BlogGang.com : : sirivinit :

แสงออโรรา .. ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ที่มีแสงเรืองบนท้องฟ้าในเวลากลางคืน

แสงออโรราบนท้องฟ้า

แสงเหนือบริเวณทะเลสาบแบร์ในรัฐอะแลสกา สหรัฐอเมริกา
(ภาพคัดเลือก)

ออโรรา เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ที่มีแสงเรืองบนท้องฟ้าในเวลากลางคืน โดยมักจะขึ้นในบริเวณแถบขั้วโลก โดยบางครั้งจะเรียกว่า แสงเหนือ หรือ แสงใต้ ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด

ปรากฏการออโรราเป็นตัวอย่าง ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ที่น่าทึงที่สุด ที่เกิดขึ้นในอวกาศที่ใกล้พื้นโลก มันอาจปรากฏจากสิ่งจางๆ เป็นวงนิ่ง แล้วระเบิดออกมาเป็นสีต่าง ๆ พุ่งกระจายภายในเวลาไม่กี่วินาที

บางครั้งจะปรากฏเหมือนมันจะแตะกับพื้น หรือในเวลาอื่นอาจเห็นมันพุ่งสูงขึ้นสู่ท้องฟ้า แต่ความจริงแล้ว แสงออโรรานั้นเกิดขึ้นที่ความสูงจากพื้นโลก (altitudes) ประมาณ 100 ถึง 200 กิโลเมตร บริเวณที่อยู่บริเวณบรรยากาศชั้นบนที่อยู่ใกล้กับอวกาศ

ความหมายของชื่อ

แสงเหนือ ตามประวัตินั้นมีชื่อมากมายหลายชื่อ ชื่อวิทยาศาสตร์ของปรากฏการณ์นี้ คือ ออโรรา บอเรลลีส (Aurora Borealis) ซึ่งเป็นภาษาละติน แปลเป็นภาษาไทยได้ว่า รุ่งอรุณสีแดงแห่งทิศเหนือ ซึ่งตั้งชื่อโดย กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei) (ค.ศ. 1564 – 1642)

คำว่า "Aurora Borealis" แปลว่า "แสงเหนือ" (Northern Light) ส่วน "Aurora Australis" แปลว่า "แสงใต้" (Southern Light) และคำว่า "Aurora Polaris" แปลว่า "แสงขั้วโลก" ใช้เรียกทั้งแสงเหนือและแสงใต้

สถานที่และโอกาสการเกิดออโรรา

ในเขตที่มีการปรากฏของออโรรา สามารถสังเกตออโรราได้ทุกคืนที่ฟ้าโล่งในฤดูหนาว โดยมีข้อสังเกตดังนี้

ออโรราจะปรากฏบ่อยครั้ง ตั้งแต่เวลา 22.00 น ถึง เที่ยงคืน
ออโรราจะสว่างจ้าในช่วง 27 วันที่ดวงอาทิตย์หันด้านแอคทีฟ (Active Area) มายังโลก

ช่วงปลายฤดูใบไม้ร่วงจนถึงต้นฤดูใบไม้ผลิ ในเดือนตุลาคม กุมภาพันธ์ และ มีนาคม เป็นเดือนที่เหมาะสำหรับการชมออโรรา ทางซีกโลกเหนือ

ออโรรามีความสัมพันธ์กับจุดสุริยะ (Sun Spot) บนดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นวัฎจักรประมาณ 11 ปี แต่ดูเหมือนว่า จะมีการล่าช้าไป 1 ปีสำหรับการเกิดจุดดับมากที่สุดกับการเกิดออโรรามากที่สุด

ออโรราจะปรากฏลดลง 20-30% กว่าตอนที่เกิดจุดสุริยะมากที่สุด เมื่อเกิดจุดสุริยะบนดวงอาทิตย์น้อยที่สุด

ออโรราจะปรากฏในแถบประเทศเมดิเตอเรเนียน เมื่อเกิดจุดสุริยะหรือมีลมสุริยะมากๆ อาจถึง 10 ปีต่อครั้ง โดยเฉลี่ยแล้วเกิด 100 ปีต่อครั้ง

สถานที่ ความถี่ในการปรากฏ

เมือง Andenes ประเทศนอร์เวย์ เกือบทุกคืนที่ฟ้าโล่ง
เมือง Fairbanks รัฐอลาสกา 5 – 10 ครั้งต่อเดือน
เมือง Oslo ประเทศนอร์เวย์ 3 คืนต่อเดือน

