ณ ดวงอาทิตย์อันยิ่งใหญ่ไกลโพ้น มีปรากฏการณ์มากมายเกิดขึ้นให้ศึกษา ไม่ว่าจะเป็นเรื่องของ จุดดับบนดวงอาทิตย์ (sunspot) เปลวสุริยะ (prominence) การลุกจ้า (flare) การปลดปล่อยมวลสารชั้นโคโรนา (coronal mass ejection) ซึ่งสิ่งต่างๆที่เกิดขึ้นทั้งหมดมีความถี่ของการเกิดและความรุนแรงเปลี่ยนแปลงแกว่งเพิ่มขึ้น ลดลงอยู่เสมอ อย่างเป็นวัฏจักร
การค้นพบรอบของการเปลี่ยนแปลงปฏิกิริยาบนดวงอาทิตย์ ว่ามีลักษณะเป็นวัฏจักรเกิดขึ้นในศตวรรษที่ 18 เมื่อนักดาราศาสตร์ทำการจดบันถึงจำนวนจุดดับบนผิวของดวงอาทิตย์ เเล้วพบกับความเชื่อมโยงระหว่างความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก ที่น้อยที่สุดในวงรอบปฏิกิริยาหนึ่ง และเข้มขนมากที่สุดในวงรอบปฏิกิริยาถัดไป ซึ่งหากเข้าใจถึงรูปแบบการเกิดปรากฏการณ์ดังกล่าว ก็จะสามารถคาดการณ์ความรุนแรงของปฎิกริยาในวงรอบถัดไปได้ โดยอาจจะอาศัยข้อมูลเก่าของปฏิกิริยาในวงรอบปัจจุบัน หรือสร้างแบบจำลองทางทฤษฎีเพื่อะอธิบายวงรอบของปฏิกิริยาบนดวงอาทิตย์
ภาพ the visible surface of the sun
ที่มา ircamera.as.arizona.edu
วัฏจักรสุริยะ (Solar Cycle) คือ รอบของการเปลี่ยนแปลงปริมาณ "จุดดับของดวงอาทิตย์ " (Sunspot) สำหรับวัฏจักรสุริยะหนึ่งๆ จะกินระยะเวลาประมาณ 11 ปี
ภาพ the Sun changed between 1991 and 1995.
ที่มา noaanews.noaa.gov
สำหรับจุดดับบนดวงอาทิตย์นั้นก็คือ บริเวณ ที่อุณหภูมิของดวงอาทิตย์บริเวณนั้นต่ำกว่าบริเวณรอบๆ คือ ปกติเเล้วที่พื้นผิวจะมีอุณหภูมิประมาณ 5800 เควิน (about 5,500° C or 10,000° F) แต่จุดดับอุณหภูมิจะมีเเค่ 4000-4500 เควิน(4,000 K,about 3,700° C or 6,700° F). จึงทำให้มองเป็นจุดที่มืดกว่าบริเวณโดยรอบ จุดดับของดวงอาทิตย์นั้นเกิดเนื่องจากแนวสนามแม่เหล็กใต้ผิวดวงอาทิตย์เกิด การกลับทิศหรือการบิดขั้ว และ ณ บริเวณจุดดับดวงอาทิตย์ ก็มักจะพบว่ามีปรากฏการณ์ การลุกจ้า (solar flare) ของดวงอาทิตย์ ซึ่งจุดลุกจ้านี้เองที่จะมีลมสุริยะ (solar wind) ที่มีอุณหภูมิสูงมาก จนกระทั่งแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ไม่สามารถดึงชั้นบรรยากาศเอาไว้ได้ หรือก็คือ อนุภาคความเร็วสูงที่หลุดออกมาจากชั้นโคโรนา (corona) ของดวงอาทิตย์ทุกทิศทุกทางซึ่งมีอุณหภูมิสูง ปล่อยสู่บริเวณระหว่างดาวเคราะห์ ดังนั้นเเล้วหากมีจุดดับมาก ลมสุริยะที่จะเกิดขึ้นก็ย่อมจะรุนแรงเช่นกัน
ภาพ Sunspots are dark, planet-sized
ที่มา misterzwanch.com
