ความเงียบเหงาแห่งดวงอาทิตย์

ความเงียบเหงาแห่งดวงอาทิตย์

เมื่อต้นปี 2551 นับเป็นช่วงเวลาที่กัมมันตภาพ (activity) บนดวงอาทิตย์ได้ลดลงถึงจุดต่ำสุดตามวัฏจักร ดังนั้นตลอดปี 2551 ระดับของกัมมันตภาพก็ควรจะค่อย ๆ เพิ่มขึ้นทีละน้อย เช่นเดียวกับที่เคยเกิดขึ้นมาแล้วชั่วนาตาปี

  วัฏจักรของจุดมืดสุริยะ นับจากปี 2538 จนถึงปัจจุบัน เส้นหยักแสดงจำนวนจุดมืดที่วัดได้จริง 
เส้นโค้งเป็นรูปคลื่นเป็นแนวตามการพยากรณ์ (ภาพจาก David Hathaway, NASA/MSFC)

 แต่สิ่งที่เกิดขึ้นกลับไม่เป็นเช่นนั้น
         ตลอด 366 วันของปี 2551 มีถึง 266 วันที่ไม่มีจุดมืดปรากฏเลย นับเป็นปีที่ดวงอาทิตย์เงียบเหงาที่สุดในรอบเกือบศตวรรษ เป็นปีที่ดวงอาทิตย์ไร้จุดมืดมากที่สุดซึ่งใกล้เคียงกับปี 2546 ที่มีมากถึง 311 วัน ด้วยตัวเลขดังกล่าว ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดว่าปี 2551 คือปีที่วัฏจักรสุริยะมีจำนวนจุดมืดน้อยที่สุดแล้ว

   แผนภูมิแสดงจำนวนของจุดมืดบนดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นตั้งแต่ปี 2537 จนถึงปัจจุบัน รวมถึงการคาดการณ์จำนวนจุดมืด
จนถึงเดือนมกราคม 2551 (ภาพจาก NOAA/Space Weather Prediction Center)           

