แสงออโรร่าจัดอันดับให้เป็นหนึ่งในที่สุดสิ่งมหัศจรรย์ทางธรรมชาติที่สวยงามของชีวิตอยู่บนโลกที่มีสนามแม่เหล็กโลกและผู้เชี่ยวชาญด้านสภาพอากาศพื้นที่จะได้รับหนึ่งที่ใกล้ชิดกับความเข้าใจของความลึกลับปรากฏการณ์ของ คุณจะเห็นว่าเมื่อแสงออโรร่าสว่างขึ้นบนท้องฟ้าซีกโลกเหนือเหนืออาร์กติกรูปแบบเดียวกันนี้น่าจะปะทุขึ้นในท้องฟ้าซีกโลกใต้เหนือแอนตาร์กติก แต่นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นว่าทั้งสองไม่ตรงกันหลังจากที่พวกเขาเปรียบเทียบภาพของออโรราเหนือและใต้ในปี 2552 พร้อมกัน
ทำไมเราถึงคาดหวังให้พวกมันสมมาตรตั้งแต่แรก?
Auroras ทำงานอย่างไร
แสงออโรร่าเป็นเครื่องเตือนความทรงจำที่มองเห็นได้ของการมีส่วนร่วมระหว่างสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์และสนามแม่เหล็กโลกหรือที่เรียกว่าสนามแม่เหล็ก ดวงอาทิตย์จะสูบอนุภาคพลังงานจำนวนมหาศาลออกมาอย่างต่อเนื่องเช่นโปรตอนนิวเคลียสของฮีเลียมและติดตามไอออนหนัก ร่วมกันอนุภาคเหล่านี้จะถูกปล่อยออกสู่อวกาศอวกาศซักผ้ามากกว่าดาวเคราะห์เป็นลมสุริยะ
ปรากฏการณ์ทางสุริยะอื่น ๆ เช่นการพุ่งออกของมวลโคโรนา (หรือ CME) การปะทุการระเบิดเมฆแม่เหล็กของอนุภาคเหล่านี้สู่อวกาศด้วยความเร็วสูง ลมสุริยะเปลวสุริยะและ CME และผลกระทบที่มีต่อโลกของเราเรียกรวมกันว่า "สภาพอากาศในอวกาศ" สภาพอากาศในอวกาศทั้งหมดนี้สามารถส่งผลกระทบอันทรงพลังต่อโลกของเรา - และเทคโนโลยีของเรา - เมื่อมันพบกับแมกนีโตสเฟียร์ของโลกของเรา
ผลกระทบอย่างหนึ่งคือพายุแม่เหล็ก มันสามารถเกิดขึ้นได้หากสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์มีปฏิสัมพันธ์กับแมกนีโตสเฟียร์ในลักษณะใดรูปแบบหนึ่งโดยฉีดอนุภาคพลังงานแสงอาทิตย์เข้าไปในสนามแม่เหล็กซึ่งสร้างออโรรา ออโรราพัฒนาขึ้นเมื่ออนุภาคเหล่านี้เคลื่อนที่ตามสนามแม่เหล็กของโลกไปจนถึงขั้วผลโดยฝนตกผ่านชั้นบรรยากาศ จะมีการแสดงแสงสีสันสวยงามขึ้นอยู่กับก๊าซในชั้นบรรยากาศชนิดใด
ตอนนี้ขอย้อนกลับไปและจินตนาการถึงแผนผังหนังสือเรียนของแม่เหล็กแท่งโดยมีเสาทิศเหนือ (N) และทิศใต้ (S) พิมพ์อยู่ที่ปลายแต่ละด้าน เส้นสนามแม่เหล็กที่พวกเขาสร้างขึ้นจะติดตามลูปสมมาตรที่เชื่อมระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้ นี่คือการจำลองสนามแม่เหล็กของโลกเรามากเกินไป แต่ฟิสิกส์ก็เหมือนกัน
