ออโรรา (Aurora) เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่มีแสงเรืองบนท้องฟ้าในเวลากลางคืน
ปรากฏการณ์ "ออโรรา" หรือแสงเหนือ - แสงใต้
ออโรรา (Aurora) เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่มีแสงเรืองบนท้องฟ้าในเวลากลางคืน โดยมักจะขึ้นในบริเวณแถบขั้วโลก โดยบางครั้งจะเรียกว่า แสงเหนือ หรือ แสงใต้ ขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด
ปรากฏการณ์ออโรราเป็นตัวอย่างปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ ที่น่าทึงที่สุดที่เกิดขึ้นในอวกาศที่ใกล้พื้นโลก มันอาจปรากฏจากสิ่งจางๆ เป็นวงนิ่ง แล้วระเบิดออกมาเป็นสีต่างๆ พุ่งกระจายภายในเวลาไม่กี่วินาที บางครั้งจะปรากฏเหมือนมันจะแตะกับพื้น หรือในเวลาอื่นอาจเห็นมันพุ่งสูงขึ้นสู่ท้องฟ้า แต่ความจริงแล้ว แสงออโรรานั้นเกิดขึ้นที่ความสูงจากพื้นโลก (altitudes) ประมาณ 100 ถึง 200 กิโลเมตร บริเวณที่อยู่บริเวณบรรยากาศชั้นบนที่อยู่ใกล้กับอวกาศ
แสงเหนือ ตามประวัตินั้นมีชื่อมากมายหลายชื่อ ชื่อวิทยาศาสตร์ของปรากฏการณ์นี้ คือ ออโรรา บอเรลลีส (Aurora Borealis) ซึ่งเป็นภาษาละติน แปลเป็นภาษาไทยได้ว่า รุ่งอรุณสีแดงแห่งทิศเหนือ ซึ่งตั้งชื่อโดย กาลิเลโอ กาลิเลอิ (Galileo Galilei) (ค.ศ.1564-1642)
คำว่า "Aurora Borealis" แปลว่า "แสงเหนือ" (Northern Light) ส่วน "Aurora Australis" แปลว่า "แสง ใต้" (Southern Light) และคำว่า "Aurora Polaris" แปลว่า "แสงขั้วโลก" ใช้เรียกทั้งแสงเหนือและแสงใต้
ก่อนเราจะทำความรู้จัก กับ ออโรรา เราต้องรู้ข้อเท็จจริงที่ม มีสิ่งมากมายในอวกาศที่เรามองไม่เห็น อย่างแรกก็คืออากาศที่เราหายใจ บรรยากาศของเรา ประกอบด้วยแก๊สมากมายจริงๆ แต่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยไนโตรเจน และออกซิเจน ตามมาด้วยไฮโดรเจนฮีเลียม และธาตุอื่นๆ อีกมากมาย
อีกอย่างที่เรามองไม่เห็น ก็คือ สนามแม่เหล็กซึ่งมีอยู่รอบๆ โลกของเรา ถ้าคุณเคยเล่นแท่งแม่เหล็กกับเศษเหล็กละก็คุณต้องเคยเห็นเหล็กเรียงตัวเป็น รูปโค้งที่เกิดจากสนามแม่เหล็กแน่ รูปต่อไปแสดงให้เห็นสนามแม่เหล็กของโลก ที่อยู่รอบแกนโลก และมีลักษณะเหมือนกับ สนามแม่เหล็กรอบแท่งแม่เหล็ก แม่เหล็กโลกอยู่ลึกลงไปในแกนโลก แม้เราจะมองไม่เห็นสนามแม่เหล็ก แต่เราสามารถวาดรูปประกอบได้ สนามแม่เหล็กพุ่งออกและเข้าสู่ ขั้วแม่เหล็กโลก ซึ่งเส้นที่อยู่ใกล้ชิดกันมากที่สุด จะแทนสนามที่เข้มที่สุด และที่ที่ห่างกัน ก็แทนสนามแม่เหล็กที่อ่อน
