Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ

www.facebook.com/buncha2509

ชวนรู้จัก Coronal Mass Ejection

การพ่นมวลจากโคโรนา

ในบทความก่อนหน้านี้ ผมได้แนะนำให้รู้จักการลุกจ้าของดวงอาทิตย์ หรือ solar flare กันไปแล้ว และได้เล่าว่าบางครั้งเมื่อเกิดการลุกจ้า ดวงอาทิตย์อาจเกิดการพ่นมวลจากโคโรนาได้ด้วย

คราวนี้จะขอเล่าเรื่องการพ่นมวลโคโรนาที่ว่านี้ เพราะเป็นปรากฏการณ์ที่สามารถส่งผลกระทบรุนแรงที่สุด

ก่อนอื่นเลย ภาษาอังกฤษใช้คำว่า Coronal Mass Ejection ย่อว่า CME ทั้งนี้ คำนี้มี 2 ความหมายขึ้นกับบริบท

ความหมายแรก CME หมายถึง ตัวเนื้อสสาร ซึ่งเป็นก้อนพลาสมาขนาดมหึมาที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมา ในความหมายแรกนี้ ขอแปล Coronal Mass Ejection ว่า ‘มวลที่พ่นออกมาจาก (ชั้น) โคโรนา’ หรือเรียกให้ชัดๆ ว่า ‘ก้อนพลาสมา CME’

คำว่า โคโรนา (corona) ในที่นี้คือ บรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ ส่วนคำว่า coronal เป็นคำคุณศัพท์ของ corona ครับ

ก้อนพลาสมา CME มีมวลเฉลี่ยประมาณหนึ่งหมื่นล้านตัน และมาพร้อมกับสนามแม่เหล็กที่แปรปรวน (ประเด็นนี้สำคัญ) โดยเคลื่อนที่เร็วในช่วง 20-3,200 กิโลเมตรต่อวินาที

และตามปกติก้อนพลาสมา CME ส่วนใหญ่จะใช้เวลาราว 1-5 วันในการเคลื่อนที่จากดวงอาทิตย์มายังโลก

ความหมายสอง CME หมายถึง ปรากฏการณ์ที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยก้อนพลาสมาออกมา ในความหมายนี้ขอแปล Coronal Mass Ejection ว่า ‘การพ่นมวลจากโคโรนา’ หรือ ‘การพ่นมวลจากชั้นโคโรนา’ เพื่อย้ำว่าตัวก้อนพลาสมา CME (ตามความหมายแรก) ถูกปลดปล่อยออกมาจากชั้นโคโรนาของดวงอาทิตย์

อย่างไรก็ดี ควรทราบด้วยว่ากระบวนการก่อตัวของก้อนพลาสมา CME เกี่ยวข้องกับชั้นที่อยู่ลึกลงไปในดวงอาทิตย์ เช่น ชั้นโฟโตสเฟียร์ (photosphere) ซึ่งเป็นพื้นผิวที่มองเห็นได้ และชั้นโครโมสเฟียร์ (chromosphere) ซึ่งอยู่ใต้ชั้นโคโรนา ทั้งนี้พลังงานแม่เหล็กที่สะสมและการเชื่อมต่อใหม่ของสนามแม่เหล็ก (magnetic reconnection) ในชั้นเหล่านี้มีบทบาทในการที่ CME ถูกปลดปล่อยออกมาจากชั้นโคโรนาในที่สุด

น่าสังเกตว่าบางครั้งอาจมีการใช้คำ ‘การพ่นมวลโคโรนา’ คือ ละคำว่า ‘จาก’ ให้กระชับขึ้น แต่การเรียกเช่นนี้อาจก่อให้เกิดความเข้าใจที่คลาดเคลื่อนได้

ในช่วงที่กิจกรรมในดวงอาทิตย์ค่อนข้างซบเซาที่สุด เรียกว่า Solar Minimum อาจมีก้อนพลาสมา CME ออกมา 1 ก้อนในหนึ่งสัปดาห์ แต่ในช่วงที่ดวงอาทิตย์ขยันที่สุด เรียกว่า Solar Maximum อาจมีก้อนพลาสมา CME ออกมาได้ถึง 2-3 ก้อนต่อวัน

