พายุสริยะ อ่านเพื่อเสริมความรู้

1. กรกฎาคม - กันยายน 2555
61
บ ทความ
เข้าใจ
“พายุสุริยะ”
ให้ลึกกว่าข่าวในสื่อ
ดร.บัญชา ธนบุญสมบัติ
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)
buncha2509@gmail.com
www.facebook.com/buncha2509
ช่วงต้นปี พ.ศ. 2555 มีข่าวเกี่ยวกับพายุสุริยะหลายครั้ง ทำให้ผมคิดว่าคนไทยน่าจะได้
เรียนรู้เรื่องนี้กันเพิ่มเติม เนื่องจากข่าวและการให้ข้อมูลในประเด็นนี้ยังไม่ได้แยกแยะสาเหตุการเกิด
และผลกระทบซึ่งอาจมีได้หลายแบบ อีกทั้งคำว่า ‘พายุสุริยะ’ เป็นเพียงคำง่ายๆ แบบเหมารวมเท่านั้น
คล้ายๆ พูดว่า ‘น้ำท่วม’ แต่ไม่ได้แยกแยะว่าท่วมตรงไหน? ท่วมเพราะอะไร? จะท่วมนานแค่ไหน?
รวมทั้งชาวบ้านในแต่ละพื้นที่จะได้รับผลกระทบอย่างไร?
หากเราไม่แยกแยะข้อมูลให้ละเอียดเพียงพอ ก็ยอมไม่สามารถสือสารและจัดการ เพือป้องกัน
่
่
่
หรือบรรเทาความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในทางกลับกัน หากสร้างความเข้าใจ
พื้นฐานไว้ดีแล้ว ก็ย่อมจะทำให้การต่อยอดความรู้และการจัดการต่างๆ ทำได้ง่ายขึ้นอีกด้วย

2. 62
กรกฎาคม - กันยายน 2555
กรกฎาคม - กันยายน 2555
1. “พายุสุริยะ” คืออะไร?
3. สาเหตุและผลกระทบของพายุสุริยะสัมพันธ์กันอย่างไร?
ตอบ : คำว่า พายุสุริยะ (solar storm) เป็นคำง่ายๆ ที่สื่อสารมวลชนและคนทั่วไป
63
ตอบ : ผลกระทบในข้อ 2 เกิดจากสาเหตุในข้อ 1 ดังตารางต่อไปนี้
ใช้เรียกปรากฏการณ์ที่เกิดจากดวงอาทิตย์ ปรากฏการณ์ดังกล่าวอาจส่งผลกระทบต่อโลกและ
มนุษย์ในรูปแบบต่างๆ (ซึ่งจะกล่าวถึงในข้อ 2)
ศัพท์วิชาการเรียกปรากฏการณ์ที่เกิดบนดวงอาทิตย์ว่า กัมมันตภาพสุริยะ (solar
activity) และเรียกสภาพอวกาศรอบโลกที่อาจได้รับผลกระทบจากพายุสุริยะว่า ลมฟ้าอวกาศ
(space weather)
อย่างไรก็ดี หากนักวิทยาศาสตร์ต้องการระบุสาเหตุของพายุสุริยะให้ชัดเจน
ก็จะใช้คำ 4 คำ ดังต่อไปนี้ (ให้ความหมายไว้โดยย่อก่อน)
(1) ลมสุริยะ (Solar Wind) : อนุภาคที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์
มีความเร็วในช่วง 300-800 กิโลเมตรต่อวินาที
(2) การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (Solar Flare) : การระเบิดบน
ดวงอาทิตย์ซึ่งปล่อยพลังงานในรูปของแสงและคลื่นแม่เหล็ก
ไฟฟ้าแบบต่างๆ ออกมาอย่างรุนแรง
(3) การพ่นมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejection) : ก้อน
พลาสมาขนาดมหึมาและมีสนามแม่เหล็กที่แปรปรวนซึ่งดวง
อาทิตย์ปลดปล่อยออกมา เรียกย่อว่า CME (โปรดสังเกต
ว่าฝรั่งเองใช้คำนี้ไม่ค่อยตรงตามไวยากรณ์คือตัวศัพท์แปล
ตรงตัวว่า การพ่นมวลโคโรนา แต่ความหมายที่ใช้กันคือตัว
เนื้อมวลสารที่พ่นออกมา)
(4) อนุภาคสุริยะพลังงานสูง (Solar Energetic Particle) :
อนุภาคซึ่งมีพลังงานในช่วง 1 หมื่น ถึง 1 หมื่นล้าน
อิเล็กตรอนโวลต์ ที่เกิดขึ้นพร้อมกับการลุกจ้า หรือการพ่น
มวลโคโรนา เรียกย่อว่า SEP
2. “พายุสรยะ” ส่งผลกระทบอย่างไร
ุิ
ได้บ้าง?
