ความเดิมตอนที่แล้ว  คลิกไปอ่านได้เลยที่ ตอนที่ 1

ตอนนี้เราพามารู้จัก สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์กันก่อน  อย่างที่ทราบกันดีว่าสสารในเอกภพ "เท่าที่เรามีความรู้ แบ่งออกเป็น 4 ชนิด" ได้แก่    ของแข็ง(solid)  ของเหลว(liquid) ก๊าซ(gas) และพลาสมา(plasma)

credit : www-fusion-magnetique.cea.fr

โดยปกติอะตอมหรือโมเลกุลของแข็งนั้นจับตัวกันอย่างเป็นระเบียบ ส่วนของเหลวจะเริ่มยึดโยงกันไม่ค่อยได้ึจึงไหลไปไหลมา อีกเนื่องจากพลังงานความร้อนจากภายนอกที่ให้เข้าไป   และเมื่อให้พลังงานกับของเหลวมากเสียจนแต่ละอะตอมหรือโมเลกุมีพลังงานมากพอที่จะแยกออกจากกันและกัน เรียกว่าเป็นก๊าซ      เมื่ออะตอมหรือโมเลกุลก๊าซได้รับพลังงานมากขึ้นไปอีก  อิเลคตรอนก็จะหลุดจากนิวเคลียส ทำให้นิวเคลียสกลายเป็นไอออน วิ่งไปวิ่งมาปะปนกับไปอิเลคตรอน  จึงเรียกสถานะนี้ว่า พลาสมา 

 

Image courtesy of NASA.

ดวงอาทิตย์ประกอบด้วยก๊าซและพลาสมาโดยมีแกนกลางเป็นบริเวณที่เกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันหลอมนิวเคลียสธาตุเบาให้กลายเป็นธาตุหนัก โดยธาตุหนักจะจมเข้าไปในแกนกลางเพื่อไปหลอมรวมในปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันแบบอื่นๆ ทีต้องใช้ธาตุหนักเป็นวัตถุดิบ  ส่วนด้านนอกของแกนก็เป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบง่ายๆ ที่ใช้ ไฮโดรเจนเป็นวัตถุดิบ   ถัดออกไปเป็นชั้นพาพลังงานด้วยการแผ่รังสี(Radiative zone) และนอกสุดคือชั้นพาพลังงานด้วยการพา(Convective Zone) ซึ่งคาดว่า "พลาสมาและก๊าซมีประุจุภายในชั้น convection zone นี่เองที่เป็นต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์ ตลอดจนสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์อื่นๆ(sun-like star)

การเคลื่อนที่ของพลาสมา(อันประกอบด้วยประจุบวกและลบ)ในชั้น convection ก็เหมือนกับกระแสไฟฟ้าที่วิ่งเป็นบ่วง จนเกิดสนามแม่เหล็กขั้วเหนือใต้ออกมาจากดวงอาิทิตย์  โดยทั่วไปหากไม่มีอะไรซับซ้อนสนามแม่เหล็กก็จะออกจากขั้วเหนือพุ่งเข้าขั้วใต้ตามปกติเหมือนแท่งแม่เหล็ก หรือสนามแม่เหล็กโลกดังภาพด้านล่าง   แต่สำหรับดวงอาทิตย์หาได้รวบรัดง่ายดายไม่....... 

Credit: Peter Reid 2007

 

ความจริงไม่ได้รวบรัดง่ายดาย สาเหตุที่สนามแม่เหล็กมีความซับซ้อนยิ่งกว่าแม่เหล็กธรรมชาติอื่นๆ เป็นเพราะความพลุ่งพลานของดวงอาทิตย์นั่นเอง

1. Differential Rotation  เนื่องจากผิวดวงอาทิตย์ไม่ใช่ของแข็ง หากแต่เป็นก๊าซและพลาสมา ที่แต่ละละติจูด สามารถหมุนรอบดวงอาทิตย์ด้วยอัตราเร็วต่างกัน โดยเฉพาะเส้นศูนย์สูตรจะหมุนเร็วที่สุด

credit: Addison Wesley

 Edit เพิ่มเติม สาเหตุที่ทำให้เกิด  differential rotation ซึ่งมีสมมติฐานต่างๆ ดังนี้(ยังไม่มีข้อสรุปแน่ชัด)

