ลมสุริยะ และวัฎจักรแห่งดวงอาทิตย์

หลายท่านอาจจะเคยได้ยินคำว่า ลมสุริยะ กันมาบ้าง บางท่านก็รู้จักสิ่งนี้ บางท่านก็ยังไม่เข้าใจนัก และเชื่อว่า ในช่วงที่ผ่านมาไม่นานมานี้ หลายคนคงได้ยินข่าวการเกิดลมสุริยะรุนแรงถึงขั้นเป็นพายุสุริยะ แรงที่สุดซึ่งจะเกิดขึ้นในปี 2000 พอดี ปรากฏการณ์ลมสุริยะ แท้จริงเป็นพฤติกรรมทั่วไปของดวงอาทิตย์ และมีผลต่อโลกอยู่บ้าง เช่น ทำให้เกิดปรากฏการณ์แสงเหนือแสงใต้ที่ขั้วโลก หรือรบกวนการทำงานของดาวเทียม ถึงแม้จะดูเป็นเรื่องอัศจรรย์ที่การเกิดลมสุริยะรุนแรงครั้งต่อไปมาตกในช่วงเปลี่ยนสหัสวรรษพอดี แต่ก็ไม่เกี่ยวข้องกับการล่มสลายของอารยธรรม การล่มสลายของโลกแต่อย่างใด แท้ที่จริงกลับเป็นสิ่งที่เราคาดการณ์ได้ และเหตุการณ์นี้ก็จะวนกลับมาเกิดอีกในทุก ๆ ประมาณ 11 ปี เรื่องราวต่อไปนี้จึงเป็นเรื่องราวของเหตุการณ์ดังกล่าว เราจะพาคุณไปรู้จักกับ ลมสุริยะ หรือ solar wind ในขณะเดียวกันก็จะเผยให้ทราบว่า รอบการเกิดลมสุริยะทุก ๆ 11 ปีนั้นคืออะไร

ความเป็นมาของลมสุริยะ

ความคิดที่ว่า ดวงอาทิตย์น่าจะปลดปล่อยบางอย่างซึ่งเรียกชื่อกันก่อนว่า "ลม" นั้นมีมานาน ทั้งนี้โดยการสังเกตพฤติกรรมของดาวหาง นั่นคือ เราพบว่า หางของดาวหางจะชี้ออกจากดวงอาทิตย์เสมอ ไม่ว่าดาวหางจะเคลื่อนที่เข้าหาดวงอาทิตย์ หรือเคลื่อนที่ออกไปจากดวงอาทิตย์ก็ตาม ในตอนต้นทศวรรษที่ 1600 เคปเลอร์ได้คาดเดาว่า น่าจะมีความกดดันบางอย่างอยู่ในแสงจากดวงอาทิตย์ ทำให้ผลักหางของดาวหางหันออกไปเสมอ ขอสังเกตนี้เป็นจริงกับหางฝุ่นของดาวหางทุกดวง

แต่หางของดาวหางยังมีอีกประเภทหนึ่ง เราเรียกว่า หางก๊าซ ซึ่งก็คือประจุไฟฟ้าที่พุ่งออกมาจากตัวดาวหางเอง โดยหางก๊าซนี้จะมีทิศทางต่างจากหางฝุ่นเล็กน้อย บางทีก็งอโค้ง และมักจะมีสีสัน โดยทั่วไปจะเป็นสีฟ้า และแรงดันจากแสงดวงอาทิตย์ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ของหางก๊าซจากดาวหางได้ จนกระทั่งในปี ค.ศ. 1943 (พ.ศ. 2486) คูโน ฮอฟไมส์เตอร์ จากเยอรมนี และ ลุดวิก เบียร์มันน์ ได้เสนอว่า นอกจากแรงดันในแสงอาทิตย์แล้ว ดวงอาทิตย์น่าจะปลดปล่อยกระแสอนุภาคบางอย่างออกมาด้วย ลำกระแสอนุภาคนี้เองที่คอยผลักหางก๊าซของดาวหาง โดยที่ลำอนุภาคนี้มีการผันแปรความเร็วอยู่เสมอ โดยมีความเร็วไม่มากไปกว่าความเร็วของตัวดาวหาง ทำให้หางก๊าซของดาวหางเฉไปในทิศทางที่ต่างจากหางฝุ่น รวมทั้งมีการแปรเปลี่ยนอยู่เสมอ