ต่อไปเราจะวางสนามแม่เหล็กที่เรียบง่ายของโลกของเราไว้ในกระแสอนุภาคที่คงที่จากดวงอาทิตย์ กระแสนี้เรียกอีกอย่างว่าลมสุริยะพัดพาสนามแม่เหล็กสุริยะหรือที่เรียกว่าสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ (หรือ IMF) ซึ่งสร้างแรงกดดันต่อสนามแม่เหล็กของโลกของเราและกวาดมันกลับไป ด้านข้างของแมกนีโตสเฟียร์ของเราจะถูกบีบอัดในขณะที่ด้านกลางคืนของแมกนีโตสเฟียร์จะยืดออกไปเหมือนหยดน้ำที่ยืดออก ถ้าลมสุริยะนิ่งก็จะไม่เกิดขึ้นมากมาย กระแสของอนุภาคจะไหลผ่านสนามแม่เหล็กโลกอย่างไม่น่าเชื่อ อย่างไรก็ตามเรารู้ว่าสภาพอากาศในอวกาศเป็นอะไรก็ได้แต่คงที่
เมื่อดวงอาทิตย์หมุนรอบดวงอาทิตย์จะล้างลมสุริยะที่มีความเร็วแตกต่างกันไปในพื้นที่ใกล้เคียงของเราและการปะทุเช่นพลุและ CME สามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงที่น่าทึ่งและมีพลวัตในอวกาศ หากสภาพแม่เหล็กถูกต้องดวงอาทิตย์สามารถเหวี่ยงฟองของอนุภาคแม่เหล็กที่โลกซึ่งจะถูกฉีดเข้าไปในชั้นของแมกนีโตสเฟียร์ (ลองนึกภาพชั้นของแมกนีโตสเฟียร์เหมือนชั้นของผิวหัวหอมซึ่งอยู่ไม่ไกลจากโครงสร้างที่แท้จริงของมัน) จากนั้นอนุภาคเหล่านี้จะถูกกวาดกลับไปที่หางของแมกนีโตสเฟียร์ (มีชื่อเรียกอย่างเหมาะเจาะว่า "แมกนีโทเทล") ซึ่งจะถูกเก็บไว้จนกว่าแมกนีโทเทลจะผ่านเหตุการณ์การเชื่อมต่อใหม่ปล่อยความดันและบังคับให้อนุภาคสุริยะที่เก็บไว้ไหลไปตามเส้นสนามแม่เหล็กสู่ชั้นบรรยากาศของโลกการเชื่อมต่อใหม่ของแม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ที่สนามแม่เหล็กถูกบังคับเข้าด้วยกันสแน็ปเหมือนยางยืดแล้วเชื่อมต่อใหม่ปล่อยพลังงานพร้อมกับอนุภาคที่เพิ่มขึ้นจำนวนมาก
ความเป็นจริงแบบอสมมาตร
ทุกสิ่งมีความเท่าเทียมกันและการจดจำแผนภาพแม่เหล็กแท่งธรรมดาของเราที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้เส้นสนามที่นำไปสู่ขั้วเหนือและขั้วใต้ของโลกควรมีลักษณะเหมือนกันและอนุภาคในปริมาณที่เท่ากันควรตกลงมาในรูปแบบที่เหมือนกันในอาร์กติกและแอนตาร์กติก และนี่คือที่ที่มีการศึกษาใหม่และเสริมสองชิ้นซึ่งตีพิมพ์ในJournal of Geophysical Research: Space Physicsและวารสาร Annales Geophysicaeเข้ามา
