สมาคมดาราศาสตร์ไทย

สนามแม่เหล็กโลก ภัยที่ไม่อาจมองข้ามสำหรับนักสำรวจดวงจันทร์

สนามแม่เหล็กโลก ภัยที่ไม่อาจมองข้ามสำหรับนักสำรวจดวงจันทร์

21 เม.ย. 2550
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
ดวงจันทร์โคจรรอบโลกครบรอบทุกเดือน แต่ละเดือนจะมีอยู่ประมาณสี่วันที่ดวงจันทร์จะเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กของโลก ช่วงเวลานี้จะมีพื้นผิวบางส่วนของดวงจันทร์จะถูกประจุไฟฟ้าสถิต ดร.ไมค์ แฮปกูด จากห้องทดลองรัตเทอร์ฟอร์ดแอปเพิลตันจะแสดงแบบจำลองของปรากฏการณ์นี้ในที่ประชุมของดาราศาสตร์แห่งชาติของสมาคมดาราศาสตร์หลวงที่เพรสตัน แบบจำลองนี้จะแสดงให้เห็นว่าระดับของประจุไฟฟ้าอาจจะเพิ่มขึ้นหลังปี 2556 และจะกลายเป็นเรื่องสำคัญที่ต้องพิจารณาสำหรับการสำรวจดวงจันทร์ในอนาคต 

โลกมีสนามแม่เหล็กห่อหุ้มโดยรอบ แต่สนามแม่เหล็กโลกไม่ได้มีรูปร่างทรงกลมเหมือนโลก อิทธิพลของลมสุริยะทำให้สนามแม่เหล็กโลกมีรูปร่างยาวแหลมดูคล้ายดาวหาง ส่วนหางของสนามแม่เหล็กทอดยาวออกไปไกลนับล้านกิโลเมตรในทิศทางตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ บริเวณกึ่งกลางของหางนี้เป็นบริเวณที่เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนพลังงานสูงและอนุภาคประจุไฟฟ้าชนิดอื่น ส่วนนี้เรียกว่า แผ่นพลาสมา (plasmasheet) เมื่อดวงจันทร์ผ่านเข้ามาในแผ่นพลาสมา อิเล็กตรอนก็จะไปเกาะบนพื้นผิวของดวงจันทร์เป็นการเพิ่มประจุบนพื้นผิว ปรากฏการณ์นี้ได้รับการยืนยันโดยยานลูนาร์โพรสเปกเตอร์ของนาซาซึ่งไปสำรวจดวงจันทร์ในช่วงปี 2541

แบบจำลองของ ดร.แฮปกูดแสดงว่าการเพิ่มประจุไฟฟ้าของแผ่นพลาสมามีการเปลี่ยนแปลงขึ้นลงเป็นรายคาบ คาบละ 18 ปี ซึ่งสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงการโคจรของดวงจันทร์ การเพิ่มประจุนี้มีระดับต่ำในยุคของอะพอลโลเมื่อต้นทศวรรษ 1970 และสูงที่สุดในช่วงต้นทศวรรษ 1990 มาถึงปัจจุบันก็ต่ำลงอีก และจะสูงอีกครั้งหลังปี 2557 สหรัฐอเมริกา รัสเซีย อินเดีย ญี่ปุ่น และจีนต่างก็มีแผนจะส่งมนุษย์ไปสำรวจ ดวงจันทร์ในช่วงปี พ.ศ. 2563 ซึ่งในช่วงนั้นคาดว่าจะมีระดับของประจุไฟฟ้าสูง

ประจุไฟฟ้าบนพื้นผิวเป็นเรื่องใหญ่สำหรับการสำรวจดวงจันทร์เพราะประจุบนพื้นผิวจะรบกวนการทำงานของอุปกรณ์สำรวจอิเล็กทรอนิกส์อันบอบบาง ประจุนี้อาจมีผลต่อพฤติกรรมของฝุ่นดวงจันทร์ ซึ่งฝุ่นดวงจันทร์ก็เป็นอันตรายต่อมนุษย์ หากซึมแทรกผ่านชุดอวกาศเข้าไป หรือเล็ดลอดเข้าไปในห้องนักบิน

ดร. แฮปกูดให้ข้อสังเกตว่า ประจุไฟฟ้าเป็นภัยธรรมชาติที่รู้จักกันน้อยที่สุดชนิดหนึ่งในการเดินทางอวกาศ จึงเป็นเรื่องสำคัญที่ต้องศึกษาผลกระทบของฝุ่นต่อดวงจันทร์ เพื่อที่วิศวกรจะได้นำความรู้นี้ไปใช้ในการออกแบบยานที่ปกป้องนักบินอวกาศในอนาคตได้

ภาพเคลื่อนไหว แสดงตำแหน่งของดวงจันทร์ (จุดขาว) เคลื่อนที่ผ่านหางแม่เหล็กของโลก (วงสีน้ำเงิน) ในช่วงปลายปี 2550 เวลาแสดงอยู่ด้านบนซ้ายของภาพ ดวงจันทร์เคลื่อนจากทางขวามาทางซ้าย บางครั้งจะตัดผ่านแผ่นพลาสมา แผนภาพนี้ใช้หน่วยรัศมีโลก (Re) (ภาพจาก Dr. Mike Hapgood/Rutherford Appleton Laboratory)

ภาพเคลื่อนไหว แสดงตำแหน่งของดวงจันทร์ (จุดขาว) เคลื่อนที่ผ่านหางแม่เหล็กของโลก (วงสีน้ำเงิน) ในช่วงปลายปี 2550 เวลาแสดงอยู่ด้านบนซ้ายของภาพ ดวงจันทร์เคลื่อนจากทางขวามาทางซ้าย บางครั้งจะตัดผ่านแผ่นพลาสมา แผนภาพนี้ใช้หน่วยรัศมีโลก (Re) (ภาพจาก Dr. Mike Hapgood/Rutherford Appleton Laboratory)

กราฟแสดงการคาดการณ์การเพิ่มลดประจุไฟฟ้าสถิตบนดวงจันทร์โดยแผ่นพลาสมาในช่วงปี ค.ศ.1960 ถึง ค.ศ. 2030 เส้นสีแดงแสดงระดับของการรับประจุรายเดือนของดวงจันทร์ ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล (สูงสุดในช่วงเดือนมิถุนายนถึงเดือนธันวาคม) เส้นสีน้ำเงินซึ่งแสดงค่ากลางแสดงคาบ 18 ปีอย่างเด่นชัด (ภาพจาก Dr. Mike Hapgood/Rutherford Appleton Laboratory)

กราฟแสดงการคาดการณ์การเพิ่มลดประจุไฟฟ้าสถิตบนดวงจันทร์โดยแผ่นพลาสมาในช่วงปี ค.ศ.1960 ถึง ค.ศ. 2030 เส้นสีแดงแสดงระดับของการรับประจุรายเดือนของดวงจันทร์ ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล (สูงสุดในช่วงเดือนมิถุนายนถึงเดือนธันวาคม) เส้นสีน้ำเงินซึ่งแสดงค่ากลางแสดงคาบ 18 ปีอย่างเด่นชัด (ภาพจาก Dr. Mike Hapgood/Rutherford Appleton Laboratory)

ที่มา: