ปรากฏการณ์แสงเหนือ-แสงใต้

Written by วิรุฬหกกลับ on . Posted in ดาราศาสตร์, ทั่วไป, ธรณีวิทยา, วิทยาศาสตร์




หน้าที่ 1 - ปรากฏการณ์แสงเหนือ-แสงใต้

โดย วิรุฬหกกลับ


           ไม่บ่อยนักที่เราจะเห็นความสวยงามที่เกิดขึ้นจากห้วงอวกาศ แสงสุกสกาวสว่างไสว หลากสีสันจะปรากฏเกิดขึ้น ณ สุดขอบฟ้าอันไกลโพ้นคล้ายม่านสวรรค์ ดุจดั่งแพรพรรณหลากสี แสงเหนือ- แสงใต้เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ที่เกิดจากลมสุริยะที่ถูกพัดพามาจากดวงอาทิตย์มากระทบกับโลกของเรา ปรากฏการณ์เช่นว่านี้มักมีปรากฏให้เห็นในบริเวณแถบขั้วโลก จึงมีโอกาสที่เป็นไปได้น้อยมากสำหรับ ประชากรที่อยู่บริเวณเส้นศูนย์สูตรอย่างเราๆ จะได้มีโอกาสได้ชมความงามอันมหัศจรรย์เช่นนั้น

          ปรากฎการณ์ แสงเหนือ- แสงใต้ หรือปรากฏการณ์ แสงขั้วโลก มีชื่อตามภาษาอังกฤษว่า “"Aurora Polaris"” มักจะเกิดขึ้นในแถบขั้วโลกเหนือและใต้ โดยมีชื่อเรียกที่แตกต่างกันใน ขั้วโลกเหนือจะถูกขนานนามว่า "Aurora Borealis" หรือ "แสงเหนือ" ส่วนในขั้วโลกใต้จะถูกเรียกว่า "Aurora Australis" หรือแสงใต้ และถูกเรียกรวมๆกันว่า แสงออโรร่า

                                    
                                               ความมหัศจรรย์ของแสงออโรร่า
                                       ภาพจาก
http://www.rocketroberts.com 

 

 

         ในอดีตที่ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ยังไม่ก้าวหน้าเท่าทีควร ปรากฏการณ์ดังกล่าวถูกตีความ ไปเป็นเรื่องของพลังอำนาจจากพระผู้เป็นเจ้า  เรื่องราวเกี่ยวกับปาฏิหาริย์  หรือเป็นเรื่องของจิตวิญญาณซึ่งจะแตกต่างกันไปตามถิ่นฐานที่ได้เห็นแสงออโรร่า 

         ในทวีปอเมริกาผู้คนต่างเชื่อกันว่าแสงออโรร่า เป็นแสงที่เกิดจากดวงวิญญาณที่พวกเขาพยายามจะติดต่อด้วย ในขณะที่ชาวนอร์เวย์และชาวไวกิ้งเชื่อกันว่า แสงออโรร่าคือวิญญาณของสาวพรหมจารีที่มาร่ายร่ำท่ามกลางรัตติกาล แต่ในความเชื่อของชาวเอสกิโมและชนพื้นถิ่นทางตอนเหนือของแคนนาดากลับเชื่อกันว่า เป็นวิญญาณของผู้ตายที่พยายามติดต่อกับบรรดาญาติมิตรที่ยังมีชีวิตอยู่บนพื้นโลก ไม่ว่าจะเคยเชื่อกันมาอย่างไรก็ตามสุดท้ายวิทยาศาสตร์ได้ชี้ชัดว่าปรากฏการณ์เช่นนี้เกิดขึ้น เพราะพายุสุริยะที่ถูกปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์เป็นปัจจัยหลัก และยังรวมไปถึงสนามแม่เหล็กและชั้นบรรยากาศโลก

ดวงอาทิตย์

         ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ขนาดใหญ่ที่ปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างมหาศาล เป็นแหล่งพลังงานที่สะท้อนส่องไปทั่วทั้งระบบสุริยะจักรวาล ความสำคัญของดวงอาทิตย์ที่มีผลต่อการเกิดของแสงเหนือ-แสงใต้นี้ เกิดขึ้นจากเหตุปัจจัยหลายประการ แต่อย่างหนึ่งที่สำคัญยิ่งซึ่งถือว่าเป็นหลักในการเกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวคือลมสุริยะ  ในสภาวะปรกติ ดวงอาทิตย์จะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างต่อเนื่อง ดวงอาทิตย์มีชั้นบรรยากาศ และสนามแม่เหล็กไฟฟ้าปกคลุมอยู่อย่างโลกของเรา ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์จะเต็มไปด้วยไฮโดรเจนที่ปลดปล่อย โปรตอนและอิเล็กตรอนออกมาตลอดเวลา ซึ่งในทางวิทยาศาสตร์เรียกกันว่าลมสุริยะ แม้จะมีการการปลดปล่อยลมสุริยะออกมาอย่างต่อเนื่องแต่ในบางครั้งผู้คนในโลกต่างไม่ได้รับรู้ถึงความเป็นไปอันนี้ เพราะระยะทางที่ไกลห่างกันเกินไป และลมสุริยะในสภาวะปกติก็มีความเบาบางเกินกว่าที่จะฝ่าผ่านสนามแม่เหล็กโลกเข้ามาได้ หรือ ไม่ก็โดนชั้นบรรยากาศโลกดูดซับไปจนหมดสิ้น