ในปี 2009 ผู้เชี่ยวชาญด้านสภาพอากาศในอวกาศได้เปรียบเทียบรูปแบบของแสงออโรราที่ปะทุขึ้นระหว่างพายุแม่เหล็กไฟฟ้า สิ่งที่พวกเขาเห็นทำให้สับสน รูปแบบที่สร้างขึ้นนั้นอยู่ในสถานที่ต่างกันและมีรูปร่างที่แตกต่างจากที่คาดการณ์ไว้ ในเวลานั้นพวกเขาสันนิษฐานว่าความไม่สมมาตรนี้เกิดจากความซับซ้อนของเหตุการณ์การเชื่อมต่อใหม่ในแมกนีโทเทลส่งอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าในปริมาณที่แตกต่างกันไปยังขั้วเหนือและขั้วใต้จึงทำให้เกิดความไม่ตรงกัน อย่างไรก็ตามการศึกษาใหม่เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าความไม่สมมาตรอาจเกิดจากการวางแนวของ IMF ที่ฝังอยู่ในกระแสลมสุริยะครั้งแรกที่พบสนามแม่เหล็กโลกของเราซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่า "อวกาศไม่สมมาตร"
สับสน? American Geophysical Union จัดทำวิดีโอที่ยอดเยี่ยมเพื่ออธิบายสิ่งนี้:
เราสามารถจินตนาการถึงสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์เป็นเส้น ๆ เรียงกันแบบสุ่มการล้างบนโลกเหมือนคลื่นน้ำตื้นจะชะล้างก้อนกรวดบนชายหาด หากมีการวางแนวเหนือ - ใต้แม่เหล็กที่ตรงกับแนวเหนือ - ใต้ของแมกนีโตสเฟียร์พวกมันจะเชื่อมต่อกับสนามแม่เหล็กโลกและกวาดกลับไปรวมกับแมกนีโทเทลพร้อมกับอนุภาคลมสุริยะที่มีอยู่ ในกรณีนี้แมกนีโทเทลจะปรากฏสมมาตรและออโรราที่สร้างขึ้นก็จะสมมาตรเช่นกัน แพทเทิร์นเป๊ะ!
แต่จะเกิดอะไรขึ้นถ้าสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์อยู่ในแนวตะวันออก - ตะวันตกเทียบกับสนามเหนือ - ใต้ของโลก? จากการศึกษาใหม่เหล่านี้อาจทำให้หางแม่เหล็กบิดงอและไม่สมมาตรได้ อย่างที่คุณคาดเดาได้ว่าสิ่งนี้จะมีผลต่อออโรร่าที่ผลิตขึ้นโดยทำให้อนุภาคสุริยะเป็นรูปแบบที่ไม่สมมาตรและสร้างออโรราที่ไม่สมมาตร รูปแบบไม่ตรงกัน!
เมื่อเวลาผ่านไปเมื่อพลังงานถูกปล่อยออกมามากขึ้นผ่านการเชื่อมต่อใหม่ในหางแม่เหล็กมันจะไม่บิดเบี้ยวและออโรราเหล่านี้จะค่อยๆกลับสู่รูปร่างสมมาตร นี่เป็นเรื่องที่ตอบโต้ได้ง่าย ผู้เชี่ยวชาญด้านสภาพอากาศในอวกาศเคยสันนิษฐานว่าความไม่สมมาตรเคยเกิดจากการเชื่อมต่อใหม่ของแม่เหล็ก ในความเป็นจริงดูเหมือนว่าการเชื่อมต่อใหม่จะปล่อยแรงดันแม่เหล็กเพื่อให้ออโรรากลับมาสมมาตร
ตอนนี้น่าสนใจ
พายุแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถก่อให้เกิดการรบกวนทางไฟฟ้าที่รุนแรงทั่วโลกทำให้เกิดไฟฟ้าดับและไฟดับจากการสื่อสาร ในโลกที่ต้องพึ่งพาเทคโนโลยีมากขึ้นการทำความเข้าใจสภาพอากาศในอวกาศเป็นสิ่งสำคัญยิ่งหากเราต้องคาดการณ์อย่างแม่นยำและเตรียมพร้อมสำหรับผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่สับสนวุ่นวายรอบดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดของเรา
