เมื่อดวงอาทิตย์กลับขั้ว (Solar magnetic pole reversal)

ขอขอบคุณข้อมูลจาก

http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2012/04/the-great-switch-suns-magnetic-field-does-a-complete-reverse-every-11-years.html
http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast15feb_1/
http://thewatchers.adorraeli.com/2012/04/23/unusual-magnetic-changes-in-the-sun-the-north-pole-of-the-sun-had-started-flipping-about-a-year-earlier-than-expected/
http://istp.gsfc.nasa.gov/earthmag/reversal.htm

หลายๆคนได้ยินคำนี้คงรู้สึกตกใจหรือประหลาดใจ จริงๆแล้วปรากฏการณ์นี้เป็นปรากฏการณ์ปกติที่เกิดขึ้นกับดวงอาทิตย์ทุกๆ 11 ปี เมื่อดวงอาทิตย์เข้าสู่ระยะ solar maximum หรือมีปฏิกิริยาที่ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์สูงสุด และมีจำนวนจุดดับสูงสุดในรอบวงจรของดวงอาทิตย์ ผลที่ตามมาคือขั้วเหนือและขั้วใต้แม่เหล็กของดวงอาทิตย์จะค่อยๆลดความเข้มของสนามแม่เหล็กและค่อยๆย้ายข้างกัน จากขั้วเหนือไปอยู่ทางใต้ และขั้วใต้ไปอยู่ทางเหนือ โดยที่ทางกายภาพของดวงอาทิตย์ไม่มีการเปลี่ยนแปลง
แล้วเราจะรู้ได้อย่างไร

Magnetic butterfly
ในอดีตมีการศึกษาทึงแบบแผนของจุดดับบนดวงอาทิตย์ในรูปคล้ายปีกผีเสื้อว่า เมื่อจุดดำเริ่มมีการกระจายตัวลงมาในแนวศูนย์สูตรก็จะเกิดการกลับขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์

แต่จากภาพข้างบนจะเห็นว่าใน  cycle 23 ที่ผ่านมา การกระจายของจุดดับบนดวงอาทิตย์ยังไม่ถึงแนวศูนย์สูตรก็เกิดการกลับขั้วแม่เหล้กของดวงอาทิตย์แล้ว นักดาราศาสตร์จึงต้องใช้การสังเกตุอย่างอื่นต่อไป

Microwave radiation techniques
จากการศึกษา solar cycle 23 ได้ให้ความเข้าใจแก่เราอย่างหนึ่งว่า โดยปกติดวงอาทิตย์จะมีการเกิดการระเบิดใหญ่ (prominence eruption) ในแถบใกล้ๆแนวศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ จนกระทั่งเมื่อใกล้ถึงระยะ solar maximum การระเบิดนี้จะเริ่มขึ้นไปที่บริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์ ที่ละติจูด 60 องศาเหนือและใต้ขึ้นไป ในขณะที่การระเบิดในแนวศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์จะลดลง เราก็สามารถคาดการณ์ได้ว่าดวงอาทิตย์ใกล้ถึง solar maximum แล้ว
นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้อุปกรณ์บนยานสำรวจ SOHO ในการจับภาพยาน microwave ของดวงอาทิตย์ และสร้างภาพจำลองซ้อนกับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ โดยในรอบของดวงอาทิตย์ที่ผ่านมา เราพบว่าความสว่างในย่าน microwave นี้บริเวณขั้วเหนือและใต้ของดวงอาทิตย์จะมีการเปลี่ยนแปลงตาม solar maximum โดยจะมีความสว่างสูงสุดเมื่อข้าสู่ระยะกลับขั้ว ซึ่งใน cycle 24 ในปัจจุบันนี้ เราเริ่มพบ prominence eruption บริเวณขั้วใต้ของดวงอาทิตย์เมื่อเดือนมีนาคม 2012 ที่ผ่านมา

Hinode
hinode เป็นผลงานขององค์การบริหารด้านอวกาศของญี่ปุ่น (JAXA)  โดยมีการทำแผนที่แม่เหล็กบริเวณขั้วของดวงอาทิตย์ทุกๆเดือนตั้งแต่เดือนกันยายน 2008 ที่ผ่านมา
ตั้งแต่เริ่มมีการศึกษา Hinode นักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นพบความหนาแน่นของประจุลบของแม่เหล็กมีความหนาแน่นสูงบริเวณขั้วเหนือของดวงอาทิตย์ ซึ่งภาพล่าสุด เราพบการลดลงของขั้วลบแม่เหล็ก และเริ่มมีความหนาแน่นของขั้วบวกแม่เหล็กกลับกันบริเวณขั้วเหนือของดวงอาทิตย์ ซึ่งสภาพการณ์เช่นนี้ทีมนักวิจัยจากญี่ปุ่นเชื่อว่า ดวงอาทิตย์จะเข้าสู่ภาวะไร้ขั้วแม่เหล็กภายในเดือนพ.ค.ที่จะถึงนี้ ก่อนที่จะถึงเวลาที่เราคาดการณ์ไว้ 1 ปี