         ดวงอาทิตย์คล้ายลูกไฟขนาดมหึมาที่มีกองเพลิงเต้นเร่าอยู่ตลอดเวลาบ้างครั้งโหมกระหน่ำรุนแรงแต่บางครั้งกลับสงบนิ่งส่องแสงอยู่ในความมืดของห้วงสุริยะจักรวาล ความเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์มีอยู่ตลอดนอกจากลมสุริยะแล้ว การเปลี่ยนแปลงของดวงอาทิตย์ที่มีผลต่อการปรากฏเป็น แสงออโรร่านั้นมีเหตุปัจจัยอย่างอื่นร่วมด้วยคือ
         -  Sunspot หรือบริเวณจุดดำบนดวงอาทิตย์จุดดำเหล่านี้มีปรากฏอยู่ในบริเวณพื้นผิวของดวงอาทิตย์ บริเวณนี้จะมีความเข้มข้นของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่สูงกว่าบริเวณอื่นๆ เหตุที่มองเห็นเป็นจุดดำอยู่ท่ามกลางเปลวเพลิงของดวงอาทิตย์นั้นเพราะเพระยะทางที่อยู่ไกลห่างจากโลก และบริเวณดังกล่าวเป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าส่วนอื่นๆของดวงอาทิตย์แต่กระนั้นก็ยังมีอุณหภูมิสูงกว่า1,000 องศาเซสเซียสเลยทีเดียว ในบริเวณนี้เองเมื่อเกิดการประทุของดวงอาทิตย์จะทำให้ เกิดลมสุริยะที่รุนแร ง นักวิทยาศาสตร์พบว่าปรากฏการณ์แสงออโรร่าที่เกิดขึ้นบนพื้นโลกจะมีมากน้อยเพียงใดมักจะสัมพันธ์กับจุดดำ Sunspot บนดวงอาทิตย์เสมอ
 
                                       
                               สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบริเวณจุดดำ(Sunspot)
                                         ภาพจาก
www.nasa.gov

          -  ปรากฏการณ์ โซลาร์ แฟลร์ (Solar Flare) เป็นการปะทุของดวงอาทิตย์ซึ่งเมื่อเกิดการประทุจะส่งพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา มักจะเกิดการปะทุในบริเวณ Sunspot  ว่ากันว่าพลังงานที่ถูกปลดปล่อยออกมานี้มีค่าเทียบเท่ากับการระเบิดของระเบิดไฮโดรเจนขนาด 100 เมกกะตันจำนวน 1 ล้านลูกรวมกัน ทำให้เกิดพลังงานจำนวนมหาศาลถูกปลดปล่อยออกมา เกิดประจุไฟฟ้าเล็ดลอดออกมามากมายกลายเป็นลมสุริยะที่มีความรุนแรงจนถึงขั้นกลายเป็นพายุสุริยะและสามารถเดินทางมาถึงโลกเราได้ภายในระยะเวลาเพียงไม่กี่สิบนาที 
          - Coronal Mass Ejection (CME) เป็นปรากฏการณ์ที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยมวลออกมา อนุภาคไฟฟ้าพลังงานงานสูงจะถูกปลดปล่อยออกมาด้วยความเร็วที่สูงนับพันกิโลเมตรต่อวินาที ปรากฎกาณ์ นี้มักจะเกิดร่วมกับการเกิด ปรากฏการณ์ โซลาร์ แฟลร์
เหล่านี้เป็นเหตุปัจจัยที่สำคัญที่จะกำหนดถึงความรุนแรงของ พายุสุริยะว่าจะมีมากน้อยเพียงใดซึ่งนั้นหมายถึงการเกิดผลกระทบกับโลกเราโดยตรง ในแง่ของการสังเกตเห็นก็คือการเกิดแสงออโรร่านั้นเอง
อย่างไรก็ดี นักวิทยาศาสตร์พบว่า Sunspot หรือ ปริมาณจุดดำบางช่วงเวลาอาจจะมีเป็นจำนวนมากแต่บางช่วงเวลา กลับแทบจะไม่มีปรากฏขึ้นเลย  ความผันแปรเหล่านี้จะผันแปรกันไปตามวัฏจักร  ซึ่งมีค่าเฉลี่ยประมาณ 11.1 ปี ใน 1 คาบ ของการเปลี่ยนแปลง  ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้สูงว่าในรอบ 11 ปี จะมีลมพายุสุริยะที่มีความรุนแรงเกิดขึ้นครั้งหนึ่ง ซึ่งนั้นจะส่งผลมายังโลกของเรา และคาดกันว่าใน ช่วงปี 2554-2555 เราอาจจะได้พบพายุสุริยะที่มีความรุนแรงอีกครั้งหนึ่ง แต่ก็ยังมีช่วงเวลาที่ซ้อนทับกับคาบ 11.1 ปีนี้ โดยนักดาราสาสตร์พบว่า จุดดำจะไม่เกิดขึ้นอยู่อย่างสม่ำเสมอจะมีบางช่วงเวลาที่จุดดำบนดวงอาทิตย์จะไม่ปรากฏ หรือที่เรียกกันว่า ช่วงต่ำสุดมอนเดอร์ ช่วงเวลาดังกล่าว (แต่มีช่วงต่ำสุดมอนเดอร์ หน้า 26)

