เื่ชื่อได้ว่าใครหลายคนคงเคยฝันอยากไปประเทศในแถบขั้วโลก เพื่อชมพระอาทิตย์เที่ยงคืน รวมทั้งปรากฎการณ์ม่านแสงบนฟากฟ้า ที่เรียกว่า แสงเหนือแสงใต้(Aurora)  เป็นแน่   แท้จริงแล้วปรากฎการณ์นี้เป็นผลกระทบอันเนื่องมาจากสภาพอวกาศ ปรากฎการณ์เชิงแม่เหล็กที่เกิดขึ้นที่ดวงอาทิตย์  ลมสุริยะ และปรากฏการณ์เชิงแม่เหล็กของสนามแม่เหล็กโลกเอง  
 


 

แสงเหนือแสงใต้ในบริเวณขั้วโลกเหนือ Credit:Tom Eklund


 แสงเหนือแสงใต้เกิดจากอะไรนั้น ความรู้ปัจจุบันเราทราบสาเหตุว่าเกิดจากการชนของอนุภาคมีประจุกับโมเลกุลหรืออะตอมของก๊าซในชั้นบรรยากาศโลก แล้วเกิดการถ่ายเทปลดปล่อยพลังงานในรูปคลื่ื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา จนเห็นเป็นแสงบนท้องฟ้านั่นเอง

 อนุภาคมีประจุมาจากไหนกัน?     แต่เดิมนักวิทยาศาสตร์พบจากลมสุริยะ(Solar Wind) ซึ่งประกอบไปด้วยอิเลคตรอน(electron) โปรตอน(proton) หรือไออน(ion) ธาตุหนักอื่นๆ  

source:http://science.nasa.gov/newhome/headlines/ast28oct98_1.htm
ภาพด้านบนแสดงเส้นสนามแม่เหล็กโลก เมื่อได้รับอิทธิพลจาก "ลมสุริยะ" ครับ ก็จะเกิดแนวปะทะของลมสุริยะกับสนามแม่เหล็กโลก  คล้ายกับแนวปะทะของลมดาวฤกษ์(Stellar wind) กับ ลมสุริยะ(solar wind) ที่เคยอธิบายไว้ใน entry ของเขตของระบบสุริยะ

 สังเกตบริเวณที่เรียกว่า polar cusp ที่เป็นช่องเปิดของสนามแม่เหล็กโลก(เส้นสีแดง)  ด้านซ้ายมือที่มีเส้นลูกศรสีเหลืองพุ่งเข้าไปในบริเวณที่แรเงาด้วยเส้นสีขาว     บริเวณนี้อนุภาคมีประจุ(charged particles)ของลมสุริยะ อย่างเ่ช่น อิเลคตรอน กับโปรตอน  สามารถเล็ดลอดผ่านเข้ามาในชั้นบรรยากาศโลกได้ครับ

ส่วนแหล่งอนุภาคอีกกลุ่มหนึ่งที่ทำให้เกิดแสงเหนือแสงใต้ ล่าสุดเมื่อ 26 กุมภาพันธ์ 2551 หรือต้นปีนี้เอง กองดาวเทียม THEMIS  ได้พบปรากฎการณ์ magnetic reconnection(ลิงค์ไป entry เก่าที่เคยพูดถึงเรื่องนี้) ในบริเวณหางสนามแม่เหล็กโลก(magnetotail) ทำให้เกิด substorm   ดังภาพข้างล่าง

 

Credit: NASA/Goddard Space Flight Center- Conceptual Image Lab 

 แสดงลมสุริยะที่บีบเส้นสนามแม่เหล็กด้านหลังโลกที่ยาวยื่นออกไปเหมือนหาง   เมื่อเส้นสนามแม่เหล็กโลกถูกบีบเข้าหากันจนเกิด magnetic reconnection พลังงานที่เกิดจากปรากฏการณ์นี้จะเร่งความเร็ว  รวมทั้งผลักดันให้อนุภาคที่ถูกกักไว้ในภายในสนามแม่เหล็กโลกเคลื่อนที่กลับไปหาโลกด้วยความเร็วสูง  โดยวิ่งไปตามเส้นสนามแม่เหล็กเข้าสู่บริเวณขั้วโลก จนเกิดแสงเหนือแสงใต้ เป็นวงแสงรอบๆ ขั้วโลก

 

เมื่ออนุภาคมีประจุเข้ามาในชั้นบรรกาศโลกแล้