                  แต่ในความเป็นจริง ปี 2552 กลับมีจำนวนลดลงอีกโดยตั้งแต่วันที่ 31 มีนาคม  ดวงอาทิตย์ยังคง ไม่ปรากฏจุดมืดเลยเป็นเวลาถึง 78 วันจาก 90 วัน  ซึ่งแนวโน้มเช่นนี้อาจหมายความว่าปี 2552 นี้ ดวงอาทิตย์จะไร้จุดมืดยิ่งกว่าปีที่แล้วเสียอีก นี่ยิ่งเป็นการตอกย้ำข้อสรุปที่ว่าเรากำลังจะพบกับเหตุการณ์ Solar minimum (ช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์สงบ ปราศจากกิจกรรมเชิงแม่เหล็ก) ที่สงบมากยิ่งขึ้น “เรากำลังเผชิญกับช่วงต่ำสุด ๆ”   Dean Pesnell นักฟิสิกส์จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด(Goddard Space Flight Center) ในเมืองกรีนเบลท์ มลรัฐแมรีแลนด์ สหรัฐอเมริกา กล่าว
หรือบางคนอาจเปรียบเทียบว่าดวงอาทิตย์ประพฤติตัวเหมือนตลาดหุ้นที่คาดการณ์ไม่ได้ บางครั้งที่เราคิดว่ามันลงถึงจุดต่ำสุดแล้ว ไม่ต่ำไปกว่านี้อีกแล้ว แต่มันก็กลับดิ่งลงไปอีก
           David Hathaway จากศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลล์(Marshall Space Flight Center) เสริมว่า “เป็นปีดวงอาทิตย์ที่เงียบสงบที่สุดในรอบศตวรรษ”  ช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์เงียบสงบจะเกิดขึ้นทุกๆ 11 ปี หรือนานกว่า มันเป็นส่วนหนึ่งของวัฎจักรจุดมืด(sunspot)  ที่ถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน Heinrich Schwabe เมื่อกลางศตวรรษที่ 18    จุดมืดแต่ละจุดมีขนาดพอๆกับดาวเคราะห์   และเป็นจุดที่มีสนามแม่เหล็กหนาแน่นบนผิวดวงอาทิตย์    จุดมืดยังเป็นต้นเหตุให้เกิดการลุกจ้า(solar flare)  การปลดปล่อยมวลโคโรนา(Coronal Mass Ejections,CMEs) และการแผ่รังสีอัลตราไวโอเลต(Ultraviolet:UV)ที่มีความเข้มสูง
         ด้วยการนับจำนวนจุดมืด ทำให้ Schwabe พบว่าจำนวนพายุสุริยะอย่างเช่นการลุกจ้า การปลดปล่อยมวลโคโรนา และรังสีอัลตราไวโอเลต มีความสัมพันธ์กับจำนวนจุดมืด  เมื่อเกิดพายุสุริยะบ่อยครั้งจำนวนจุดมืดที่พบก็มาก เมื่อจำนวนพายุสุริยะน้อยลงจำนวนจุดมืดก็น้อยลงเช่นกัน    
         ข้อมูลจากยานยูลีสซีสเผยว่า ลมสุริยะได้อ่อนกำลังลงถึง 20 เปอร์เซ็นต์นับจากที่เริ่มมีการวัดมาตั้งแต่กลางทศวรรษ 1960 หรืออ่อนที่สุดในรอบ 50 ปี ลมสุริยะช่วยปกป้องระบบสุริยะชั้นในรวมถึงโลกจากการโจมตีโดยรังสีคอสมิก การที่ลมสุริยะอ่อนลง รังสีคอสมิกย่อมรุกล้ำเข้ามาได้มากขึ้น รังสีคอสมิกเป็นอันตรายต่อสุขภาพของนักบินอวกาศในวงโคจร นอกจากนี้ลมสุริยะที่อ่อนลงก็ทำให้พายุแม่เหล็กธรณีบนโลกและแสงเหนือใต้เกิดขึ้นน้อยลงด้วย 
         เทียบกับช่วงต่ำสุดของวัฏจักรครั้งล่าสุดที่เกิดขึ้นเมื่อปี 2539 แล้ว ความสว่างในย่านแสงขาวของดวงอาทิตย์ลดลงไป 0.02 เปอร์เซ็นต์ และในย่านอัลตราไวโอเลตสูงสุด (EUV) ก็ลดลงไปถึง 6 เปอร์เซ็นต์ แม้การเปลี่ยนแปลงนี้ไม่มากพอที่จะไปชดเชยหรือแก้ไขภาวะโลกร้อน (global warming) ได้ แต่ก็มีผลกระทบอื่นที่สังเกตได้ นั้นคือชั้นบรรยากาศส่วนบนของโลกจะมีอุณหภูมิต่ำและหดตัวลง  โดยปกติชั้นบรรยากาศส่วนบนที่ขยายตัวเนื่องจากความร้อนจะมีแรงฉุด(drag force)กระทำต่อดาวเทียม(Satellites) ที่โคจรอยู่รอบโลก  ทำให้ดาวเทียมช้าลงและค่อยๆ ถูกแรงโน้มถ่วงโลกดึงตกลงมา     เมื่อแรงนี้ลดลงเนื่องจากความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศลดต่ำลงดาวเทียมก็จะสามารถรักษาความเร็วเดิมไว้  และถูกแรงโน้มถ่วงโลกฉุดลงช้ากว่าเดิม  ทำให้มีอายุการใช้งานนานขึ้น ก่อนที่จะตกลงสู่ผิวโลก   นี่เป็นข่าวดีก็จริง แต่โชคร้ายที่ขยะอวกาศก็จะยังคงอยู่ในวงโคจรนานขึ้นด้วยเช่นกัน  และมีโอกาสทำให้เกิดอันตรายกับดาวเทียมได้มากขึ้น

 แรงฉุด(drag force) จะเกิดขึ้นจากผลทางอากาศพลศาสตร์(aerodynamic) มีผลต้านการเคลื่อนที่ของวัตถุ
ไปในทิศตรงกันข้ามกับแนวการเคลื่อนที่สัมพัทธ์กับตัวกลางเสมอ  
 source: https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/drag1.html

