พบ “พายุเฮอร์ริเคนอวกาศ” ครั้งแรกของโลกบริเวณขั้วโลกเหนือ
ซึ่งนับเป็นครั้งแรกในวงการดาราศาสตร์โลกด้วย เพราะยังไม่เคยมีการยืนยันการค้นพบมาก่อน จึงไม่มีใครทราบว่าปรากฏการณ์นี้มีอยู่จริงหรือไม่ แต่แล้วนักดาราศาสตร์ก็เพิ่งเจอหลักฐานว่าเหตุการณ์นี้เคยเกิดขึ้น ที่ชั้นบรรยากาศของโลกเรานี้เอง
Photo: weatherboy.com
การค้นพบนี้ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications เมื่อวันที่ 22 กุมภาพันธ์ 2021 ที่ผ่านมา แต่เป็นการค้นพบย้อนหลังไปถึง 7 ปี เพราะเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นตั้งแต่วันที่ 20 สิงหาคม 2014 โดยศาสตราจารย์ จาง ชิงเหอ และคณะ จากมหาวิทยาลัย ซานตง ประเทศจีน พบข้อมูลเก่าจากดาวเทียมสังเกตการณ์อวกาศถึง 4 ตัว ว่าออโรร่าที่เกิดบริเวณขั้วโลกเหนือวันนั้นมีลักษณะแตกออกหลายสายจากจุดศูนย์กลาง และมีลักษณะคล้ายรูปร่างของพายุเฮอรร์ริเคน
ที่ผ่านมายังไม่เคยมีการค้นพบออโรร่าลักษณะนี้มาก่อน ที่ใกล้เคียงที่สุดน่าจะเป็นออโรร่าหมุนเกลียว หรือ Aurora spiral แต่ออโรร่าหมุนเกลียวเกิดจากออโรร่ารูปร่างโค้งหลายเส้น เรียงต่อกันเหมือนขบวนรถไฟ ทำให้เห็นเป็นเส้นโค้งที่หมุนเป็นเกลียวขึ้นมา
ดังนั้นคณะนักวิจัยจึงได้ศึกษาต่อไปว่าเกิดอะไรขึ้นกันแน่ที่ขั้วโลกเหนือในวันนั้น
Aurora spiral [reddit.com]
ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะและมีอิทธิพลต่อดาวเคราะห์ในระบบอย่างมาก หนึ่งในปัจจัยที่โลกได้รับผลกระทบโดยตรงจากดวงอาทิตย์คือ ลมสุริยะ (Solar wind) ลมสุริยะประกอบไปด้วยอนุภาคมีประจุที่ถูกปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ตลอดเวลา ทุกทิศทาง ด้วยความเร็วสูง
ดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศบางกว่าโลกถึง 100 เท่า สาเหตุหลักเป็นเพราะลมสุริยะที่พัดผ่านตลอดเวลา ทำให้เกิดการกัดเซาะของชั้นบรรยากาศ จนดาวอังคารสูญเสียชั้นบรรยากาศไป แต่สำหรับโลกของเรานั้น มีชั้นสนามแม่เหล็กห่อหุ้มอยู่ภายนอกชั้นบรรยากาศไว้อีกที เรียกว่า Magnetosphere ซึ่งสนามแม่เหล็กนี้เองมีส่วนช่วยในการปกป้องชั้นบรรยากาศของโลก เพราะเมื่ออนุภาคมีประจุจากลมสุริยะพัดมา เมื่อชนกับสนามแม่เหล็กโลกก็จะถูกผลักออก ทำให้เกิดการเบี่ยงเส้นทางอ้อมโลกไป
Photo: K. Endo, Nikkei Science Inc [astro.phys.sc.chula.ac.th]
https://sites.google.com/site/supod45/sc30113/22557/room16/magnetosphere
แต่ในบางครั้งที่ลมสุริยะมีความแรงสูง อนุภาคบางส่วนสามารถเล็ดลอดเข้ามาถึงชั้นบรรยากาศของโลกได้ ซึ่งชั้นบรรยากาศที่อยู่ถัดมาจากสนามแม่เหล็กโลกคือ ไอโอโนสเฟียร์ และเมื่ออนุภาคมีประจุของลมสุริยะชนเข้ากับโมเลกุลก๊าซในชั้นบรรยากาศ เกิดการถ่ายเทพลังงาน ทำให้โมเลกุลก๊าซอยู่ในสภาวะตื่นตัว และเมื่อโมเลกุลกลับเข้าสู่สภาวะปกติก็จะปล่อยพลังงานออกมาในรูปของแสง เกิดเป็นปรากฏการณ์ที่เรารู้จักกันว่า แสงเหนือ/แสงใต้ หรือ ออโรร่า นั่นเอง
ลมสุริยะทำให้รูปร่างของสนามแม่เหล็กโลกเปลี่ยนไป และ ปัจจัยต่างๆของลมสุริยะ ไม่ว่าจะเป็น ทิศทาง ความเร็ว ความหนาแน่น ล้วนส่งผลต่อการแผ่รังสีของอนุภาคที่มีประจุในชั้นบรรยากาศ จนทำให้เกิดการแปรปรวนขึ้น