สกอตแลนด์เหนือ เดือนละครั้ง
พรมแดนสหรัฐ/แคนาดา 2 – 4 ครั้งต่อปี
เม็กซิโก และ เมดิเตอเรเนียน 1 – 2 ครั้งใน 10 ปี
ประเทศตอนใต้ทะเลเมดิเตอเรเนียน 1 – 2 ครั้งในศตวรรษ
แถบศูนย์สูตร 1 ครั้งในรอบ 2000 ปี

สถานที่ปรากฏออโรรา

บริเวณที่เกิดออโรราเป็นบริเวณรูปไข่ (Oval-shape region) รอบๆ ขั้วแม่เหล็กของโลก โดยรูปไข่จะเบ้ไปทางด้านกลางคืนของโลก เมื่อออโรราสงบ รูปไข่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3,000 กิโลเมตร แต่เมื่อเกิดออโรรารุนแรงขึ้น รูปไข่จะกว้างขึ้นกว่า 4,000 หรือ 5,000 กิโลเมตร

เนื่องจากขั้วแม่เหล็กเหนือของโลกอยู่ทางตอนเหนือของแคนาดา ออโรรา โบเรลลีส (Aurora Borealis) จึงพบมากที่เส้นรุ้ง (Latitude) ที่มีประชากรอาศัยมากในซีกโลก (hemisphere) ตะวันตก ส่วนออโรราออลเตรลีส (Aurora Australis) สามารถมองเห็นได้จากเกาะทัชมาเนีย (Tasmania) และทางตอนใต้ของนิวซีแลนด์

เสียงของออโรรา

มีข้อโต้เถียงกันมานานเกี่ยวกับเสียงของออโรรา ว่ามันสามารถได้ยินโดยผู้สำรวจบนพื้นโลกหรือไม่ คลื่นเสียงนั้นมีความถี่ประมาณ 340 เมตรต่อวินาทีในอากาศบนระดับพื้นโลก แต่ที่ความสูง 80 ถึง 500 กิโลเมตร ซึ่งเป็นบริเวณที่ออโรราปรากฏนั้นอยู่ใกล้สุญญากาศมาก

ทำให้เป็นเป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดเสียงขึ้น กระนั้น ก็มีรายงานมากมายว่าได้ยินเสียงระหว่างเกิดออโรรา เสียงที่ได้ฟังนั้น ไม่ใช่เป็นเสียงที่บันทึกจากออโรราโดยตรง แต่เป็นเสียงที่บันทึกจาก แมกนีโตมิเตอร์ (Magnetometer) เสียงที่เปลี่ยนไปคือการเปลี่ยนไปของสนามแม่เหล็กซึ่งเกิดจากอนุภาคสุริยะ (Solar Particles)

แหล่งที่มาและระดับพลังงานของอนุภาค

ออโรราที่ปรากฏนั้นเกิดจากอนุภาคมีพลังงาน เคลื่อนที่ตามเส้นสนามแม่เหล็กมาจากเมกนีโตเทล (Magnetotail) มาสู่บรรยากาศชั้นบน อนุภาคส่วนใหญ่คืออิเล็กตรอน แต่โปรตอนและไอออนอื่น ก็อาจพบได้ เมื่ออนุภาคมีประจุ (Charged Particles) พุ่งมาจาก แมกนีโทสเฟียร์ (Magnetosphere) มาสู่บรรยากาศชั้นบน จะเกิดการชนกับแก๊สที่ไม่มีความสำคัญอะไรที่นั่น

อนุภาคออโรราเป็นเพียงหนึ่งในหลายอนุภาค มีประจุที่กระหน่ำมายังโลก รวมถึงอนุภาคที่มีพลังงานฟลักซ์มหาศาลในช่วง พันล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (GeV) หรือล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) อย่างเช่น รังสีคอสมิค (Cosmic Rays) อนุภาคจากแถบกัมมันตรังสี (Radiation Belt) พลังงานสูง และอนุภาคสุริยะ (Solar Energetic Particles)

ส่วนอนุภาคออโรรานั้นเกิดขึ้นในแผ่นพลาสมาแม่เหล็ก (Magnetospheric Plasma Sheet) และมีพลังงานอยู่ในช่วง 1 ถึง 10 พันอิเล็กตรอนโวลต์ (keV) แต่บางทีอาจมีพลังงานมากถึง 100 พันอิเล็กตรอนโวลต์ (keV) และอนุภาคพลังงานต่ำ

เช่น ลมสุริยะที่เข้าสู่แมกนีโตสเฟียร์ทาง ซีกโลกกลางวัน (Dayside Cusp ) ใกล้กับขั้วแม่เหล็กโลก เป็นต้น ความลึกที่อนุภาคเหล่านี้จะเจาะเข้าไปในชั้นบรรยากาศ ขึ้นอยู่กับพลังงานของมัน ยิ่งพลังงานมากยิ่งเข้าได้ลึก

