ดาราศาสตร์คืออะไร?
ดาราศาสตร์คือการศึกษาทุกสิ่งในจักรวาลที่อยู่นอกชั้นบรรยากาศของโลก ซึ่งรวมถึงวัตถุที่เรามองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และดวงดาวต่างๆ นอกจากนี้ยังรวมถึงวัตถุที่เรามองเห็นได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์หรือเครื่องมืออื่นๆ เท่านั้น เช่น กาแล็กซีอันไกลโพ้นและอนุภาคเล็กๆ และยังมีคำถามเกี่ยวกับสิ่งที่เรามองไม่เห็นเลย เช่น สสารมืดและพลังงานมืด
แนวคิดสำคัญเกี่ยวกับดาราศาสตร์คืออะไร?
- เมื่อเรามองขึ้นไปบนท้องฟ้ายามค่ำคืน เราเห็นรูปแบบและต้องการอธิบาย
ผู้สังเกตการณ์ในยุคแรกๆ ที่มองดูท้องฟ้ายามค่ำคืนสังเกตเห็นรูปแบบต่างๆ ของดวงดาว รูปแบบเหล่านี้ซึ่งเราเรียกว่ากลุ่มดาวอาจดูเหมือนเปลี่ยนสถานที่ แต่จะไม่เปลี่ยนรูปร่าง ผู้คนทั่วโลกตั้งชื่อให้พวกมัน (เช่น นายพรานนายพรานหรือสิงโตสิงห์) และเล่าเรื่องราวเกี่ยวกับพวกมัน คุณอาจรู้จักเรื่องราวเหล่านี้ในฐานะตำนานหรือโหราศาสตร์ โหราศาสตร์เป็นเรื่องสนุกที่จะคิด แต่มันแตกต่างจากดาราศาสตร์ โหราศาสตร์ไม่ใช่วิทยาศาสตร์!
ผู้สังเกตการณ์ในยุคแรก ๆ ยังสังเกตเห็นวัตถุสว่างบางอย่างบนท้องฟ้าที่ดูเหมือนล่องลอยอยู่ท่ามกลางหมู่ดาว นักปรัชญาชาวกรีกโบราณเรียกวัตถุเหล่านี้ว่า “ดาวเคราะห์” ซึ่งแปลว่า “คนพเนจร” ในภาษากรีก ดาวเคราะห์เหล่านี้เป็นเพื่อนบ้านที่ใกล้ของเรา และพวกมันก็เคลื่อนที่ พวกมันโคจรรอบดวงอาทิตย์ เช่นเดียวกับโลก
- ท้องฟ้ากว้างใหญ่และระยะห่างระหว่างวัตถุอาจมากได้
หากมองด้วยตาเปล่า ดวงดาวจะดูเหมือนจุดแสงเล็กๆ แต่ดาวไม่ได้เล็กมาก พวกมันมีขนาดใหญ่และเป็นลูกก๊าซที่เผาไหม้เหมือนดวงอาทิตย์ของเรา พวกมันดูเล็กเพราะอยู่ไกลมาก ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ระบบสุริยะของเรามากที่สุดอยู่ห่างออกไป 4 ปีแสง ซึ่งอยู่ห่างออกไป 20 ล้านล้านไมล์
ดวงดาวทั้งหมดอาจดูอยู่ห่างออกไปเท่าๆ กัน ราวกับว่าพวกมันติดอยู่บนกำแพงโดมยักษ์ แต่นั่นก็เป็นภาพลวงตาเช่นกัน ดาวฤกษ์บางดวงอยู่ห่างจากโลกมากกว่าดาวดวงอื่นๆ หลายหมื่นปีแสง คุณสามารถเห็นภาพลวงตานี้ด้วยตัวคุณเองโดยสร้าง Big Dipper ของคุณเอง เราจะบอกได้อย่างไรว่าดวงดาวอยู่ไกลแค่ไหน? เงื่อนงำประการหนึ่งคือความสว่างของมัน
ดวงดาวที่อยู่ไกลออกไปจะดูสลัวกว่าที่พวกมันจะมองเห็นได้หากเราอยู่ใกล้พวกมัน แต่เบาะแสนั้นไม่น่าเชื่อถือมากนัก เนื่องจากดาวฤกษ์มีความสว่างแตกต่างกันมาก ดาวบางดวงที่โดดเด่นบนท้องฟ้า จริงๆ แล้วไม่ได้อยู่ห่างไกลมากนักเมื่อเทียบกับดาวดวงอื่น—พวกมันใหญ่และสว่างมากอย่างไม่น่าเชื่อ และดาวที่อยู่ใกล้เคียงบางดวงก็สลัว ในความเป็นจริง พร็อกซิมุส เซนตูรี ซึ่งเป็นดาวเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดของดวงอาทิตย์นั้นจางและเล็กมากจนเราต้องใช้กล้องโทรทรรศน์จึงจะมองเห็นได้!