ตอบ : องค์การมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ (National
Oceanographic and Atmospheric Administration) หรือ โนอา
(NOAA) ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นองค์การที่รับผิดชอบเรื่องพายุสุริยะโดย
ตรงได้ระบุผลกระทบจากพายุสุริยะใว้ใน 3 ลักษณะ ดังนี้
(1) พายุแม่เหล็กโลก (Geomagnetic Storm) : การที่สนามแม่เหล็กโลกรวน
เนื่องจากถูกสนามแม่เหล็กจากดวงอาทิตย์รบกวน
(2) พายุรังสีสุริยะ (Solar Radiation Storm) : การที่อนุภาคพลังงานสูงมีจำนวนเพิ่มขึ้น
(3) การขาดหายของสัญญาณวิทยุ (Radio Blackout) : การที่คลื่นวิทยุถูกรบกวน เนื่องจาก
บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์แตกตัวมากขึ้น
ตารางแสดงความสัมพันธ์ระหว่างสาเหตุและผลกระทบของพายุสุริยะแบบต่างๆ
ผมมีข้อสังเกตว่า ความสับสนในการรายงาน
และการรับรูขาวพายุสรยะอาจเกิดจากสาเหตุ 3 ประการ
้่
ุิ
ได้แก่
หนึ่ง - พายุแม่เหล็กโลกอาจเกิดจากทั้งลมสุริยะ
หรือการพ่นมวลโคโรนา (CME) และการ
ขาดหายของสัญญาณวิทยุอาจเกิดจากทั้ง
การลุกจ้าและอนุภาคสุริยะพลังงานสูง
สอง - การพ่นมวลโคโรนาไม่จำเป็นต้องเกิดพร้อมกับ
การลุกจ้า แต่บอยครังก็เกิดร่วมกัน ทำให้
่ ้
วงการวิทยาศาสตร์เคยเข้าใจผิดไปว่าการ
ลุกจ้าเป็นสาเหตทำให้เกิดพายุแม่เหล็กโลก
ทั้งนี้ นับตั้งแต่มีการค้นพบ coronal mass
eruption (ชื่อเดิมของ coronal mass
ejection) โดยยาน OSO-7 และ Skylab
ก็เป็นทีแน่ชดว่า CME ต่างหากทีเป็นสาเหตุ
่ ั
่
ของพายุแม่เหล็กโลก ส่วนการลุกจ้าไม่ใช่
สาม - อนุภาคสุรยะพลังงานสูงอาจเกิดร่วมกับการ
ิ
ลุกจ้าหรือการพ่นมวลโคโรนาได้ อาจทำให้
เข้าใจไปว่าการลุกจ้าเป็ น สาเหตุ โ ดยตรง
ของพายุรังสีสุริยะ ซึ่งที่จริงแล้วควรพูดว่า
อนุ ภ าคสุ ริ ย ะพลั ง งานสู ง ที่ เ กิ ด พร้ อ มกั บ
การลุกจ้าเป็นสาเหตุของพายุรังสีสุริยะจะ
ตรงกว่า
4. ลมสุริยะคืออะไร? มีผลอย่างไรต่อโลก?
ตอบ : ลมสุริยะ (solar wind) เป็นกระแสของ
อนุภาคมีประจุที่ถูกปลดปล่อยออกมาจากบรรยากาศชั้น
นอกสุดของดวงอาทิตย์ อนุภาคส่วนใหญ่ ได้แก่ โปรตอน
และอิเล็กตรอนซึ่งมีพลังงานในช่วง 1,500-10,000
อิเล็กตรอนโวลต์ และมีนิวเคลียสของธาตุบางชนิด (เช่น
ฮีเลียม) ปะปนอยู่ด้วยแต่ในปริมาณที่น้อยกว่า
อนุภาคในลมสุรยะแบ่งได้เป็นสองกลุม กลุมแรก
ิ
่
่
คือ ลมสุริยะช้า (slow solar wind) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วย
อัตรา 300-400 กิโลเมตรต่อวินาที อนุภาคเคลื่อนที่ช้า
เหล่านี้ออกมาจากบริเวณที่เรียกว่า สตรีมเมอร์เบลต์
(streamer belt) ส่วนอีกกลุ่มคือ ลมสุริยะเร็ว (fast
solar wind) ซึ่งเคลื่อนที่ด้วยอัตรา 700-800 กิโลเมตร

3. 64
กรกฎาคม - กันยายน 2555
กรกฎาคม - กันยายน 2555
ต่อวินาที อนุภาคเคลื่อนที่เร็วเหล่านี้ออกมาจากบริเวณ
ที่เรียกว่า ช่องโหว่โคโรนา (coronal hole)
ด้วยความเร็วในช่วง 300-800 กิโลเมตรต่อ
วินาทีนี้ จึงทำให้บางครั้งก็เรียกว่าลมสุริยะความเร็วสูง
(High-speed Solar Wind)
เมื่อลมสุริยะปะทะกับสนามแม่เหล็กของโลก
จะทำให้สนามแม่เหล็กของโลกบิดเบียวไป อนุภาคใน
้
ลมสุรยะบางส่วนจะถูกเก็บกักในบริเวณทีเรียกว่าแถบรังสี
ิ
่
65
แวนแอลเลน (Van Allen radiation belt) และบาง
ส่วนจะเคลื่อนเข้าสู่บริเวณขั้วแม่เหล็กโลกเกิดเป็นแสง
ออโรรา (aurora)
ลมสุริยะอาจทำให้เกิดพายุแม่เหล็กโลกในระดับ
อ่อนๆ (เช่น G1) ได้ (ดูเรื่องพายุแม่เหล็กโลกในข้อ 8
และผลกระทบในภาคผนวก A. NOAA Space Weather
Scale for Geomagnetic Storm)
การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ เมื่อวันที่ 23 มกราคม พ.ศ. 2555
ที่มาของภาพ : http://www.nasa.gov/images/content/617859main_012212-flare304.JPG
6. เราจัดระดับความรุนแรงของการลุกจ้าและผลกระทบอย่างไร?
