CelestialObjects

เคยติดไว้หลาย 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

 

 

credit: Center for Visual Computing in collaboration with Dr Gary Zank from the University of California, Riverside.

 

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 

 

Stretching the Rubber Band Image

 

  1. กางยางยืดให้เป็นรูปสี่เหลี่ยมด้วยนิ้ว ดังภาพ



Drawing Field Directions Image

 

2. ใช้ปากกาเขียนลูกศรเป็นการบอกทิศทางของสนามแม่เหล็ก ดังภาพ ซึ่งในที่นี่จะแทนยางยืดเป็นเส้นแรงแม่เหล็ก

 

Clipping Together Field Lines Image

 

3. ดันยางยืดด้านตรงข้ามเข้าหากันดังภาพ แล้วหนีบด้วยคลิปหนีบกระดาษ โดยเว้นช่องว่างระหว่างคลิปไว้ดังภาพ แล้วเีีขียนลูกศร
 
 
 
Cutting the Field Lines Image
4. แล้วก็ใช้กรรไกรตัดเส้นยางยืดระหว่างคลิปออก  นี่เป็นการแทนว่าเกิดการเชื่อมต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็ก

 

Release of Energy Image

 

5 จะเห็นว่ายางยืดทั้งสองพยายามดีดตัวออก  สถานการณ์นี้เปรียบเสมือนเส้นสนามแม่เหล็กที่เชื่อมต่อใหม่สองเส้น กำลังดีดออกจากกันพร้อมทั้งปลดปล่อยพลังงานออกมา
 
คราวนี้มาดูว่าการเชื่อมต่อใหม่ของเส้นสนามแม่เหล็กเกี่ยวข้องอะไรกับพายุสุริยะ(solar storm)
source:http://sprg.ssl.berkeley.edu/~tohban/nuggets/?page=article&article_id=14

 ไดอะแกรมแสดงการเกิด magnetic reconnection บริเวณใกล้ผิวดวงอาทิตย์  สังเกตเส้นสนามแม่เหล็กสีเขียวๆ ก็คือเส้นที่เกิดการต่อใหม่นั่นเอง 
หลังจากเกิดการต่อใหม่  ตัวเส้นสนามที่พันกันเป็นเกลียว(ด้านบน) จะถูกผลักให้พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์ โดยเส้นสนามแบบเกลียวนั้นจะกักพลาสมาไว้ด้วย  จึงมองเห็นเป็นกลุ่มพลาสมาขนาดใหญ่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์เรียกว่า  Coronal Mass Ejection ส่วนบริเวณที่เกิดการต่อใหม่จะเกิดแสงสว่างวาบที่เรียกว่า"การลุกจ้าของดวงอาทิตย์"(Solar Flare)  ซึ่งนอกจากจะเปล่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแล้วยังเร่ง อิเลคตรอน หรือโปรตอน ให้มีความเร็วสูงจนเข้าใกล้ความเร็วแสงในสุญญากาศเลยทีเดียว ส่วนเ้้ส้นที่ต่อใหม่ด้านล่างก็เจาะเห็นเป็นบ่วงสว่างๆ (Loop Footpoints) ของพลาสามาเหนือผิวดวงอาทิตย์นั่นเอง  ดังรูปด้านล่าง
 
credit:Image credits: Proto solar nebula: Spitzer Space Telescope
 
ดูรูปจำลองมาเยอะแล้ว มาดูของจริงบ้างเดี๋ยวจะหาว่าโม้
 
Credit:SOHO
 
ภาพถ่ายจากดาวเทียม SOHO ซึ่งโคจรอยู่ในจุดลากรังจ์ที่ 1 ของระบบโลก-ดวงอาทิตย์   ถ่ายภาพการลุกจ้าในระดับ X-Class  ภายในย่านรังสีอัลตราไวโอเลต ความยาวคลื่น 195 อังสตรอม สังเกตจุดสว่างกลางๆ ภาพ
 
Credit: SOHO
 
 จากอุปกรณ์ C2 Coronagraph ที่ติดตั้งบน SOHO  ก็ถ่ายภาพ CME ซึ่งเป็นเหตุการณ์ต่อเนื่องจาก Solar Flare เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม 2550(ด้านบน)  ในภาพจะเห็นกลุ่มก๊าซที่ถูกพ่นออกมาจากผิวดวงอาทิตย์เกือบทุกทิศทุกทาง แล้วเม็ดสีขาวๆ ที่เกิดในภาพ ก็เกิดจากการรบกวนโดยอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้นั่นเอง
 
นอกจากที่ดวงอาทิตย์แล้ว  ปรากฎการณ์magnetic reconnection ยังสามารถเกิดที่สนามแม่เหล็กโลกได้อีกด้วยนะ  ทำให้เกิดการรั่วเข้ามาของอนุภาคจากดวงอาทิตย์ หรือแม้แ่ต่เร่งอนุภาคภายในสนามแม่เหล็กโลก ทำให้เกิด Substorm ที่เกี่ยวข้องกับการเกิดแสงเหนือแสงใต้(Aurora) ด้วย เอาไว้จะพูดถึงในโอกาสต่อไปเน่อ 

 

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