Maselo Salas (salas@hotmail.com)

-----------------------
จุดดำบนดวงอาทิตย์ (sunspot) เป็นปรากฏการณ์บนพื้นผิวดวงอาทิตย์ที่สังเกตได้ง่ายที่สุด จุดดำบนดวงอาทิตย์เมื่อมองผ่านฟิลเตอร์จะมีลักษณะเป็นจุดสีดำขึ้นประปรายอยู่บนผิวหน้าของดวงอาทิตย์ คล้ายกับดวงอาทิตย์ตกกระ และมักพบว่าขึ้นเป็นกระจุกมากกว่าที่ขึ้นแบบจะกระจาย จุดดำบนดวงอาทิตย์เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบนชั้นโฟโตสเฟียร์ เช่นเดียวกับแกรนูล (ลักษณะเม็ด คล้ายฟองที่เดือนพล่านบนผิวของดวงอาทิตย์) ขนาดของจุดดำมีขนาดตั้งแต่เท่ากับแกรนูลเพียงฟองเดียว หรืออาจจะใหญ่และมีการรวมกลุ่มกันจนมีพื้นที่หลายพันล้านตารางกิโลเมตร โครงสร้างของดำบนดวงอาทิตย์มิได้มีลักษณะดำมืดแต่เพียงอย่างเดียว หากพิจารณาดูอย่างละเอียด จะพบว่าแต่ละจุดจะมีลักษณะซ้อนกันสองชั้น ชั้นในจะมีสีดำเข้ม เรียกว่า umbra ส่วนชั้นนอกซึ่งล้อมรอบชั้น umbra จะมีลักษณะจางกว่าและมีริ้วลายในแนวรัศมีคล้ายกับม่านตาของคน ส่วนนี้เรียกว่า penumbra พื้นที่ส่วน penumbra มักมีพื้นที่มากกว่าส่วน umbra ในบางครั้งอาจมีพื้นที่มากถึง 80% ของพื้นที่จุดดำทั้งหมด บริเวณของ penumbra เป็นบริเวณที่มีการไหลของมวลสารจาก umbra ไปสู่พื้นผิวนอกจุดดำ เรียกว่า Evershed Effect จากการวัดค่าการเลื่อนดอปเปลอร์พบว่ามีอัตราการไหลประมาณ 2 กิโลเมตรต่อวินาที

จุดดำของดวงอาทิตย์มักไม่ได้อยู่อย่างโดดเดี่ยวบนพื้นผิว แต่มักจะมีการรวมกันเป็นกลุ่มหรือเป็นคู่ โดยลักษณะของจุดดำคู่จะพบได้มากกว่า จุดดำบนดวงอาทิตย์มีการเกิดขึ้นและสลายตัวตลอดเวลา โดยปรกติแล้วจุดดำแต่ละจุดจะมีอายุประมาณไม่เกินสองสัปดาห์ แต่อย่างไรก็ตาม อาจมีบางจุดที่มีอายุยาวนานนับเดือนก็เป็นได้

umbra ของจุดดำมีอุณหภูมิประมาณ 4,000 เคลวิน ซึ่งเป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำที่สุดบนดวงอาทิตย์ ในขณะที่ชั้นโฟโตสเฟียร์รอบ ๆ ข้างจะมีอุณหภูมิ 6,000 เคลวิน ส่วนบริเวณ penumbra มีอุณหภูมิประมาณ 5,600 เคลวิน

บริเวณที่เกิดจุดดำจะเป็นบริเวณที่เกิดสนามแม่เหล็กเข้มข้นสูงมาก โดยสนามแม่เหล็กจะพุ่งออกจากจุดดำนั้นพร้อม ๆ กับนำเอาแก๊สร้อนจัดจากภายใต้พื้นผิวดวงอาทิตย์ขึ้นมาด้วย สนามแม่เหล็กที่จุดดำอาจมีความเข้มข้นสูงถึง 0.2 - 0.4 เทสลา (1 เทสลาเท่ากับ 10,000 เกาสส์) ทิศทางและรูปร่างของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์จะขึ้นอยู่กับลักษณะของกลุ่มของจุดดำเหล่านี้ บริเวณที่มีจุดดำคู่จะมีสนามแม่เหล็กแบบไบโพลาร์ (bipolar) สนามแม่เหล็กแบบไบโพลาร์พุ่งขึ้นจากจุดดำจุดหนึ่งสู่บรรยากาศชั้นบนเหนือโฟโตสเฟียร์ แล้วเลี้ยวโค้งวกกลับลงสู่จุดดำอีกจุดหนึ่งที่อยู่คู่กัน จุดดำสองจุดนั้นจึงมีขั้วแม่เหล็กที่ตรงข้ามกันเสมอ เหมือนกับแม่เหล็กแบบเกือกม้าที่ติดอยู่บนผิวดวงอาทิตย์ บริเวณที่มีจุดดำรวมกลุ่มกันเป็นกระจุกขนาดใหญ่จะมีรูปร่างของสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อนมากขึ้น แต่ก็ยังคงเป็นสนามแม่เหล็กปิดเช่นเดียวกับสนามแม่เหล็กแบบไบโพลาร์ ส่วนจุดดำที่อยู่อย่างโดดเดี่ยว สนามแม่เหล็กจะพุ่งออกจาก umbra ของจุดดำและสาดออกไปสู่อวกาศโดยไม่วกกลับเข้ามา เรียกว่าเป็นสนามแม่เหล็กเปิด สนามแม่เหล็กเปิดนี้เป็นส่วนสำคัญในการทำให้เกิดลมสุริยะ