ตอบ : แม้ว่าการลุกจ้าจะส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ลมสุริยะช้า (ลูกศรเส้นประ) และลมสุริยะเร็ว (ลูกศรเส้นทึบ)
5. การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ คืออะไร? ส่งผลกระทบอย่างไร?
ตอบ : การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (Solar Flare)
หรือบางครั้งเรียกสั้นๆ ว่า การลุกจ้า (flare) เป็นการ
ระเบิ ด บนดวงอาทิ ต ย์ ซ่ึงเกิ ด จากการที่ส นามแม่ เ หล็ ก
ปลดปล่ อ ยพลั ง งานออกมาอย่ า งฉั บ พลั นโดยจะเกิ ด
เหนือจุดบนดวงอาทิตย์ การลุกจ้าปลดปล่อยคลืนแม่เหล็ก
่
ไฟฟ้าในทุกช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่คลื่นวิทยุ คลื่น
ไมโครเวฟ รังสีอินฟราเรด แสงที่ตามองเห็น รังสียูวี
รังสีเอกซ์ไปจนถึงรังสีแกมมา
รังสียูวีอาจทำให้อากาศในบรรยากาศชั้นบนร้อน
และลอยตัวสูงขึ้น ซึ่งทำให้ความหนาแน่นของอากาศที่
ระดับ 1,000 กิโลเมตร เพิมขึน ผลก็คอดาวเทียมวงโคจรต่ำ
่ ้
ื
(Low Earth Orbit satellite) ทีโคจรอยูในระดับความสูง
่
่
นีจะมีแรงฉุดต้านมากขึน และอาจหลุดวงโคจรตกลงมาได้
้
้
(หากไม่ได้ถูกเร่งกลับเข้าสู่วงโคจรเดิม)
รั ง สี เ อกซ์ ท ำให้ โ มเลกุ ล ในบรรยากาศชั้ น
ไอโอโนสเฟียร์แตกตัวมีประจุเพิมขึน เรียกว่า การรบกวน
่ ้
ไอโอโนสเฟียร์อย่างฉับพลัน (Sudden Ionosphere
Disturbance, SID) ส่งผลให้สัญญาณวิทยุความถี่สูง
(high-frequency radio หรือ HF radio) ถูกรบกวน
เรียกว่า การขาดหายของสัญญาณวิทยุ (Radio
Blackout) วิทยุความถี่สูงเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า วิทยุ
คลื่นสั้น (short-wave radio)
ออกมาในทุกช่วงความยาวคลื่น แต่นักวิทยาศาสตร์
ได้ เ ลื อ กใช้ ร ั ง สี เ อกซ์ ท ี ่ ม ี ค วามยาวคลื ่ นในช่ ว ง 1-8
อังสตรอม (ตรวจจับด้วยดาวเทียม GOES 8) ในการ
จำแนกระดับความรุนแรง เกณฑ์ดังกล่าวใช้ค่าความเข้ม
สูงสุดซึ่งมีหน่วยวัตต์ต่อตารางเมตร โดยแบ่งเป็นระดับ
B, C, M และ X ดังตารางต่อไปนี้
ระดับ
ความเข้มสูงสุด (W/m2)
B
I < 10-6
C
10-6 <= I < 10-5
M
10-5 <= I < 10-4
X
I >= 10-4
ในแต่ละระดับ ยังแบ่งย่อยออกเป็น 9 ระดับ
ย่อยด้วยสเกลเชิงเส้น ได้แก่ B1 ถึง B9, C1 ถึง C9
และ M1 ถึง M9 ยกเว้นระดับ X ซึ่งมีระดับได้เกิน
X9
ทังนี้มีข้อสังเกตเกี่ยวกับสเกลเชิงเส้น ได้แก่
• การลุกจ้าระดับ M5 มีความเข้มเป็น 5
เท่าของระดับ M1 และการลุกจ้าระดับ
X2 มีความเข้มเป็น 2 เท่าของการลุก
จ้าระดับ X1 เป็นต้น (คุณผู้อ่าน
อาจอยากลองพิ สู จ น์ ด้ ว ยตนเองว่ า
การลุกจ้าระดับ X2 มีความเข้มเป็น
4 เท่าของระดับ M5)
• สเกลเชิงเส้นไม่จำเป็นต้องเป็นจำนวน
เต็ม เช่น การลุกจ้าระดับ X5.4
เมื่อวันที่ 6 มีนาคม ค.ศ. 2012

4. 66
กรกฎาคม - กันยายน 2555
กรกฎาคม - กันยายน 2555
67
7. การพ่นมวลโคโรนา คืออะไร?
ตอบ : การพ่นมวลโคโรนา (Coronal Mass
Ejection) หรือ CME คือ ก้อนพลาสมาขนาดมหึมา
ที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมา ก้อนพลาสมานี้มา
พร้อมกับสนามแม่เหล็กที่แปรปรวน ก้อน CME มีมวล
เฉลี่ยประมาณหนึ่งหมื่นล้านตัน และเคลื่อนที่เร็วในช่วง
20-3,200 กิโลเมตรต่อวินาที โดยปกติ CME ส่วนใหญ่
มักจะใช้เวลาราว 1-5 วันในการเคลื่อนที่มายังโลก
ในช่วงทีดวงอาทิตย์คอนข้างซบเซาทีสด (เรียกว่า
่
่
ุ่
Solar Minimum) อาจมี CME ออกมา 1 ก้อนใน
หนึ่งสัปดาห์ แต่ในช่วงทีดวงอาทิตย์ขยันทีสด (เรียกว่า
่
ุ่
Solar Maximum) อาจมี CME ออกมาได้ถง 2-3
ึ
ก้อนต่อวัน (ดูเรืองดวงอาทิตย์ ‘ซบเซา’ หรือ ‘ขยัน’
่
ในข้อ 12)
หาก CME พุ่งกระทบโลก จะทำให้เกิดพายุ
แม่เหล็กโลก ซึ่งจะได้กล่าวถึงในข้อ 8
หาก CME ความเร็วสูงเคลื่อนไปในกระแสลม
สุริยะ จะเกิดคลื่นกระแทก (shock wave) ทางด้านหน้า
และบริ เ วณคลื่ น กระแทกนี้ ก็ จ ะเกิ ด อนุ ภ าคสุ ริ ย ะ
พลังงานสูง ซึ่งจะได้กล่าวถึงในข้อ 10
กราฟแสดงฟลักซ์ของรังสีเอกซ์ที่เกิดจากการลุกจ้าในช่วงวันที่ 12-15 กรกฎาคม ค.ศ.2000
ที่มาของภาพ : http://spaceweather.com/glossary/flareclasses.html
เนื่องจากรังสีเอกซ์มีผลต่อคลื่นวิทยุความถี่สูง
(HF radio) อีกทั้งยังผลต่อสัญญาณนำทางความถี่ต่ำ
(low-frequency navigation signal) จึงได้มการกำหนด
ี
สเกลการขาดหายของสัญญาณวิทยุ (Radio Blackouts
สเกล คำบรรยาย
สั้นๆ
Scale) เรียงจากผลกระทบรุนแรงน้อยสุดไปมากสุด
เป็น 5 ระดับ โดยใช้ตัวอักษร R ตามด้วยตัวเลข 1-5
ดังตารางสรุปย่อต่อไปนี้
ผลกระทบ (โดยย่อ)
ระดับความรุนแรง
ความถี่ในรอบ
ค่าทางกายภาพ วัฏจักรสุริยะ (11 ปี)
R5
Extreme
คลื่ น วิ ท ยุ ค วามถี่ สู ง อาจขาดหายไปหลาย
ชั่วโมง
X20
ต่ำกว่า 1
R4
Severe
คลื่นวิทยุความถี่สูงอาจขาดหายไปประมาณ
1-2 ชั่วโมง
X10
8 วัน
R3
Strong
คลื่นวิทยุความถี่สูงอาจขาดหายไปประมาณ
1 ชั่วโมง
X1
140 วัน
R2
Moderate
คลื่ น วิ ท ยุ ค วามถี่ สู ง อาจขาดหายไปหลาย
สิบนาที
M5
300 วัน
R1
Minor
คลื่นวิทยุความถี่สูงอาจขาดหายไปบางครั้ง
M1
950 วัน
หมายเหตุ : ข้อมูลแบบละเอียดสามารถศึกษาได้จาก ภาคผนวก C. NOAA Space Weather Scale for Radio Blackouts
จากตารางจะเห็นว่า การลุกจ้าต้องรุนแรงระดับ
M หรือ X เท่านัน จึงจะส่งผลกระทบอย่างมีนยสำคัญ
้
ั
และเป็นข่าวในสื่อสารมวลชน ตัวอย่างเช่น การลุกจ้า
ระดับ M9 (M-9 class solar flare) เมื่อวันที่ 23 มกราคม
ค.ศ. 2012 และการลุกจ้าระดับ X5.4 (X5.4-class solar
flare) เมื่อวันที่ 6 มีนาคม ค.ศ. 2012 เป็นต้น
การพ่นมวลโคโรนา เมื่อวันที่ 27 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 2000
ที่มาของภาพ : http://www.astronet.ru/db/xware/msg/1162723
8. พายุแม่เหล็กโลกคืออะไร? ส่งผลกระทบต่อโลกอย่างไร?
