การเชื่อมต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็ก เบื้องหลังพายุสุริยะ
posted on 04 Oct 2008 16:42 by stardustblog in Academic, Astrophysics, CelestialObjects, Scienceเคยติดไว้หลาย entry แล้วว่าจะพูดถึงปรากฏการณ์ การเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็ก(Magnetic reconnection) ซึ่งถือเป็นเป็นสมมติฐานหนึ่งที่ใช้อธิบายปรากฎการณ์หลายๆ ชนิดภายในระบบสุริยะได้กว้างขวางทีเดียว เช่น การลุกจ้าบนผิวดวงอาทิตย์(Solar flare) การปลดปล่อยมวลโคโรนา(Coronal Mass Ejection) ไปจนถึง พายุย่อย(substorm) ภายในสนามแม่เหล็กโลก
ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อ มีเส้นสนามแม่เหล็กสองชุดที่มีทิศทางตรงกันข้ามกัน และมีกระแสก๊าซมีประจุ(พลาสมา)ความหนาแน่นกระแสสูง ดันให้เส้นแรงแม่เหล็กสองชุดนั้นเคลื่อนเข้าใกล้กันมากๆ จนเกิดการหักล้างแล้วเชื่อมต่อใหม่
ภาพเคลื่อนไหวด้านบนแสดงทิศของแรงดัน(ลูกศรสีขาว) อันเนื่องมาจากกระแสพลาสมาบีบเส้นสนามแม่เหล็กสองเส้นที่ทิศตรงกันข้ามกัน(สีน้ำเงินและสีแดง) ให้เข้าใกล้กัน หักล้างแบบเวคเตอร์แล้วเชื่อมต่อกันใหม่ แล้วแยกตัวออกจากกัน
ผลจากการหักล้างแล้วเชื่อมต่อใหม่ทำให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานทั้งในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอย่าง การลุกจ้าของดวงอาิทิตย์(solar flare) ตลอดจนพลังงานจลน์ของกลุ่มก๊าซมีประจุ(พลาสมา) ที่่ถูกปลดปล่อยออกมาอย่าง Coronal Mass Ejection(CME) และพลังงานจลน์ของอนุภาคพวกโปรตอนหรืออิเลคตรอนที่ถูกเร่งจนมีความเร็วเกือบเท่าความเร็วแสง (พลังงานน่ากลัวกว่า LHC เยอะเลย และเกิดบ่อยกว่าด้วย ถ้ามันจะเกิด Microblackhole ได้ มันคงเกิดให้เห็นได้ง่ายๆ ตั้งนานแล้วล่ะ)
ภาพประกอบด้านล่างเป็นแบบจำลอง การเชื่อมต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็ก ซึ่งมองว่าในเส้นสนามแม่เหล็กก็มีความตึงเช่นเดียวกับในยางยืด (ภาพ และเนื้อหาจาก http://solar-center.stanford.edu/magnetism/magnetismsun.html) อันนี้เป็นแลบสำหรับ เด็ก ม.ปลาย ขึ้นไปน่อ ลองเล่นดูได้
อุปกรณ์ ก็มี ยางยืด ปากกา คลิปหนีบกระดาษ 2 ตัว และ กรรไกร
1. กางยางยืดให้เป็นรูปสี่เหลี่ยมด้วยนิ้ว ดังภาพ
2. ใช้ปากกาเขียนลูกศรเป็นการบอกทิศทางของสนามแม่เหล็ก ดังภาพ ซึ่งในที่นี่จะแทนยางยืดเป็นเส้นแรงแม่เหล็ก
หลังจากเกิดการต่อใหม่ ตัวเส้นสนามที่พันกันเป็นเกลียว(ด้านบน) จะถูกผลักให้พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์ โดยเส้นสนามแบบเกลียวนั้นจะกักพลาสมาไว้ด้วย จึงมองเห็นเป็นกลุ่มพลาสมาขนาดใหญ่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์เรียกว่า Coronal Mass Ejection ส่วนบริเวณที่เกิดการต่อใหม่จะเกิดแสงสว่างวาบที่เรียกว่า"การลุกจ้าของดวงอาทิตย์"(Solar Flare) ซึ่งนอกจากจะเปล่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้วยังเร่ง อิเลคตรอน หรือโปรตอน ให้มีความเร็วสูงจนเข้าใกล้ความเร็วแสงในสุญญากาศเลยทีเดียว ส่วนเ้้ส้นที่ต่อใหม่ด้านล่างก็เจาะเห็นเป็นบ่วงสว่างๆ (Loop Footpoints) ของพลาสามาเหนือผิวดวงอาทิตย์นั่นเอง ดังรูปด้านล่าง
เริ่มเขียนที่ : ภาควิชาฟิสิกส์ ตึก P คณะวิทยาศาสตร์ ม.มหิดล, พญาไท, กรุงเทพฯ 4 ตุลาคม 2551
จบเนื้อหาที่ : ร้านกาแฟ Gopi Gusto ใต้ตึก Science Complex Building 1 (SCB1) คณะวิทยาศาสตร์ ม.เชียงใหม่ 11 ตุลาคม 2551
Entry นี้ กว่าจะเขียน จบเวลาและสถานที่เริ่มต้น กับ เวลาและสถานที่เขียนจบ ชั่งห่างไกลกันเหลือเกิน..... (1 สัปดาห์ กับ 700 กว่ากิโลเมตร)
ปล. เชียงใหม่เริ่มหนาวแล้ว(รู้สึกได้ทั้งลมและกลิ่นฤดูหนาว) วันจันทร์ที่ 13 ตอนเย็น จะนั่งเครื่องยนต์ดีเซลบนรางกลับกรุงเทพ ซึ่งยังร้อนตับแตกอยู่....
ทำสไลด์เสนองาน วทท 34 เสร็จแล้ว หุหุ
#1 By เจ้าโต on 2008-10-11 17:20