พบ'สนามไฟฟ้า'รับมือ'พายุสุริยะ' | คมชัดลึก

              ในช่วงที่ผ่านมา "พายุสุริยะ" เคยสร้างความตื่นตระหนกให้แก่หลายคน เพราะผลกระทบที่เกิดขึ้นไม่มีใครพยากรณ์ล่วงหน้า แต่สามารถสังเกตได้ว่า เมื่อใดที่เริ่มมีจุดมืดจำนวนมากหรือกลุ่มจุดมืดบนดวงอาทิตย์ จะสามารถคาดการณ์ได้ว่าจะมีโอกาสที่จะเกิดพายุสุริยะเกิดขึ้น

              ผลกระทบของพายุสุริยะเมื่อปี 2532 ประเทศแคนาดาเกิดกระแสไฟฟ้าดับเป็นบริเวณกว้างนาน 9 ชั่วโมง ตอนนั้นพายุสุริยะรุนแรงทะลุช่องว่างเข้ามาก่อกวนกระแสไฟฟ้าบนโลก ทำให้การขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอจนหม้อแปลงระเบิด รวมถึงดาวเทียมเสียหายจนใช้งานไม่ได้หลังจากเกิดพายุสุริยะ ซึ่งดาวเทียมแต่ละดวงมีมูลค่าหลายพันล้านบาท สำหรับประเทศไทยนั้น ได้รับผลกระทบจากพายุสุริยะเมื่อวันที่ 24 เมษายน 2554 ดาวเทียมไทยคม 5 เกิดขัดข้องนาน 4 ชั่วโมง ส่งผลกระทบต่อสัญญาณโทรทัศน์

              ล่าสุด  ดร.กิตติพัฒน์ มาลากิจ นักวิจัย ปริญญาเอก คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล และ ศ.ดร.เดวิด รูฟโฟโล อาจารย์ฟิสิกส์จากคณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล ฐานะหัวหน้าห้องปฏิบัติการฟิสิกส์อวกาศและอนุภาคพลังงานสูง ผู้ค้นพบสนามไฟฟ้าที่บ่งชี้ถึงการเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็ก ร่วมกับ รศ.ดร.ไมเคิล เชย์ จากมหาวิทยาลัยเดลาแวร์ และ รศ.ดร.พอล คาสสัก จากมหาวิทยาลัยเวสต์เวอร์จิเนีย ได้ค้นพบ "สนามไฟฟ้า" ที่บ่งชี้ถึงการเชื่อมต่อใหม่ระหว่างสนามแม่เหล็กของโลก และสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์ ซึ่งจะทำให้อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจากพายุสุริยะสามารถพุ่งผ่านเข้ามากระทบดาวเทียมและชั้นบรรยากาศในบริเวณขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ เกิดผลกระทบต่อกระแสไฟฟ้า ระบบการบิน และระบบการสื่อสารของโลก

              ดร.กิตติพัฒน์ บอกต่อว่า การเชื่อมต่อใหม่ระหว่างสนามแม่เหล็กโลกกับสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์ เมื่อเกิดขึ้นจะทำให้อนุภาคมีประจุที่มากับพายุสุริยะสามารถพุ่งผ่านเข้ามาในชั้นบรรยากาศของโลกได้ โดยปกติโลกจะมีสนามแม่เหล็กที่สามารถป้องกันพายุสุริยะไว้ แต่หากมีการเชื่อมต่อของสนามแม่เหล็กโลกและดวงอาทิตย์จะทำให้อนุภาคมีประจุส่งผลกระทบต่อดาวเทียม ทำให้ระบบโทรคมนาคมและการสื่อสารระยะไกลเสียหาย รบกวนการใช้งานจีพีเอสและโทรศัพท์มือถือใช้งานไม่ได้ รวมทั้งระบบการบิน เนื่องจากเครื่องบินไม่สามารถติดต่อกับหอบังคับการได้ และระบบการจ่ายกระแสไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งประเทศที่อยู่ใกล้บริเวณขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้  