ตอบ : โลกของเรามี ส นามแม่ เ หล็ ก ของตั ว เอง
เรียกว่า สนามแม่เหล็กโลก (geomagnetic field)
สนามแม่ เ หล็ กโลกนี้ ป กป้ อ งโลกจากอนุ ภ าคต่ า งๆ
ที่มาจากอวกาศ บริเวณในอวกาศที่มีสนามแม่เหล็ก
โลกเรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์ (magnetosphere)
เมื่อ CME (รวมทั้งกระแสอนุภาคความเร็วสูง)
เคลื่อนมาถึงโลก จะทำให้สนามแม่เหล็กของแมกนีโต-
สเฟียร์มีรูปร่างบิดเบี้ยวไป ในกรณีที่สนามแม่เหล็กที่มา
พร้อมกับ CME (หรือกระแสอนุภาคความเร็วสูง) มี
ทิศทางพุ่งลงใต้ (ซึ่งตรงกันข้ามกับทิศทางสนามแม่เหล็ก
โลก) ก็จะทำให้สนามแม่เหล็กโลกถูกรบกวนอย่างรุนแรง
จนบางส่วนจะเปิดออก และยอมให้อนุภาคจากดวงอาทิตย์
พุ่งมาตามเส้นแรงแม่เหล็กเข้าสู่บริเวณขั้วโลกทั้งสอง
เกิดเป็นแสงออโรราส่วนที่บริเวณผิวโลก สนามแม่เหล็ก
โลกจะมีความเข้มลดลงอย่างฉับพลันและการลดลงนี้

5. 68
กรกฎาคม - กันยายน 2555
กรกฎาคม - กันยายน 2555
อาจคงตัวอยู่นานราว 6 ถึง 12 ชั่วโมง ก่อนที่จะค่อยๆ
ฟื้ น คื น สภาพกลั บไปเหมือนเดิ มโดยใช้ เ วลาหลายวั น
การที่สนามแม่เหล็กโลกรวนในลักษณะเช่นนี้เรียกว่า
เกิดพายุแม่เหล็กโลก (geomagnetic storm)
สนามแม่ เ หล็ ก ที่ ผิ วโลกที่ ก ำลั ง เปลี่ ย นแปลง
นี้อาจทำให้พื้นผิวโลกเกิดความต่างศักย์ได้สูงถึง 6 โวลต์
ต่อกิโลเมตร ความต่างศักย์ดังกล่าวทำให้เกิดกระแส
ไฟฟ้าเหนี่ยวนำโดยสนามแม่เหล็กโลก (Geomagnetically Induced Current, GIC) กระแส GIC
นี้อาจไหลเข้าสู่ระบบต่างๆ เช่น ระบบจ่ายกระแสไฟฟ้า
และท่อลำเลียงที่ทำจากโลหะ เป็นต้น
ในกรณีที่กระแส GIC ไหลเข้าสู่ระบบจ่าย
กระแสไฟฟ้า ก็อาจทำให้อุปกรณ์ (เช่น เครื่องกำเนิด
ไฟฟ้าและหม้อแปลงไฟฟ้า) เสียหาย เหตุการณ์นเคยเกิด
้ี
ที่รัฐควีเบค ประเทศแคนาดา เมื่อวันที่ 13 มีนาคม
ค.ศ. 1989 ทำให้คนกว่า 6 ล้านคน ไฟฟ้าดับนานถึง
9 ชั่วโมง
ในกรณีที่กระแส GIC ไหลเข้าสู่ท่อลำเลียงที่ทำ
จากโลหะ ก็อาจทำให้มิเตอร์ตรวจวัดการไหล (ของ
ของเหลวหรือแก๊ส) ในระบบท่อส่งข้อมูลผิดพลาด อีกทัง
้
ยังทำให้ท่อผุกร่อนเร็วขึ้นอย่างมาก เชื่อกันว่าด้วยกลไก
นี้ที่ทำให้ท่อส่งแก๊สธรรมชาติในรัสเซียผุกร่อนและเกิด
แก๊สรั่วไหลจนไฟลุกไหม้เสียหาย เมื่อวันที่ 5 มิถุนายน
ค.ศ. 1991
กรณีที่ไฟฟ้าดับนาน 9 ชั่วโมง ที่รัฐควีเบค
(ดังทีกล่าวถึงในข้อ 8) ก็เกิดจากพายุแม่เหล็กโลกในระดับ
่
G5 (G5-class geomagnetic storm) นั่นเอง เอกสาร
ของโนอา (NOAA) ระบุว่าสำหรับความรุนแรงระดับ
9. เราจัดระดับความรุนแรงของพายุแม่เหล็กโลกอย่างไร?
ตอบ : สเกลพายุแม่เหล็กโลก (Geomagnetic Storms Scale) แบ่งความรุนแรงเป็น 5 ระดับ โดยใช้ตัวอักษร
G นำหน้าตัวเลข 1-5 ดังตารางสรุปย่อต่อไปนี้
สเกล
G5
G4
G3
G2
G1
คำบรรยายสั้นๆ
Extreme
Severe
Strong
Moderate
Minor
ความถี่ในรอบวัฏจักรสุริยะ (11 ปี)
4 วัน
60 วัน
130 วัน
360 วัน
900 วัน
หมายเหตุ : ข้อมูลผลกระทบในด้านต่างๆ สามารถศึกษาได้จาก ภาคผนวก A NOAA Space Weather Scale for Geomagnetic
Storms
5 จะทำให้ “ระบบไฟฟ้ากำลัง : ปัญหาเกี่ยวกับการ
ควบคุมแรงดันไฟฟ้าในวงกว้าง และปัญหาเกี่ยวกับ
ระบบป้องกันอาจเกิดขึ้น ระบบจ่ายไฟฟ้าอาจมีปัญหา
ทั้งหมด หรือเกิดไฟดับ หม้อแปลงไฟฟ้าอาจเสียหาย”
10. อนุภาคสุริยะพลังงานสูง คืออะไร? มีความสำคัญอย่างไร?
