เรื่องจริงของพายุสุริยะ

ตอนที่ 3

ผลกระทบของวัฏจักรดวงอาทิตย์ที่มีต่อโลก

แม้ในชีวิตประจำวัน เราอาจรู้สึกว่าดวงอาทิตย์ไม่ว่าจะวันไหนปีไหนก็ร้อนเหมือน ๆ กันทุกวัน จนดูเหมือนกับว่าดวงอาทิตย์ในช่วงสูงสุดกับช่วงต่ำสุดปล่อยพลังงานออกมาไม่ต่างกัน แต่ในความเป็นจริงแล้ว วัฏจักรของดวงอาทิตย์ส่งผลให้พลังงานจากดวงอาทิตย์ในช่วงสูงสุดและช่วงต่ำสุดแตกต่างกันมาก โดยเฉพาะในย่านรังสีเอกซ์ ซึ่งต่างกันมากนับร้อยเท่า เหตุที่เรามักไม่รู้สึกถึงความแตกต่างเนื่องจากแสงและความร้อนจากดวงอาทิตย์ที่เราสัมผัสได้นั้นเป็นเพียงส่วนแคบ ๆ ในช่วงพลังงานทั้งหมดของดวงอาทิตย์เท่านั้น พลังงานบางช่วงความถี่เราไม่สามารถสัมผัสได้และส่วนใหญ่ก็ถูกดูดกลืนไปโดยบรรยากาศโลก
ผลกระทบที่เห็นเด่นชัดที่สุดคือ การเกิดปรากฏการณ์แสงเหนือ-แสงใต้ (aurora) ซึ่งมีลมสุริยะเป็นปัจจัยหลักโดยตรง ในช่วงใดที่เกิดจุดดำบนดวงอาทิตย์มาก ก็จะเกิดแสงเหนือ-แสงใต้บนโลกมาก หากช่วงใดเกิดจุดดำบนดวงอาทิตย์น้อย ก็จะเกิดแสงเหนือ-แสงใต้บนโลกน้อยตามไปด้วย ในช่วงปี ค.ศ. 1645 ถึง 1715 ซึ่งเป็นช่วงต่ำสุดมอนเดอร์นั้นแทบไม่มีรายงานการพบเห็นแสงเหนือ-แสงใต้เลย

นอกจากปรากฏการณ์แสงเหนือ-แสงใต้แล้ว ยังพบว่าปรากฏการณ์บนดวงอาทิตย์ยังมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิและภูมิอากาศของโลกด้วย ดังตัวอย่างเช่น อุณหภูมิของบรรยากาศในชั้นสตราโตสเฟียร์พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงเป็นวัฏจักรที่มีคาบยาว 11 ปีเช่นเดียวกับวัฏจักรของดวงอาทิตย์เช่นเดียวกัน
ส่วนบรรยากาศชั้นล่างซึ่งเป็นชั้นที่เราสัมผัสอยู่นั้น การเปลี่ยนแปลงบนโลกที่จะเกิดขึ้นตามวัฏจักร 11 ปีของดวงอาทิตย์อาจไม่เด่นชัดนัก สาเหตุอาจเป็นเพราะระบบบรรยากาศชั้นล่างมีความซับซ้อนและมีตัวแปรของระบบมากกว่าบรรยากาศชั้นบน นอกจากนี้การที่ความเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในบรรยากาศชั้นบนที่จะแพร่กระจายลงมาถึงบรรยากาศชั้นล่างต้องใช้เวลานานหลายปี ความผันแปรที่มีคาบเพียง 11 ปีจึงมีการหักล้างลบหายไปมากจนยากจะสังเกตได้ ดังนั้นความเปลี่ยนแปลงในบรรยากาศชั้นล่างของโลกจึงมักขึ้นกับความเปลี่ยนแปลงของดวงอาทิตย์ที่มีคาบยาวกว่านั้น ดังเช่นในช่วงต่ำสุดมอนเดอร์ อากาศในยุคนั้นจะหนาวเย็นผิดปรกติ เป็นที่รู้จักกันในชื่อ "ยุคน้ำแข็งน้อย" (Little Ice Age) ภูเขาน้ำแข็งได้แผ่กระจายออกจากขั้วโลกเป็นบริเวณกว้างที่สุดนับจากยุคน้ำแข็งครั้งล่าสุด แม่น้ำเทมส์ในประเทศอังกฤษถึงกับจับตัวเป็นน้ำแข็งในฤดูหนาวเลยทีเดียว นอกจากนี้ยังมีหลักฐานว่าในช่วงศตวรรษที่ 12 เป็นช่วงที่มีปรากฏการณ์บนดวงอาทิตย์รุนแรงต่อเนื่องกันเป็นเวลานาน ซึ่งสอดคล้องกับช่วงเวลาที่ดินแดนตอนเหนือของโลกมีอุณหภูมิอบอุ่นเป็นพิเศษจนมีคนไปตั้งรกรากอาศัยอยู่บนแผ่นดินกรีนแลนด์ได้ แม้แต่ทุกวันนี้ยังมีอุณหภูมิหนาวกว่าในยุคนั้นเสียด้วยซ้ำ