สิ่งที่มองไม่เห็น สิ่งที่สาม (ที่จะกล่าวถึง) คือ พลาสมาที่อยู่ในอวกาศรอบๆ โลก พลาสมานี้เกิดจากอนุภาคมีประจุจำนวนมาก ส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน และอนุภาคบวก ที่อยู่รอบๆ สนามแม่เหล็กโลก อนุภาคเหล่านี้มักจะเคลื่อนที่พิเศษจากเดิมคือ จะเคลื่อนไปตาม สนามแม่เหล็กโลก และหมุนรอบเส้นนั้นเป็นเกลียวยาว อนุภาคมีประจุเหล่านี้ คือ "ลูกกระสุน" (Ammunition) ของออโรรา อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า (อิเล็กตรอน) จะเคลื่อนที่ไปตามแนวสนามแม่เหล็กโลกแล้วพุ่งลงไป ยังบรรยากาศชั้นบน ซึ่งทำให้ไปชนกับอะตอมของแก๊สผลที่เกิดก็คือมีแสงเกิดขึ้น
Sun Spot บนดวงอาทิตย์มีความสัมพันธ์กับการเกิดออโรรา
ในเขตที่มีการปรากฏของออโรรา สามารถสังเกตออโรราได้ทุกคืนที่ฟ้าโล่งในฤดูหนาว โดยมีข้อสังเกตดังนี้
ออโรราจะปรากฏบ่อยครั้ง ตั้งแต่เวลา 22.00 น ถึง เที่ยงคืน
ออโรราจะสว่างจ้าในช่วง 27 วันที่ดวงอาทิตย์หันด้านแอคทีฟ (Active Area) มายังโลก
ช่วงปลายฤดูใบไม้ร่วงจนถึงต้น ฤดูใบไม้ผลิ ในเดือนตุลาคม กุมภาพันธ์ และ มีนาคม เป็นเดือนที่เหมาะสำหรับการชมออโรราทางซีกโลกเหนือ
ออ โรรามีความสัมพันธ์กับจุด สุริยะ (Sun Spot) บนดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นวัฎจักรประมาณ 11 ปี แต่ดูเหมือนว่า จะมีการล่าช้าไป 1 ปีสำหรับการเกิดจุดดับมากที่สุดกับการเกิดออโรรามากที่สุด
ออโรราจะปรากฏลดลง 20-30% กว่าตอนที่เกิดจุดสุริยะมากที่สุด เมื่อเกิดจุดสุริยะบนดวงอาทิตย์น้อยที่สุด
ออ โรราจะปรากฏในแถบประเทศเมดิ เตอเรเนียนเมื่อเกิดจุดสุริยะหรือมีลม สุริยะมากๆ อาจถึง 10 ปีต่อครั้ง โดยเฉลี่ยแล้วเกิด 100 ปีต่อครั้ง
ตาราง แสดงความถี่ในการปรากฏออโรราในสถานที่ต่างๆ ทั่วโลก
บริเวณที่เกิดออโรราเป็นบริเวณรูปไข่ (Oval-shape region) รอบๆ ขั้วแม่เหล็กของโลก โดยรูปไข่จะเบ้ไปทางด้านกลางคืนของโลก เมื่อออโรราสงบ รูปไข่จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 3000 กิโลเมตร แต่เมื่อเกิดออโรรารุนแรงขึ้น รูปไข่จะกว้างขึ้นกว่า 4000 หรือ 5000 กิโลเมตร เนื่องจากขั้วแม่เหล็กเหนือของโลกอยู่ทางตอนเหนือของแคนาดา ออโรรา โบเรลลีส (Aurora Borealis) จึงพบมากที่เส้นรุ้ง (Latitude) ที่มีประชากรอาศัยมากในซีกโลก (hemisphere) ตะวันตก ส่วนออโรราออลเตรลีส (Aurora Australis) สามารถมองเห็นได้จากเกาะทัชมาเนีย (Tasmania) และทางตอนใต้ของนิวซีแลนด์
แมกนีโตมิเตอร์ (Magnetometer)
ข้อโต้เถียงกันมานานเกี่ยวกับเสียงของออโรราว่ามันสามารถได้ยินโดยผู้สำรวจ บนพื้นโลกหรือไม่ คลื่นเสียงนั้นมีความถี่ประมาณ 340 เมตรต่อวินาทีในอากาศบนระดับพื้นโลก แต่ที่ความสูง 80 ถึง 500 กิโลเมตร ซึ่งเป็นบริเวณที่ออโรราปรากฏนั้นอยู่ใกล้สุญญากาศมาก ทำให้เป็นเป็นไปไม่ได้ที่จะเกิดเสียงขึ้น กระนั้นก็มีรายงานมากมายว่าได้ยินเสียงระหว่างเกิดออโรรา เสียงที่ได้ฟังนั้น ไม่ใช่เป็นเสียงที่บันทึกจากออโรราโดยตรง แต่เป็นเสียงที่บันทึกจาก แมกนีโตมิเตอร์ (Magnetometer) เสียงที่เปลี่ยนไปคือการเปลี่ยนไปของสนามแม่เหล็กซึ่งเกิดจากอนุภาคสุริยะ (Solar Particles)
ดวงอาทิตย์ปล่อยแสงทุกสีที่มองเห็นได้ออกมาก ทำให้เราเห็นแสงอาทิตย์เป็นสีขาว ส่วนสเปคตรัมของออโรรา ก่อนจะศึกษารายละเอียด เราต้องรู้เรื่องสาเหตุการเกิดแสงก่อน
แสงสีเขียวเข้ม เกิดที่ความสูง (Altitudes) ที่ 120 ถึง 180 กิโลเมตร แสงเหนือสีแดงปรากฏที่ความสูงที่สูงกว่า ส่วนสีฟ้า และม่วงปรากฏที่ความสูงต่ำกว่า 120 กิโลเมตร เมื่อเกิดพายุสุริยะ 000 แสงสีแดงจะปรากฏที่ความสูงตั้งแต่ 90 ถึง 100 กิโลเมตร
เมื่อออโรราจางลง มันจะปรากฏเป็นสีขาวเมื่อมองด้วยตาเปล่า เมื่อมันสว่างขึ้น สีจึงมองเห็นขึ้นมา และสีเขียวซีดที่เป็นเอกลักษณ์ของมันจะมองเห็นขึ้นมา
เมื่อมีความหนาแน่นมากขึ้น ในบริเวณที่ต่ำลงมาจะมองเห็นเป็นสีเขียวสด และสีแดงจางๆ จะมองเห็นที่ความสูงมากๆ
เหนือชั้นบรรยากาศขึ้นไป 100 กิโลเมตร ประกอบด้วยโมเลกุลไนโตรเจนและออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งไนโตเจนจะมีมากที่ความสูง 10 กิโลเมตร และออกซิเจน มีมากที่ 200 กิโลเมตร เส้นกราฟสีเขียวแสดงความหนาแน่นของก๊าซออกซิเจนและสีม่วงแสดงความหนาแน่นของ ก๊าซไนโตรเจน ณ ความสูงต่างๆ ในชั้นบรรยากาศเทอโมสเฟียร์ เมื่ออะตอมออกซิเจนถูกกระตุ้น มันจะปล่อยแสงมากมายหลายสีออกมาก แต่สีที่ที่สว่างที่สุดคือ สีแดงและสีเขียว
นอกจากออโรราจะปรากฏในโลกแล้ว ยังปรากฏในดาวเคราะห์ดวงอื่นที่มีชั้นบรรยากาศและสนามแม่เหล็ก ทั้งออโรราของดาวพฤหัสและดาวเสาร์ปล่อยอะตอมในบรรยากาศที่ถูกกระตุ้นโดย พลังงาน อนุภาคมีประจุล้วนเกิดจากแมกนีโตสเฟียร์ของดาวนั้นๆ แมกนีโตสเฟียร์จึงต่างจากโลกมาก รวมทั้งสีและการปรากฏของออโรราก็ไม่เหมือนกับในโลก แต่รูปไข่ยังเหมือนกับโลกอยู่ การเกิดออโรราจึงเหมือนกันทั้งระบบสุริยะจักรวาล
ขอขอบคุณข้อมูลดีๆจากMy firstbrain