ตอบ : อนุภาคสุริยะพลังงานสูง (Solar Ener-
getic Particle) หรือ SEP เป็นอนุภาคที่มีพลังงานอยู่
ในช่วง 1 หมื่น ถึง 1 หมื่นล้านอิเล็กตรอนโวลต์ (ซึ่งมี
พลังงานสูงกว่าอนุภาคของลมสุริยะมาก) อนุภาคเหล่านี้
ได้แก่ อิเล็กตรอน โปรตอนและไอออน
อนุภาค SEP ที่เกิดพร้อมกับการลุกจ้า
ของดวงอาทิตย์
แผนภาพแสดงกระแส GIC จากพื้นไหลเข้าสู่ระบบไฟฟ้า
69
เนืองจากอนุภาค SEP มีพลังงานสูง จึงอาจทำให้
่
อุปกรณ์อเล็กทรอนิกส์บนดาวเทียมหรือยานอวกาศเสียหาย
ิ
โดยอนุภาคจำนวนหนึ่งอาจเข้าไปสะสมอยู่บนผิวของ
อุปกรณ์อเล็กทรอนิกส์ในแต่ละบริเวณมากน้อยต่างกันไป
ิ
เมื่ อ ความต่ า งศั ก ย์ ถึ ง จุ ด หนึ่ ง อาจเกิ ด การปลดปล่ อ ย
ประจุ (discharge) ซึ่งจะทำให้อุปกรณ์ดังกล่าวเสียหาย
ได้ ดาวเทียมที่เสียหายจากอนุภาค SEP เช่น ดาวเทียม
สื่อสาร Galaxy 15 ของอเมริกา เป็นต้น
อนุภาค SEP ที่มีพลังงานสูงกว่า 40 ล้าน
อิเล็กตรอนโวลต์ เป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศทีปฏิบตงาน
่ ัิ
อยู่ในอวกาศได้เช่นกัน
มีบางกรณีที่โปรตอนพลังงานสูงในช่วงหลาย
อนุภาค SEP อาจเกิดได้ 2 แบบ แบบแรกเกิด
พร้ อ มกั บ การลุ ก จ้ า ของดวงอาทิ ต ย์ ส่ ว นอี ก แบบหนึ่ ง
เกิดจากการที่ CME ความเร็วสูงพุงแหวกไปในกระแสลม
่
สุรยะทำให้เกิดคลืนกระแทก โดยอนุภาคสุรยะพลังงานสูง
ิ
่
ิ
จะเกิดขึนในบริเวณคลื่นกระแทกนี้
้
อนุภาค SEP ที่เกิดจากคลื่น
กระแทกของ CME
สิบล้านอิเล็กตรอนโวลต์ถูกสนามแม่เหล็กโลกเบี่ยงเบน
เส้นทางการเคลือนทีเข้าสูขวแม่เหล็กโลก โปรตอนเหล่านี้
่ ่ ่ ้ั
ได้รบกวนบรรยากาศชันไอโอโนสเฟียร์ ทำให้การสือสาร
้
่
ด้วยคลืนวิทยุบริเวณขัวแม่เหล็กโลกถูกรบกวน เรียกว่า
่
้
Polar Cap Absorption (PCA) Event หรือบางครั้ง
ก็เรียกสั้นๆ ว่า “polar blackout” อันเป็นการขาดหาย
ของสัญญาณวิทยุในบริเวณขั้วโลก
น่ารู้ด้วยว่า นักดาราศาสตร์สามารถใช้อนุภาค
SEP เป็นข้อมูลตัวอย่าง ในการระบุชนิดของสสารทีกอ
่่
กำเนิดระบบสุริยะ โดยการศึกษาไอโซโทปต่างๆ ซึ่งเป็น
องค์ประกอบของอนุภาค SEP อีกด้วย

6. 70
กรกฎาคม - กันยายน 2555
กรกฎาคม - กันยายน 2555
11.
พายุรงสีสรยะ คืออะไร? และเราจัดระดับความรุนแรงอย่างไร?
ั ุิ
ตอบ : หากอวกาศมีอนุภาคสุริยะพลังงานสูงใน
จำนวนมากขึ้น เรียกว่าเกิดพายุรังสีสุริยะ (Solar
Radiation Storm) ระดับความรุนแรงของพายุรังสี
สเกล
S5
S4
S3
S2
S1
คำบรรยายสั้นๆ
Extreme
Severe
Strong
Moderate
Minor
สุรยะจะขึนกับจำนวนอนุภาคทีมพลังงานสูงกว่า 10 ล้าน
ิ
้
่ี
อิเล็กตรอนโวลต์ (10 MeV) โดยมีสเกล 5 ระดับ
ดังตารางสรุปย่อต่อไปนี้
ความถี่ในรอบวัฏจักรจุดบนดวงอาทิตย์ (11 ปี)
น้อยกว่า 1 เหตุการณ์
3 เหตุการณ์
10 เหตุการณ์
25 เหตุการณ์
50 เหตุการณ์
หมายเหตุ : ข้อมูลเกี่ยวกับผลกระทบสามารถศึกษาได้จาก ภาคผนวก B NOAA Space Weather Scale for Solar Radiation Storms
ควรรู้ด้วยว่า ผู้โดยสารเครื่องบินที่กำลังบินในระดับสูงและอยู่ในบริเวณละติจูดสูง ก็มีความเสี่ยงที่จะได้รับ
อันตรายจากพายุรังสีสุริยะตั้งแต่ระดับ S2 ขึ้นไปเช่นกัน อย่างไรก็ดี หากเกิดพายุรังสีสุริยะขึ้น นักบินจะได้รับการแจ้ง
เตือนและจะเปลี่ยนเส้นทางเพื่อหลีกเลี่ยงบริเวณอันตรายดังกล่าว
71
ตารางสรุปจำนวนครั้งการเกิดการลุกจ้าในวัฏจักรจุดบนดวงอาทิตย์รอบที่ 23
ปี
1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
การลุกจ้า
(ครั้ง)
1
3
14
4
17
21
12
20
11
17
2
ที่มา : http://spacemath.gsfc.nasa.gov โจทย์ “How Common are X-Class Solar Flares?