หากก้อนพลาสมา CME พุ่งกระทบโลก ก็อาจเกิดพายุแม่เหล็กโลก (geomagnetic storm) ตามมาซึ่งผมจะขยายความต่อไป

หากก้อนพลาสมา CME ความเร็วสูงเคลื่อนไปในกระแสลมสุริยะ จะเกิดคลื่นกระแทก (shock wave) ทางด้านหน้า และบริเวณคลื่นกระแทกนี้จะเกิดอนุภาคสุริยะพลังงานสูง (solar energetic particles) หรือ SEPs ซึ่งผมจะขยายความในบทความอื่น

คราวนี้มาดูกันว่า พายุแม่เหล็กโลก คืออะไร? สำคัญอย่างไร?

โลกของเรามีสนามแม่เหล็กของตัวเอง เรียกว่า สนามแม่เหล็กโลก (geomagnetic field) สนามแม่เหล็กโลกนี้ปกป้องโลกจากอนุภาคต่างๆ ที่มาจากอวกาศ บริเวณในอวกาศที่มีสนามแม่เหล็กโลกเรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์ (magnetosphere)

เมื่อก้อนพลาสมา CME รวมทั้งลมสุริยะความเร็วสูงเคลื่อนมาถึงโลก จะทำให้สนามแม่เหล็กของแมกนีโตสเฟียร์มีรูปร่างบิดเบี้ยวไป

ลมสุริยะความเร็วสูง (high-speed solar wind) คือ กระแสอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ถูกปล่อยออกจากรูโคโรนาของดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วสูง ช่วงความเร็วเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 500-800 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งสูงกว่าลมสุริยะทั่วไปที่มักมีความเร็วราว 300-500 กิโลเมตรต่อวินาที และสามารถส่งผลกระทบต่อสนามแม่เหล็กโลกเมื่อมาถึงโลกได้อย่างมีนัยสำคัญ

ในกรณีที่สนามแม่เหล็กที่มาพร้อมกับก้อนพลาสมา CME หรือสนามแม่เหล็กที่มาพร้อมกับลมสุริยะความเร็วสูง (เรียกว่า Interplanetary Magnetic Field หรือ IMF) มีทิศทางพุ่งลงใต้ (ซึ่งตรงกันข้ามกับทิศทางสนามแม่เหล็กโลก) ก็จะทำให้สนามแม่เหล็กโลกถูกรบกวนอย่างรุนแรงจนบางส่วนจะเปิดออก และยอมให้อนุภาคจากดวงอาทิตย์พุ่งมาตามเส้นแรงแม่เหล็กเข้าสู่บริเวณขั้วโลกทั้งสองเกิดเป็นแสงออโรรา

ส่วนที่บริเวณผิวโลก สนามแม่เหล็กโลกจะมีความเข้มลดลงอย่างฉับพลัน การลดลงของความเข้มนี้อาจคงตัวอยู่นานราว 6 ถึง 12 ชั่วโมง ก่อนที่จะค่อยๆ ฟื้นคืนสภาพกลับไปเหมือนเดิมโดยใช้เวลาหลายวัน

การที่สนามแม่เหล็กโลกรวนในลักษณะที่กล่าวมานี้ เรียกว่าเกิดพายุแม่เหล็กโลก (geomagnetic storm)

สนามแม่เหล็กที่ผิวโลกที่กำลังเปลี่ยนแปลงนี้อาจทำให้พื้นผิวโลกเกิดความต่างศักย์ได้สูงถึง 6 โวลต์ต่อกิโลเมตร ความต่างศักย์ดังกล่าวทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กโลก (Geomagnetically Induced Current, GIC)

ประเด็นสำคัญก็คือ กระแส GIC อาจไหลเข้าสู่ระบบต่างๆ เช่น ระบบจ่ายกระแสไฟฟ้า และท่อลำเลียงที่ทำจากโลหะ และสร้างความเสียหายตามมา

หากกระแส GIC ไหลเข้าสู่ระบบจ่ายกระแสไฟฟ้า ก็อาจทำให้อุปกรณ์เสียหาย เช่น เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า เหตุการณ์นี้เคยเกิดที่รัฐควีเบค ประเทศแคนาดา เมื่อวันที่ 13 มีนาคม ค.ศ.1989 ส่งผลกระทบต่อคนกว่า 6 ล้านคน เนื่องจากเกิดไฟฟ้าดับนานถึง 9 ชั่วโมง!