ในช่วงจุดสูงสุดของดวงอาทิตย์ นอกจากลมสุริยะจะมีความเข้มข้นและรุนแรงมากกว่าในช่วงอื่น ๆ แล้ว ยังมีความผันผวนมากกว่าในช่วงอื่น ๆ อีกด้วย การเปลี่ยนแปลงความเข้มของประจุไฟฟ้าบริเวณรอบ ๆ โลกทำให้สนามแม่เหล็กโลกมีการเปลี่ยนแปลงตาม การเปลี่ยนแปลงความเข้มสนามแม่เหล็กนี้อาจทำให้เกิดการเหนี่ยวนำไฟฟ้าขึ้นบนวัตถุใด ๆ บนผิวโลกที่เป็นตัวนำไฟฟ้าและมีความยาวมาก ๆ เช่น ท่อส่งน้ำมัน หรือสายไฟฟ้าแรงสูง เป็นต้น ซึ่งกรณีหลังอาจทำให้หม้อแปลงไฟฟ้าระเบิดและระบบส่งจ่ายไฟฟ้าขัดข้องได้ เหตุการณ์ไฟดับครั้งใหญ่หลายครั้งในอดีต ดังเช่นในปี 2532 ที่จังหวัดควิเบกของแคนาดา และที่เมืองหนึ่งในรัฐนิวเจอร์ซีของสหรัฐอเมริกา ก็คาดว่าเป็นผลจากพายุสุริยะเหมือนกัน แต่อย่างไรก็ตาม เหตุการณ์นี้มักจะเกิดกับพื้นที่ ๆ ใกล้กับขั้วโลก สำหรับประเทศไทยซึ่งตั้งอยู่แถบศูนย์สูตร จะมีโอกาสเกิดไฟฟ้าดับจากสาเหตุนี้น้อยมาก ระบบอื่นที่อาจมีปัญหาก็คือ ระบบการสื่อสารที่ใช้การสะท้อนของสัญญาณกับบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ เพราะบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์นี้อาจเกิดการปั่นป่วนเมื่อถูกโจมตีจากการระเบิดบนดวงอาทิตย์

แม้สิ่งที่ดวงอาทิตย์จะสาดออกมากระหน่ำโลกจะเป็นอนุภาคประจุไฟฟ้า แต่ตัวอนุภาคเหล่านั้นแทบจะไม่มีผลทางตรงต่อมนุษย์เลย เพราะโลกของเรามีสนามแม่เหล็กที่เข้มข้นเป็นเกราะคุ้มกันอย่างดี ไม่ให้อนุภาคพลังงานสูงเหล่านั้นทะลุเข้ามาถึงบรรยากาศโลกหรือทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนพื้นโลกได้ เมื่ออนุภาคประจุไฟฟ้าจากลมสุริยะเข้าใกล้โลก จะเปลี่ยนทิศทางและวิ่งตีเกลียวไปตามเส้นแรงแม่เหล็กโลกจนดูเหมือนกับอนุภาคเหล่านั้นถูกกักเอาไว้ในรูปของวงแหวนขนาดใหญ่รอบโลก เรียกว่า วงแหวนแวนอัลเลน (Van Allen Belt) มีอนุภาคเพียงส่วนเล็กน้อยเท่านั้นที่เล็ดลอดตามแนวที่เส้นแรงแม่เหล็กตั้งฉากกับพื้นโลกเข้ามาถึงชั้นบรรยากาศได้ แต่ถึงกระนั้นก็ยังไม่สามารถทะลุถึงพื้นโลกได้อยู่ดี เพราะเมื่ออนุภาคเหล่านี้กระทบถูกบรรยากาศโลกก็ถูกดูดกลืนพลังงานไป ซึ่งเป็นสาเหตุให้เกิดการเรืองแสงขึ้นเป็นปรากฏการณ์แสงเหนือ-แสงใต้นั่นเอง

สิ่งที่ดูจะเสี่ยงต่ออันตรายที่จะเกิดจากพายุสุริยะที่สุดคือ ดาวเทียมทั้งหลายที่ลอยอยู่เหนือชั้นบรรยากาศโลก เพราะพายุสุริยะที่พัดมากระทบกับดาวเทียมจะทำให้เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นบนผิวของดาวเทียม ประจุไฟฟ้านี้ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้าไปรบกวนกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ภายใน และอาจทำให้ดาวเทียมทำงานผิดพลาดได้ เมื่อครั้งที่เกิดพายุสุริยะในราวปี 2532 ก็เคยเกิดเหตุการณ์ในลักษณะนี้มาแล้ว โดยดาวเทียมดวงหนึ่งได้เกิดจุดทรัสเตอร์ (จรวดขนาดเล็กข้าง ๆ ดาวเทียมที่ใช้สำหรับการปรับทิศทางและตำแหน่งของดาวเทียม) ขึ้นมาเอง ทำให้ดาวเทียมเคลื่อนที่ไปจากตำแหน่งปกติ นอกจากนี้ดาวเทียมอีกหลายดวงก็ได้ขาดการติดต่อไป ผู้ต้องสงสัยว่าเป็นต้นเหตุในครั้งนั้นก็คือพายุสุริยะนั่นเอง

(โปรดติดตามตอนต่อไป)