ความลับแห่งผืนฟ้า: จากสายลมสุริยะสู่ระบำแสงออโรรา

ความลับแห่งผืนฟ้า: จากสายลมสุริยะสู่ระบำแสงออโรรา

หากกล่าวถึงความงดงามตระการตาที่สุดชิ้นหนึ่งบนท้องฟ้ายามค่ำคืน คงหนีไม่พ้น "แสงออโรรา" (Aurora) ปรากฏการณ์ธรรมชาติเรืองแสงอันลึกลับที่เคลื่อนไหวพลิ้วไหวราวกับม่านเต้นระบำ บางครั้งส่องประกายสีเขียวมรกต บางคราวแทรกด้วยเฉดสีม่วง ชมพู หรือแดงสด บนชั้นบรรยากาศยามราตรี โดยเมื่อเกิดขึ้นในซีกโลกเหนือ ปรากฏการณ์นี้เป็นที่รู้จักกันดีในชื่อ "แสงเหนือ" (Aurora Borealis) ส่วนทางซีกโลกใต้ จะถูกเรียกว่า "แสงใต้" (Aurora Australis)

เบื้องหลังการแสดงแสงสีอันงดงามนี้ ไม่ได้เริ่มต้นบนโลกของเรา แต่มีจุดกำเนิดไกลออกไป ณ ใจกลางระบบสุริยะ ลึกลงไปในดวงอาทิตย์ที่ไม่เพียงแต่ให้แสงและความร้อน แต่ยังแผ่กระแสอนุภาคประจุไฟฟ้าพลังงานสูง ทั้งอิเล็กตรอนและโปรตอน พุ่งผ่านอวกาศด้วยความเร็วสูงไปรอบทิศทาง ซึ่งเราเรียกว่า "ลมสุริยะ" (Solar Wind) เมื่อลมสุริยะเหล่านี้เดินทางมาถึงโลก ซึ่งมีเกราะคุ้มกันอย่าง สนามแม่เหล็กโลก (Magnetosphere) คอยปกป้อง อนุภาคส่วนใหญ่จะถูกเบี่ยงเบนให้เคลื่อนที่ผ่านเลยไป แต่อย่างไรก็ตาม อนุภาคบางส่วนกลับถูกสนามแม่เหล็กโลกกักเก็บและดึงดูดให้เคลื่อนลงมาตามแนวเส้นแรงแม่เหล็ก มุ่งตรงเข้าสู่บริเวณขั้วแม่เหล็กโลกทั้งทางเหนือและทางใต้

เมื่ออนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้เดินทางลงมาถึงชั้นบรรยากาศโลกที่ระดับความสูงประมาณ 80 ถึง 300 กิโลเมตร พวกมันจะพุ่งชนเข้ากับโมเลกุลของก๊าซในชั้นบรรยากาศอย่างจังจนเกิดการถ่ายทอดพลังงาน ส่งผลให้อะตอมของก๊าซเหล่านั้นตกอยู่ในสภาวะถูกกระตุ้น และเมื่ออะตอมเหล่านั้นค่อยๆ คลายพลังงานส่วนเกินออกมา พลังงานนั้นจะถูกปลดปล่อยในรูปของโฟตอนหรือแสงสว่างที่เรามองเห็นเป็นออโรรานั่นเอง โดยเฉดสีที่ปรากฏจะขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซและระดับความสูง เช่น ก๊าซออกซิเจนในระดับความสูงต่ำจะให้แสงสีเขียวซึ่งพบได้บ่อยที่สุด ขณะที่ก๊าซออกซิเจน ณ ระดับความสูงมากจะให้แสงสีแดง และก๊าซไนโตรเจนจะเปล่งแสงสีม่วงหรือสีน้ำเงินออกมา

เหตุผลที่เราสามารถมองเห็นความงามนี้ได้เฉพาะบางพื้นที่บนโลก เกี่ยวข้องกับโครงสร้างสนามแม่เหล็กโลกโดยตรง เพราะบริเวณที่มีโอกาสเกิดการชนกันของอนุภาคและแสดงแสงออโรรามากที่สุด ไม่ได้ตกลง ณ จุดขั้วโลกเหนือหรือใต้โดยตรง แต่จะกระจายตัวเป็นวงแหวนรอบขั้วโลกที่ระดับละติจูดประมาณ 60 ถึง 75 องศา ทั้งเหนือและใต้ ประเทศที่ตั้งอยู่ในโซนนี้จึงอยู่ในพิกัดที่เหมาะสมพอดีในการรับชม ไม่ว่าจะเป็นนอร์เวย์, ไอซ์แลนด์, ฟินแลนด์, สวีเดน, แคนาดา, รัสเซียทางตอนเหนือสุด รวมไปถึงกรีนแลนด์ สำหรับซีกโลกใต้ วงแหวนนี้จะครอบคลุมทวีปแอนตาร์กติกา ตลอดจนบางส่วนของนิวซีแลนด์และออสเตรเลียตอนใต้ ซึ่งเข้าถึงได้ยากกว่ามาก

สำหรับประเทศไทยนั้น ไม่สามารถมองเห็นแสงออโรราได้จากพื้นที่จริงด้วยปัจจัยทางภูมิศาสตร์และฟิสิกส์ เนื่องจากประเทศไทยตั้งอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตร ที่ละติจูดประมาณ 5 ถึง 20 องศาเหนือ ซึ่งอยู่ห่างไกลจากขั้วแม่เหล็กโลกและแนววงแหวนออโรราเป็นอย่างมาก อีกทั้งสนามแม่เหล็กโลกที่มีความเข้มข้นและโค้งมน ได้คอยเบี่ยงเบนอนุภาคประจุพลังงานสูงให้พุ่งเข้าชนชั้นบรรยากาศเฉพาะบริเวณขั้วโลกเท่านั้น อนุภาคเหล่านี้จึงไม่มีทางเดินทางมาถึงชั้นบรรยากาศเหนือประเทศไทยได้ในภาวะปกติ แม้ในประวัติศาสตร์โลกเคยมีข้อยกเว้นที่หาได้ยากยิ่ง อย่างเหตุการณ์พายุสุริยะระดับรุนแรง Carrington Event ในปี ค.ศ. 1859 ที่ทำให้สนามแม่เหล็กโลกปั่นป่วนจนเกิดออโรราแผ่ขยายลงมามองเห็นได้ในละติจูดที่ต่ำกว่าปกติ แต่ปรากฏการณ์ระดับนั้นก็เกิดขึ้นได้ยากยิ่ง และแทบไม่เคยเกิดขึ้นในประเทศไทยในยุคปัจจุบันเลย ระบำแสงบนผืนฟ้าจึงเป็นทั้งความงดงาม และเป็นเครื่องเตือนใจถึงเกราะแม่เหล็กที่คอยคุ้มครองชีวิตบนโลกใบนี้ตลอดมา