องค์ประกอบของลมสุริยะนั้น95 เปอร์เซ็นต์เป็นโปรตอน (ไฮโดรเจน) อาจมีไอออนหนักรวมอยู่บ้างเล็กน้อย โดยมี 4 เปอร์เซ็นต์เป็นอนุภาคอัลฟ่า (ฮีเลียม) และอีก 1 เปอร์เซ็นต์เป็นประจุย่อย ๆ ของ คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน นีออน แมกนีเซียม ซิลิคอน และเหล็ก
ที่มา ircamera.as.arizona.edu
คลิ๊กชม movie of A solar lare prominence from the TRACE satellite. http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/movies/solflare.gif
คลิ๊กชม movie of An eruptive prominence from the SOHO satellite http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/movies/solarerupt.gif
ปริมาณของจุดดับนั้น ในช่วงต่ำสุดอาจมีเพียง 2-3 จุด แต่ในช่วงที่มีมากที่สุดอาจจะมากกว่า 160 จุดถึง 200 จุด ในช่วงเริ่มวัฏจักร หรือ รอบ (cycle) ใหม่จะมีปริมาณของจุดดับน้อย และก็จะมีปริมาณจุดดับเพิ่มขึ้น และมากที่สุดในช่วงกลางวัฏจักร และค่อยๆน้อยลงในช่วงปลายวัฏจักร ก่อนจะเริ่มนับรอบ (cycle ) ใหม่อีกครั้ง หากจุดดับของดวงอาทิตย์ยิ่งมีมากเท่าไหร่ ดวงอาทิตย์ก็แปรปรวนมากเท่านั้น เพราะจากการลุกจ้าของดวงอาทิตย์นี่เอง จะมีการส่งรังสี อนุภาคโปรตอน อิเล็คตรอน ออกไปทั่วทุกทิศทาง ซึ่งลักษณะของการปลดปล่อยรังสีและอนุภาคต่างๆ ออกมาจากดวงอาทิตย์เช่นนี้ ในสภาวะปกติจะเรียกว่า "ลมสุริยะ" (Solar Wind) แต่ ในกรณีที่มีการปลดปล่อยรังสีและอนุภาคอย่างรุนแรง การเรียกก็จะเปลี่ยนจากคำว่า "ลม" เป็น "พายุ" นั้นก็คือ "พายุสุริยะ" (Solar Storm)
ภาพ the way the solar wind interacts with the earth's magnetic field.
ที่มา www.stormblogging.com
อนุภาคความเร็วสูงที่ถูกปลดปล่อยออกมานี้ เมื่อมาถึงโลกก็อาจจะปะทะเข้ากับบรรยากาศชั้นแม่เหล็กของโลก และทำให้เกิดพายุขึ้นในบรรยากาศชั้นแมกนีโทสเฟียร์ และการที่อนุภาคพุ่งมาถึงโลก ก็จะกระทบกับบรรยากาศโดยเฉพาะที่ขั้วโลกตามเส้นแรงแม่เหล็ก เมื่อถูกเบี่ยงไปทางขั้วโลกทั้งสองขั้วก็จะเกิดปฏิกิริยาที่เรียกว่า แสงเหนือ(aurora borealis) แสงใต้ (aurora australis)หรือแสงออโรร่านั่นเอง
แสงเหนือ – แสงใต้ เป็นปรากฏการณ์เรืองแสงสีต่าง ๆ บนท้องฟ้ายามค่ำคืน รูปร่างสวยงามคล้ายกับม่าน และมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างอย่างรวดเร็ว แสงสีที่เกิดจะมีลักษณะที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซที่เกิดการแตกตัวที่อยู่ในชั้นบรรยากาศแล้วปลดปล่อย พลังงานในรูปของแสง แต่จะมีแสงสีแดงและสีเขียวเด่นเป็นพิเศษ โดยที่ออกซิเจนจะให้แสงสีเขียวหรือสีแดง ไนโตรเจนให้สีน้ำเงินหรือสีแดง ฮีเลียมให้สีฟ้าและสีชมพู ปรากฏการณ์สวยงามบนท้องฟ้าชนิดนี้. จะเห็นเฉพาะในประเทศที่อยู่ใกล้ กับขั้วโลกเท่านั้น เพราะจะเกิดขึ้นในบริเวณที่ละติจูดสูง และอยู่ในระดับความสูงตั้งแต่ 80 - 1,000 กิโลเมตร เหนือพื้นดิน