ไม่มีใครรู้ว่า กระแสอนุภาคนี้เกิดขึ้นมาได้อย่างไร ต่อมาในปี ค.ศ. 1958 (พ.ศ. 2501) ยูจีน พาร์กเกอร์ จากมหาวิทยาลัยชิคาโก ได้สร้างโครงสร้างภาวะสมดุลของบรรยากาศชั้นโคโรนาของดวงอาทิตย์ และเขาพบว่า การนำความร้อนในชั้นบรรยากาศได้ส่งผลให้ผิวนอกของบรรยากาศชั้นโคโรนานี้ ไหลออกไปในอวกาศด้วยความเร็วเทียบเท่ากับ ความเร็วของลำกระแสอนุภาคนั้น การไหลนี้ต่อมามีชื่อเรียกเป็นทางการว่า "solar wind" หรือที่เราเรียกกันในภาษาไทยว่า "ลมสุริยะ" นั่นเอง

ในปีถัดมา อุปกรณ์ดักจับอิออนบนยานอวกาศโซเวียตลูนิก 2 และ 3 ซึ่งจะคอยวัดประจุไฟฟ้าจากอิออนที่พุ่งเข้ามา ข้อมูลที่ได้พบว่า ปริมาณที่ตรวจวัดจะแกว่งไปตามการหมุนของยานอวกาศ และจะมีมากเมื่ออุปกรณ์นี้หันเข้าหาดวงอาทิตย์ นี่เป็นการค้นพบครั้งแรกที่ยืนยันทฤษฎีของพาร์กเกอร์ และในเวลาต่อมาก็มีการยืนยันอีกหลายครั้งโดยอาศัยอุปกรณ์จากยานอวกาศ โดยเฉพาะข้อมูลจากยานมาริเนอร์สอง ที่พบว่า ลมสุริยะมีทั้งความเร็วสูงและต่ำซ้ำกันเป็นช่วงประมาณ 27 วัน หมายความว่า แหล่งกำเนิดลมสุริยะนี้หมุนไปพร้อม ๆ กับการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์นั่นเอง

วัฎจักรแห่งดวงอาทิตย์

พฤติกรรมของดวงอาทิตย์ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น จุดดับบนดวงอาทิตย์ การลุกจ้า การสั่นสะเทือน และสิ่งต่าง ๆ ทั้งหมด จะมีการแกว่งเพิ่มขึ้น ลดลงอยู่เสมอ โดยมีช่วงการแกว่งจากมากที่สุด (จุดดับมากที่สุด การลุกจ้ามากสุด การปลดปล่อยมวลสารชั้นโคโรนามากที่สุด และอื่น ๆ) ไปยังต่ำที่สุด ในระยะเวลา 11 ปี เราเรียกว่า วัฏจักรของดวงอาทิตย์ (solar cycle) ในช่วงที่ปฏิกิริยามากที่สุด ก็จะมีผลต่อการสื่อสารบนโลกมากด้วยเช่นกัน

หนทางหนึ่งที่เราจะคาดการณ์จุดสูงที่สุดของวัฏจักรดวงอาทิตย์ก็คือ การจับตานับจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ จุดดับบนดวงอาทิตย์คือบริเวณที่อุณหภูมิของดวงอาทิตย์บริวเณนั้นต่ำกว่าปกติ ทำให้มองเห็นมืดกว่าทั่วไป จุดดับนี้เกิดขึ้นเมื่อแนวสนามแม่เหล็กใต้ผิวดวงอาทิตย์เกิดการบิด แล้วพุ่งเข้าใส่บรรยากาศโฟโตสเฟียร สนามแม่เหล็กที่บิดเหนือจุดดับบนดวงอาทิตย์เป็นบริเวณที่คาดว่าจะเกิดการลุกจ้าขึ้น ซึ่งเราก็มีความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างจุดดับและการลุกจ้ามากขึ้นแล้ว

ในตอนที่อยู่ในช่วงสูงสุดของวัฏจักร จุดดับบนดวงอาทิตย์จะมีสูง และจะน้อยที่สุดในตอนต่ำสุดของวัฏจักร เราสามารถบันทึกจำนวนจุดดับนี้แล้วนำมาเขียนเป็นแผนภูมิสำหรับการศึกษา จุดสูงสุดของวัฏจักรคราวล่าสุดที่เกิดขึ้นก็คือเมื่อปี พ.ศ. 2532 และจุดสูงสุดคราวต่อไปที่คาดกันก็คือในปี พ.ศ. 2543

 

วัฏจักรแห่งดวงอาทิตย์

[....]

ไม่มีอะไร