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

 

เมื่ออนุภาคมีประจุเข้ามาในชั้นบรรกาศโลกแล้ว เกิดอะไรขึ้น?

อนุภาคที่ลอดเข้ามาได้   จะชนกับโมเลกุลหรืออะตอมของก๊าซในชั้นบรรยากาศ   การชนของอนุภาคนั้นจะถ่ายทอดพลังงานให้อิเลคตรอนที่อยู่ในโมเลกุลหรืออะตอม ได้รับพลังงานแล้วเปลี่ยนระดับพลังงานขึ้นสู่สถานะกระุตุ้น(excited state) ดังภาพ a และ b ข้างล่าง


credit:Thompson Higher Education
จากนั้นเมื่ออิเลคตรอนคายพลังงานออกมาเพื่อกลับสู่สถานะเดิม(ในภาพ c)  พลังงานที่ออกมานั้นจะอยู่ในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานสอดคล้องกับผลต่างของระดับพลังงานของทั้งสองสถานะ   สมมติว่า Ei คือ พลังงานของสถานะเดิม  ส่วน Ee คือพลังงานของสถานะกระตุ้น  ก็จะได้  Ee-Ei  =  hf  = hc/lamda โดย h คือค่าคงที่ของพลังค์  ส่วน f คือความถี่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า   c คือความเร็วแสงในสุญญากาศ และ  lamda คือความยาวคลืื่น   (ทบทวนอย่างง่ายๆ ได้ใน ฟิสิกส์ระดับ ม.ปลาย เรื่องฟิสิกส์อะตอมเด้อ)   โดยความถี่นี้หากเป็นความถี่ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านที่ตามนุษย์มองเห็นหรือ visible light เราก็จะมองเห็นได้เป็น "แสงเหนือแสงใต้"(Aurora) 
ทีนี้สีสันของแสงเหนือแสงใต้ที่พบส่วนใหญ่  จะเป็นสีเขียว กับสีแดง นั่นก็เพราะว่าช่วงความถี่หรือความยาวคลื่นของสีเขียวกับสีแดงนั้นสอดคล้องกับผลต่างของระดับพลังงานภายในโมเลกุลของก๊าซอย่างออกซิเจน(Oxygen)  กับ ไนโตรเจน(Nitrogen) ที่มีอยู่มากภายในชั้นบรรยากาศของโลกนั่นเอง
 
credit:NCAR/HAO

กราฟแสดงความเข้มของแสงความยาวคลื่นต่างๆ ที่เปล่งออกมาจากอะตอมออกซิเจนในชั้นบรรยากาศโลก  ขณะที่เกิดแสงเหนือแสงใต้     ความยาวคลื่นประมาณ 6200 อังสตรอม  กับเีขียว 5500 อังสตรอม จะเข้มข้นกว่าสีอื่นๆ ก็เลยเห็นแสงนี้เป็นสีเขียวๆแดงๆดังภาพ (Edit เพิ่มเติม หน่วย อังสตรอม(Angstrom) ก็คือ  10-10 เมตร  หรือ 0.0000000001 เมตร หรือ 0.1 นาโนเมตร)
 
credit:NCAR/HAO

กราฟแสดงความเข้มของแสงความยาวคลื่นต่างๆ  ของโมเลกุลไนโตรเจนในชั้นบรรยากาศโลก จะเห็นว่าแสงสีแดงกับน้ำเงินจะเข้มเป็นพิเศษ แต่เมื่อมองในตอนกลางคืน สีแดงย่อมเห็นได้ชัดกว่าน้ำเงินที่มักจะกลืนไปกับท้องฟ้าสีดำเบื้องหลัง
 
