วิทยาศาสตร์อวกาศเป็นสาขากว้างๆ ที่ศึกษาทุกสิ่งนอกเหนือจากชั้นบรรยากาศของโลก ตั้งแต่อุกกาบาตที่เล็กที่สุดไปจนถึงกาแล็กซีที่ใหญ่ที่สุด รวมถึงการที่วัตถุเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร และกฎที่ควบคุมพลวัตของพวกมัน ในบทนี้ เราจะสำรวจแนวคิดพื้นฐานของวิทยาศาสตร์อวกาศ รวมถึงระบบสุริยะ วงจรชีวิตของดวงดาว และแรงโน้มถ่วงที่น่าทึ่ง
ระบบสุริยะคือพื้นที่ใกล้เคียงของเราในอวกาศ ประกอบด้วยดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์แปดดวง ดวงจันทร์ ดาวหาง ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ ดาวเคราะห์สามารถแบ่งได้เป็นสองประเภท: ดาวเคราะห์หินชั้นใน (ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร) และดาวเคราะห์ยักษ์ชั้นนอก (ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน) ดาวพลูโต ซึ่งเดิมถือเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ปัจจุบันจัดเป็นดาวเคราะห์แคระ
ดาวเคราะห์แต่ละดวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เนื่องจากแรงโน้มถ่วง วงโคจรเป็นรูปวงรี แต่ส่วนใหญ่จะเกือบเป็นวงกลม ดาวเคราะห์ชั้นในมีวงโคจรสั้นกว่า จึงใช้เวลาเดินทางรอบดวงอาทิตย์น้อยกว่าเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ชั้นนอก
ดาวฤกษ์เป็นพลาสมาทรงกลมขนาดใหญ่และส่องสว่างซึ่งยึดติดกันด้วยแรงโน้มถ่วง วงจรชีวิตของดาวฤกษ์มีระยะเวลาหลายพันล้านปีและถูกกำหนดโดยมวลของมันเป็นหลัก ระยะชีวิตของดวงดาวได้แก่:
แรงโน้มถ่วงเป็นพลังพื้นฐานของธรรมชาติที่ดึงดูดวัตถุสองชิ้นที่มีมวลเข้าหากัน กฎแรงโน้มถ่วงสากลของไอแซก นิวตัน มักมีสูตรดังนี้
\(F = G \frac(m1 m2)(r^2)\)โดยที่ \(F\) คือแรงระหว่างมวล \(G\) คือค่าคงตัวโน้มถ่วง \(m 1\) และ \(m2\) คือมวลของวัตถุ และ \(r\) คือ ระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของมวลทั้งสอง
แรงโน้มถ่วงคือสิ่งที่ทำให้ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงดาวและดวงจันทร์อยู่ในวงโคจรรอบดาวเคราะห์ ยังรับผิดชอบการก่อตัวของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และกาแล็กซีอีกด้วย
ความอยากรู้อยากเห็นของมนุษย์ผลักดันให้เราออกไปสำรวจนอกโลกของเรา ยานอวกาศได้ไปเยือนดาวเคราะห์ทุกดวงในระบบสุริยะ และกล้องโทรทรรศน์เช่นฮับเบิลช่วยให้เราสามารถมองเข้าไปในจักรวาลอันห่างไกล ค้นพบกาแลคซี ดวงดาว และปรากฏการณ์ของจักรวาล
ความก้าวหน้าล่าสุดมุ่งเน้นไปที่การค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบ ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวฤกษ์อื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์ วิธีการต่างๆ เช่น วิธีการผ่านหน้า โดยจะตรวจสอบความสว่างของดาวฤกษ์เพื่อดูการลดลงที่เกิดจากดาวเคราะห์ที่โคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์ และวิธีการความเร็วแนวรัศมี ซึ่งค้นหาการเปลี่ยนแปลงของเส้นสเปกตรัมของดาวฤกษ์เนื่องจากอิทธิพลโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ ประสบความสำเร็จในการระบุดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะนับพันดวง
วิทยาศาสตร์อวกาศเสริมสร้างความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลและสถานที่ของเราภายในนั้น ด้วยการศึกษาระบบสุริยะ วงจรชีวิตของดาวฤกษ์ และแรงพื้นฐาน เช่น แรงโน้มถ่วง ทำให้เราเข้าใจกฎทางกายภาพที่ควบคุมอวกาศและเวลา เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้า เรายังคงขยายขอบเขตของสิ่งที่เป็นที่รู้จัก โดยเปิดเผยความลึกลับของจักรวาลที่ค้นพบทีละครั้ง
