วัฏจักรแห่งดวงอาทิตย์

พฤติกรรมของดวงอาทิตย์ต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็น จุดดับบนดวงอาทิตย์ การลุกจ้า การสั่นสะเทือน และสิ่งต่าง ๆ ทั้งหมด จะมีการแกว่งเพิ่มขึ้น ลดลงอยู่เสมอ โดยมีช่วงการแกว่งจากมากที่สุด (จุดดับมากที่สุด การลุกจ้ามากสุด การปลดปล่อยมวลสารชั้นโคโรนามากที่สุด และอื่น ๆ) ไปยังต่ำที่สุด ในระยะเวลา 11 ปี เราเรียกว่า วัฏจักรของดวงอาทิตย์ (solar cycle) ในช่วงที่ปฏิกิริยามากที่สุด ก็จะมีผลต่อการสื่อสารบนโลกมากด้วยเช่นกัน

หนทางหนึ่งที่เราจะคาดการณ์จุดสูงที่สุดของวัฏจักรดวงอาทิตย์ก็คือ การจับตานับจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ จุดดับบนดวงอาทิตย์คือบริเวณที่อุณหภูมิของดวงอาทิตย์บริวเณนั้นต่ำกว่าปกติ ทำให้มองเห็นมืดกว่าทั่วไป จุดดับนี้เกิดขึ้นเมื่อแนวสนามแม่เหล็กใต้ผิวดวงอาทิตย์เกิดการบิด แล้วพุ่งเข้าใส่บรรยากาศโฟโตสเฟียร สนามแม่เหล็กที่บิดเหนือจุดดับบนดวงอาทิตย์เป็นบริเวณที่คาดว่าจะเกิดการลุกจ้าขึ้น ซึ่งเราก็มีความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างจุดดับและการลุกจ้ามากขึ้นแล้ว

ในตอนที่อยู่ในช่วงสูงสุดของวัฏจักร จุดดับบนดวงอาทิตย์จะมีสูง และจะน้อยที่สุดในตอนต่ำสุดของวัฏจักร เราสามารถบันทึกจำนวนจุดดับนี้แล้วนำมาเขียนเป็นแผนภูมิสำหรับการศึกษา จุดสูงสุดของวัฏจักรคราวล่าสุดที่เกิดขึ้นก็คือเมื่อปี พ.ศ. 2532 และจุดสูงสุดคราวต่อไปที่คาดกันก็คือในปี พ.ศ. 2543

เราจะรู้การเริ่มต้นของวัฎจักรได้อย่างไร

วิธีหนึ่งที่ง่าย ๆ ก็คือ การนับจำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ เมื่อจำนวนจุดดับเริ่มจะเพิ่มขึ้น(ซึ่งกำลังเกิดขึ้นอยู่ในตอนนี้) ก็แสดงว่า วัฏจักรใหม่กำลังก้าวสู่จุดสูงสุด ซึ่งจะถึงจุดสูงสุดเมื่อจุดดับมีจำนวนประมาณ 160 จุด

อีกวิธีหนึ่งที่เราทำได้ก็คือการใช้ "แผนภูมิผีเสื้อ" (Butterfly Diagram) ในการเริ่มต้นเข้าสู่วัฏจักรขาขึ้น จุดดับบนดวงอาทิตย์จะกระจุกตัวอยู่ในแนวเส้นรุ้งที่สูง คือ ค่อนไปทางขั้วดวงอาทิตย์ และเมื่อวัฏจักรเข้าสู่จุดสูงสุด จุดดับบนดวงอาทิตย์จะเคลื่อนตัวมาอยู่ใกล้กับแนวเส้นศูนย์สูตร เมื่อเรานำตำแหน่งของจุดดับมาเขียนแผนภูมิเทียบกับเวลา เราจะได้แผนภูมิที่มีรูปร่างคล้ายกับตัวผีเสื้อ เราจึงเรียกว่า แผนภูมิผีเสื้อ

นี่เป็นแผนภูมิผีเสื้อสำหรับคาดการณ์จุดสูงสุดของวัฏจักร

จากแผนภูมิเราก็สามารถคาดการณ์ล่วงหน้าได้ว่า จุดสูงสุดคราวต่อไปน่าจะเกิดขึ้นเมื่อใด ซึ่ง นักฟิสิกส์ก็คาดว่าครั้งต่อไปจะเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2543 หรือปีหน้านั่นเอง

อย่างไรก็ตาม นั่นเป็นวิธีการเดิม ๆ ที่เราใช้ในการคาดการณ์จุดสูงสุดของวัฏจักรดวงอาทิตย์ และนักวิทยาศาสตร์ก็ยังค้นหาวิธีการใหม่ ๆ ในการคาดการณ์อยู่เสมอ อย่างเช่น วิธีการของ ริชาร์ด ซี. อัลทรอกซ์ นักดาราศาสตร์จากกองทัพอากาศสหรัฐฯ ที่เขาสามารถทำนายได้ว่าจุดดับจะขึ้นสูงสุดในช่วงมกราคมถึงเมษายน ปี พ.ศ. 2543