 credit:MSIS E-90 Model/NCAR/HAO 
กราฟแสดงความหนาแน่นของออกซิเจนกับไนโตรเจนที่ระดับความสูงเหนือพื้นดิน  จะเห็นว่าออกซิเจนโดดเด่นมากในระดับความสูงประมาณ 200 กิโลเมตร  เมื่อออกซิเจนมีมากก็จะให้แสงเหนือแสงใต้สีเขียว  แต่ที่ระดับ 100 กิโลเมตร ออกซิเจนจะลดความหนาแน่นลง  ไนโตรเจนมีมากกว่า  ดังนั้นในระดับความสูงนี้ จะมีแสงเหนือแสงใต้สีแดงปรากฎชัดกว่าสีเขียว
ดังนั้นสีสันของแสงเหนือแสงใต้นี้ จึงบ่งบอกว่าเกิดการชนระหว่างอนุภาคพลังงานสูงกับอะตอมหรือโมเลกุลที่ระดับความสูงใดบ้างเช่นกัน  นอกจากนี้จำนวนครั้งของการเกิดแสงเหนือแสงใต้ ก็ย้อนรอยไปถึงความรุนแรง ของปรากฎการณ์ทางสภาพอวกาศที่ส่งผลกระทบต่อโลกได้ครับ จะเรียกว่าเป็นความงามที่อยู่เบื้องหน้า อันตรายก็ไม่ปาน
อ้างอิง
http://www.windows.ucar.edu/tour/link=/earth/Magnetosphere/tour/tour_earth_magnetosphere_09.html
http://en.wikipedia.org/wiki/Aurora_Borealis

Comment

Comment:

Tweet

Keep asking yourself which company to choose for buying resume? Visit Prime Resume page to obtain resume services. Order resume from professional resume writers or check out CV templates to find out what superior CV writing is like.

#37 By Web site (46.161.41.16|46.161.41.16) on 2014-04-06 18:37

If I <a href="http://jrropr.com">comtanicumed</a> I could thank you enough for this, I'd be lying.

#36 By cpM9PtVM (5.172.126.10) on 2013-07-24 21:50

It's really great that people are sharing this inftamroion.

#35 By Ut0lqRIgQyQ (178.33.20.120) on 2013-07-24 00:15

If you don’t know where to buy resume, visit Marvelousresume company (marvelousresume.com) and find out that buying resume is easier than you thought. Expert resume writers provide resume services, our resume formats can also assist you to write a resume by yourself.

#34 By link (103.7.57.18|91.201.64.16) on 2013-01-16 17:03

Paper writing service reviews (best-essay-sites.com) will help the university going students from every corner of the globe to understand what essay writing service to choose so that buy papers written from the ground up by skilled wordsmiths.

#33 By Custom-Essay.org rewiew (103.7.57.18|91.201.64.16) on 2013-01-16 17:03

Today young people turn to agencies which suggest college essay writing service. Check here and order essay which definitely will aid you to get the highest points.

#32 By buy a research paper online (103.7.57.18|91.201.64.16) on 2012-09-26 08:59

Look here (bestwritingservice.co.uk) to order original essay papers uk.

#31 By Web page (103.7.57.18|91.201.64.16) on 2012-09-04 20:40

Check out this link (bestwritingservice.co.uk) to order high quality uk essays online.

#30 By this site (103.7.57.18|91.201.64.16) on 2012-09-04 06:57

How to do search engine optimization is a question of a lot of guys. It is natural that business owners want to increase their sales. Moreover, the seo firm will be always online!

#29 By seo company (103.7.57.18|31.184.238.21) on 2012-07-17 09:19

I want to thank a lot the forum proifles services for superb quality of seo issues! It helped my sales very much!

#28 By forum proifles services (103.7.57.18|31.184.238.21) on 2012-07-01 11:46

Very oft to reach the dotoral degree you need get mini dissertation related to this good post and thesis writing.

#27 By dissertation (103.7.57.18|31.184.238.21) on 2012-06-13 10:59

You are manifestly, a professional of dissertation form related to this good post creating but if you are willing to select the thesis, I would tell you to coose the greates one.

#26 By dissertation (103.7.57.18|31.184.238.21) on 2012-06-08 11:42

If you continue your investigation associated with this good topic, we would probably purchase thesis project at the dissertation writing service in web.

#25 By thesis (103.7.57.18|31.184.238.21) on 2012-06-08 08:45

Students have now very good web resources to order the model dissertation or great article related to this good post at the professional dissertation service.

#24 By dissertation service (103.7.57.18|31.184.238.21) on 2012-05-14 10:40

Would you like to get resume writer, which fit the range of research you expect?. You can trust our resume writers, as you rely on yourself. Thanks because it is the good way

#23 By buy resume (91.212.226.136) on 2012-04-11 04:50

Thanks for the article. I read the above post.

