ออโรรากับสนามแม่เหล็กของโลก

โลกของเรามีสนามแม่เหล็กอยู่รอบๆ ซึ่งเรามักจะจินตนาการคล้ายกับว่าในโลกมีแท่งแม่เหล็กขนาดใหญ่อยู่ภายใน โดยสนามแม่เหล็กชี้จากขั้วโลกใต้ไปที่ขั้วโลกเหนือ ในความเป็นจริงคงไม่มีแท่งแม่เหล็กขนาดยักษ์ฝังอยู่ในโลกของเราหรอกครับ แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันว่าสนามแม่เหล็กของโลกเกิดจากการหมุนของโลกรวมไปถึงกระแสไฟฟ้าที่ไหลเวียนอยู่ในบริเวณแกนกลางของโลก ถ้าลองค้นหารูปหน้าตาสนามแม่เหล็กโลกดูจะเห็นว่าสนามแม่เหล็กของโลกจะมีลักษณะไม่สม่ำเสมอ และจะมีความเข้มมากเป็นพิเศษที่บริเวณใกล้กับขั้วโลก

.

สนามแม่เหล็กของโลกช่วยป้องกันไม่ให้อนุภาคที่มีพลังงานสูงจากนอกโลกเดินทางมาถึงโลกของเรา เพราะสนามแม่เหล็กจะทำให้อนุภาคเหล่านี้ได้รับแรงกระทำและถูกเบี่ยงเบนออกไป หนึ่งในปรากฏการณ์ธรรมชาติที่แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กของโลกทำให้เกิดแรงกระทำต่ออนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าได้ ก็คือการเกิดออโรรา หรือที่เราคุ้นเคยในชื่อแสงเหนือ-แสงใต้นั่นเองครับ

.

แหล่งกำเนิดของอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าและเดินทางมาถึงโลกของเรา คือลมสุริยะ (solar wind) และรังสีคอสมิก (cosmic rays) ลมสุริยะประกอบด้วยอิเล็กตรอนและไอออนบวกที่ถูกปลดปล่อยจากดวงอาทิตย์ ซึ่งอนุภาคเหล่านี้มีพลังงานไม่สูงมาก ส่วนรังสีคอสมิกเป็นกลุ่มของอนุภาคต่างๆ และนิวเคลียสที่มีพลังงานสูง แต่อนุภาคก็จะถูกเบี่ยงเบนออกไปโดยสนามแม่เหล็กโลกและจากชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือผิวโลก ทำให้อนุภาคเหล่านี้เดินทางมาไม่ถึงที่ผิวโลก สนามแม่เหล็กของโลกทำให้อนุภาคที่มีประจุถูกกักบริเวณไว้และเคลื่อนที่เป็นเส้นทางรูปเกลียว วนกลับไปกลับมารอบๆ บริเวณที่มีรูปร่างคล้ายโดนัทซึ่งเรียกว่า Van Allen radiation belt

.

ถ้าหากอนุภาคที่อยู่ใน Van Allen radiation belt หรืออนุภาคที่มาจากลมสุริยะเดินทางเข้าไปสู่ชั้นบรรยากาศเหนือผิวโลก (ประมาณ 30-300 กิโลเมตร) ได้ ก็จะชนกับอนุภาคที่อยู่ในบรรยากาศ โมเลกุลของอากาศที่ถูกชนจะถูกกระตุ้นให้มีพลังงานสูงขึ้นก่อนที่จะคายพลังงานด้วยการแผ่รังสีและเกิดการเปล่งแสงออกมากลายเป็นแสงออโรราที่มองเห็นได้บนท้องฟ้านั่นเอง และเนื่องจากในอากาศมีโมเลกุลของแก๊สหลายชนิด เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน การเปล่งแสงจากโมเลกุลแต่ละชนิดจะให้แสงที่มีความยาวคลื่นแตกต่างกัน แสงออโรราที่เราเห็นจึงมีสีต่างๆ เช่น สีเขียว สีเหลือง สีแดง หากแสงออโรราเกิดขึ้นที่บริเวณขั้วโลกเหนือ จะเรียกว่า แสงเหนือ (northern light, aurora borealis) แต่ถ้าเกิดขึ้นที่บริเวณขั้วโลกใต้ ก็จะเรียกว่า แสงใต้ (southern light, aurora australis) แสงออโรราไม่ได้เกิดขึ้นบนโลกของเราเท่านั้น บนดาวเคราะห์ดวงอื่นก็เกิดแสงออโรราได้ด้วยเหมือนกัน อย่างเช่นบนดาวพฤหัส หรือดาวเสาร์ครับ