สภาพระบบสุริยะในปัจจุบัน

"ระบบสุริยะ" ประกอบด้วยดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางแห่งความโน้มถ่วง ดึงดูดให้เหล่าสมาชิกโคจรอยู่โดยรอบ การศึกษาดาราศาสตร์และอวกาศด้วยเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ และการถ่ายภาพที่พัฒนาก้าวหน้าขึ้น ทำให้นักดาราศาสตร์ค้นพบวัตถุใหม่ในระบบสุริยะที่อยู่ไกลออกไปเพิ่มมากขึ้นด้วย จึงเปลี่ยนแปลงความคิดเกี่ยวกับระบบสุริยะที่เคยมีมาแต่เดิม
 

•ใน พ.ศ. ๒๕๔๙ "สมาพันธ์ดาราศาสตร์นานาชาติ" (International Astronomical Union - IAU) เสนอให้แบ่งสมาชิก ในระบบสุริยะ เป็น ๓ กลุ่มใหญ่ คือ กลุ่มดาวเคราะห์ (Planets) มีแต่ ๘ ดวง คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน กลุ่มดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planets) ได้แก่ พลูโต อีรีส และซีเรส นอกจากนั้น ยังมีกลุ่มวัตถุขนาดเล็กจำพวกดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง อุกกาบาต โคจรอยู่ทั่วไปในระบบสุริยะด้วย

•เมื่อมองจากด้านเหนือของระบบสุริยะ บรรดาเหล่าสมาชิกส่วนใหญ่หมุนรอบตัวเอง และโคจรรอบดวงอาทิตย์ในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาไปในทางเดียวกัน ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่มีวงโคจรค่อนข้างกลม และโคจรอยู่ในระนาบใกล้เคียงกับระนาบทางโคจรของโลก รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งเรียกว่า "ระนาบสุริยวิถี" (Ecliptic) ลักษณะเช่นนี้น่าจะเป็นผลมาจากการก่อกำเนิด และมีวิวัฒนาการมาจากมวลสารดั้งเดิมกลุ่มก้อนเดียวกัน

กำเนิดระบบสุริยะ

จากสภาพของระบบสุริยะปัจจุบัน และการศึกษาสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้านานาชนิดอย่างต่อเนื่องยาวนาน โดยอาศัยเครื่องมือดาราศาสตร์และเทคโนโลยีใหม่ นักดาราศาสตร์ได้ประมวลข้อมูลและสันนิษฐานถึงประวัติกำเนิดระบบสุริยะมาเป็นลำดับ ดังนี้

๑) ระบบสุริยะมีกำเนิดมาจากซากระเบิดสลายตัวของดาวฤกษ์ เมื่อประมาณ ๕,๐๐๐ ล้านปีก่อน กลุ่มก๊าซและฝุ่นขนาดมหึมาที่เป็นต้นกำเนิดระบบสุริยะ ประกอบด้วย ก๊าซไฮโดรเจน และฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ หมุนวนแผ่กว้าง รอบศูนย์กลาง จนเกิดลักษณะเป็นรูปจานแบน เมื่ออุณหภูมิรอบนอกค่อย ๆ ลดลง มวลสารต่าง ๆ หลอมรวมกัน และก่อตัวเป็นวัตถุแรกเริ่ม เรียกว่า "เศษดาวเคราะห์" ระบบสุริยะยุคแรกจึงเต็มไปด้วย เศษดาวเคราะห์แผ่ออกคล้ายเป็นวงแหวนกว้างใหญ่ โคจรรอบกลุ่มก๊าซต้นกำเนิดของดวงอาทิตย์ เศษดาวเคราะห์เหล่านี้มีการปะทะและรวมตัวกันอยู่เสมอ จนมีขนาดใหญ่ขึ้นและมีแรงโน้มถ่วงสูงพอที่จะดึงดูดวัตถุขนาดเล็กอื่น ๆ มารวมตัวกัน พัฒนาเป็นต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ในเวลาต่อมา

๒) เมื่อกลุ่มก๊าซต้นกำเนิดของดวงอาทิตย์บีบอัดตัวเล็กลง จนอุณหภูมิที่ใจกลางสูงขึ้น ภายใต้ความดันสูงมากถึงระดับเกิดปฏิกิริยาเทอร์มอนิวเคลียร์ จึงเกิดเป็นดาวฤกษ์ใหม่ คือ "ดวงอาทิตย์" ซึ่งแผ่พลังงานออกไปโดยรอบ พลังลมสุริยะในช่วงแรกนั้นรุนแรง พัดพาก๊าซที่ห่อหุ้มดาวเคราะห์ในเขตชั้นในของระบบสุริยะ ให้หลุดออกไปจากดาวเคราะห์ รวมทั้งค่อย ๆ กำจัดฝุ่นและก๊าซที่กระจายอยู่ระหว่างดาวเคราะห์ทั้งหลาย ทำให้อาณาเขตระบบสุริยะปลอดโปร่งมากขึ้น 

• ในช่วงอายุเริ่มต้นของระบบสุริยะ เศษดาวเคราะห์คงโหมกระหน่ำ พุ่งชนดาวเคราะห์ดวงใหม่ ๆ อย่างหนักและต่อเนื่อง จึงปรากฏเป็นหลุมอุกกาบาตมากมายบนพื้นผิวหินแข็งของดาวเคราะห์ และดาวบริวารของดาวเคราะห์ทั่วไปในระบบสุริยะมาจนถึงทุกวันนี้
 

