Data วิเคราะห์ค่าพลังงาน Electron ของ Auroral

ดาวเทียม Hinode

คำพยากรณ์ ความเป็นไปได้ เกิดพายุอวกาศ ในอนาคต

การวิเคราะห์ข้อมูลสรุปผลเชื่อว่าเกิดขึ้นแล้วหลายครั้ง ตลอดหลายร้อยปีที่ผ่านมา
แม้ว่าขณะนี้ก็ยังต้องพยายามสำรวจ ตรวจเก็บข้อมูลสภาวะการผันแปรดวงอาทิตย์
เพื่อการพยากรณ์ให้แม่นยำขึ้น

มีความเป็นไปได้ต่อการเกิด Space storm ระหว่าง ค.ศ.2010-2012 จากกรณีมี
ขีดสูงของ Sun's activity cycle (เป็นการเกิดราวทุก 11 ปีต่อการเกิดสำแดงจาก
จุดดับบนดวงอาทิตย์ หรือ Sunspot solar)

โดยเฉพาะในเดือน มีนาคม หรือเดือนกันยายน ช่วงเกิดปรากฏการณ์ โลกจะตั้ง
ฉากกับดวงอาทิตย์ (Equinoxes) ทำให้ Space storm มีโอกาสปะทะโลกง่ายมาก
ตามลำดับดังนี้

1.สัญญานการเตือนภัยแรก จากดวงอาทิตย์ นักวิทยาศาสตร์คาดหมายว่าจะเกิด
ความแปรปวนของ Sunspot ด้วยอิทธิพลขนาดย่อยๆกลุ่ม X-ray flares (เปลว
เพลิงโชติช่วงอย่างแรงชั่วขณะ ของรังสี X-ray) จากระดับปกติและพัฒนาสู่ระดับ
รุนแรง เป็นเงื่อนไขทำให้เกิด สนามแม่เหล็กพลังสูงขึ้นภายใน Sunspot โดยบาง
ส่วนของ Flares นั้น สามารถโจมตี สัญญานวิทยุคลื่นสั้น (Short-wave radio)
บนโลกได้ ส่วนใหญ่จะเป็นระบบวิทยุสมัครเล่น หรือคลื่นบริการฉุกเฉิกบางคลื่น

2.หลังจากนั้นกลุ่ม Sunspot จะเปลี่ยนแปลงจากรังสี X-ray (ซึ่งเรามองไม่เห็น)
เป็นแสงสีขาวโพลง (White-light flare) ทำให้มองเห็นได้ (จากหอดูดวงอาทิตย์
ระดับผู้เชี่ยวชาญ) กรณีการเกิดนี้ อาจทำให้ดาวเทียมกลุ่มด่านหน้า ที่โคจรเฝ้า
สังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ ได้รับความเสียหาย เช่น ดาวเทียม Hinode, ดาวเทียม
STEREO เป็นต้น

3.ความรุนแรงจากการระเบิดตัว ของรังสี X-ray จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆจนทำให้อนุภาค
รอบๆอวกาศ เกิดสั่นสะเทือนทุกๆครั้งที่ระเบิด กระเพื่อมหมุนตัว ใช้ระยะเพียงวัน
เดียวสามารถถึงโลกได้ โดยปรากฎการณ์ของ รังสี X-ray บนดวงอาทิตย์

สามารถนึกมโนภาพ เหมือนการสะอึกไม่หยุด ต่อเนื่องกันไปเรื่อย เป็นการสังหาร
อนุภาคในบรรยากาศชั้น Ionized ของโลก พร้อมๆกับเริ่มโจมตี ดาวเทียมที่โคจร
ระดับ Geostationary earth orbit (วงโคจรดาวเทียมค้างฟ้าหรือ GEO) ในความ
สูงประมาณ 36,000 กม.จากพื้นโลก ทำให้หยุดชะงักการส่งสัญญาน คลื่นสั้นถ่าย
ทอดสัญญาน (Short-wave broadcasts) โดยเฉพาะกลุ่มดาวเทียมที่หันหน้าตรง
กับดวงอาทิตย์