13. เหตุใดนักโลกแตกนิยมจึงเสนอว่าจะเกิดพายุสุริยะรุนแรงถึง
ขั้นทำลายล้างโลกในปี ค.ศ. 2012?
ตอบ : เนืองจาก วัฏจักรจุดบนดวงอาทิตย์รอบที่ 23
่
ก่อนหน้านี้ มีช่วงที่เกิดจุดบนดวงอาทิตย์สูงสุดในเดือน
มีนาคม ค.ศ. 2000 จึงทำให้นักโลกแตกนิยมจึงคาดว่า
ครั้งต่อไปจะเกิดในอีกราว 11-12 ปี ซึ่งก็ตรงกับปี
ค.ศ. 2011-2012 นั่นเอง (เลือกปีหลังเพื่อสนับสนุน
ทฤษฎีโลกแตก 2012)
อย่างไรก็ดี ข้อมูลล่าสุดเมื่อวันที่ 2 มีนาคม ค.ศ.
2012 จากเว็บของ NASA เรื่อง Solar Cycle Predicition
(Updated 2012/03/02) ที่ http://solarscience.msfc.
nasa.gov/predict.shtml ระบุวา วัฏจักรจุดบนดวงอาทิตย์
่
รอบที่ 24 น่าจะมีจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์สูงสุดราว
59 จุด ในช่วงต้นปี ค.ศ. 2013 (น่าสนใจว่า จำนวนจุด
สูงสุดที่ค าดการณ์ ไ ว้ นี้ เ ป็ น จำนวนที่ ต่ ำ ที่ สุ ด สำหรั บ
Solar Maximum ในช่วงเวลา 100 ปี)
12. พายุสุริยะเกิดบ่อยแค่ไหน?
ตอบ : นักวิทยาศาสตร์พบว่าดวงอาทิตย์ของเรา
“ขยัน” เป็นช่วงๆ โดยช่วงขยันมากที่สุดห่างกันโดยเฉลี่ย
11 ปี (อาจอยู่ในช่วง 8-14 ปี ก็ได้) เรียกว่า วัฏจักร
จุดบนดวงอาทิตย์ (sunspot cycle)
ศัพท์เทคนิคอีกคำที่ฟังคล้ายๆ กันและควรรู้จัก
คือ วัฏจักรสุริยะ (solar cycle) หรือ วัฏจักรเฮล
(Hale cycle) ซึ่งเป็น ช่วงเวลาทุก 22 ปี ที่สนาม
แม่ เ หล็ ก บนดวงอาทิตย์จะพลิกขั้วกลับมาที่เดิม
ช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์ขยัน เรียกว่า Solar
Maximum ซึ่งเป็นช่วงที่เกิดจุดบนดวงอาทิตย์มากที่สุด
และเกิดการลุกจ้าและการพ่นมวลโคโรนา บ่อยทีสด (อาจมี
ุ่
CME ประมาณ 2-3 ก้อนต่อวัน)
ช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์ซบเซา เรียกว่า Solar
Maximum ซึ่งเป็นช่วงที่เกิดจุดบนดวงอาทิตย์น้อยที่สุด
และเกิดการลุกจ้าและการพ่นมวลโคโรนา ไม่บ่อยนัก
(อาจมี CME เฉลี่ยสัปดาห์ละ 1 ก้อน)
กราฟแสดงการคาดการณ์วัฏจักรจุดบนดวงอาทิตย์ที่ 24 (คำนวณในเดือนมีนาคม ค.ศ.2012)
14. นักวิทยาศาสตร์เฝ้าระวังพายุสุริยะอย่างไร?
ตอบ : นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่ทำงานด้านนี้
กราฟแสดงจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์สำหรับวัฏจักรจุดบนดวงอาทิตย์รอบที่ 19-23
ได้ ใ ช้ วิ ธี ก ารที่ ห ลากหลายในการตรวจจั บ สั ญ ญาณ
ต่างๆ ในลมฟ้าอวกาศ (space weather) ที่บ่งถึง
การเกิดพายุสุริยะที่อาจส่งผลกระทบต่อโลก วิธีการ
เหล่านี้อาจแบ่งเป็น 2 กลุ่ม ได้แก่ การสังเกตจาก
ภาคพื้ น ดิ น และการสั ง เกตด้ ว ยดาวเที ย มในอวกาศ
ซึ่งจะกล่าวถึงในข้อ 15 และ 16 ตามลำดับ

7. 72
กรกฎาคม - กันยายน 2555
กรกฎาคม - กันยายน 2555
15. การเฝ้ า ระวั ง ลมฟ้ า อวกาศและพายุ สุ ริ ย ะจากภาคพื้ น ดิ น
ทำอย่างไร?