จากภาพจะเห็นขั้วลบของดวงอาทิตย์ซึ่งมีสีส้ม และขั้วบวกที่มีสีฟ้า ระหว่างปร 2008 และปี 2011
ซึ่งผลจากการที่ดวงอาทิตย์เข้าสู่ภาวะ solar maximum เร็วนี้ ทำให้เราต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมว่า อะไรเป็นปัจจัยที่ทำให้รอบของดวงอาทิตย์สั้นลง และจำนวนจุดดับน้อยกว่าที่คาดการณ์ไว้

ภาพการเปลี่ยนแปลงขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ และการคาดการณ์การกลับขั้วที่มาถึงก่อนกำหนด

แล้วเกี่ยวอะไรกับโลกไหม?
ปกติแล้วการกลับขั้วแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เกิดขึ้นทุก 11 ปีมาโดยตลอด ซึ่งยังไม่เคยมีรายงานผลกระทบโดยตรงจากการกลับขั้วแม่เหล็กนี้ เว้นแต่ผลจากการที่ดวงอาทิตยืเข้าสู่ระยะ solar maximum ซึ่งทำให้เกิดการระเบิดในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์และเกิด CME (coronal mass ejection) ตามมา ซึ่งผลของ CME นี้เป็นที่สนใจของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกอยู่ และจะได้นำมาเสนอต่อไป

แล้วขั้วแม่เหล็กโลกเคยเกิดการกลับขั้วไหม?
บนโลกของเรา เป็นเรื่องยากที่จะศึกษาการกลับขั้วแม่เหล็กโลก เพราะเหตุการณ์เหล่านี้ไม่ได้เกิดขึ้นบ่อย และระยะห่างกันนับเป็นล้านปี
ในปีช่วงปี 1950 เราได้มีการประดิษฐ์ electronic magnetometer ซึ่งสามารถจับทิศทางแม่เหล็กจากชั้นหินอย่างอ่อนๆได้ และเราเริ่มมีการทำแผนที่ทิศทางแม่เหล็กโลกในช่วงปี 1960
จุดที่นักวิทยาศาสตร์สนใจมากคือบริเวณ mid atlantic ridge ซึ่งเป็นแนวแยกตัวระหว่างทวีปแอฟริกาและทวีปอเมริกาใต้ แนวนี้จะวิ่งยาวในแนวกลางมหาสมุทรแอตแลนติกตั้งแต่ทิศเหนือลงมาทิศใต้

แนว mid atlantic ridge จะเป็นแนวที่มีการไหลของแมกม่าจากใต้โลกออกมาขณะที่เปลือกโลกแอฟริกาและอเมริกาใต้แยกออกจากกัน เมื่อลาวาเหล่านี้เย็นลงก็จะเปลี่ยนแปลงเป็นหินบะซอลท์ ซึ่งมีสภาพขั้วแม่เหล็กอ่อนๆตามทิศทางขั้วแม่เหล็กโลกในขณะนั้นๆ

เมื่อเราศึกษาแนวแถบของหินบะซอลท์ใต้มหาสมุทรแอตแลนติค เราพบรูปร่างของทิศทางแม่เหล็กที่มีการเปลี่ยนแปลงทิศทางดังภาพ

เมื่อเราศึกษาแนวแม่เหล็กของหินบะซอลท์ ของแนว mid atlantic ridge นี้ เราจะพบแนวที่แยกออกมาเป็นคู่ขนานระหว่างแนวแม่เหล็กปกติและแนวแม่เหล็กที่กลับขั้วสลับกันไปเรื่อยๆ

จากที่ได้กล่าวมา จะเห็นว่าปรากฏการณ์กลับขั้วแม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ปกติที่พบได้ในดาวต่างๆ ซึ่งระยะเวลาการเกิดการกลับขั้วนั้นไม่เหมือนกัน โดยวัตถุที่มีแรงแม่เหล็กสูงอยางดวงอาทิตย์มักเกิดการกลับขั้วแม่เหล็กบ่อยกว่าโลก ซึ่งใช้เวลานับล้านปี แต่อย่างไรก็ตามเรายังคงต้องติดตามผลจากการกลับขั้วแม่เหล็กของโลกต่อไป

ใส่ความเห็น

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / เปลี่ยนแปลง )

Connecting to %s