ดังนั้น นักดาราศาสตร์จึงพึ่งพาการวัดสิ่งที่เรียกว่าพารัลแลกซ์เพื่อหาระยะทางของดวงดาว พวกเขาดูดาวที่อยู่ใกล้เคียงจากสองแห่งและเปรียบเทียบตำแหน่งของมันเมื่อเทียบกับดาวดวงอื่นที่อยู่ไกลกว่ามาก
- ทุกสิ่งในอวกาศเคลื่อนที่ตลอดเวลา
คุณอาจรู้สึกเหมือนกำลังนั่งอยู่เฉยๆ แต่จริงๆ แล้วคุณกำลังบินผ่านอวกาศอย่างรวดเร็วอย่างไม่น่าเชื่อ! นั่นเป็นเพราะโลกกำลังแบกคุณเหมือนยานอวกาศ
โลกกำลังหมุน หากคุณยืนอยู่บนเส้นศูนย์สูตร คุณและจุดที่อยู่ใต้เท้าของคุณจะหมุนด้วยความเร็วประมาณหนึ่งพันไมล์ต่อชั่วโมง แต่โลกก็โคจรรอบดวงอาทิตย์เช่นกัน ซึ่งเคลื่อนที่ได้เร็วยิ่งขึ้น: 67,000 ไมล์ต่อชั่วโมง และดวงอาทิตย์เองก็กำลังเคลื่อนที่รอบใจกลางกาแล็กซีของเรา โดยนำพาทุกสิ่งในระบบสุริยะไปกับมันด้วยอัตรา 490,000 ไมล์ต่อชั่วโมง และนั่นไม่ใช่ทั้งหมด กาแล็กซีของเรา ทางช้างเผือก กำลังเคลื่อนที่ด้วยอัตรา 872,405 ไมล์ต่อชั่วโมง กระจุกกาแล็กซีของเราก็เคลื่อนที่เช่นกัน และทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาลก็เช่นกัน
- แรงโน้มถ่วงดึงดูดทุกสิ่งเข้าด้วยกัน
ถ้าโลกเคลื่อนที่เร็วมาก ทำไมเราไม่บินออกไปล่ะ? ขอบคุณแรงโน้มถ่วงสำหรับสิ่งนั้น แรงโน้มถ่วงเป็นแรงดึงดูดระหว่างวัตถุทั้งหมดในจักรวาล แรงโน้มถ่วงของวัตถุขึ้นอยู่กับมวลของมัน—ปริมาณสสารทั้งหมด หรือ “สิ่งของ” ยิ่งวัตถุมีมวลมากเท่าใด แรงโน้มถ่วงก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และยิ่งวัตถุสองชิ้นอยู่ใกล้กันมากเท่าไหร่ แรงดึงดูดระหว่างวัตถุทั้งสองก็จะยิ่งแรงมากขึ้นเท่านั้น แรงโน้มถ่วงคือสิ่งที่ทำให้เท้าของคุณอยู่บนพื้น และสิ่งที่ทำให้โลกและดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์แทนที่จะลอยห่างออกไป
เมื่อคุณกระโดด คุณจะตกลงสู่พื้นโลกเสมอ อะไรมีขึ้นก็ต้องมีลง จริงไหม? ไม่เชิง! บางสิ่งสามารถพุ่งขึ้นและลงมาไม่ได้หากถึงความเร็วหลุดพ้น ซึ่งเป็นความเร็วที่หลุดออกจากแรงโน้มถ่วงของโลก นั่นคือวิธีการทำงานของจรวด เครื่องยนต์ของพวกเขาได้รับการออกแบบให้ดันจรวดขึ้นอย่างแรงจนเคลื่อนที่เร็วพอที่จะหนีไปได้ จักรวาลเต็มไปด้วยดวงดาวและดาวเคราะห์ที่ “หนี” ซึ่งรอดพ้นจากแรงโน้มถ่วงของเพื่อนบ้าน
- มีแสงสว่างมากมายเกินกว่าที่ตาเราจะมองเห็นได้
แสงเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่งที่เรียกว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้า เราเห็นวัตถุเพราะมันสะท้อนหรือสะท้อนแสงเข้าตาเรา แต่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีอยู่เต็มสเปกตรัม และดวงตาของเราสามารถตรวจจับได้เพียงส่วนเล็กๆ เล็กๆ ของมันเท่านั้น ส่วนนั้น—แสงที่มองเห็น—ประกอบด้วยแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกันซึ่งเรารับรู้เป็นสีต่างๆ ถ้าคุณคิดว่าสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นคีย์บอร์ดเปียโน แสงที่มองเห็นได้จะเทียบเท่ากับอ็อกเทฟเดี่ยว วัตถุในอวกาศกำลังปล่อยหรือสะท้อนรังสีจากสเปกตรัมทั้งหมด รวมถึงรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) อินฟราเรด ไมโครเวฟ และคลื่นวิทยุ ในการดูรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองไม่เห็นนี้ เราจำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษ เช่น กล้องโทรทรรศน์ไมโครเวฟและกล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมา
- จักรวาลมีสิ่งลึกลับที่มองไม่เห็น
จนถึงตอนนี้ เราได้พูดถึงสิ่งต่างๆ ที่เราสามารถตรวจจับได้ด้วยตาและเครื่องมือของเรา เช่น กาแล็กซี ดวงดาว และดาวเคราะห์ วัตถุเหล่านี้ (และแม้แต่ต้นไม้ ลูกสุนัข และตัวเรา) ล้วนเรียกว่าสสาร แต่คุณรู้หรือไม่ว่ามีสิ่งต่าง ๆ ในจักรวาลที่เราตรวจไม่พบไม่ว่าเราจะใช้เครื่องมืออะไร เรียกว่าสสารมืดและพลังงานมืด
สสารมืดไม่ปล่อยแสงเหมือนกาแล็กซีหรือดูดกลืนแสงเหมือนหลุมดำ นักวิทยาศาสตร์รู้ว่ามันมีอยู่เพราะมันมีแรงดึงดูดเช่นเดียวกับสสารทั่วไป
พลังงานมืดเป็นแรงกดดันลึกลับที่ทำงานต่อต้านแรงโน้มถ่วง ผลักสสารออกจากกัน
นักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบมากนักเกี่ยวกับสสารมืดและพลังงานมืด แต่พวกเขาทำงานอย่างหนักเพื่อพยายามค้นหาข้อมูลเพิ่มเติม บางทีหนึ่งในนักวิทยาศาสตร์เหล่านั้นอาจจะเป็นคุณ!
- ต้องใช้ทีมงานที่ทำงานร่วมกันเพื่อศึกษาจักรวาล
เมื่อคุณนึกถึงนักดาราศาสตร์ คุณอาจกำลังจินตนาการถึงใครบางคนที่ใช้กล้องโทรทรรศน์เพื่อรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุบนท้องฟ้า นักดาราศาสตร์บางคนทำเช่นนั้น พวกเขาเรียกว่านักดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์ แต่ยังมีนักดาราศาสตร์ประเภทอื่นๆ อีกมากด้วย! คุณชอบสร้างสิ่งต่างๆ ไหม? ทำให้สิ่งต่าง ๆ ทำงาน? เขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์? แก้สมการ? มีนักดาราศาสตร์ที่ทำสิ่งต่าง ๆ เช่นนี้
สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ contestedstreets.com