ในกรณีที่กระแส GIC ไหลเข้าสู่ท่อลำเลียงที่ทำจากโลหะ ก็อาจทำให้มิเตอร์ตรวจวัดการไหล (ของของเหลวหรือก๊าซ) ในระบบท่อส่งข้อมูลผิดพลาด อีกทั้งยังทำให้ท่อผุกร่อนเร็วขึ้นอย่างมาก

เชื่อกันว่าด้วยกลไกนี้ที่ทำให้ท่อส่งก๊าซธรรมชาติในรัสเซียผุกร่อนและเกิดก๊าซรั่วไหลจนไฟลุกไหม้เสียหาย เมื่อวันที่ 5 มิถุนายน ค.ศ.1991

แล้วนักวิทยาศาสตร์จัดระดับความรุนแรงของพายุแม่เหล็กโลกอย่างไร?

สเกลพายุแม่เหล็กโลก (Geomagnetic Storms Scale) แบ่งความรุนแรงเป็น 5 ระดับ โดยใช้ตัวอักษร G นำหน้าตัวเลข 1-5 ดังตาราง

กรณีที่ไฟฟ้าดับนาน 9 ชั่วโมง ที่รัฐควีเบค นั้นเกิดจากพายุแม่เหล็กโลกในระดับ G5 (G5-class geomagnetic storm) นั่นเอง เอกสารของโนอา (NOAA) ระบุว่า สำหรับความรุนแรงระดับ 5 จะทำให้ “ระบบไฟฟ้ากำลัง : ปัญหาเกี่ยวกับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในวงกว้าง และปัญหาเกี่ยวกับระบบป้องกันอาจเกิดขึ้น ระบบจ่ายไฟฟ้าอาจมีปัญหาทั้งหมด หรือเกิดไฟดับ หม้อแปลงไฟฟ้าอาจเสียหาย”

ก่อนหน้านี้มีข่าวว่าเกิดการลุกจ้าของดวงอาทิตย์อันทรงพลังระดับ X1.1 ซึ่งเกิดในบริเวณจุดบนดวงอาทิตย์ AR4046 เมื่อวันที่ 28 มีนาคม ค.ศ.2025 เวลา 11:20 am EDT (1520 UTC) หรือ 22.20 น.ของวันเดียวกันในประเทศไทย โดยในเหตุการณ์นี้เองยังเกิดการพ่นมวลจากโคโรนาร่วมด้วย แต่เนื่องจากก้อนพลาสมา CME ไม่ได้พุ่งตรงมายังโลก จึงไม่เกิดผลกระทบใดๆ จากการพ่นมวลจากโคโรนานี้

แต่หากวันไหนเกิดมีก้อนพลาสมา CME พุ่งตรงมายังโลก บริเวณบนผิวโลกที่ได้รับกระทบอาจเกิดพายุแม่เหล็กโลก ซึ่งจะทำให้เกิดผลกระทบต่างๆ ดังตัวอย่างที่เล่าไว้แล้ว

เรื่องราวของพายุสุริยะยังมีแง่มุมที่น่ารู้อื่นๆ อีก ไว้จะหาโอกาสนำเสนอในโอกาสเหมาะๆ ครับ!

สะดวก ฉับไว คุ้มค่า สมัครสมาชิกนิตยสารมติชนสุดสัปดาห์ได้ที่นี่https://t.co/KYFMEpsHWj

— MatichonWeekly มติชนสุดสัปดาห์ (@matichonweekly) July 27, 2022