เมื่อวันที่ 10 พฤษภาคม ที่ผ่านมา “พายุสุริยะ” ลูกใหญ่ที่เข้าชนกับ “สนามแม่เหล็กโลก” ของเรา ได้ทำให้เกิด “แสงเหนือ” เกิดขึ้นเหนือท้องฟ้าในพื้นที่ละติจูดต่ำ สามารถมองเห็นในพื้นที่เหนือท้องฟ้าแคลิฟอร์เนียและเกิดปรากฏการณ์ Geomagnetic Storm กับสนามแม่เหล็กโลก ในบทความนี้จะพามารู้จักกับปรากฏการณ์ Geomagnetic Storm ภัยพิบัติที่สามารถสร้างความเสียหายระดับสูญสิ้นอารยธรรมของมนุษย์

ภาพการปลดปล่อยมวลโคโรนาของดวงอาทิตย์ที่ถูกถ่ายโดยยาน SDO เมื่อปี 2012

ดวงอาทิตย์ของเรากำลังเข้าสู่ช่วงที่มีกิจกรรมบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์มากที่สุดในรอบวัฏจักร ทำให้ช่วงนี้ดวงอาทิตย์จะมีการปลดปล่อยมวลสารจากชั้นโคโรนาของดวงอาทิตย์หรือ Coronal Mass Ejection (CME) ออกเป็นจำนวนมาก ภายใน CME นั้นจะประกอบไปด้วยสนามแม่เหล็กที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากกระบวนการที่สนามแม่เหล็กสองสนามเกิดการเชื่อมต่อกัน (Magnetic Reconnection) เหนือพื้นผิวดวงอาทิตย์ และอนุภาคพลังงานสูงที่เคยกักเก็บไว้อยู่ภายในชั้นของสนามแม่เหล็ก

เมื่อ CME ถูกปล่อยออกจากดวงอาทิตย์ มันจะเดินทางสู่ห้วงอวกาศด้วยความเร็วประมาณ 250–3,000 กิโลเมตรต่อวินาที ซึ่งความเร็วที่ไม่มากไม่น้อยนี้ทำให้มนุษย์มีเวลาเตรียมตัวมากพอที่จะรับมือปะทะกับ CME ที่จะพุ่งเข้ามาชนกับโลกในจำนวนหลักสิบชั่วโมงถึงหลักวันได้

ตามปกติแล้วโลกของเรามีสนามแม่เหล็กที่ปกป้องโลกจากอนุภาคพลังงานสูงต่าง ๆ ที่จะวิ่งเข้ามาชนโลก อีกทั้งยังมีชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นคอยปกป้องอีกชั้นหนึ่ง จึงมีโอกาสน้อยมากที่อนุภาคพลังงานสูงจะพุ่งเข้ามาจนถึงพื้นโลก แต่สิ่งหนึ่งที่ทำให้ CME สร้างผลกระทบกับสนามแม่เหล็กของโลกได้นั้นคือการที่ภายใน CME มีสนามแม่เหล็กของตัวมันเองอยู่ด้วย

เมื่อสนามแม่เหล็กภายใน CME ปะทะเข้ากับสนามแม่เหล็กโลกในเส้นแนวของสนามแม่เหล็กนั้นอยู่ในแกนประจวบเหมาะพอดิบพอดี จะทำให้เกิดปรากฏการณ์ Magnetic Reconnection ระหว่างสนามแม่เหล็กของ CME กับสนามแม่เหล็กของโลก ซึ่งสิ่งนี้จะทำให้สนามแม่เหล็กของโลกที่นอกจะบิดเบี้ยวจากการปะทะแล้ว ยังทำให้เกิดการสั่นของเส้นแรงสนามแม่เหล็กโลกคล้ายกับสปริงที่สั่นไปมาด้วยความถี่สูง ซึ่งปรากฏการณ์นี้เราเรียกว่า Geomagnetic Storm

