แถบรังสีแวนอัลเลน

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด 

นับตั้งแต่เริ่มเข้าสู่ยุคอวกาศ ดาวเทียมเอกซ์พลอเรอร์ 1 ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของสหรัฐอเมริกา ได้ค้นพบว่าโลกถูกล้อมรอบด้วยแถบรังสีขนาดมหึมา เป็นบริเวณที่สนามแม่เหล็กโลกคอยกักอนุภาคมีประจุไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงเอาไว้ อนุภาคเหล่านี้ส่วนใหญ่มากับลมสุริยะที่ปลดปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ อีกส่วนหนึ่งเป็นรังสีคอสมิกที่เดินทางเข้ามาจากนอกระบบสุริยะ

แถบรังสีดังกล่าวถูกเรียกว่า แถบแวนอัลเลน ตามชื่อสกุลของ เจมส์ แวน อัลเลน นักฟิสิกส์ชาวอเมริกัน ผู้มีบทบาทสำคัญในการค้นพบนี้ เขาเป็นผู้ออกแบบเครื่องมือสำหรับตรวจวัดรังสีเพื่อนำไปติดตั้งบนดาวเทียมเอกซ์พลอเรอร์ 1 ซึ่งถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 31 ม.ค. 2501 การสำรวจด้วยดาวเทียมดวงอื่นและยานอวกาศในระยะต่อมายืนยันการค้นพบและสรุปได้ว่ามีแถบรังสี 2 แถบ

แถบรังสีแวนอัลเลนแผ่จากระดับความสูงเหนือผิวโลกประมาณ 1,000-6 หมื่น กม. มีบทบาทสำคัญต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก เนื่องจากอนุภาคมีประจุไฟฟ้าที่มีพลังงานสูงซึ่งเข้ามาใกล้โลกจะถูกเบี่ยงเบนทิศทางโดยสนามแม่เหล็กและกักไว้ให้เคลื่อนที่อยู่ภายในแถบรังสี ไม่พุ่งเข้าสู่โลกโดยตรง จึงเป็นเกราะช่วยปกป้องชั้นบรรยากาศของโลกไม่ให้ถูกทำลาย หากมองจากนอกโลก แถบรังสีแวนอัลเลนจะมีรูปร่างคล้ายโดนัท โดยโลกวางอยู่ตรงกลางของรูโดนัท อย่างไรก็ตามอนุภาคพลังงานสูงจำนวนมากในแถบรังสีแวนอัลเลนสามารถเป็นอันตรายต่อดาวเทียมหรือยานอวกาศที่เคลื่อนที่ผ่าน

นักวิทยาศาสตร์ พบว่า ภายในแถบรังสีแวนอัลเลนมีช่องว่างที่แบ่งแถบรังสีออกเป็น 2 แถบ ช่องว่างนี้อยู่ที่ความสูงประมาณ 6,000-1.3 หมื่น กม. ดาวเทียมที่โคจรอยู่บริเวณดังกล่าวจึงมีความเสี่ยงต่ำที่จะได้รับอันตรายจากอนุภาคมีประจุไฟฟ้า เราทราบว่าขนาดของแถบรังสีไม่คงที่เสมอไป แถบรังสีหดตัวลงเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ในช่วงที่มีปฏิกิริยาสูง เชื่อว่าแถบชั้นนอกมีการเปลี่ยนแปลงบ่อยและมากกว่าแถบชั้นใน เนื่องจากได้รับอิทธิพลจากการเปลี่ยนแปลงบนดวงอาทิตย์

ปี 2545 องค์การนาซ่าได้ส่งดาวเทียมคู่แฝดใช้ชื่อว่า แวนอัลเลนโพรบ (Van Allen Probe) ออกไปโคจรรอบโลกในวงโคจรที่มีความรีสูง เคลื่อนที่จากความสูงระหว่าง 600-3.7 หมื่น กม. เพื่อสำรวจแถบรังสีแวนอัลเลนพร้อมกัน เป็นการเฉพาะศึกษาว่าอนุภาคต่างๆ มีพฤติกรรมการเคลื่อนที่อย่างไรภายในแถบรังสี และตรวจวัดการเปลี่ยนแปลงของแถบรังสีเมื่อเกิดพายุสุริยะ

ดาวเทียมแวนอัลเลนโพรบ ได้ค้นพบว่า นอกจากแถบรังสี 2 แถบ ที่รู้จักกันมานานก่อนหน้านี้แล้ว ช่วงที่เกิดพายุสุริยะยังก่อให้เกิดแถบรังสีด้านนอกอีกหนึ่งแถบ อยู่ที่ระดับสูงจากพื้นโลกประมาณ 1.91-2.23 หมื่น กม. โดยภายในมีอิเล็กตรอนพลังงานสูง คาดว่าเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 1 ก.ย. 2545 แต่แถบรังสีใหม่นี้กลับมลายหายไปในสี่สัปดาห์ จึงเป็นแถบรังสีที่เกิดขึ้นชั่วคราว ส่วนกลไกหรือปัจจัยที่ทำให้เกิดแถบรังสีที่ 3 แบบชั่วคราวนี้ คาดว่าเกี่ยวข้องกับการพ่นมวลคอโรนาของดวงอาทิตย์ที่เกิดขึ้นก่อนหน้านั้น