ประกอบกับดวงอาทิตย์เองก็เป็นแม่เหล็กขนาดใหญ่ มีการปลดปล่อยสนามแม่เหล็กออกมาเช่นกัน สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะถูกลมสุริยะลากออกมาผ่านดาวเคราะห์ต่างๆในระบบสุริยะ เรียก สนามแม่เหล็กที่อยู่ระหว่างดาวเคราห์นี้ว่า Interplanetary Magnetic Field หรือ สนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์
เมื่อรวมเรื่องราวของลมสุริยะ และ สนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์เข้าด้วยกัน คณะนักวิจัยพบว่า วันที่ 20 สิงหาคม 2014 พายุเฮอร์ริเคนอวกาศเกิดขึ้นในช่วงที่สนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์อยู่ในความสงบแบบสุดขั้ว (Extremely quiet interplanetary condition) กล่าวคือ ลมสุริยะมีความเร็วต่ำ ความหนาแน่นน้อย และสนามแม่เหล็กของโลกอ่อนกำลังลง
ซึ่งในสถานการณ์ที่เงียบสงบนี้เอง ทำให้การจัดเรียงตัวของสนามแม่เหล็กโลกและสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์จากดวงอาทิตย์เกิดการเรียงตัวเพื่อเชื่อมต่อกันใหม่ ซึ่งระหว่างนั้นอาจทำให้เกิดการถ่ายเทพลังงานภายในชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็ว จนเกิดการก่อตัวของพายุเฮอร์ริเคนอวกาศขึ้นมาได้
https://doi.org/10.1038/s41467-021-21459-y
พายุเฮอร์ริเคนอวกาศ แท้จริงแล้วคือการหมุนวนของกลุ่มพลาสม่าหรือมวลก๊าซที่มีประจุไฟฟ้า เกิดขึ้นบริเวณชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลก ซึ่งลักษณะโดยทั่วไป ไม่แตกต่างจากพายุเฮอร์ริเคนที่เป็นพายุหมุนเขตร้อน คือ ประกอบไปด้วย ตาพายุและแขนของพายุ เฮอร์ริเคนอวกาศนี้มีความกว้างถึง 1000 กิโลเมตร ส่วนฐานอยู่ที่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ ทอดตัวสูงไปจนถึงชั้นสนามแม่เหล็กโลก หมุนด้วยความเร็ว 2100 เมตรต่อวินาทีในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา และเกิดขึ้นยาวนานถึง 8 ชั่วโมงก่อนจะสลายตัวไป
ตาพายุหรือศูนย์กลางของพายุ โดยปกติจะเป็นบริเวณที่กระแสอากาศแห้งไหลลงสู่ด้านล่าง จึงเป็นบริเวณที่ลมค่อนข้างสงบ ในขณะที่ตาพายุของเฮอร์ริเคนอวกาศ ก็ไม่มีการเคลื่อนที่ของกระแสพลาสม่าเช่นกัน (Nearly zero-flow center) นอกจากนี้ พายุเฮอร์ริเคนซึ่งปกติจะทำให้เกิดฝนตกหนัก แต่พายุเฮอร์ริเคนอวกาศมีการปลดปล่อยพลังงานมหาศาล จึงทำให้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าพุ่งขึ้นไปด้านบน แล้วเกิดเป็น ‘ฝนอิเล็กตรอน’ ตกลงกลับสู่ชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์แทน
weatherboy.com
https://doi.org/10.1038/s41467-021-21459-y
พลาสม่า หรือ กลุ่มก๊าซมีประจุ พบได้ทั่วไปในจักรวาล และสนามแม่เหล็กที่ห่อหุ้มชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ก็ไม่ได้มีแค่ที่โลกของเรา ดังนั้นการค้นพบครั้งนี้ นอกจากจะเป็นการยืนยันว่าปรากฏการณ์นี้มีอยู่จริงแล้ว ยังบ่งบอกว่านี่เป็นปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ที่สามารถเกิดขึ้นได้ทั่วไปในจักรวาลเช่นเดียวกัน
งานวิจัย: Zhang, QH., Zhang, YL., Wang, C. et al. A space hurricane over the Earth’s polar ionosphere. Nat Commun 12, 1207 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-21459-y
References >>
- 11
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