สนามแม่เหล็กแบบไบโพลาร์บนดวงอาทิตย์มีลักษณะเฉพาะที่น่าสนใจหลายประการ กล่าวคือ ทุก ๆ คู่ของจุดดำจะมีเรียงกันในแนวนอนเกือบจะขนานกับเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ เนื่องจากดวงอาทิตย์มีการหมุนรอบตัวเองด้วย ดังนั้นจุดดำสองจุดในแต่ละคู่จึงมีชื่อเรียกว่า จุดนำ ใช้อักษรย่อว่า p- (preceding) และจุดตาม ใช้อักษรย่อว่า f- (following) เรามักพบว่าจุดนำของแต่ละคู่มักจะอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมากกว่าจุดตามเล็กน้อย

นอกจากนี้ยังพบว่า สนามแม่เหล็กแบบไบโพลาร์ที่เกิดขึ้นในซีกดาวเดียวกันจะมีทิศทางตรงกันทั้งหมด และสนามแม่เหล็กของซีกเหนือและซีกใต้ของดวงอาทิตย์จะมีขั้วตรงข้ามกันเสมออีกด้วย

นอกจากตัวจุดดำบนดวงอาทิตย์มักอยู่รวมกันเป็นกระจุกแล้ว ปรากฏการณ์ต่าง ๆ บนดวงอาทิตย์เช่นแฟลร์ มักจะเกิดบริเวณใกล้ ๆ กับจุดดำบนดวงอาทิตย์อีกด้วย โดยจะเกิดบริเวณชั้นโครโมสเฟียร์ที่อยู่เหนือแนวแบ่งระหว่างขั้วแม่เหล็กทั้งสองในสนามแม่เหล็กแบบไบโพลาร์

ปริมาณของจุดดำบนดวงอาทิตย์มีปริมาณที่ไม่คงที่ บางช่วงอาจมีเป็นจำนวนมาก และบางช่วงอาจจะไม่มีเลยแม่แต่จุดเดียว คาบของการผันแปรของจำนวนจุดดำบนดวงอาทิตย์นี้อยู่ในช่วง 8 ปี ถึง 16 ปี มีคาบเฉลี่ย 11.1 ปี คาบนี้เรียกว่า sunspot cycle หรือ solar cycle หากเราเขียนแผนภูมิแสดงจำนวนของจุดดำบนดวงอาทิตย์กับเวลา โดยให้เวลาอยู่ในแนวนอน และจำนวนจุดดำเป็นแนวตั้ง จะพบว่ารูปกราฟที่ได้คล้ายกับคลื่นรูปฟันเลื่อย โดยช่วงขาขึ้น (จากช่วงที่มีจุดดำน้อยที่สุดไปสู่ช่วงที่มีจุดดำมากที่สุด) จะชันกว่าช่วงขาลงเล็กน้อย โดยเฉลี่ยแล้วช่วงขาขึ้นจะใช้เวลาประมาณ 4.8 ปี ส่วนขาลงใช้เวลาประมาณ 6.2 ปี