รังสีคอสมิค สามารถเดินทางไปถึงชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) หรืออาจลึกไปถึงพื้นโลก อนุภาคจากแถบกัมมันตรังสีและอนุภาคสุริยะพลังงานสูง เข้ามาได้ถึงชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) และชั้นมีโซสเฟียร์ (Mesosphere)

ส่วนออโรรานั้นมาได้แค่ชั้นเทอร์โมสเฟียร์ (Thermosphere) ซึ่งสูงประมาณ 100 กิโลเมตร นั่นทำให้ออโรราเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศนี้

สีของออโรรา

ดวงอาทิตย์ปล่อยแสงทุกสีที่มองเห็นได้ออกมาก ทำให้เราเห็นแสงอาทิตย์เป็นสีขาว ส่วนสเปคตรัมของออโรรา ก่อนจะศึกษารายละเอียด เราต้องรู้เรื่อง สาเหตุการเกิดแสงก่อน

ในบรรยากาศประกอบด้วยไนโตรเจน และ ออกซิเจน เป็นหลัก อนุภาคของแก๊สเหล่านี้จะปลดปล่อยโฟตอน ซึ่งมีความยาวคลื่นคงที่ เมื่ออนุภาคมีประจุไฟฟ้า กระตุ้นแก๊สในบรรยากาศ อิเล็กตรอนจะเริ่มเคลื่อนที่รูปนิวเคลียสในวงโคจรที่เปลี่ยนแปลงไป เพราะมีพลังงานเหลือเฟือ อนุภาคที่ถูกกระตุ้นจะไม่เสถียรและจะปลดปล่อย พลังงานออกมาในรูปของแสง เรียกว่าแสงนี้ว่า ออโรรา

แสงสีเขียวเข้ม เกิดที่ความสูง (Altitudes) ที่ 120 ถึง 180 กิโลเมตร แสงเหนือสีแดงปรากฏที่ความสูงที่สูงกว่า ส่วนสีฟ้า และม่วงปรากฏที่ความสูงต่ำกว่า 120 กิโลเมตร เมื่อเกิดพายุสุริยะ 000 แสงสีแดงจะปรากฏที่ความสูงตั้งแต่ 90 ถึง 100 กิโลเมตร

เมื่อออโรราจางลง มันจะปรากฏเป็นสีขาวเมื่อมองด้วยตาเปล่า เมื่อมันสว่างขึ้น สีจึงมองเห็นขึ้นมา และสีเขียวซีดที่เป็นเอกลักษณ์ของมันจะมองเห็นขึ้นมา

เมื่อมีความหนาแน่นมากขึ้น ในบริเวณที่ต่ำลงมาจะมองเห็นเป็นสีเขียวสด และ สีแดงจางๆ จะมองเห็นที่ความสูงมากๆ

เหนือชั้นบรรยากาศขึ้นไป 100 กิโลเมตร ประกอบด้วยโมเลกุลไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่ง ไนโตเจนจะมีมากที่ความสูง 10 กิโลเมตร และออกซิเจน มีมากที่ 200 กิโลเมตร

ความสูงของออโรรา (จากพื้นโลก)

ตั้งแต่ปี 1915 เป็นต้นมา ความสูงของออโรราเป็นที่โต้เถียงกันในวงการวิทยาศาสตร์ จนในปี ค.ศ. 1910 – 1940 คาร์ล สตอร์เมอร์ (Carl Størmer) ได้ใช้หลักการพาราแล็กซ์ (Parallax) ในการวัดขนาด นักสำรวจ 2 คนที่ความสูง 50 ถึง 100 กิโลเมตรโดยใช้ภาพออโรรา 2 ภาพที่ถ่ายในเวลาเดียวกัน และใช้แผนที่ดวงดาว อ่านขนาดมุม และคำนวณหาความสูง

ภาพพาราแล็กซ์กว่า 20000 ภาพ ทำให้สตอร์เมอร์คำนวณความสูงของออโรราอย่างแม่นยำ ออโรราในยามค่ำคืนจะพบที่ความสูง 90 ถึง 150 กิโลเมตร มีบางส่วนที่อาจแผ่กว้างถึง 500 กิโลเมตร แต่โดยเฉลี่ย มีความสูงที่ 100 ถึง 120 กิโลเมตร

เราใช้เครื่องวัดแสง ที่เรียกว่า ออโรรา โฟโตมิเตอร์ (Aurora Photometre)

ขอขอบคุณ วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี

สวัสดิ์สิริศนิวาร สิริมานปรีดิ์เขษมนะคะ

Create Date : 06 มกราคม 2554

0 comments

Last Update : 6 มกราคม 2554 8:23:49 น.

Counter : 5388 Pageviews.