4.พื้นที่บนผิวโลก แถบ Arctic และ Great lakes มีความเป็นไปได้ Space storm
หอบเอา Solar protons เป็นจำนวนมากเข้าสู่แนวช่องรอยต่อ ของชั้นบรรยากาศ
บริเวณขั้วโลกที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็ง อาจแผ่เป็นพื้นที่กว้าง

การท่วมล้น Protons ในบรรยากาศ ส่งผลต่อให้ระบบสื่อสาร โทรคมนาคมของ
แถบนั้นหยุดชะงักโดยทันที อาจเป็นอันตรายต่อสภาพอากาศ ระยะสั้นๆบริเวณนั้น
จนกว่าจะเจือจางโดยการหมุนเวียนของอากาศใหม่เข้าไปแทนที่

Energetic Protons จากดวงอาทิตย์

ดาวเทียม GOES-N ระดับวงโคจร Geostationary อาจได้รับอันตราย

การเกิด Solar protons บริเวณพื้นที่ขั้วโลกเหนือ

รายงานสถานการณ์ Earth's space storm โดย NASA

ข้อมูล Magnetopause to Aurora Global Exploration (IMAGE) ยืนยันอย่าง
เป็นทางการว่าชั้นบรรยากาศโลกไม่สงบสุข จากอนุภาคพายุอวกาศบริเวณชั้นนอก
บรรยากาศโลก ( Earth's outer atmosphere) มีความร้อนเนื่องการยึดเกาะกัน
จากการสะท้อนรังสีพลังงานของ Space storm แม้จะมีส่วนน้อยหลุดรอดเข้ามา
สู่บรรยายกาศชั้นต่ำของโลก (Lower atmosphere)

ทั้งนี้รากฐานเดิมของ Space storm เกิดจาก กลุ่มไอก๊าซหมอกอนุภาคไฟฟ้า
(Cloud of electrified gas) หรือ Plasma ความร้อนสูงนับล้านองศา โดยเฉพาะ
อนุภาคกลุ่มหมอก Plasma นั้นมีความร้อนโหดร้าย อันตรายสูง สามารถทำลาย
ดาวเทียมในวงโคจรระดับสูงได้

Space storm ถูกสกัดกั้นที่เขต Radiation Belt (แนวล้อมรังสี) ของบรรยากาศ
ชั้นนอก (Outer atmosphere) สูงจากพื้นโลกระหว่าง 300-1,000 กิโลเมตร ซึ่ง
เต็มไปด้วยการเปลี่ยนแปลงประจุไฟฟ้า ของอะตอมอย่างน่าตื่นเต้นจาก Hot
plasma cloud สภาพแวดล้อมคล้ายกับปลักตมแดง เป็นเพลิงร้อนมีความสามารถ
ทำลายยานสำรวจอวกาศ หรือดาวเทียมให้เสียหายได้ เช่นกรณี Killer electrons
in space

ขณะที่บางส่วนของพลังงานสะท้อน Space storm ออกสู่อวกาศไปได้ แต่การปก
ป้องบริเวณ Radiation Belt ก็เกิดเป็นโทษ เพราะทำให้อนุภาค ที่ถูกขับไล่กลับนั้น
เกิดการได้เปรียบขึ้นสลับฉากเป็น Particles gain จากการเพิ่มความเร็วหนีในชั้น
บรรยากาศ เป็นผลจากกับดักของสนามแม่เหล็กโลก สุดท้ายจึงยังวนเวียนเกาะ
กลุ่มก่อรูปร่างเป็นวง Hot plasma cloud ล้อมโลกโดย ครึ่งหนึ่งของพลังงานสะสม
จาก Space storm มีหนทางสะท้อนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศได้

ลักษณะพายุสุริยะ (Solar wind) กระจัดกระจาย ไหลเคลื่อนตัวด้วยความเร็วสูง
จากดวงอาทิตย์ 400 กิโลเมตร/วินาที ถ้าโลกปราศจากสนามแม่เหล็ก (Magnetic
field) หรือสภาพบรรยากาศแม่เหล็ก (Magnetosphere) แน่นอนว่าพายุสุริยะเมื่อ
ปะทะโลกและ จะกัดเซาะบรรยากาศโลกที่ละน้อยจนหายไปในที่สุด

การที่สนามแม่เหล็กครอบคลุมโลกอยู่ และค่อยต้านทาน Solar wind ไว้ได้ก็จะ
สามารถต้านทาน Space storm ได้เช่นกัน อย่างไรก็ตามหากมีความเร็วสูงและ
หนาแน่นมาก ของทั้งสองสิ่งหรืออนุภาคมีความแข็งแกร่งกว่าปกติ สนามแม่เหล็ก
โลกก็เกิดความเสียหายได้เช่นกัน

เพราะลักษณะบรรยากาศสนามแม่เหล็กโลก คล้ายฟองลูกโป่งใหญ่ห่อหุ้มโลกไว้
เมื่อถูก Solar wind ปะทะจะโย้ยไปมาเหมือนบู้บี้ หากกรณี Solar wind มีส่วนประ
กอบของ Plasma ซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงประจุไฟฟ้าไปมา ด้วยความว่องไวสามารถ
ผ่าผ่านสนามแม่เหล็กโลกเข้ามาได้นับพันตัน

โดยก่อให้เกิดค่าไฟฟ้า (Amp electric) นับหลายล้าน Amp เมื่อไหลเข้าเขตเส้น
สนามแม่เหล็กโลก (Magnetic field lines) จะสูบเอา พลังงานไฟฟ้านับล้านล้าน
ล้านวัตต์ (Watts) เข้าสู่บรรยากาศโลกชั้น Magnetosphere (สูงจากพื้นโลกราว
90 กิโลเมตร) โดยเฉพาะอย่างยิ่งบริเวณขั้วโลก (Polar regions) ทำให้เห็นเป็น
รูปแบบแสง Auroral

แนวล้อมรังสี The Radiation Belt
เป็นขอบวงคล้ายกำแพงสูง ยึดจับอยู่กับสนามแม่เหล็กโลกมีความแกร่งกระปี้กระเปร่า
ของอนุภาคที่จะคอยช่วยเปลี่ยนแปลง อนุภาคของ Plasma ที่มีเส้นทางมุ่งสู่โลก และอยู่รอบๆโลก

การทดลอง Magnetic fields ในห้องปฎิบัติ เพื่อให้มองเห็นได้

การทดลอง Magnetic fields ในห้องปฎิบัติ เพื่อให้มองเห็นได้

ภาพรวมพยากรณ์ผลกระทบและความเสียหายของโลก
จาก สภาพพายุอวกาศ

International Space Station : สถานีอวกาศ
กรณีสถานีอวกาศ จะไม่มีปัญหากับสถานีภาคพื้นดินหรือระบบส่งสัญญาน ด้วยมี
ระบบป้องกันรังสี แบบ Highly sensitive สำหรับลูกเรือของสถานีอวกาศ หากมี
ภาวะอันตรายสามารถหลบภัย ใน Service module (หน่วยย่อยยานอวกาศ) จน
กว่าจะพ้นภาวะอันตรายของ สภาพพายุอวกาศ

Satellites : ดาวเทียม
จำนวน 59% ของดาวเทียมโคจร ในพื้นที่บรรยากาศโลกและอวกาศ (รวมส่วนลึก
อวกาศและใกล้โลก) เคยได้รับผลกระทบในครั้งที่เกิด Halloween Storm Surge
Shocks ค.ศ.2003 โดย 24% สามารถปิดระบบเคริ่องมือ หลีกเหลี่ยงผลกระทบ
หรือมีระบบป้องกันตนเอง การลดผลกระทบมีความจำเป็นอย่างยิ่ง ในขณะนี้เชื่อว่า
ยังเป็น เรื่องยากที่จะปกป้องได้อย่างสมบูรณ์แบบสำหรับดาวเทียม

Communications : ระบบการสื่อสาร
มีความสามารถแทรกแซงคลื่นความถี่สูง (High frequency radio) โดยขัดจังหวะ
ให้ชะงัก และหยุดในช่วงสั้นๆ (ทีวีและวิทยุ) จำต้องมีข้อแนะนำและข้อกำหนดโดย
ละเอียด ที่จะใช้งานของระบบใน สภาพแวดล้อมอวกาศ (Space environment)
เพื่อความปลอดภัย ของดาวเทียมสื่อสาร อย่างไรก็ตามเชื่อว่า ดาวเทียมที่ยังทำ
งานอยู่นั้น อยู่ในฐานะที่จะป้องกันตนได้

Airlines: สายการบิน
ช่วง Halloween Storm Surge Shocks ค.ศ.2003 ระบบสื่อสารสายการบิน มีผล
กระทบเฉลี่ย 3-5 ครั้งต่อวัน ต้องแก้ไขด้วยการตรวจเส้นทางบินและระดับเพดาน
บินอย่างละเอียด ด้วยปฎิบัติการจากหอบังคับการบิน การจำกัดเส้นทางบินเป็นเหตุ
ให้ลดการสื่อสาร ซึ่งแต่ละสายการบิน จำต้องมีความรับผิดชอบเพื่อหลีกเหลี่ยงรังสี
ที่น่ากลัว

Navigation : ระบบนำร่อง
Ground-based radio-conveyed navigation system (ระบบวิทยุนำร่องภาคพื้น
สำหรับยานพาหนะ) พบว่ามีปัญหาถูกแทรกแซงนานาประการ ระบบ GPS สัญญาน
อ่อน แปรปวน ล้มเหลว ต่อการใช้งาน

Power Grids : ระบบโครงข่ายพลังงานไฟฟ้า
มีอันตรายต่อระบบพลังงานไฟฟ้า ต้องมีระบบเฝ้าระวังที่มาตรฐาน ระบบแจ้งเตือน
ภัยเพิ่มเติม ในแต่ละภูมิภาคของ Geomagnetic storm watches (เฝ้าระวังพายุ
สนามแม่เหล็กภาคพื้นดิน) ทั้งนี้ระบบเตือนภัยต้องระวังและมีวิธีป้องกันการขัดข้อง
จากระบบสื่อสาร ที่ผ่านมากรณี Halloween Storm Surge Shocks เกิดการขาด
ตอนราว 1 ชั่วโมง

Power Grids

การเกิด Solar protons บริเวณพื้นที่ขั้วโลกเหนือ

ผลสรุปต้องค้นคว้า ศึกษาอีกต่อไป

การเกิดของ Space storm เป็นการบอกเหตุ ถึงสภาพแวดล้อมของอวกาศเปรียบ
เสมือน ฤดูฝนของ Protons ที่พัดพามาจากดวงอาทิตย์สู่โลกเป็นครั้งคราว ทั้งนี้ขึ้น
อยู่กับปฎิกิริยา ของ Sunspot บนดวงอาทิตย์ ว่ามีมากน้อยเพียงใดด้วย

การไหลพัดออกมาอาจเกิดขึ้นได้ใน หลายลักษณะได้ เช่น นำพาโดย Solar flare
หรือ นำพาโดย Coronal mass ejection ก็ได้สามารถสร้างความปั่นป่วนต่อสภาพ
แวดล้อมอวกาศได้ทั้งสิ้น

สำหรับพื้นที่ผลกระทบบนโลกและดาวเทียม ขึ้นอยู่กับมุมที่หันหน้าสู้ดวงอาทิตย์
ขณะเกิด Space storm เป็นหลักใหญ่ และขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของ Protons
ในแต่ละช่วงที่ถูกหอบเข้ามา

ความชัดเจนแผ่ออกเป็นวงกว้าง เท่าที่พอวิเคราะห์ได้ในขณะนี้ คงเป็นเรื่องระบบ
สื่อสาร ระบบวิทยุ โครงข่ายการใช้สัญญานในเขตแนวผ่านของ Space storm
สู่โลก ส่วนผลกระทบด้านสภาพแวดล้อมของชีวิตขณะนี้ไม่มีข้อมูลเพียงพอที่สรุป
ผลได้ อย่างไรก็ตาม หากมีความสมบูรณ์ของสนามแม่เหล็กโลก ก็เป็นตัวชี้บอกถึง
ศักยภาพระบบปกป้องโลกตามธรรมชาติเป็นปกติ

References :

NOAA Space Environment Center
SPP Space Plasma Physics Group / University of Maryland
University of British Columbia Okanagan
NASA