  • ในขั้นตอนที่มวลสารก่อนกำเนิดดวงอาทิตย์ยังเป็นแผ่นวงแหวนอยู่ มีโมเมนตัมเชิงมุมที่ัยังถูกอนุรักษ์ไว้  ส่วนที่หมุนช้า(ซี่งอยู่รอบใน) กลายเป็นส่วนละติจูดใกล้ๆ ขั้วดวงอาทิตย์ ส่วนที่หมุนเร็วกว่า(รอบนอกถัดออกไป) กลายเป็นผิวบริเวณศูนย์สูตร ซึ่งมีโมเมนตัมเชิงมุมมากที่สุดจึงหมุนเร็วกว่าเพื่อน
  • การพา(convection)ความร้อนในชั้น convection ของดวงอาทิตย์  ซึ่งเป็นกลุ่มมวลที่พาพลังงานความร้อนจาก Radiation zone ของดวงอาทิตย์แล้ว  ยังได้พา"โมเมนตัมเชิงมุม" บางส่วนจากภายในแกนกลางออกมายังผิวนอกอีกด้วย โดยบริเวณศูนย์สูตรได้รับโมเมนตัมเชิงมุมที่มากที่สุดมาก(จึงหมุนได้เร็วที่สุด)
  • เกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิของผิว photosphere ในบริเวณใกล้เคียงกันเอง 

ซึ่งผลของการเคลื่่อนที่ของพลาสมาบนผิวก็จะเหมือนกระแสไฟฟ้าไหล บริเวณเส้นศูนย์สูตรดวงอาทิตย์พลาสมาหมุนรอบดวงอาทิตย์เร็วที่สุดจึงเสมือนว่ามีกระแสไฟฟ้าไหลแรงที่สุด  เส้นสนามบริเวณศูนย์สูตรจึงถูกฉุดให้ไปตามทิศทางการหมุนรอบัวเองของดวงอาทิตย์ ดังภาพกลาง   

 

credit:www.konkoly.hu/

 เมื่อเส้นสนามที่ผิวดวงอาทิตย์ถูกฉุดลากมากเข้า หลายๆรอบ เส้นสนามก็จะทักทอหรือบิดเป็นเกลียว  กลายเป็นบ่วงสนามแม่เหล็ก(magnetic loop)  โดยดูเหมือนมีปลายสองข้างอยู่ที่ชั้น  photosphere โดยปลายสองข้างนั้ก็คือ จุดมืด(sunspot) ที่มีอุณหภูมิประมาณ 4000 K ในขณะที่ผิว photosphere ของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิ 5500 ถึง 6000 K (ซึ่งตามทฤษฎีการเปล่งรังสีของวัตถุดำ อุณหภูมินี้จะทำให้ดาวฤกษ์เปล่งสีเหลืองเข้มข้นกว่าสีอื่นๆ เราจึงมองเห็นดวงอาทิตย์เป็นสีเหลือง)   

 

credit:

Windows to the Universe original artwork by Randy Russell using an image from NASA.

 จุดมืดมักอยู่กันเป็นคู่ๆ กันใกล้ๆ จุดหนึ่งเป็นขั้วเหนือ(N) สนามแม่เหล็กมีทิศพุ่งออก อีกจุดเป็นขั้วใต้(S)สนามแม่เหล็กพุ่งเข้า  

 

2. ลมสุริยะ(solar wind)    ลมสุริยะคือกระแสของอนุภาคมีประจุ  อย่างเช่นโปรตอน และอิเลคตรอน พลังงานประมาณ 1,000 eV  ซึ่งมากพอที่จะใช้หนีพ่อตา เอ๊ย!!!  หนีออกมาจากชั้นบรรยากาศส่วนบนของดวงอาทิตย์&n