#22 By Chicgraphic on 2012-03-30 19:22

Even if you're able to write course assignments, it should not mean that your papers are the best. Only expert course writers are able to manage with complex tasks perfectly. Students do sapient solutions when buy custom essays.

#21 By buy papers online (193.105.210.41) on 2011-11-25 09:59

How did you finish the good enough issue referring to this good topic we chew over? The dissertation writing service will employ professionals as you for the thesis write making. Hence you have a nice chance to get to the association of masters.

#20 By dissertation writing (91.212.226.143) on 2011-11-24 09:26

Good graduate thesis just about this post performed by thesis service or dissertation service can be a very good move to the academic success.

#19 By dissertation service (91.212.226.143) on 2011-11-22 09:02

The best way to check out the professionalism of the buy thesis services is to buy some good enough thesis title about this good post from the custom dissertation services.

#18 By buy thesis (91.212.226.143) on 2011-11-22 09:01

That supposes to be better to pay some cash for cheap directory submission provider, than to spend free time for costless options that seem to be not effective!

#17 By directory submission service (193.105.210.41) on 2011-11-21 11:56

Good education is very important for all students. Nevertheless, some guys do not have good writing skills. It cannot be a stuff to worry about. It is available to ask professionals: " Do My Essay ".

#16 By Essay Papers to Buy (193.105.210.41) on 2011-11-20 08:19

Now students purchase essay writing and buy research papers opting for writing services and sometimes some students buy essay just about this post. It’s really great article, thank you very much!

#15 By buy custom essay papers (193.105.210.41) on 2011-11-18 09:47

If students want to see more facts about this topic, they would purchase research papers or buy an essay with the help of the term paper writing services.

#14 By buy an essay (193.105.210.41) on 2011-11-16 02:32

That’s unproblematic to buy essays and student don’t get know that your superior idea related with this good postcan live and because of that people buy term paper.

#13 By buy research papers (193.105.210.41) on 2011-11-16 01:45

If you want to buy a house, you would have to get the <a href="http://goodfinance-blog.com/topics/business-loans">business loans</a>. Moreover, my mother always utilizes a commercial loan, which seems to be really fast.

#12 By ThereseYATES33 (91.212.226.143) on 2011-10-25 21:50

สวยมากเลยคะ ชีวิตนี้ได้เห็นสักครั้งก็คงดี

#8 By (118.175.209.197) on 2010-01-06 15:18

ขอบคุณมากๆค่ะ หาอ่านเรื่องออรอร่ามาหลายที่ คุณอธิบายเคลียร์ที่สุดแล้วค่ะ
ขอบคุณอีกครั้งค่ะ

#7 By ayde (222.123.250.201) on 2009-05-13 17:47

เอ่อ แบบว่า ไม่เข้าใจอ่ะ

#6 By โต๊ะจีน (125.24.140.74) on 2009-04-18 23:30

Hot! confused smile

#5 By nonworld on 2008-10-27 11:18

อังสตรอม คือสิบกำลังลบสิบเมตรไงคะ confused smile
อยากเห็นออโรร่ากับเค้าสักครั้ง cry

ป.ล. ว่าจะไปอ่านหนังสือควอนตัมที่ อ.พิเชษฐ์แปลเหมือนกันค่ะ แต่ต้องไปซื้อก่อน question
มีเวอร์ชั่นภาษาอังกฤษที่ไหนเหรอคะ เห็นเพื่อนบอกว่าหาไม่ได้ง่ะ

Hot!

#4 By Bluemoon on 2008-10-26 18:13

ดูรูปแล้วเข้าใจง่ายกว่าเยอะเลยHot!

#3 By Dhammasarokikku on 2008-10-26 17:41

งง หรือเราโง่ ?!?

embarrassed
อังสตรอม
หน่วยนี้ นึกไม่ออกsad smile

ว่ากันว่า
แสงออโรร่าใต้ สวยกว่า แสงออโรร่าเหนือนิดหน่อย

แต่ถ้าได้เห็นสักทีนึง ขั้วโลกเหนือหรือใต้ ก็ได้ทั้งนั้นละเนอะ ^^