แถบรังสีแวนอัลเลนมีความซับซ้อน งานวิจัยเมื่อไม่นานมานี้ พบว่า การศึกษาอนุภาคอิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่างๆ ให้ภาพของแถบรังสีที่ต่างกัน ทั้งแบบมี 2 แถบ และแถบเดียว แม้เราจะสามารถอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นกับแถบรังสีแวนอัลเลนได้ในระดับหนึ่ง แต่ขณะนี้เรายังไม่เข้าใจพฤติกรรมของแถบรังสีแวนอัลเลนได้ดีพอ ในอนาคตยังต้องมีการศึกษาแถบรังสีแวนอัลเลนกันต่อไป เนื่องจากมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยสำหรับดาวเทียมและการบินในอวกาศที่จำเป็นต้องผ่านแถบรังสีนี้

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (7-14 พ.ค.)

ดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์สองดวงที่เห็นได้บนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำ ดาวพฤหัสบดีอยู่ในกลุ่มดาวหญิงสาว เริ่มเห็นอยู่สูงบนท้องฟ้าทิศตะวันออกหลังดวงอาทิตย์ตกตั้งแต่ท้องฟ้ายังไม่มืดดีนัก จากนั้นผ่านจุดสูงสุดบนท้องฟ้าในเวลา 4 ทุ่ม แล้วจึงเคลื่อนต่ำลง ตกลับขอบฟ้าทางทิศตะวันตกในเวลาตี 4

ดาวอังคารอยู่ในกลุ่มดาววัว ขณะนี้อัตราการเคลื่อนที่ปรากฏของดาวอังคารช้ากว่าดวงอาทิตย์เล็กน้อย (ประมาณ 0.7 องศา/วัน ขณะที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ด้วยอัตรา 1 องศา/วัน) ทำให้มุมห่างระหว่างดาวอังคารกับดวงอาทิตย์ลดลงอย่างช้าๆ เสมือนกับดาวอังคารวิ่งหนีดวงอาทิตย์ ช่วงที่ผ่านมาจนถึงขณะนี้ ดาวอังคารจึงตกลับขอบฟ้าในเวลาใกล้เคียงกันเกือบทุกวัน แต่เร็วขึ้นเล็กน้อย สังเกตเห็นดาวอังคารได้จนใกล้ตกลับขอบฟ้าราว 2 ทุ่มเศษ

ดาวเสาร์อยู่ในกลุ่มดาวคนยิงธนู เริ่มเห็นได้ตั้งแต่เวลาประมาณ 3 ทุ่มครึ่ง หรือหลังจากนั้นไม่นาน โดยเริ่มปรากฏเหนือขอบฟ้าทิศตะวันออก ค่อนไปทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ จากนั้นเคลื่อนสูงขึ้น ถึงจุดสูงสุดบนท้องฟ้าด้านทิศใต้ในเวลาตี 3 แล้วเคลื่อนต่ำลงไปอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ในเวลาเช้ามืด

ดาวศุกร์อยู่ในกลุ่มดาวปลา เวลาประมาณตี 3 ครึ่ง ดาวศุกร์จะขึ้นมาอยู่เหนือขอบฟ้าทิศตะวันออก ดาวศุกร์ค่อยๆ เคลื่อนสูงขึ้นจนมีมุมเงยประมาณ 30 องศา ในเวลาตี 5 ครึ่ง สังเกตเห็นได้จนกระทั่งแสงของท้องฟ้ายามเช้ากลบแสงของดาวศุกร์นอกจากดาวศุกร์ ดาวพุธก็เป็นดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่อยู่ในกลุ่มดาวปลาในเวลาเช้ามืด แต่อยู่ใกล้ขอบฟ้าและสว่างน้อยกว่าดาวศุกร์ ดาวพุธจะทำมุมห่างดวงอาทิตย์ที่สุดในต้นสัปดาห์หน้า หากท้องฟ้าเปิด ช่วงปลายสัปดาห์นี้ถึงปลายเดือน พ.ค.เป็นช่วงที่สังเกตดาวพุธได้ดี

ต้นสัปดาห์เป็นปลายข้างขึ้น ดวงจันทร์สว่างมากกว่าครึ่งดวงอยู่บนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำ ค่ำวันที่ 7 พ.ค. ดวงจันทร์อยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีที่ระยะ 5 องศา เข้าใกล้กันที่สุดก่อนทั้งคู่จะตกราวตี 4 ที่ระยะ 2.5 องศา ค่ำวันที่ 8 พ.ค.ดวงจันทร์ผ่านใกล้ดาวรวงข้าวในกลุ่มดาวหญิงสาวที่ระยะ 6 องศา

ดวงจันทร์สว่างเต็มดวงในคืนวันวิสาขบูชา โดยอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ในเวลาเกือบตี 5 ของเช้ามืดวันที่ 11 พ.ค.หลังจากนั้นเข้าสู่ข้างแรม เช้ามืดวันที่ 14 พ.ค.จะเห็นดวงจันทร์อยู่ใกล้ดาวเสาร์ที่ระยะ 3 องศา