วิธีการที่เขาใช้ก็คือ อาศัยกระบวนการ "เร่งสู่ขั้ว" โดยการศึกษาพฤติกรรมที่บรรยากาศชั้นโคโรนาที่เส้นรุ้งสูงปลดปล่อยมวลสารจะเคลื่อนที่ไปใกล้ ขั้วดวงอาทิตย์มากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งเขาสามารถติดตามการเคลื่อนตัวนี้ได้จากการ ตรวจจับอิออนของธาตุเหล็กที่สูญเสียอิเล็กตรอนอันเนื่องมาจาก อุณหภูมิสูงระดับล้านองศาของบรรยากาศชั้นโคโรนา

จากการศึกษาวัฏจักรดวงอาทิตย์ในสามครั้งก่อนพบว่า จุดสูงสุดของวัฏจักรจะเกิดขึ้นก่อนไปถึงขั้วของปรากฏการณ์นี้ประมาณ 15 เดือน โดยที่การปลดปล่อยมวลสารในพฤติกรรมนี้จะเริ่มต้นจากเส้นรุ้งที่ 55 องศาทั้งเหนือและใต้ และขยับเคลื่อนตัวเข้าใกล้ขั้วดวงอาทิตย์ในอัตรา 9-13 องศาต่อปี และจากกาเฝ้าตรวจสอบพฤติกรรมนี้จนถึงเดือนเมษายน พ.ศ. 2542 ทำให้เขาทำนายจุดสูงสุดของวัฎจักรว่าจะอยู่ในช่วง 4 เดือนของปีหน้า นั่นคือ ระหว่างเดือน มกราคม-เมษายน พ.ศ. 2543 โดยเมื่อเทียบเคียงกับการนับจุดดับบนดวงอาทิตย์ที่จำนวน 160 จุด พบว่าสอดคล้องกับวัฏจักรเดิมที่เคยเป็นมา (ในปีพ.ศ. 2532 มี 158 จุด และในปีพ.ศ. 2522 มี 164 จุด)

จำนวนจุดดับบนดวงอาทิตย์ที่คาดว่าจะเกิดขึ้นในต้นปีหน้า

นอกจากนี้ ก็ยังมีความพยายามอื่น ๆ อีก เช่น การใช้อะตอมของไฮโดรเจนที่เปล่งแสงแทนกระจกเงา ซึ่งจะช่วยสะท้อนภาพด้านหลังของดวงอาทิตย์มายังโลก ทำให้เรามองเห็นพฤติกรรมของดวงอาทิตย์ด้านตรงข้ามกับโลกได้ และเนื่องจากดวงอาทิตย์มีคาบการหมุนรอบตัวเองประมาณ 28 วัน ดังนั้นสิ่งที่เกิดขึ้นด้านหลังของดวงอาทิตย์จะมีผลต่อโลกของเราก็ต้องรอให้ดวงอาทิตย์หันด้านนั้นมายังโลก นั่นคืออีก 14 วันถัดไป ดังนั้น หากเรามองเห็นปฏิกิริยาที่ด้านหลังของดวงอาทิตย์อันอาจจะมีผลต่อโลก เราก็สามารถรู้ล่วงหน้าได้ประมาณ 14 วัน ถ้าจะมีลมสุริยะ เราก็รู้ตัวก่อน ดาวเทียมต่าง ๆ ก็จะป้องกันตัวเองได้ดีขึ้น

สำหรับการมองด้านหลังของดวงอาทิตย์นี้เป็นผลงานของกลุ่มนักดาราศาสตร์ยุโรป นำโดย นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ชอง-ลุป เบอร์โทซ์ ที่เป็นผู้รับผิดชอบอุปกรณ์พยากรณ์อากาศบนดวงอาทิตย์ที่ชื่อ Swan โดยเขาจัดให้ Swan คอยดูการปลดปล่อยแสงของอะตอมไฮโดรเจนใกล้กับดวงอาทิตย์ เมื่อเขาเทียบกับสิ่งที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ด้านหน้า ซึ่งเรารู้แน่ว่าเกิดอะไรขึ้น เขาก็จะได้แผนที่ดวงอาทิตย์ด้านหลังออกมา และคาดการณ์ได้ว่ามีอะไรเกิดขึ้นอยู่ในตอนนั้น

เหล่านั้นก็เป็นความพยายามในการศึกษาดวงอาทิตย์ และหาหนทางเรียนรู้ คาดการณ์ ทำนายพฤติกรรมของดวงอาทิตย์โดยเฉพาะลมสุริยะที่จะมีผลกับโลก และเมื่อเรารู้ว่าอะไรกำลังรอเราอยู่ เราก็คงจะเตรียมตัวรับสถานการณ์ได้ดีและสมบูรณ์พร้อมที่สุดเท่าที่เราจะทำได้

ข้อมูลการเขียน
Sunspots and the Solar Cycle
Solar Physics
The Exploration of the Earth's Magnetosphere
Solar wind composition

ไปหน้า
1 - ความเป็นมาของลมสุริยะ
2 - ลมสุริยะ
3 - วัฏจักรแห่งดวงอาทิตย์