ภาพ the dancing aurora borealis, northern lights above
her head along the Dempster Highway in the Yukon
ที่มา hickerphoto.com
ภาพ Aurora australis (Southern Light) over icebergs
ที่มา farm4.static.flickr.com
สิ่งที่นักดาราศาสตร์ใช้เป็นตัวบอกจุดเริ่มต้นของวัฏจักร คือ การนับจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ ช่วงท้ายวัฏจักรจุดดับจะเกิดขึ้นบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร เมื่อวัฏจักรใหม่เริ่มต้นเข้าสู่วัฏจักรขาขึ้น จุดดับจะเกิดขึ้นอยู่ในแนวเส้นรุ้งที่สูง คือ ค่อนไปทางขั้วดวงอาทิตย์ ราว 25-30 องศาทั้งเหนือและใต้ และมีขั้วของสนามแม่เหล็กในจุดดับตรงข้ามกับรอบที่ผ่านมา เมื่อวัฏจักรเข้าสู่จุดสูงสุด จุดดับบนดวงอาทิตย์จะเคลื่อนตัวมาอยู่ใกล้กับแนวเส้นศูนย์สูตร ซึ่งจะถึงจุดสูงสุดเมื่อจุดดับมีจำนวนประมาณ 160 จุด อีก วิธีหนึ่งที่ทำได้ก็คือนำตำแหน่งของจุดดับมาเขียนแผนภูมิเทียบกับเวลา เราจะได้แผนภูมิที่มีรูปร่างคล้ายกับตัวผีเสื้อ (Butterfly Diagram)
ภาพ Butterfly diagram showing paired pattern of sunspots
ที่มา astroengine.com
หรือวิธีการของ ริชาร์ด ซี. อัลทรอกซ์ นักดาราศาสตร์จากกองทัพอากาศสหรัฐฯ ด้วยใช้กระบวนการ "เร่งสู่ขั้ว" ที่ติดตามพฤติกรรมที่บรรยากาศชั้นโคโรนา โดยการตรวจจับอิออนของธาตุเหล็กที่สูญเสียอิเล็กตรอน ทำให้เค้าสามารถจุดสูงสุดของวัฎจักรว่าจะอยู่ในช่วงมกราคมถึงเมษายน ปี พ.ศ. 2543 ซึ่งผลการทำนายก็มีความใกล้เคียงกับวิธีการนับจุดดับบนดวงอาทิตย์
วัฏจักรดวงอาทิตย์ครั้งล่าสุด คือ วัฏจักรที่ 23 (เริ่มนับรอบแรกตั้งแต่ประมาณปี พ.ศ. 2300) ซึ่งดวงอาทิตย์แสดงจุดสูงสุดของวัฏจักรปี พ.ศ. 2543 ส่วนวัฏจักรรอบใหม่ ฃ นักวิทยาศาสตร์คาดว่าน่าจะเริ่มต้นขึ้นในช่วงปี พ.ศ. 2554 หรืออีก 2 ปีข้างหน้า
ภาพ sunspot of the Solar Cycle 24
ที่มา openpresswire.com