โลก
          ส่วนโลกของเรานั้นนอกจากจะขึ้นชื่อลือชาในความสวยงามเป็นแหล่งพำนักของสิ่งมีชีวิตในระบบสุริยะจักรวาลแล้ว โลกเรามีแกนโลกที่เป็นเหมือนแม่เหล็กขนาดใหญ่ ที่ปล่อยพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาคลุมเปลือกโลกทำให้ อนุภาคที่มีประจุมากมาย ทั้งอิเล็กตรอน และโปรตอน ที่วิ่งวนอยู่รอบๆสนามแม่เหล็กโลก 
 
                                       
                                                      สนามแม่เหล็กโลก
                              ภาพจาก
http://anshsmagnetism.files.wordpress.com

          ในขณะที่ชั้นบรรยากาศของโลกเราก็เต็มไปด้วยก๊าซจำนวนมากไม่ว่าจะเป็น ไนโตรเจน ออกซิเจน ไฮโดรเจน ฮีเลียม ไอน้ำ และธาตุอื่นๆอีกมากมาย
          สิ่งเหล่านี้เป็นปัจจัยสำคัญ ที่เมื่อเกิดการแผ่ ของลมสุริยะจากดวงอาทิตย์เมื่อผ่านกระบวนการต่างที่เรียบเสมือนเกราะป้องกันโลกทำให้เราได้เห็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่สวยงามอย่าง แสงออโรร่า ในบริเวณแถบขั้วโลก

          ในความเป็นจริงแล้วโลกเราต้องประสบกับสิ่งต่างๆที่แผ่ออกมาจากดวงอาทิตย์ตลอดเวลาไม่ว่าจะเป็น รังสีคอสมิค (Cosmic Rays) อนุภาคจากแถบกัมมันตรังสี (Radiation Belt) พลังงานสูง ซึ่งเป็นอนุภาคที่มีพลังงานฟลักซ์มหาศาลระดับล้านอิเล็กตรอนโวลท์ ลมสุริยะก็เป็นหนึ่งในนั้น และพลังงานอยู่ในช่วง 1 ถึง 10 พันอิเล็กตรอนโวลต์ (keV) แต่บางครั้งอาจมีพลังงานมากถึง 100 พันอิเล็กตรอนโวลต์ (keV)  พลังงานของอนุภาคเหล่านี้ยิ่งมากเท่าไหร่ก็จะสามารถทะลุทะลวงผ่านชั้นบรรยากาศมาได้มากเท่านั้น ในกรณีของลมสุริยะจะสามารถฝ่าชั้นบรรยากาศมาได้ที่ระดับ 100-300 กิโลเมตรจากพื้นโลก 

          เมื่อเกิดการแผ่กระจายของพายุสุริยะที่ถูกเปล่งออกมาจากดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ผ่าน บรรยากาศอันเวิ้งว้างของ ระบบสุริยะ ในความที่เป็นสูญญากาศทำให้ พายุ สุริยะสามารถเดินทางได้อย่างสะดวกล่องลอยมาถึงโลก แต่เมื่อเข้า ถึงชั้นบรรยากาศ ก็ต้องเจอกับ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ห่อหุ้มปกคลุมโลกเราอยู่ การจะแทรก ผ่านเข้ามาได้นั้นเป็นเรื่องยาก  เมื่อลมสุริยะกระทบเข้ากับแม่เหล็กไฟฟ้า ที่แผ่ปกคลุมโลกเราก็จะ ไม่สามารถทะลุผ่านเข้ามาได้แต่การประทะกันกลับทำให้ ลมสุริยะซึ่งมีประจุด้วยนั้น โคจรไปตามเส้นแรงแม่เหล็กไฟฟ้าโลกและสามารถทะลุผ่านเข้าชั้นบรรยากาศโลกได้ในบริเวณขั้วโลกเหนือและใต้ 