• ดาวเคราะห์ก๊าซดวงใหญ่ที่อยู่ชั้นนอกของระบบสุริยะ เช่น ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ มีลักษณะคล้ายระบบสุริยะขนาดเล็กซ้อนอยู่ในระบบสุริยะใหญ่ ที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง เนื่องจากดาวเคราะห์ทั้งสองดวง ต่างมีปริมาณไฮโดรเจน และฮีเลียมสูงมาก คล้ายกับดวงอาทิตย์เช่นกัน แต่มวลสารต้นกำเนิดดาวเคราะห์คงมีขนาดไม่ใหญ่พอ และใจกลางดวงมีอุณหภูมิ และความดันไม่สูงมากถึงระดับที่จะเกิดปฏิกิริยาเทอร์มอนิวเคลียร์จนระเบิดเป็นดาวฤกษ์ได้ สังเกตได้ว่าเหล่าดาวบริวารชั้นในของดาวเคราะห์ทั้งสองดวง ต่างมีพื้นผิวหินแข็ง คล้ายดาวเคราะห์ชั้นในของระบบสุริยะเช่นกัน
 

• ดาวเคราะห์น้อยเป็นเศษดาวเคราะห์ดั้งเดิมที่ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีรบกวน จนไม่สามารถรวมตัวกันเกิดเป็นดาวเคราะห์ดวงใหญ่ได้ ยังคงโคจรเป็นกลุ่มใหญ่อยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับวงโคจรของดาวพฤหัสบดี เหล่าดาวเคราะห์น้อยก็เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงใหญ่ คือ มีองค์ประกอบแตกต่างกัน ตามระยะห่างจากดวงอาทิตย์
 

• ดาวหางเป็นเศษดาวเคราะห์ที่ห่อหุ้มด้วยน้ำแข็ง ถูกดีดออกจากอาณาเขตระบบสุริยะด้วยอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ชั้นนอก สันนิษฐานว่าคงมีดาวหางอยู่มากมายในเขตห่างไกล ที่เลยจากเขตของดาวเนปจูนออกไป จนน่าจะเป็นอาณาจักรของดาวหางห่อหุ้มอาณาเขตรอบนอกของระบบสุริยะไว้ หรือที่เรียกกันว่า "ดงดาวหางของออร์ต" (Oort comet cloud) เนื่องจากสังเกตพบว่าดาวหางคาบสั้นที่มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์น้อยกว่า ๒๐๐ ปี กับดาวหางคาบยาวที่มีวงโคจรกว้างไกลมาก มีวิถีโคจรแตกต่างกัน ดาวหางคาบสั้นมีระนาบโคจรใกล้เคียงกับระนาบสุริยวิถี และโคจรไปทางเดียวกับดาวเคราะห์ ต่างจากดาวหางคาบยาวที่มีวิถีโคจรมาจากทุกทิศทางอย่างไม่เป็นระเบียบ ซึ่งสอดคล้องกับความคิดเรื่องดงดาวหางของออร์ต
 

• ปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ค้นพบวัตถุน้ำแข็งมากมายโคจรอยู่เป็นแถบวงแหวนใหญ่ อยู่ไกลเลยจากวงโคจรของดาวเนปจูนออกไป ซึ่งสอดคล้องกับการค้นพบว่าลักษณะที่ปรากฏรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นที่อยู่ใกล้ เช่น ดาววีกา (Vega) และดาวโฟมัลโอต (Fomalhaut) ก็มีธรรมชาติคล้ายกับมีเศษวัตถุน้ำแข็งห่อหุ้มโดยรอบเช่นเดียวกับระบบสุริยะของเรา การศึกษาวัตถุบริวารเล็ก ๆ ในระบบสุริยะ เช่น ดาวเคราะห์น้อย และดาวหาง โดยเฉพาะดาวหางที่มาจากอาณาเขตรอบนอกของระบบสุริยะ จึงน่าจะทำให้มนุษย์เข้าใจถึงสภาพดั้งเดิมของระบบสุริยะแรกกำเนิดได้

ลักษณะของสมาชิกในระบบสุริยะ

สมาชิกในครอบครัวระบบสุริยะล้วนมีลักษณะเฉพาะดวงแตกต่างกัน สันนิษฐานว่าเกิดจากโครงสร้าง และองค์ประกอบของมวลสารในกลุ่มก๊าซต้นกำเนิดดาวเคราะห์แตกต่างกัน รวมทั้งมีการกระจายตัวในระยะห่างจากดวงอาทิตย์แตกต่างกันด้วย กล่าวคือ "ดาวเคราะห์ชั้นใน" ใกล้ดวงอาทิตย์ ประกอบด้วยธาตุและสารประกอบหนักจำพวกเหล็ก และซิลิเกต จึงล้วนมีพื้นผิวเป็นหินแข็งคล้ายโลก ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร แต่"ดาวเคราะห์ชั้นนอก" เป็นดาวเคราะห์ก๊าซ จำพวกมีเทน และแอมโมเนีย มีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับโลก แต่อาจมีแกนในแข็งขนาดเล็กอยู่ที่ใจกลาง ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน ทั้งนี้อาจเป็นเพราะอิทธิพลของลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ ทำให้ก๊าซหนาทึบในบรรยากาศดั้งเดิมของดาวเคราะห์ชั้นในหลุดหนีหายไป