ตำแหน่งการเกิดของจุดดำก็มีลักษณะน่าสนใจอีกเช่นกัน หลังจากที่ดวงอาทิตย์เพิ่งพ้นจากช่วงที่มีจำนวนจุดดำต่ำสุดมาและกำลังจะเริ่มคาบใหม่ จุดดำจะเกิดในวงจรใหม่นี้เริ่มเกิดขึ้นที่บริเวณละติจูดประมาณ 35 องศา ทั้งซีกเหนือและซีกใต้ แล้วจุดดำเหล่านั้นก็เริ่มเคลื่อนที่เข้าหาเส้นศูนย์สูตรช้า ๆ แต่ก็ไปไม่ถึงเส้นศูนย์สูตรเพราะจุดดำนั้นหมดอายุไขไปเสียก่อน จุดดำที่เกิดขึ้นในรุ่นต่อ ๆ มาก็จะเริ่มเกิดขึ้นอีกที่ละติจูดเริ่มต้นต่ำกว่าระดับของจุดดำรุ่นที่แล้วเล็กน้อย แล้วก็เคลื่อนเข้าหาเส้นศูนย์สูตรเช่นเดียวกัน จุดเริ่มต้นของการเกิดจุดดำจะเปลี่ยนตำแหน่งเช่นนี้เรื่อย ๆ จนกระทั่งก่อนถึงช่วงต่ำสุดของดวงอาทิตย์ ละติจูดเฉลี่ยของจุดดำจะอยู่ประมาณ 7 องศา (เหนือและใต้) เท่านั้น หากเราสังเกตตำแหน่งของจุดดำทุก ๆ จุดอย่างต่อเนื่องและยาวนานพอ แล้วนำตำแหน่งของจุดดำมาเขียนเป็นแผนภูมิ โดยให้แกนนอนเป็นเวลา และแกนตั้งเป็นละติจูดของจุดดำ แผนภูมิที่ได้จะมีลักษณะเหมือนกับใบมะกอก หรือผีเสื้อมาเกาะเรียงต่อ ๆ กัน แผนภูมินี้จึงมีเชื่อเรียกเฉพาะว่า แผนภูมิรูปผีเสื้อ (butterfly diagram)

ดังที่กล่าวมาแล้วว่า สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้นบริเวณจุดดำบนดวงอาทิตย์จะมีทิศทางเดียวกันในแต่ละซีกดาว แต่ทิศทางของแม่เหล็กนี้จะไม่คงที่เสมอไป ในช่วงที่จุดดำบนดวงอาทิตย์เกิดขึ้นน้อยที่สุด (sunspot minimum) นั้น จะมีการสลับขั้วของสนามแม่เหล็กทั้งซีกบนและซีกใต้ สนามแม่เหล็กในจุดดำของชุดใหม่จะมีทิศทางตรงข้ามกับชุดเดิม ดังนั้น คาบที่สมบูรณ์ของจุดดำบนดวงอาทิตย์จึงเท่ากับสองเท่าของคาบจำนวนจุดดำ คือ 22.2 ปี

นอกจากนี้ ยังมีหลักฐานบางอย่างที่แสดงว่าการผันแปรของจุดดำดวงอาทิตย์ยังมีคาบที่ยาวกว่าซ้อนอยู่บนคาบ 11.1 ปีนี้อีกด้วย นักดาราศาสตร์ได้พบว่าปริมาณของจุดดำที่เกิดขึ้นยังมีการเปลี่ยนแปลงเป็นรายคาบที่ไม่เด่นชัดนัก คาบละ 80 ปี นอกจากนี้คาบของจุดดำบนดวงอาทิตย์ก็ไม่ได้เกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอมาตลอด ในปี ค.ศ. 1645 ถึง ค.ศ. 1715 เป็นช่วงเวลาที่แทบจะไม่มีจุดดำบนดวงอาทิตย์อยู่เลย นั่นหมายความว่าคาบของดวงอาทิตย์มีการหยุดชะงักไปนานถึง 70 ปี ช่วงเวลานี้เรียกว่า Maunder mininum

เนื่องจากจำนวนของจุดดำมีความสัมพันธ์ต่อความเข้มข้นและความผันผวนของลมสุริยะ และลมสุริยะมีความรุนแรงแผ่ออกไปหลายล้านกิโลเมตร โลกของเราซึ่งอยู่ภายในเขตของลมสุริยะจึงได้รับผลจากการเปลี่ยนแปลงของจุดดำนี้ด้วย สิ่งที่เห็นเด่นชัดที่สุดก็คือ การเกิดแสงเหนือ-แสงใต้ (aurora) ในช่วงใดที่เกิดจุดดำบนดวงอาทิตย์มาก ก็จะเกิดแสงเหนือแสงใต้บนโลกมาก หากช่วงใดเกิดจุดดำบนดวงอาทิตย์น้อย ก็จะเกิดแสงเหนือ-แสงใต้บนโลกน้อย ในช่วงที่เกิด Maunder mininum แทบจะไม่มีรายงานการพบแสงเหนือ-แสงใต้เกิดขึ้นเลย นอกจากนี้ยังพบว่าปริมาณของจุดดำอาจสัมพันธ์กับอุณหภูมิของโลกด้วย อุณหภูมิโลกในช่วง Maunder mininum จะหนาวเย็นผิดปกติจนแม่น้ำเทมส์ถึงกับแข็งตัวในฤดูหนาว อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ยังไม่กล้าสรุปในเรื่องของความสัมพันธ์ระหว่างคาบของจุดดำกับอุณหภูมิ เนื่องจากข้อมูลที่เก็บไว้ยังมีไม่เพียงพอ

ในช่วงที่จุดดำบนดวงอาทิตย์มีมาก ลมสุริยะซึ่งประกอบด้วยอนุภาคประจุไฟฟ้าพลังงานสูงจะมีความเข้มข้นและมีความผันแปรมากกว่าในช่วงอื่น ๆ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของความเข้มข้นประจุไฟฟ้าจะทำให้สนามแม่เหล็กโลกมีการเปลี่ยนแปลง การเปลี่ยนแปลงนี้อาจทำให้เกิดการเหนี่ยวนำไฟฟ้าขึ้นในวัตถุใด ๆ บนโลกที่เป็นตัวนำไฟฟ้าและมีความยาวมาก ๆ เช่น ท่อส่งน้ำมัน หรือสายไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งกรณีหลังอาจทำให้ระบบกำเนิดไฟฟ้าเสียหายได้ ดังที่เกิดขึ้นในแคนาดาเมื่อไม่กี่ปีมานี้

ช่วงที่เกิดจุดดำบนดวงอาทิตย์สูงสุดครั้งล่าสุดคือ เดือนกรกฎาคมปี 2532 ดังนั้นเวลาที่คาดว่าจะเกิดจุดดำบนดวงอาทิตย์มากที่สุดอีกครั้งคือในราวปลายปี 2543 จนถึงต้นปี 2544

จุดดำบนดวงอาทิตย์เกิดจากอะไร? เหตุใดจำนวนของจุดดำจึงมีการเปลี่ยนแปลงเป็นคาบ? จนถึงวันนี้ก็ยังหาคำอธิบายที่กระจ่างชัดเกี่ยวกับจุดดำบนดวงอาทิตย์ไม่ได้ ทฤษฎีหนึ่งกล่าวว่าเกิดจากการคลายตัวของสนามแม่เหล็กที่พันขดอยู่ภายในดวงอาทิตย์ใต้ชั้นโฟโตสเฟียร์ แต่ทฤษฎีนี้ก็ยังไม่สามารถอธิบายถึงปรากฏการณ์อีกหลาย ๆ อย่างที่เกี่ยวข้องกันได้

คำว่า sunspot ยังไม่มีการบัญญัติเป็นคำไทยที่แน่นอน ตามตำราเราอาจพบอยู่สองคำคือ "จุดดับ" และ "จุดดำ" นักดาราศาสตร์ไทยท่านหนึ่งได้ให้ความเห็นว่า ควรใช้คำว่า "จุดดำ" มากว่า เนื่องจากแท้จริงแล้วภายในจุดนั้นมิได้ดับแต่อย่างใดหากแต่ยังเจิดจ้าและมีอุณหภูมิสูงถึงหลายพันองศา แต่เหตุที่เรามองเห็นว่ามีสีดำเนื่องจากผิวดวงอาทิตย์บริเวณรอบข้างมีความสว่างมากกว่าบริเวณจุดดำมากกว่านั่นเอง ผมจึงใช้คำว่าจุดดำในที่นี้ทั้งหมด

Anuchit Ratanasuwan (g40anr@ku.ac.th)

b3801949@student.sut.ac.th (prapaporn)

"Ake Sompong" (somake@hotmail.com)

DevilEd-Tossapon (DevilEd@ksc.th.com)

"Jad" (veeravat@access.inet.co.th)

ทางช้างเผือกฉบับย้อนหลังมีไม่กี่ฉบับเท่านั้น คือนับตั้งแต่ฉบับ มกราคม - มีนาคม 2538 เป็นต้นมา ฉบับก่อนหน้านั้นหมดแล้วครับ ราคาสั่งซื้อย้อนหลังเล่มละ 30 บาท (ยกเว้นฉบับ กรกฎาคม - ธันวาคม 2538 ราคา 40 บาท) บวกค่าส่ง 10 บาท

ส่วนทางช้างเผือกในอนาคตนั้น ถ้าหากคุณเป็นสมาชิกและต่ออายุสม่ำเสมอ ก็จะได้รับทางช้างเผือกในอนาคตทุกฉบับครับ หรือถ้าไม่อยากต่ออายุสมาชิกบ่อย ๆ ก็สมัครเป็นสมาชิกตลอดชีพได้ครับ ค่าสมัคร 3,000 บาท รายละเอียดเรื่องการสมัครสมาชิกอยู่ใน https://thaiastro.nectec.or.th/member.html รายละเอียดเรื่องการสั่งซื้อวารสารทางช้างเผือก อยู่ใน https://thaiastro.nectec.or.th/mlky/mlkyjnl.html ครับ

Piyanan Ananyossorakit (piyanan23@hotmail.com)