          เมื่ออนุภาคจากลมสุริยะวิ่งมากระทบกับอนุภาคของชั้นบรรยากาศโลกอนุภาคเหล่านี้ได้รับพลังงาน และกลายเป็นอนุภาคที่ไม่เสถียร  และเพื่อต้องการกลับมายังสภาวะสมดุลมันจึงจำเป็นที่จะปลดปล่อยพลังงานออกมา ทำให้เราเห็นว่ามันปลดปล่อยแสงออกมาส่วนจะเป็นสีอะไรนั้นก็ขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซที่ถูกกระตุ้น เช่น 
                    โซเดียมให้แสงสีเหลือง
                    นีออนให้แสงสีส้ม
                    ไฮโดรเจนให้แสงสีฟ้า
                    ฮีเลียมให้แสงสีม่วง
                    ออกซิเจนให้แสงสีแดง ในชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์(ionosphere)ส่วนออกซิเจนที่อยู่ต่ำกว่านั้นในระดับที่100-300 กม.จากพื้นโลกจะให้แสงสีเหลืองเขียว
 
ความมหัศจรรย์

                                       
                                                           แสงออโรร่า
                                          ภาพจาก
http://farm3.static.flickr.com

          ปรากฏการณ์แสงออโรร่า จะเกิดขึ้นเหนือพื้นโลกประมาณ100-300 กิโลเมตร  ปรากฎการณ์เหล่านี้จะสามารถสังเกตเห็นได้ในประเทศที่อยู่แถบขั้วโลกเหนือใต้  ซึ่งขึ้นอยู่กับบริเวณที่ตั้งว่าจะพบเจอมันได้มากหรือน้อยเพียงใด อย่างเช่นในเมือง เมือง Andenes ประเทศนอรเวย์ จะสังเกตเห็นได้ในแทบทุกคืนที่ฟ้าโล่ง เมือง Fairbanks รัฐอลาสกา จะสังเกตเห็นได้ประมาณ 5-10 ครั้งต่อเดือน ในแถบประเทศ เม็กซิโกและเมดิเตอเรเนียน จะเห็นได้  1– 2 ครั้งใน 10 ปี แต่ในขณะที่บริเวณประเทศเส้นศูนย์สูตรก็อาจจะเห็นปรากฏการณ์เช่นว่านี้ได้หากพายุสุริยะ มีความแรงมากพอที่จะผ่า สนามแม่เหล็กโลกและชั้นบรรยากาศโลกมาได้ โดยคาดการณ์กันว่าประเทศในบริเวณ เส้นศูนย์สูตรอาจจะพบกับปรากฏการณ์ดังกล่าวได้ 1 ครั้งในรอบ 2,000 ปี
          พายุสุริยะหาใช่เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดความสวยงามอย่างเดียวแต่ผลกระทบของมันสามารถทำให้การสื่อสาร-ระบบไฟฟ้าของโลกเราแปรปรวนได้ดั่งเช่นเหตุการณ์ไฟฟ้าดับที่เกิดขึ้นนานร่วม 9 ชั่วโมงในเมือง Quebec ประเทศแคนาดาเมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2532
          สัญญาณวิทยุบนโลกอาศัยบรรยากาศระดับไอโอโนสเฟียร์ เมื่อชั้นบรรยากาศนี้ถูกรบกวนก็จะทำให้เกิดความแปรปรวนในชั้นบรรยากาศขึ้นได้  และอาจจะถึงขั้นทำให้ดาวเทียมหรือ ยานอวกาศหลุดจากวงโคจรได้เหมือนกัน
          ลมสุริยะที่ ถูกปลดปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์นั้นมีอยู่ทุกเมื่อเชื่อวันรุนแรงบ้างไม่รุนแรงบ้างเป็นไปตามสถานะธรรมชาติของดวงอาทิตย์  แสงออโรร่าเป็นหนึ่งปรากฏการณ์ ทางวิทยาศาสตร์ในห้วงสุริยะจักรวาลที่ยังมีหลายปรากฏการณ์ในห้วงจักรวาลที่มนุษย์เรายังไม่สามารถทำความเข้าใจได้ ยังมีเรื่องราวและสิ่งเร้นลับในห้วงอวกาศอีกมากมายที่รอการไขคำตอบจากวิทยาศาสตร์



แสดงความคิดเห็น