วันศุกร์ที่ 18 ธันวาคม พ.ศ. 2552

การศึกษาพายุสุริยะได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า พายุนี้เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่น่ากลัวยิ่งนัก เพราะเมื่อเรารู้ว่าเปลวก๊าซร้อนที่พุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์นั้นนำอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าออกมากมาย ดังนั้น เมื่ออนุภาคเหล่านี้พรุ่งถึงชั้นบรรยากาศเบื้องบนของโลก ถ้าขณะนั้นมีนักบินอวกาศอยู่ ร่างกายของนักบินอวกาศก็จะได้รับอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าและรังสีต่างๆ มากเกินปรกติ ซึ่งทำให้ร่างกายเป็นอันตรายได้ นอกจากนี้ พายุอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอาจพุ่งชนดาวเทียมที่กำลังโคจรอยู่รอบดลกจนทำให้ดาวเทียมหลุดกระเด็นออกจากวงโคจรได้ และถ้าอนุภาคเหล่านี้พุ่งชนสายไฟฟ้าบนโลก ไฟฟ้าในเมืองทั้งเมืองก็จะดับ ดังเช่น เหตุการณ์ไฟฟ้าดับที่เมือง Quebec ในประเทศ เคนนาดา เป็นเวลานาน 9 ชั่วโมง เมื่อเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2532 เพราะโลกถูกพายุสุริยะจากดวงอาทิตย์พัดกระหน่ำอยางรุนแรง ซึ่งเหตุการณ์นี้ได้เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 11 ปีมาแล้ว แต่เมื่อนักวิทยาศาสตร์รู้ว่า ทุกๆ 11 ปีจะเกิดเหตุการณ์พายุสุริยะที่รุนแรงบนดวงอาทิตย์อีก ดังนั้นปี พ.ศ. 2543 จึงเป็นปีที่นักวิทยาศาสตร์คาดหวังจะเห็นโลกถูกดวงอาทิตย์คุกคามอย่างหนักอีกครั้งหนึ่ง และเมื่อขณะนี้โลกมีดาวเทียมที่กำลังปฏิบัติงานอยู่ประมาณ 800 ดวงและสหรัฐอเมริกาเองก็มีโครงการส่งนักบินอวกาศขึ้นไปสร้างสถานีอวกาศนานาชาติในปีนั้นอีกเช่นกัน บุคลากรและดาวเทียมเหล่านี้จึงมีโอกาศถูกพายุสุริยะจากดวงอาทิตย์พัดกระหน่ำจนเป็นอันตรายได้ สำหรับการเตือนภัยนั้นก็เป็นสิ่งจำเป็นเช่นกัน เพราะถ้าเรารู้ว่าพายุสุริยะกำลังจะมาถึงโลก โรงไฟฟ้าก็ต้องลดการผลิตไฟฟ้า คือไม่ปล่อยไฟฟ้าออกจากเครื่องเต็มกำลังเพราะถ้าไฟฟ้าเกิดช็อต ภัยเสียหายก็จะไม่มากนัก ดังนั้น การแก้ไขล่วงหน้าก็สามารถทำให้ความหายนะลดน้อยลง
ความสามารถของผู้เชี่ยวชาญสภาวะของอากาศ และความสามารถของนักอุตุนิยมวิทยาที่สามารถทำนายสภาพของอากาศบนโลกได้ถูกต้อง ดังนั้น รัฐบาลสหรัฐฯ จึงได้จัดตั้งศูนย์สภาวะแวดล้อมของอวกาศ(Space Environment Center)ขึ้นมา โดยให้นักวิทยาศาสตร์มีหน้าที่ทำนายสภาพของอวกาศล่วงหน้า และผลงานการพยากรณ์เท่าทีผ่านมานั้นได้ทำให้เรารู้ว่า คำพยากรณ์นี้มี เปอร์เซ็นต์ถูกถึง 90% และเพื่อให้คำพยากรณ์ต่างๆ มีเปอร์เซ็นต์ถูกต้องมากขึ้น องค์การ NASA ของสหรัฐฯ จึงได้วางแผนส่งดาวเทียมดวงใหม่ขึ้นอวกาศเพื่อสำรวจสถานภาพของพายุสุริยะทุกลูกที่จะพัดจากดวงอาทิตย์สู่โลกในอีก 10 ปีข้างหน้านี้

ความรู้ในปัจจุบันที่เรารู้คือ ผลกระทบของพายุสุริยะจะรุนแรงขึ้นอยู่กับเหตุการณ์ 3 เหตุการณ์ต่อไปนี้คือ
1. เป็นเหตุการณ์เกี่ยวข้องกับจุดดับบนดวงอาทิตย์ (sunspot) ซึ่งเป็นบริเวณผิวดวงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณส่วนอื่น และเป็นส่วนบริเวณที่สนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์สามารถทะลุออกมาจากดวงอาทิตย์ออกมาสู่อวกาศภายนอกได้ ดังนั้น เมื่อเกิดการระเบิดที่ผิวดวงอาทิตย์ในบริเวณนี้ กระแสอนุภาคจะถูกผลักดันออกมาตามแนวเส้นแรงแม่เหล็กนี้มาสู่โลก และเมื่อกระแสอนุภาคจากจุดดับพุ่งชนบรรยากาศเบื้องบนของโลก มันจะปะทะอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าที่อยู่ในชั้นบรรยากาศของโลก (ionosphere) การชนกันเช่นนี้จะทำให้ เกิดกระแสประจุซึ่งมีอิทธิพลมากมายต่อการสื่อสารทางวิทยุ
2. เหตุการณ์นี้จะมีอิทธิพลทำให้สภาวะอากาศระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์แปรปรวน ในกรณีมีพายุสุริยะที่รุนแรงคือ ชั้นบรรยากาศของโลกอาจจะได้รับรังสีเอกซ์มากกว่าปกติถึง 1,000 เท่า รังสีเอกซ์นี้จะทำให้อิเล็กตรอนที่กำลังโคจรอยู่รอบอะตอม กระเด็นหลุดออกจากอะตอม และถ้าอิเล็กตรอนเหล่านี้ชนยานอวกาศ ยานอวกาศก็จะมีความต่างศักย์ไฟฟ้าสูง ซึ่งจะทำให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ในยานเสีย และนั่นก็หมายถึงจุดจบของนักบินอวกาศ
3. เหตุการณ์สุดท้ายนี้อาจถือว่าเป็นเหตุการณ์ที่รุนแรงที่สุด เกิดขึ้นเมื่อกลุ่มก๊าซร้อนหลุดลอยมาถึงโลก และเมื่อมันพุ่งมาถึงโลกสนามแม่เหล็กในก๊าซร้อนนั้นจะบิดเบนสนามแม่เหล็กโลก ทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลในชั้นบรรยากาศของโลกอย่างมากมาย กระแสไฟฟ้านี้ จะทำให้ชั้นบรรยากาศโลกมีอุณภูมืสูงขึ้นมันจึงขยายตัว ทำให้ยานอวกาศที่เคยโคจรอยู่เหนือบรรยากาศ ต้องเผชิญแรงต้านของอากาศ ซึ่งจะมีผลทำให้ยานมีความเร็วลดลงแล้วตกลงสู่วงโคจรระดับต่ำ และตกลงโลกเร็วกว่วกำหนด
เหตุการณ์เหล่านี้อาจเกิดขึ้นเวลาโลกถูกพายุสุริยะกระหน่ำ ดังนั้น เพื่อเตือนภัยล่วงหน้า ศูนย์สภาวะแวดล้อมของอวกาศจึงได้ประกาศ คำพยากรณ์สภาวะของอวกาศล่วงหน้าหนึ่งวันทุกวัน เพื่อให้คนเกี่ยวข้องได้รู้ว่า พายุจากอวกาศที่กำลังจะเกิดนั้นรุนแรงเพียงใด และจะมาถึงเมื่อใด โดยใช้ดาวเทียมที่ชื่อ Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) ซึ่งถูกส่งขึ้นไปเมื่อ 5 ปีก่อนนี้ ให้สำรวจดวงอาทิตย์ตลอดเวลา 24 ชั่วโมง เพราะดาวเทียมดวงนี้อยู่ห่างจากโลก 1.5 ล้านกิโลเมตร และมีกล้องโทรทรรศน์สำหรับ วิเคราะห์เหตุการณ์ต่างๆ บนดวงอาทิตย์ ดังนั้น SOHO ก็สามารถบอกได้ว่า ความเร็วของกลุ่มก๊าซร้อนเป็นเช่นไร และกลุ่มก๊าซนั้นมี ขนาดใหญ่หรือไม่เพียงใด และนอกจากดาวเทียม SOHO แล้วสหรัฐฯ ก็ยังมีดาวเทียมที่ชื่อ Advanced Composition Explorer หรือ ACE อีกด้วย ซึ่ง ACE ถูกส่งไปโคจรรอบดวงอาทิตย์กับโลก และทำหน้าที่รายงานให้โลกรู้ว่า มหพายุสุริยะกำลังจะมาหรือไม่เพราะถ้ามาจริงๆ เราจะได้มีเวลาป้องกัน

วันพุธที่ 9 ธันวาคม พ.ศ. 2552

พายุน้ำแข็งกับพายหิมะ อุณหภูมิ และกลไกที่ทำให้เกิดมีความแตกต่างกันอย่างไร

พายุหิมะ (snow storm) และพายุน้ำแข็ง (ice storm)เป็นสิ่งที่เกิดในฤดูหนาวเหมือนกัน แต่เราพบพายุหิมะได้บ่อยกว่า
กลไกการเกิดของพายุหิมะและพายุน้ำแข็งที่แตกต่างกัน คือ
พายุหิมะ เกิดจากการที่ไอน้ำในอากาศควบแน่นเป็นเกล็ดน้ำแข็งเล็กๆ จนมีน้ำหนักมากพอก็จะตกลงสู่พื้นดินในสภาพเกล็ดน้ำแข็ง
พายุน้ำแข็ง เกิดจากไอน้ำควบแน่นเป็นน้ำ ซึ่งอยู่ในภาวะ supercooled คือเป็นน้ำที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง แล้วตกลงสู่พื้นดินในสภาพน้ำ เมื่อน้ำนี้ตกลงสู่พื้นดินก็จะแข็งตัวเป็นน้ำแข็งปกคลุมทุกสิ่งทุกอย่าง เพราะฉะนั้นแทนที่พื้นดิน ต้นไม้ สายไฟ จะปกคลุมด้วยเกล็ดหิมะ ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำ น้ำหนักก็น้อย กวาดออกก็ง่าย มันก็ถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็ง ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่า หนักกว่าและกวาดไม่ออก ด้วยเหตุนี้พายุน้ำแข็งจึงเป็นอันตรายมา ขับรถก็ไม่ได้เพราะถนนเป็นน้ำแข็ง สายไฟก็อาจขาดเพราะน้ำหนักของน้ำแข็งที่เคลือบอยู่
พายุหิมะและพายุน้ำแข็ง จะมีอุณหภูมิพื้นผิวที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ส่วนลูกเห็บ (hail) จะไม่เกิดในฤดูหนาว มันจะเกิดจาก supercooled water ที่พบในเมฆฝน ซึ่งควบแน่นกลายเป็นน้ำแข็งเนื่องจาก particle บางอย่างที่อยู่ในอากาศเช่น ฝุ่นต่างๆ (การที่น้ำแข็งจะแข็งตัวได้ ไม่ได้ใช่อุณหภูมิอย่างเดียว มันต้องมีแกนให้จับตัวด้วย)และตกลงสู่พื้นผิวที่อุณหภูมิสูงกว่า เพราะฉะนั้นลูกเห็บจะพบในต้นฤดูร้อน และแหล่งที่พบมักจะเป็นเขตใกล้เส้นศูนย์สูตร