              ดร.กิตติพัฒน์ ให้ข้อมูลอีกว่า ในต่างประเทศมีการศึกษาเรื่องการเชื่อมต่อใหม่มาระยะหนึ่งแล้ว แต่คิดว่าเรื่องนี้น่าสนใจจึงลองศึกษา จนค้นพบครั้งนี้คือ "สนามไฟฟ้า" ซึ่งไม่เคยมีใครคาดว่ามันจะเกิดมาก่อน การศึกษาที่ผ่านมา คือการเชื่อมต่อใหม่ที่มีสนามแม่เหล็กกับความหนาแน่นของอนุภาคเท่ากัน แต่ในความเป็นจริงในธรรมชาติไม่จำเป็นต้องเป็นอย่างนั้น ซึ่งสนามแม่เหล็กที่มาจากดวงอาทิตย์และสนามแม่เหล็กที่มาจากโลกก็มีความเข้มไม่เท่ากัน จำนวนอนุภาคที่ลอยมาจากดวงอาทิตย์กับจำนวนอนุภาคที่อยู่บริเวณโลกนั้นก็ไม่เท่ากัน พอมีความไม่สมมาตรเกิดขึ้น สามารถที่จะทำให้เกิดสิ่งใหม่ๆ ที่เราไม่เคยคิด ไม่เคยศึกษาเกิดขึ้น จากการศึกษาแบบเดิมคือแบบสมมาตร

              ส่วน ศ.ดร.เดวิด เสริมว่า ขณะนี้องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติสหรัฐ หรือ นาซา (NASA) มีความกังวลในเรื่องนี้และต้องการศึกษาเพิ่มเติม จึงเตรียมส่งดาวเทียม "Magnetospheric Multiscale Mission" (MMS) เพื่อศึกษากระบวนการเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็กโลกโดยเฉพาะ แต่สิ่งที่ยากคือ การเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็กโลกนั้น จะเกิดขึ้นบริเวณไหนในอวกาศนั้นจะพบยากมาก ปัญหานี้ทีมนักวิจัยไทยและอเมริกันได้แก้ไขโดยจำลองสถานการณ์ด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ โดยการกำหนดเงื่อนไขเริ่มต้นขึ้นมาให้เหมาะกับการเกิดการเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็ก แล้วเราก็ศึกษาคุณสมบัติของมัน จนค้นพบว่า เมื่อมีการเชื่อมต่อใหม่ที่มีความไม่สมมาตรของสนามแม่เหล็กหรือความหนาแน่นของอนุภาคที่มากพอจะมีสนามไฟฟ้าเกิดขึ้น ดังเช่นสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์ที่แผ่มาปะทะกับสนามแม่เหล็กโลก ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่งสำหรับโครงการ MMS ที่จะช่วยระบุตำแหน่งของช่วงเวลาที่เหมาะสม ที่จะให้มีการบันทึกข้อมูลโดยละเอียด เมื่อดาวเทียม MMS อยู่ใกล้สถานที่ที่เกิดการเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็ก

              "สำหรับพายุสุริยะจัดเป็นภัยธรรมชาติชนิดหนึ่ง ที่คนบนโลกแทบจะไม่ได้รับอันตราย แต่จะอันตรายต่อมนุษย์ในอวกาศไกลโลก หรือออกไปนอกสนามแม่เหล็กโลก และจะมีผลกระทบต่ออุปกรณ์สื่อสาร วิทยาศาสตร์ที่อยู่นอกโลก ไฟดับในประเทศที่อยู่ใกล้ขั้วโลก กระทบต่อบริษัทสายการบิน โรงผลิตกระแสไฟฟ้า บริษัทดาวเทียม นักบินอวกาศ และรบกวนการสื่อสารทางคลื่นวิทยุ แต่ในระยะหลังวัฏจักรในการเกิดพายุสุริยะน้อยลง มีการศึกษาว่ามีแนวโน้มในระยะอันใกล้ว่าจะไม่มีพายุสุริยะเกิดขึ้นถี่เหมือนในอดีต แต่เราก็ประมาทไม่ได้ จึงจำเป็นต้องศึกษาในเรื่องนี้ไว้" ศ.ดร.เดวิด กล่าว

