมเป็นดวงจันทร์ของดาวเสาร์ดวงเดียว ดวงจันทร์ดังกล่าวจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 100 กิโลเมตร เท่านั้น

ดวงจันทร์ของดาวเสาร์ส่วนใหญ่เป็นดาวเคราะห์น้อยที่ถูกดูดจับมา สังเกตได้จากลักษณะที่บูดเบี้ยวไม่เป็นทรงกลม ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่กว่า 1,000 กิโลเมตร มักจะมีรูปร่างกลมเนื่องจากมีแรงโน้มถ่วงมากพอที่จะดึงให้เนื้อสารของดาวเข้ามาอยู่ใกล้กันได้ รูปทรงที่เปิดโอกาสให้เนื้อสารของดาวเข้ามาอยู่ใกล้กันได้มากที่สุดก็คือทรงกลม ในขณะที่ดาวเคราะห์หรือดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเล็กกว่า 1,000 กิโลเมตร มักมีแรงโน้มถ่วงน้อยเกินจึงไม่สามารถเอาชนะความแข็งของวัสดุของเนื้อสารดาวเพื่อดึงเข้ามาอยู่ใกล้ชิดกันได้ ทำให้ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่บูดเบี้ยวและไม่มีรูปทรงที่ชัดเจน ในที่นี้ได้กล่าวถึงรายละเอียดที่ย่าสนใจของดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่สุด 5 ดวงของดาวเสาร์เรียงลำดับตามขนาดจากใหญ่ไปเล็ก

ดาวยูเรนัส

ดาวยูเรนัส ( Uranus ) เป็นดาวเคราะห์ดวงแรกที่มีการค้นพบในสมัยใหม่ต่างจากดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ที่เป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่โบราณกาลแล้ว ดาวยูเรนัสค้นพบโดย วิลเลียม เฮอร์เชล (William Hershel) นักดาราศาสตร์สมัครเล่นชาวเยอรมันที่มาตั้งรกรากในอังกฤษได้ใช้กล้อง โทรทรรศน์ขนาด 6.4 นิ้วที่เขาประดิษฐ์ขึ้นเองส่องสำรวจท้องฟ้าอย่างเป็นระบบ และค้นพบดาวยูเรนัสในวันที่ 13 มีนาคม ค.ศ. 1781 ในเบื้องต้นเขาคิดว่าวัตถุที่เขาพบคือดาวหางดวงหนึ่ง แต่หลังจากการติดตามสังเกตอยู่หลายสัปดาห์ เฮอร์เชลได้คำนวณวงโคจรของวัตถุที่เขาค้นพบและพบว่าวัตถุดังกล่าวคือดาว เคราะห์ดวงใหม่ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ไกลจากวงโคจรของดาวเสาร์อกไปถึง 2 เท่า

ดาวยูเรนัสโคจรรอบดวงอาทิตย์หนึ่งรอบในเวลา 84 ปีของโลก ลักษณะการโคจรที่โดดเด่นที่สุดของดาวยูเรนัส คือ แกนของดาวเอียงทำมุมกับระนาบสุริยะถึง 98 องศา หรือเกินกว่ามุมฉากมาเล็กน้อย ดาวยูเรนัสจึงหมุนรอบตัวเองในลักษณะตะแคงข้าง ซึ่งส่งผลให้ฤดูกาลของดาวยูเรนัสยาวนานมากซีกหนึ่งของดาวจะอยู่ในฤดูหนาวนาย 42 ปี ในขณะที่อีกซีกหนึ่งอยู่ในฤดูร้อนนาน 42 ปี
นั่นคือ ณ บางจุดบนดาวยูเรนัส ดวงอาทิตย์จะไม่ตกเลยในช่วง 42 ปี และทางตรงกันข้าม บางบริเวณก็จะไม่ได้รับแสงอาทิตย์เลยเป็นเวลา 42 ปี เช่นกัน ผลัดกันเช่นนี้เรื่อยไป อย่างไรก็ตาม เนื่องจากดาวยูเรนัสอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ออกไปไกลมาก พลังงานจากดวงอาทิตย์จึงแผ่ไปถึงดาวยูเรนัสเพียง 0.27% ของพลังงานที่แผ่มาถึงโลกซึ่งทำให้ “ฤดูหนาว” และ “ฤดูร้อน” บนดาวยูเรนัส มีอุณหภูมิต่างกันประมาณ 2 องศาเซลเซียสเท่านั้น

ดาวยูเรนัสมีวงแหวนเช่นเดียวกับดาวเคราะห์ก๊าซดวงอื่น ๆ วงแหวนของดาวยุเรสัสได้รับการค้นพบในปี ค.ศ. 1977 โดยคณะนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยคอร์เนลล์ (Comell University) ประเทศสหรัฐอเมริกา ซึ่งสังเกตปรากฏการณ์ดาวยูเรนัสเคลื่อนบังดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง นักดาราศาสตร์พบว่าชั่วขณะหนึ่งก่อนที่ดาวจะลับหายไปในขอบของดาวยูเรนัส แสงของดาวมืดหายไปและกลับสว่างขึ้นใหม่ 9 ครั้ง และการปรากฏมืด ๆ สว่าง ๆ ของดาวก็เกิดขึ้นในลักษณะเดียวกันอีกครั้ง เมื่อดาวยูเรนัสเพิ่งโคจรผ่านดาวนักดาราศาสตร์คณะนี้จึงสรุปว่าดาวยูเรนัสมีวงแหวน 9 วงอยู่รอบดาว โดยปกติแล้วจางเกินกว่าจะสังเกตได้จากโลก แต่เมื่อเคลื่อนที่ยังดาวจึงเห็นแสงดาวมือไปหลายครั้งดังกล่าว

ดาวยูเรนัสมีดวงจันทร์ที่รู้จักแล้ว 21 ดวง (สิงหาคม ค.ศ. 2003) มีชื่อเรียกแล้วทั้งหมด ในจำนวนนี้มีดวงจันทร์ 5 ดวงหลักที่มีรัศมีมากกว่า 200 กิโลเมตรคือ ไททาเนีย (Titania) โอบีรอน (Oberon) อัมเบรียล (Umbriel) แอเรียล (Ariel) และมิแรนดา (Miranda) (เรียงตามขนาดจากใหญ่ไปเล็ก) จากตารางข้อมูลดวงจันทร์ของดาวยูเรนัสในภาคผนวก จะเห็นได้ชัดว่าดวงจันทร์ที่มีขนาดต่ำกว่า 1,000 กิโลเมตรมีลักษณะบูดเบี้ยวไม่เป็นทรงกลม ซึ่งสนับสนุนทฤษฎีการรวมตัวเป็นทรงกลมของดาวเคราะห์ได้เป็นอย่างดี

ดาวเนปจูน

ดาวเนปจูนอยู่โคจรอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เฉลี่ย 4,500 ล้านกิโลเมตร หรือประมาณ 30 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ เวลา 1 ปีของดาวเนปจูนหรือระยะเวลาที่ดาวเนปจูนใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์หนึ่งรอบยาวถึง 165 ปีของโลก นั่นคือตั้งแต่เรารู้จักดาวเนปจูนในปี ค.ศ. 1848 ดาวเนปจูนยังโคจรรอบดวงอาทิตย์ไม่ครบหนึ่งรอบเสียด้วยซ้ำ ที่ระยะห่างนี้แม้แต่แสงจากดวงอาทิตย์ก็ยังต้องใช้เวลากว่า 4 ชั่วโมง จึงจะเดินทางถึงดาวเนปจูน (ในขณะที่ใช้เวลาเพียง 8 นาที 20 วินาที ในการเดินทางมาถึงโลก)

ปัจจุบันมียานอวกาศเพียงลำเดียวที่เดินทางไปสำรวจดาวเนปจูน คือ ยานวอยเอเจอร์ 2 (Voyager 2) ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งใช้เวลาเดินทาง 12 ปี โดยได้สำรวจดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ และดาวยูเรนัส ไปตามรายทางก่อนจะไปถึงดาวเนปจูนในเดือน สิงหาคม ค.ศ. 1989

ดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ก๊าซที่มีขนาดเล็กกว่าดาวยูเรนัสเล็กน้อย คือ มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50,000 กิโลเมตร ดาวเนปจูนมีปริมาตรมากกว่าโลกประมาณ 60 เท่า ในขณะที่มีมวลมากกว่าโลก 17 เท่า ซึ่งแสดงว่าลักษณะโครงสร้างภายในของดาวเนปจูนน่าจะคล้ายกับดาวยูเรนัสมากกว่าดาวพฤหัสบดีหรือดาวเสาร์
บรรยากาศของดาวเนปจูนมีลักษณะและปรากฏการณ์หลายประเภทปรากฏให้เห็นชัดกว่าดาวยูเรนัสมาก เมื่อครั้งที่ยานวอยเอเจอร์ 2 บินผ่านสำรวจดาวเนปจูน ยานได้ถ่ายภาพพายุหมุนขนาดใหญ่บนดาวเนปจูน ซึ่งเป็นจุดสีเข้มคล้ายกับจุดแดงใหญ่ของดาวพฤหัสบดีแต่เล็กกว่าประมาณครึ่งหนึ่งและมีสีน้ำเงิน จึงมีชื่อเรียกว่า จุดมืดใหญ่ (The Great Dark Spot) นอกจากนี้ยานวอยเอเจอร์ได้พบหมอกที่ปกคลุมอยู่ทั่วทั้งดาวเนปจูนอีกด้วย

