พลังงานจากดวงอาทิตย์

ลมสุริยะ
           ลมสุริยะ(Solar wind) มิใช่เป็นลมซึ่งเกิดจากการเคลื่อนที่ของมวลอากาศดังเช่น บนโลกของเรา  หากแต่เป็นอนุภาคพลังงานสูง ซึ่งเกิดจากสูญเสียก๊าซร้อนของดวงอาทิตย์สู่ห้วงอวกาศ  ในรูปของโปรตรอน อิเล็กตรอนและอนุภาคอื่นๆ ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณ 450 กิโลเมตร/วินาที ซึ่งใช้เวลาในการเดินทางถึงโลกประมาณ 4 วัน  อนุภาคพลังงานสูงพวกนี้บางครั้งทำความเสียหายให้แก่ ยานอวกาศ ดาวเทียมและระบบโทรคมนาคม  ดังนั้นการเฝ้าสังเกตจุดดวงอาทิตย์ พวยก๊าซและการประทุจ้าบนดวงอาทิตย์  จึงเป็นการพยากรณ์สภาพอวกาศ (space weather) และแจ้งเตือนล่วงหน้าได้

 

ภาพแกนแม่เหล็กโลก

 

สนามแม่เหล็กโลก
           โครงสร้างของโลกประกอบขึ้นเป็นชั้นหลายชั้น บางชั้นที่มีสถานะเป็นของแข็งและบางชั้นมีสถานะเป็นของเหลว   แก่นใจกลางของโลกมี 2 ชั้น คือ แก่นชั้นในและแก่นชั้นนอก  แก่นชั้นใน(Inner core) เป็นของแข็งมีองค์ประกอบเป็นเหล็ก 

           นิเกิล มีอุณหภูมิ 6,500 เคลวิน   แก่นชั้นนอก(Outer core) มีอุณหภูมิต่ำกว่าและมีสถานะเป็นของเหลวหนืด  ดังนั้นพลังงานความร้อนถูกถ่ายเทขึ้นสู่แก่นชั้นนอก(Outer core) ด้วยการพาความร้อน โดยโลหะหลอมละลายที่หมุนวนไปอย่างช้าๆ  การเคลื่อนตัวเช่นนี้ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าและเหนี่ยวนำให้ เกิดสนามแม่เหล็ก(The Earth’s magnetic field)

 

ภาพสนามแม่เหล็กโลก

 

           แกนแม่เหล็กของโลกมีขั้วเหนือ-ใต้ เอียงทำมุม 12 องศา กับแกนเหนือ-ใต้ทางภูมิศาสตร์ซึ่งโลกหมุนรอบตัวเอง   สนามแม่เหล็กของโลกมิได้มีลักษณะเป็นทรงกลมสมมาตร เนื่องจากอิทธิพลของลมสุริยะ (Solar wind) ซึ่งประกอบด้วยอนุภาคโปรตอน อิเล็กตรอน และอนุภาคชนิดอื่น เคลื่อนที่จากดวงอาทิตย์เข้าหาโลกด้วยความเร็ว 450 กิโลเมตร/ชั่วโมง อนุภาคเหล่านี้มีความเร็วเหนือเสียง เมื่อกระทบเข้ากับสนามแม่เหล็กโลก ก็จะเกิดช็อคเวฟ (Shock wave) และลดความเร็วลง การปะทะกันเช่นนี้ทำให้เกิดการไหลเวียนของอนุภาคตามเส้นแรงแม่เหล็กซึ่งล้อม รอบโลก (Magnetosphere)   อนุภาคบางส่วนถูกกักขังไว้ในเส้นแรงแม่เหล็ก ใน “แถบ ฟาน อัลเลน” (Van Allen belts) สองชั้นซึ่งอยู่สูงเหนือพื้นผิวโลกประมาณ 2,000 – 5,000 กิโลเมตร  และ 13,000 – 19,000 กิโลเมตร    แถบชั้นในเต็มไปด้วยอนุภาคโปรตอนพลังงานสูง  ส่วนแถบชั้นนอกเป็นอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนพลังงานต่ำ   ลมสุริยะมีคุณสมบัติเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม เมื่อมันเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กโลก จะทำให้เกิดอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนความเร็วสูง เคลื่อนที่ในแนวเหนือ-ใต้  และเมื่ออนุภาคเหล่านี้พุ่งชนบรรยากาศชั้นบนของโลก อะตอมของก๊าซจะปลดปล่อยแสงสว่างออกมา เกิดเป็น “แสงเหนือ” หรือ “แสงใต้” (Aurora) ในบริเวณรอบขั้วแม่เหล็กโลก

 

ภาพออโรรา [ที่มา: University of Alaska]

 

           สนามแม่เหล็กโลกไม่ใช่สิ่งคงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงความเข้มของสนามแม่เหล็ก และสลับขั้วเหนือ-ใต้ ทุกๆ หนึ่งหมื่นปี ในปัจจุบันสนามแม่เหล็กโลกอยู่ในช่วงที่มีกำลังอ่อน  สนามแม่เหล็กโลกเป็นสิ่งที่จำเป็นที่เอื้ออำนวยในการดำรงชีวิต  หากปราศจากสนามแม่เหล็กโลกแล้ว  อนุภาคพลังงานสูงจะพุ่งชนพื้นผิวโลก สิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ นอกจากนั้นสิ่งมีชีวิตบางประเภท เช่น นก ยังใช้สนามแม่เหล็กโลกในระบบการหาทิศทาง

เกร็ดความรู้:   ทิศเหนือที่อ่านได้จากเข็มทิศแม่เหล็กอาจจะไม่ตรงกับทิศเหนือจริง ด้วยเหตุผล 2 ประการคือ 
           • ขั้วแม่เหล็กโลกและขั้วโลก มิใช่จุดเดียวกัน  
           • ในบางพื้นที่ของโลก เส้นแรงแม่เหล็กมีความเบี่ยงเบน (Deviation) มิได้ขนานกับเส้นลองจิจูด (เส้นแวง) ทางภูมิศาสตร์  แต่โชคดีที่บริเวณประเทศไทยมีค่าความเบี่ยงเบน = 0  ดังนั้นจึงถือว่า ทิศเหนือแม่เหล็ก เป็นทิศเหนือจริงได้

ที่มา www.vcharkarn.com