สมาคมดาราศาสตร์ไทย

พบช่องโหว่ของสนามแม่เหล็กโลก

พบช่องโหว่ของสนามแม่เหล็กโลก

30 ธ.ค. 2546
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
โลกมีสนามแม่เเหล็กห่อหุ้มทั่วทั้งดวงหนาเหนือพื้นผิวขึ้นไปหลายหมื่นกิโลเมตร สนามแม่เหล็กโลกมีประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิตบนโลกทั้งหมดบนโลก เพราะทำหน้าที่เหมือนเกราะคุ้มกันอันตรายจากพายุสุริยะที่พัดมาจากดวงอาทิตย์ แต่ไม่นานมานี้นักดาราศาสตร์พบช่องโหว่ของสนามแม่เหล็ก เปิดทางให้อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์พัดลอดเข้ามาได้

ช่องโหว่ของสนามแม่เหล็กไม่ใช่เรื่องใหม่ ในปี 2504 จิม ดังกีย์ จากวิทยาลัยอิมพีเรียล สหราชอาณาจักร ได้พยากรณ์ว่าสนามแม่เหล็กโลกอาจเกิดช่องโหว่ขึ้นได้ในช่วงที่ขั้วแม่เหล็กของลมสุริยะมีทิศตรงข้ามกับขั้วของสนามแม่เหล็กโลก การที่สนามแม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้ามกันมาชนกันจะเกิดการเชื่อมลัดของสนามแม่เหล็ก ทำให้เกิดช่องโหว่ขึ้น อนุภาคประจุไฟฟ้าจากลมสุริยะจึงพุ่งผ่านได้

ทฤษฎีของดังกีได้รับการยืนยันเมื่อมีการค้นพบช่องโหว่สนามแม่เหล็กเป็นครั้งแรกในปี 2522 จากยานไอซี (ISEE--International Sun Earth Explorer) แต่การตรวจพบในครั้งนั้นเกิดขึ้นจากการที่ยานโคจรผ่านรอยแตกนั้นเป็นช่วงเวลาสั้น ๆ จึงไม่ทราบว่ารอยแตกนั้นเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นชั่วคราวหรือเกิดขึ้นเป็นเวลานาน

แต่การค้นพบครั้งใหม่ล่าสุดนี้พบโดยดาวเทียมอิเมจ (IMAGE--Imager for Magnetopause to Aurora Global Exploration) โดยได้พบช่องโหว่ขนาดใหญ่เกือบเท่ารัฐแคลิฟอร์เนียบริเวณบรรยากาศชั้นบนเหนือขั้วโลกเหนือ ทำให้เกิดแสงเหนือโปรตรอนที่มีพลังงานกว่า 75 ล้านวัตต์ และเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานานถึง ชั่วโมง แสงเหนือโปรตรอนเป็นแสงเหนือชนิดหนึ่ง เกิดจากไอออนหนักจากดวงอาทิตย์พุ่งเข้าชนบรรยากาศชั้นบนของโลกแล้วเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตออกมา แม้แสงนี้จะมองไม่เห็นด้วยตามนุษย์ แต่ตรวจจับได้โดยกล้องของดาวเทียมอิเมจ ในขณะเดียวกัน กลุ่มดาวเทียมคลัสเตอร์ซึ่งเป็นฝูงบินดาวเทียม ดวงลอยอยู่เหนืออิเมจโคจรผ่านรอยแตกนั้นพอดีสามารถตรวจจับลมสุริยะกำลังพรั่งพรูผ่านรอยแตกนั้นได้

นักวิทยาศาสตร์คาดว่าช่องโหว่นี้เริ่มเกิดขึ้นที่ระดับความสูง 60,000 กิโลเมตรและมีขนาดใหญ่กว่าโลกถึง เท่า เนื่องจากสนามแม่เหล็กลู่แคบลงเมื่อพุ่งเข้าสู่ขั้วแม่เหล็กบนโลก รอยต่อนี้จึงหดลงตามไปด้วยจนเหลือขนาดเท่ารัฐแคลิฟอร์เนียตามที่พบ

โชคดีที่โลกยังมีบรรยากาศโลกเป็นเกราะป้องกันอีกชั้นหนึ่ง ผลกระทบร้ายแรงของพายุสุริยะจึงจำกัดอยู่ที่สิ่งแวดล้อมบริเวณบรรยากาศชั้นบนเท่านั้น


กลุ่มดาวเทียมคลัสเตอร์ขณะอยู่ใกล้กับธารของไอออนที่หลั่งไหลผ่านช่องโหว่ของแมกนีโตสเฟียร์

กลุ่มดาวเทียมคลัสเตอร์ขณะอยู่ใกล้กับธารของไอออนที่หลั่งไหลผ่านช่องโหว่ของแมกนีโตสเฟียร์

ภาพวาดและภาพยนตร์ แสดงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นขณะที่ดาวเทียมอิเมจตรวจพบช่องโหว่ของสนามแม่เหล็กโลก (915 KB mpg)

ภาพวาดและภาพยนตร์ แสดงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นขณะที่ดาวเทียมอิเมจตรวจพบช่องโหว่ของสนามแม่เหล็กโลก (915 KB mpg)

ภาพยนตร์แสดงการลัดแม่เหล็ก เส้นสีน้ำตาลคือเส้นแรงแม่เหล็ก จุดสว่างคือจุดที่สนามแม่เหล็กสองสนามที่มีขั้วต่างกันมาเชื่อมกันและเกิดกันลัดของเส้นแรงแม่เหล็ก (1.69 MB mpg)

ภาพยนตร์แสดงการลัดแม่เหล็ก เส้นสีน้ำตาลคือเส้นแรงแม่เหล็ก จุดสว่างคือจุดที่สนามแม่เหล็กสองสนามที่มีขั้วต่างกันมาเชื่อมกันและเกิดกันลัดของเส้นแรงแม่เหล็ก (1.69 MB mpg)

ที่มา: