สนามแม่เหล็กดวงอาทิตย์ทำให้โลกเกิดฟ้าผ่ามากขึ้น?

          ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ไม่อาจคาดเดาได้ แต่การคาดการณ์ว่ามันจะผ่าบ่อยครั้งแค่ไหน อะไรเป็นปัจจัยที่กำหนดความถี่ในการเกิดฟ้าผ่าและความรุนแรงของปรากฏการณนี้ เป็นเรื่องใหม่ที่นักวิทยาศาสตร์เริ่มให้ความสนใจ

        ฟ้าผ่าเกิดขึ้นได้อย่างไร?

           เพื่อทำความเข้าใจการเกิดฟ้าผ่าก่อนนำไปสู่สมมติฐานที่ว่าความถี่และรุนแรงในการเกิดฟ้าผ่านั้นมีเหตุจากอะไร ลองพิจารณารูปภาพโมเดลการกระจายตัวของประจุไฟฟ้าในเมฆฝน ฟ้าผ่ามักจะเกิดจากเมฆที่มีลักษณะสูงทึบหลายกิโลเมตร หรือ เมฆคิวมูโลนิมบัส เมฆลักษณะนี้จะมีการสะสมประจุไฟฟ้าจำนวนมาก ประจุต่างๆเหล่านี้จะมีการถ่ายโอนระหว่างเมฆ หรือที่เราเรียกว่า “ฟ้าแลบ” แต่ถ้าหากมีการถ่ายเทประจุไฟฟ้าระหว่างเมฆกับพื้นดิน จะทำให้เกิดปรากฏการณ์ “ฟ้าผ่า” นั่นเอง ปกติแล้วอากาศเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี หรือเป็นฉนวนไฟฟ้าอย่างหนึ่ง การถ่ายเทประจุระหว่างเมฆกับพื้นดิน กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านอากาศได้นั้น ต้องมีปริมาณสูงมากจนทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออนได้

       สมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์ต่อจำนวนครั้งในการเกิดฟ้าผ่า และความรุนแรง

        การนับจำนวนฟ้าผ่านั้น ในทางปฏิบัติเรานับโดยใช้ดาวเทียมที่โคจรรอบโลก ดังคลิปวีดิโอด้านล่างที่แสดงให้เห็นการเกิดฟ้าแลบและฟ้าผ่าอย่างชัดเจนผ่านสถานีอวกาศนานาชาติ ISS

          นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งเชื่อว่าความถี่และความรุนแรงในการเกิดฟ้าผ่ามีสาเหตุมาจากความผันผวนของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ โดยพบว่าความถี่ในการเกิดฟ้าผ่านั้นมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการหมุนเวียนของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์

           กล่าวคือ สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ หรือ Heliospheric Magnetic Field มีความผันผวน หรือเปลี่ยนแปลงได้ง่ายเนื่องจากสสารของดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่ประกอบไปด้วยพลาสม่า ที่สามารถเคลื่อนที่ไปมาได้ง่าย ดังรูปด้านล่าง ทำให้เส้นสนามแม่เหล็กไม่มีความเป็นระเบียบ ความผันผวนนี้เอง ส่งผลให้โลกที่อยู่ห่างออกไปได้รับผลกระทบตามมา คือ ความผันผวนของสนามแม่เหล็กโลก

            โดยปกติแล้วสนามแม่เหล็กโลกจะช่วยป้องกันรังสีอันตรายต่างๆ เช่น รังสีคอสมิก, อนุภาคพลังงานสูง เป็นต้น ที่มาจากด้านนอกของระบบสุริยของเรา ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านเข้ามาและเกิดการหักเหอันเนื่องมากจากชั้นบรรยากาศของโลกกระจายไปยังบริเวณต่างๆของโลก

             ในขณะเดียวกันที่สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์มีความผันผวน มันจะเหนี่ยวนำให้สนามแม่เหล็กโลกมีการเปลี่ยนแปลงตามในบางช่วงเวลาทำให้รังสีคอสมิคพุ่งสูงพื้นผิวโลกได้โดยตรง หรือง่ายขึ้น

             การที่รังสีคอสมิค หรืออนุภาคพลังงานสูงใดๆก็ตามพุ่งตรงมายังผิวโลกได้ง่ายขึ้น มันจะสร้างทางเดินทำให้อนุภาคที่มีประจุที่ถูกสร้างขึ้นในเมฆพายุไหลลงสู่พื้นดินได้ง่าย นี่จึงเป็นเหตุผลที่ว่าทำไมการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์มีผลต่อการเกิดฟ้าผ่าบนโลกทั้งความถี่ในการเกิดและความรุนแรง

             รังสีคอสมิคลำหนึ่ง จะประกอบไปด้วยโปรตอนที่มีพลังงานสูงมากกว่าอนุภาคใดๆก็ตามที่ถูกสร้างขึ้นในเครื่องเร่งอนุภาค LHC หรือ Large Hardon Collider ของ CERN  ยกตัวอย่างเช่น เมื่อรังสีคอสมิคชนกับโมเลกุลในชั้นบรรยากาศ มันจะสร้างอนุภาคอีกหลายอนุภาคมากมายเหมือนห่าฝน (shower of secondary particles) ที่เป็นผลมาจากการชนนั้น และทำให้อนุภาคที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำสามารถไหลจากก้อนเมฆลงสู่พื้นดิน (ซึ่งปกติเป็นไปได้ยาก เนื่องจากในสภาวะปกติชั้นบรรยากาศมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าดังที่กล่าวไปข้างต้น)

              ในทางปฏิบัติเราไม่สามารถระบุหรือคำนวณได้อย่างแม่นยำว่า ฟ้าผ่าจะผ่าลงบริเวณใดและเมื่อไหร่ แต่เราสามารถบอกเป็นปริมาณที่เรียกว่า “ความน่าจะเป็นในการเกิดฟ้าผ่าในบริเวณหนึ่งๆ (probability of lightning over a certain area)” เช่น พื้นที่ A คาดว่าจะมีฟ้าผ่า 300 ครั้งใน 1 ชั่วโมง หรือในแต่ละปีบริเวณหนึ่งๆมีฟ้าผ่าเกิดขึ้นจำนวนเท่าใด เป็นต้น

          สามารถอ่านวารสารเกี่ยวกับการวิจัยนี้เพิ่มเติมได้ที่

          Modulation of UK lightning by heliosperic magnetic field Polarity

“Sun’s magnetic field sparks lightning on Earth” [Online] available : The Guardian & Geology

Images : lightning 2558.