                พลังงานในย่านความถี่วิทยุจากดวงอาทิตย์ก็ลดลงเช่นกัน นักดาราศาสตร์เริ่มวัดคลื่นวิทยุที่ความยาวคลื่น 10.7 เซนติเมตรจากดวงอาทิตย์มาอย่างต่อเนื่องมาตั้งแต่สิ้นสุดสงครามโลกครั้งที่ 2 แต่ขณะนี้ดวงอาทิตย์มีความสว่างในช่วงความถี่วิทยุต่ำที่สุดนับจากปี ค.ศ.1955 นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าสัญญาณวิทยุที่อ่อนกำลังลงนี้แสดงถึงสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์กำลังอ่อนกำลังลง แต่ก็ไม่มีใครแน่ใจนักเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ก็ยังไม่เข้าใจเรื่องที่มาของคลื่นวิทยุนี้ดีพอ
        ความสงบของดวงอาทิตย์ได้จุดประกายให้เกิดการอภิปรายเกี่ยวกับประเด็นที่ว่า  ช่วงเวลาสงบที่สุดนี้จะกินเวลานานเกินกว่าค่าเดิมๆไปแล้ว   รวมทั้งจะตามมาด้วยปรากฏการณ์ที่รุนแรงยิ่งกว่าปกติในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีจุดมืดมากที่สุดในรอบวัฏจักรจุดมืดใหม่
        Hathaway ชี้ว่า “นับแต่ยุคอวกาศเริ่มต้นในช่วงกลางศตวรรษก่อน  กิจกรรมเชิงแม่เหล็กที่ก่อให้เกิดพายุสุริยะของดวงอาทิตย์จะมีความรุนแรงสูงเป็นปกติ”  “ 5 ใน 10 วัฏจักรสุริยะที่รุนแรงที่สุดในบันทึกเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 50 ปีก่อน  เราพึ่งอยู่ในช่วงที่ดวงอาทิตย์สงบลึกที่สุด
        อย่างไรก็ตาม สิ่งที่เกิดขึ้นยังไม่อาจเรียกว่าวัฏจักรเพี้ยนไป ความจริงแล้วถือว่าจุดต่ำสุดที่เกิดขึ้นตอนนี้มาตรงเวลาเสียด้วยซ้ำ และช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์จมอยู่ในช่วงต่ำสุดในครั้งนี้ก็ไม่ใช่ครั้งที่ยาวนานที่สุด ในปี พ.ศ.2444 และปี 2456 ดวงอาทิตย์ก็อยู่ในช่วงต่ำสุดยาวนานกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบันนี้ หากจะทำลายสถิติของสองปีนั้น ดวงอาทิตย์จะต้องหลับต่อไปอีกถึงหนึ่งปี 
       สำหรับนักดาราศาสตร์แล้ว พฤติกรรมของดวงอาทิตย์ในขณะนี้เป็นเรื่องน่าตื่นเต้นมากกว่าเรื่องน่าวิตก เพราะเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจดวงอาทิตย์ในช่วงหลับยาวด้วยดาวเทียมนานาชนิดที่คอยจับตาดูดวงอาทิตย์ตลอด 24 ชั่วโมง ไม่ว่จะเป็นโซโฮ สเตอริโอ เทมีส เอซ วินด์ เทรซ เอม ไทม์ และจีโอเทล ซึ่งเป็นสิ่งที่เมื่อร้อยปีก่อนเราไม่เคยมี ตัวเลขเกี่ยวกับลมสุริยะ รังสีคอสมิก สนามแม่เหล็กที่วัดได้ จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เข้าใจดวงอาทิตย์ได้ลึกซึ้งอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน
        เพสเนลเชื่อว่าจำนวนจุดมืดบนดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นก่อนสิ้นปีนี้ และในช่วงสูงสุดที่จะเกิดขึ้นในปี 2555-2556 นั้นจะมีความรุนแรงต่ำกว่าค่าเฉลี่ย

"ไม่มีใครบอกได้ว่าการพยากรณ์นั้นจะเป็นจริงหรือไม่ บางทีเมื่อถึงตอนนั้นดวงอาทิตย์อาจทำตัวเป็นตลาดหุ้นอีกครั้ง"

คำถามที่นำไปสู่การอภิปรายในห้องเรียน
        1. กัมมันตภาพ (activity) คืออะไร เกิดขึ้นได้อย่างไร
         2. การเปลี่ยนแปลงใดในดวงอาทิตย์ที่ช่วยลดปัญหาโลกร้อนได้
         3. การเปลี่ยนแปลงความสว่างในย่านแสงขาวของดวงอาทิตย์ลดลงไป 0.02 เปอร์เซ็นต์ และใน
             ย่านอัลตราไวโอเลตสูงสุด (EUV) ก็ลดลงไปถึง 6 เปอร์เซ็นต์ทำให้เกิดผลดีและผลเสียอย่างไร
         4. คำว่า “ดวงอาทิตย์หลับ” นักเรียนมีความเข้าใจว่าอย่างไร
         5. การเกิดพายุสุริยะสัมพันธ์กับการเกิดจุดมืดอย่างไร

กิจกรรมเสนอแนะ นักเรียนศึกษาเนื้อหาเพิ่มเติมในหัวข้อต่อไปนี้
           1. พายุสุริยะ
      2.แสงเหนือ ใต้
      3. เหตุการณ์ Solar minimum
      4. ภาวะโลกร้อน

การบูรณาการกับกลุ่มสาระการเรียนรู้อื่น ๆ
         ภาษาต่างประเทศ
         การงานอาชีพและเทคโนโลยี

ที่มา :      
https://thaiastro.nectec.or.th/news/2009/news20090402.html               https://thaiastro.nectec.or.th/news/2009/img/news20090402a.gif               https://thaiastro.nectec.or.th/news/2009/img/news20090402b.jpg               https://thaiastro.nectec.or.th/news/2009/img/news20090402c.jpg              
https://www.thaispaceweather.com/news.html 

 ที่มา : https://www.sahavicha.com/?name=knowledge&file=readknowledge&id=7