นักดาราศาสตร์ได้พบดาวบริวารสองดวงที่หมุนรอบดาวเนปจูน ดาวดวงหนึ่งมีขนาดเล็กชื่อว่า Neried ซึ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 300 ไมล์ และหมุนรอบห่างจากดาวเนปจูน 3,475,000 ไมล์ ดาวบริวารดวงอื่นๆของดาวเนปจูนคือดาว Triton มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 2,100 ไมล์เป็นดาวบริวารที่ใหญ่เป็นที่สี่ ดาว Triton อาจมีบรรยากาศ มันอาจมีมหาสมุทรมีเธนและไนโตรเจนมันหมุนรอบดาวเนปจูนโดยห่างจากดาวเนปจูนเป็นระยะทาง 220,625 ไมล์ ดาว Triton หมุนรอบดาวเนปจูนในทิศทางตรงกันข้ามจากดาวบริวารส่วนใหญ่ มันยังเคลื่อนไหวเข้าไกล้ดาวเนปจูนในเวลา 10 ล้าน ถึง 100 ล้านปี มันอาจปะทะกับดาวเนปจูนหรือมันอาจแตกออกเป็นชิ้นเล็กๆและก่อตัวเป็นรูปวงแหวนขนาดกว้างล้อมรอบดาวเนปจูน

ดงดาวหางของออร์ต (Oort’s comet could)

เป็นบริเวณที่อยู่ของดาวหางซึ่งเป็นวัตถุท้องฟ้าที่ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง ประกอบด้วยฝุ่นผงเศษหิน ก้อนน้ำแข็งและแก๊สแข็งตัวจึงเรียกว่าก้อนน้ำแข็งสกปรก โครจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ขณะที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ จะไม่มีหางและแสงสว่างแต่เมื่อเข้าใกล้จะทำให้ผิวนอกของใจกลางหัวดาวหางซึ่งเป็นของแข็งระเหิดเป็นแก๊ส เป็นฝุ่น ด้วยความร้อนและลมสุริยะกลายเป็นหัวฝุ่นและแก๊สที่พุ่งไปในทิศตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์ กลางเป็นหางและสว่างขึ้น ลมสุริยะดังกล่าวจะผลักดันให้หางของดาวหางพุ่งในทิศตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์

สะเก็ดดาว คือ เศษวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ มีขนาดตั้งแต่ก้อนหินขนาดใหญ่ลงไปถึงผงฝุ่น เมื่อสะเก็ดดาวเคลื่อนที่เข้าสู่บรรยากาศของโลก (หรือของดาวเคราะห์อื่น) ทำให้เกิดความร้อนและแสงสว่างมองเห็นเป็นดาวตก คนทั่วไปมักเข้าใจว่าแสงสว่างนี้เกิดจากความเสียดทานระหว่างสะเก็ดดาวกับบรรยากาศ แต่ในความเป็นจริง กระบวนการหลักของการเกิดดาวตก คือ การแตกตัวเป็นไอออน (ionization) ของอนุภาคในบรรยากาศ หากสะเก็ดดาวมีขนาดใหญ่ วัตถุที่ตกลงถึงพื้นดิน เรียกว่า อุกกาบาต (meteorite) สะเก็ดดาวที่ลุกไหม้จนหมดในชั้นบรรยากาศของโลกเรียกว่า ดาวตก หรือ ผีพุ่งไต้ (meteor) ดาวตกที่สว่างมาก ๆ คือสว่างกว่าดาวศุกร์ อาจเรียกว่าลูกไฟ (fireball) สะเก็ดดาวจำนวนมากเป็นส่วนหนึ่งอยู่ในฝนดาวตก

แถบไคเปอร์ หมายถึง บริเวณที่อยู่เลยวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป ที่ด้านนอกระบบสุริยะรอบนอก มีบริเวณกว้าง 3,500 ล้านไมล์ มีก้อนวัตถุแข็ง เป็นน้ำแข็งขนาดเล็กจำนวนมากโคจรรอบดวงอาทิตย์ ลักษณะคล้ายกับแถบดาวเคราะห์น้อย ที่อยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี วัตถุที่อยู่ในแถบไคเปอร์ มีชื่อเรียกว่า วัตถุในแถบไคเปอร์(Kuiper Belt Object - KBO) หรืออีกชื่อหนึ่งว่า วัตถุพ้นดาวเนปจูน (Trans-Neptunian Object - TNO) ซึ่งมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง เชื่อกันว่าก้อนน้ำแข็งเหล่านี้ เป็นแหล่งกำเนิดของดาวหางคาบสั้น โดยชื่อแถบไคเปอร์นี้ ได้ตั้งเพื่อเป็นเกียรติแก่ เจอราร์ด ไคเปอร์ ผู้ค้นพบ