ช่วงนี้จึงอยู่ในช่วงที่ นักดาราศาสตร์กำลังเฝ้ามองว่า วัฏจักรดวงอาทิตย์รอบที่ 24 ได้เริ่มต้นขึ้นหรือยัง โดยอาศัยการวัดปริมาณของ Flux density หรือค่าความหนาแน่นของสนามแม่เหล็ก ที่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์มายังโลกเป็นจุดสังเกต อย่างไรก็ตามวัฏจักรสุริยะที่อยู่ถัดกันอาจมีการเหลื่อมเวลาเล็กน้อย ซึ่งอาจกินเวลานานถึงหนึ่งปี ดังนั้น แม้วัฏจักรใหม่จะเริ่มแล้ว แต่วัฏจักรที่ผ่านมาก็อาจจะยังไม่สิ้นสุดเสียทีเดียว นอกจากนี้นักดาราศาสตร์ยังคิดว่า มีความเป็นไปได้ที่ วัฏจักรที่ 23 อาจจะยืดเยื้อเช่นเดียวกับ วัฏจักรที่ 20 ที่ครองแชมป์การเป็นวัฏจักรที่กินระยะเวลานานที่สุดก็เป็นได้
ภาพ Solar Cycle 24 Prediction Updated May 2009
ที่มา www.swpc.noaa.gov
ทีมงานของ Arnab Rai Choudhuri และเพื่อนร่วมงานจาก Indian Institute of Science ในเมืองบังกา ลอร์ และ จาก Chinese Academy of Sciences แห่งกรุงปักกิ่ง ได้คำนวณปฏิกิริยาบนดวงอาทิตย์สำหรับวัฏจักรดวงอาทิตย์รอบที่ 24 ว่ ปฎิกริยาของดวงอาทิตย์วงรอบใหม่นี้จะไม่รุนแรงมาก คาดว่าจะมีความรุนแรงน้อยกว่าวงรอบปัจจุบันประมาณ 35% และแน่นอนว่าก็ย่อมมีอีกฟากฝั่งมองตรงข้าม ว่าอาจจะมีความรุนเเรงมากขึ้น
ระดับความแปรปรวนของดวงอาทิตย์ ย่อมส่งผลต่อโลกอย่างเลี่ยงไม่ได้ ทั้งผลต่อสภาพอากาศระยะยาวของโลกหรือ อนุภาคที่พุ่งมาจะไปรบกวน ระบบสื่อสารผ่านดาวเทียม ระบบสายการบิน สัญญาณระบุพิกัดบนโลก หรือ "จีพีเอส" รบกวนสัญญาณวิทยุและโทรทัศน์ การใช้งานโทรศัพท์เคลื่อนที่ขัดข้อง รวมทั้งระบบไฟฟ้า จากการที่สนามแม่เหล็กบนท้องฟ้ายังก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าที่ผิวโลก อาจทำให้เกิดปัญหากับการไฟฟ้า อย่างเหตุการณ์ไฟฟ้าดับขนานใหญ่ที่เคยเกิดขึ้น ที่ชายฝั่งตะวันออกของสหรัฐอเมริกา และในแคว้นควิเบกของประเทศแคนาดา ในปีพ.ศ. 2532 นอกจากนี้รังสีที่แผ่มาจากดวงอาทิตย์ยังทำให้ผู้โดยสารบนเครื่องบินได้รับ รังสีอีกด้วย
แต่ไม่ว่าอย่างไรก็ตาม อีกเพียงไม่กี่ปีเท่านั้น ก็จะถึงเวลาที่ดวงอาทิตย์จะเป็นผู้ตัดสินว่า เราจะต้องเจอกับสภาวการณ์ใดกันแน่ แต่ที่แน่ๆ การเกรี้ยวกราดของดวงอาทิตย์ไม่ว่าการเกิดจะรุ่นแรงมากน้อยแค่ไหน ก็ต้องเตรียมรับมือให้พร้อมเท่าที่จะทำได้นั้นเอง
reference:
ออโรร่า เกิดขึ้นได้อย่างไร ที่มา สุวิชา วรรณวิเชียร
วัฏจักรสุริยะรอบใหม่เริ่มต้น ? ที่มา วิมุติ วสะหลาย
"วัฎจักรสุริยะ" รุนแรง ที่สุด อีก 4 ปี ที่มา ASTVผู้จัดการออนไลน์
ลมสุริยะ และวัฎจักรแห่งดวงอาทิตย์ ที่มา www.inscience.tripod.com
Glossary คำศัพท์ที่สำคัญ ที่มา www.thaispaceweather.com
Solar wind and Solar Cycle : ลมสุริยะ และวัฎจักรแห่งดวงอาทิตย์ ที่มา inscience.tripod.com
ลมสุริยะ ที่มา www.thaispaceweather.com
0 ความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น