การสั่นของสนามแม่เหล็กโลกจาก Geomagnetic Storm นั้นไม่ได้ทำให้เกิดปรากฏการณ์อะไรที่อันตรายกับสิ่งมีชีวิตและสภาพแวดล้อมในโลก แต่สิ่งนี้สามารถสร้างปัญหาให้กับระบบสายส่งกำลังไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้ เช่น สายไฟฟ้าแรงสูง เนื่องจากสายไฟฟ้าเหล่านี้มีความยาวหลายร้อยเมตร เมื่อสนามแม่เหล็กของโลกตัดผ่านเส้นสายไฟฟ้าเหล่านี้ จะก่อให้เกิดการเหนี่ยวนำ สร้างกระแสไฟฟ้าภายในสายไฟอย่างฉับพลัน เกิดเป็นกระแสไฟฟ้าที่มีปริมาณสูงได้มากกว่าหนึ่งล้านแอมแปร์ได้เลยทีเดียว

ภาพปรากฏการณ์แสงเหนือ ภาพถ่ายโดย Paul Stewart

กระแสไฟฟ้าในปริมาณที่มากและมีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว มันจะไปทำลายระบบส่งไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้ เช่น หม้อแปลงไฟฟ้าภายในโรงงานไฟฟ้า ทำลายเครือข่ายไฟฟ้าขนาดใหญ่ ซึ่งสามารถทำให้ไฟฟ้าดับเป็นวงกว้างได้ เช่น เหตุการณ์ที่เมืองคิวเบก ประเทศแคนาดา เมื่อปี 1989 ที่ไฟฟ้าดับทั่วทั้งรัฐเนื่องจากระบบส่งกระแสไฟฟ้าภายในเขื่อนเสียหายจากพายุสุริยะและ Geomagnetic Storm ทำให้มีผู้เดือดร้อนมากกว่า 6 ล้านรายจากเหตุการณ์ในครั้งนั้น

การสั่นของสนามแม่เหล็กของโลกยังสร้างปัญหาให้กับโครงสร้างพื้นฐานขนาดใหญ่อื่น ๆ อีกด้วย ทั้ง ถังเก็บน้ำขนาดใหญ่หรือท่อส่งน้ำหรือน้ำมัน เมื่อสนามแม่เหล็กของโลกตัดผ่านรอบวัตถุที่เป็นโลหะเหล่านี้อย่างรวดเร็ว พื้นผิวโลหะจะเกิดกระแสไฟฟ้าไหลวน (Eddy Current) ทำให้มีความร้อนเกิดขึ้นที่พื้นผิวโลหะจนถึงหลักหลายร้อยองศาเซลเซียสในเวลาอันรวดเร็ว จนตัววัสดุเกิดความเสียดายได้

ถึงเราจะไม่สามารถหลีกเลี่ยง Geomagnetic Storm ที่เกิดขึ้นได้ แต่เราสามารถป้องกันระบบเครือข่ายไฟฟ้าของเราจากการเกิดการเหนี่ยวนำภายในสายไฟฟ้าของระบบส่งไฟฟ้าได้ โดยการรับมือด้วยการตัดการใช้งานระบบไฟฟ้าในช่วงเวลาที่ CME เข้าปะทะและทำให้เกิดปรากฏการณ์ Geomagnetic Storm ขึ้นมา ซึ่งกระบวนการนี้จะช่วยหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการเปลี่ยนแปลงของปริมาณกระแสไฟฟ้าภายในระบบอย่างรวดเร็วได้ อีกทั้งเราสามารถเตรียมการรับมือกับการมาถึงของ CME ได้ในหลักชั่วโมง และการป้องกันปัญหาเกี่ยวกับ CME ก็ง่ายและลดความสูญเสียได้อย่างมหาศาล ดังนั้นต่อให้เกิด CME ขนาดใหญ่ หากเรามีการวางแผน ประสานงานระหว่างฝั่งของวิทยาศาสตร์กับภาควิศวกรรมไฟฟ้า เราจะสามารถป้องกันความเสียหายที่เกิดขึ้นจาก Geomagnetic Storm ได้

เรียบเรียงโดย : จิรสิน อัศวกุล

🎧 อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : noaa, spaceth

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech

สรุปประเด็นให้โดย Generative AI

รู้จัก Geomagnetic Storm พายุสนามแม่เหล็กโลก