              ดร.กิตติพัฒน์ ขยายความโครงการดาวเทียม MMS ว่า จะประกอบด้วยดาวเทียมขนาดเล็ก 4 ตัว ที่จะส่งไปเพื่อจะศึกษาการเชื่อมต่อใหม่ระหว่างสนามแม่เหล็กของโลก และสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์ คาดว่าจะส่งขึ้นในช่วงเดือนตุลาคมปีนี้ เพื่อต้องการข้อมูลให้ละเอียดมากยิ่งขึ้นกว่าข้อมูลที่จำลองสถานการณ์ในห้องปฏิบัติการ สนามไฟฟ้าที่เราค้นพบนั้น เราไม่สามารถรู้แน่ชัดว่าจะเกิดที่จุดใด เพียงแต่รู้จุดคร่าวๆ โดยจะส่งดาวเทียม MMS เพื่อไปหาจุดที่แน่ชัดอีกที แล้วเก็บรายละเอียดส่งกลับมา ซึ่งรายละเอียดดังกล่าวทำให้เรามีการทำนายที่ดีขึ้นในเรื่องพายุสุริยะ และในฐานะนักวิทยาศาสตร์จะทำให้เรามีความเข้าใจในกระบวนการเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็กได้มากขึ้น

              สำหรับผลงานการวิจัยการค้นพบ "สนามไฟฟ้า" ที่บ่งชี้ถึงช่องว่างในสนามแม่เหล็กโลกครั้งนี้ ยังได้รับการตีพิมพ์เผยแพร่ผลงานในวารสาร Physical Review Letters ซึ่งสร้างความเข้าใจใหม่ๆ ให้แก่นักวิทยาศาสตร์ โดยทางกลุ่มนักวิจัยหวังว่า การค้นพบในครั้งนี้ จะสามารถนำไปสู่การพยากรณ์ล่วงหน้าได้ว่าจะเกิดการเล็ดลอดของอนุภาคมีประจุเข้ามาในสนามแม่เหล็กโลกเมื่อใด เพื่อวางแผนรับมือกับพายุสุริยะ และเตรียมความพร้อมไม่ให้เกิดความเสี่ยงต่อทุกชีวิตบนโลก

              รู้จัก ...พายุสุริยะ

              พายุสุริยะ (Solar storm) เป็นปรากฏการณ์หนึ่งที่เกิดจากผิวดวงอาทิตย์ระเบิดขึ้นมา ทำให้อนุภาคประจุไฟฟ้าพุ่งออกมาจำนวนมหาศาล จะเกิดขึ้นบ่อยครั้งในช่วงที่มีจุดมืดจำนวนมากบนดวงอาทิตย์ พายุสุริยะมักจะเกิดขึ้นในกลุ่มจุดมืดของดวงอาทิตย์ พายุสุริยะเกิดจากการสะสมพลังงานแม่เหล็ก เมื่อมีสนามแม่เหล็ก การผ่าใต้ผิวดวงอาทิตย์จะมีสนามแม่เหล็ก การผ่าจะลากสนามแม่เหล็กไปมา จนในที่สุดขมวดกันเป็นปม จะเพิ่มพลังงานศักย์ทางสนามแม่เหล็ก ซึ่งจะระบายได้โดยการเปลี่ยนรูปสนามแม่เหล็ก ต่อเชื่อมใหม่ของสนามแม่เหล็ก พายุสุริยะจะเกิดขึ้นบ่อยเมื่อมีจุดมืดมากในดวงอาทิตย์ บางครั้งเกิดทุกวัน หรือเกิดบ่อยครั้งต่อวัน แล้วแต่ความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ว่าจะศึกษาพายุสุริยะที่เกิดขึ้นตามปกติ หรือพายุสุริยะที่รุนแรงมาก หากพายุที่รุนแรงมากจะมีทุกขนาด แต่รุนแรงมากๆ จะมีเพียงไม่กี่ครั้งต่อวัฏจักร 11 ปี

...................

(หมายหตุ : นักวิจัย ม.มหิดล ร่วมค้นพบ 'สนามไฟฟ้า' รับมือ 'พายุสุริยะ' : ทีมข่าวรายงานพิเศษ ขอบคุณภาพจาก www.renewablepowernews.com  และ www.mnn.com)