ตอบ : การสังเกตลมฟ้าอวกาศและพายุสุริยะจาก
ภาคพืนดิน อาจทำได้โดยการศึกษาพืนผิวของดวงอาทิตย์
้
้
การตรวจจับการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กของโลก
การศึกษาสัญญาณวิทยุที่มาจากดวงอาทิตย์ และการ
ตรวจหาปริมาณอิเล็กตรอนโดยรวม เป็นต้น
การศึกษาพืนผิวของดวงอาทิตย์ ได้แก่ การเฝ้า
้
ติดตามจุดบนดวงอาทิตย์ (sunspot) ในชั้นบรรยากาศ
ที่เรียกว่า โฟโตสเฟียร์ (photosphere) เนื่องจากจุด
ดังกล่าวเป็นบริเวณที่อาจเกิดการลุกจ้า (solar flare)
และการพ่นมวลโคโรนา (coronal mass ejection
หรือ CME) นั่นเอง
ในการเฝ้าติดตามจุดบนดวงอาทิตย์ จะมีการระบุ
จำนวนจุดบนดวงอาทิตย์ (SunSpot Number) หรือ
SSN ซึ่งหมายถึง จำนวนจุดในช่วงแสงที่ตามองเห็น
ทางด้านที่ดวงอาทิตย์หันเข้าหาโลก อีกทั้งยังต้องระบุ
พื้นที่รวมของจุดบนดวงอาทิตย์ดังกล่าวอีกด้วย ทั้งนี้
พื้นที่รวมดังกล่าวจะมีความสัมพันธ์กับความสว่างของ
ดวงอาทิตย์ในช่วงรังสีเอกซ์ (X-ray) และช่วงอัลตรา
ไวโอเลตสุดขีด (Extreme Ultraviolet หรือ EUV เป็น
คลื่ น แม่ เ หล็ ก ไฟฟ้ า ที่ มี ส เปกตรั ม อยู่ ร ะหว่ า งอั ล ตรา
ไวโอเลตกับรังสีเอกซ์)
ในปัจจุบัน มีเครือข่ายหอดูดาวที่เฝ้าจับตาดวง
อาทิตย์อย่างต่อเนื่อง เช่น โครงการ GONG (Global
Oscillation Network Group project) ซึ่งติดตามเก็บ
ข้อมูลทังพืนผิวและบริเวณภายในของดวงอาทิตย์ โดยใช้
้ ้
ความรู้ ท างวิ ท ยาคลื่ น ไหวสะเทื อ นดวงอาทิ ต ย์
(helioseismology) วิชานี้เป็นการศึกษาโครงสร้าง
ภายในของดวงอาทิ ต ย์ โ ดยการศึ ก ษาคลื่ น เสี ย งที่ ส่ ง
ผ่ า นเนื้ อ ของดวงอาทิ ต ย์ แ ละปรากฏให้ เ ห็ น เป็ น คลื่ น
กระเพื่อมที่พื้นผิว น่าสนใจทีเดียวว่า โครงการ GONG
ยังสามารถตรวจจับกลุ่มจุดบนดวงอาทิตย์ทางด้านที่อยู่
ตรงข้ามกับโลกได้อีกด้วย
ในทางปฏิบติ การเปลียนแปลงสนามแม่เหล็กโลก
ั
่
อาจจะระบุด้วยดัชนี Dst (disturbance-storm time
index) ในช่วงเวลาปกติที่ไม่มีพายุแม่เหล็กโลก ค่าดัชนี
Dst จะอยู่ระหว่าง +20 และ -20 นาโน-เทสลา (nT)
หากเกิดพายุแม่เหล็กโลก ค่าดัชนี Dst จะเปลี่ยนแปรไป
โดยอาจแบ่งออกเป็น 3 ช่วง ได้แก่ ช่วงเริ่มต้น ช่วงหลัก
และช่วงคืนตัว ดังนี้
ช่วงเริ่มต้น (initial phase) ค่าดัชนี Dst
จะเพิ่มขึ้นอีก 20 ถึง 50 nT ในเวลาไม่กี่สิบนาที
73
ช่วงหลัก (main phase) ค่าดัชนี Dst จะลดลง
จนต่ำกว่า -50 nT (ตามปกติช่วงนี้จะยาวนานประมาณ
2-8 ชั่วโมง)
ช่วงคืนตัว (recovery phase) ค่าดัชนี Dst
จะเพิ่มจากค่าต่ำสุดกลับไปยังค่าในช่วงเวลาปกติข้อมูล
เกี่ยวกับดัชนี Dst ได้รับการรวบรวมและจัดเก็บอย่าง
เป็นระบบโดย World Data Center for Geomagnetism
ที่เมืองเกียวโตประเทศญี่ปุ่น
กราฟอย่างง่ายแสดงค่าดัชนี Dst
การศึกษาสัญญาณวิทยุที่มาจากดวงอาทิตย์
ใช้ข้อเท็จจริงที่ว่า เมื่อบริเวณจุดบนดวงอาทิตย์ส่งรังสี
ยูวีแบบสุดขีด (EUV) ออกมามากก็จะมีคลื่นวิทยุ
ความถี่ 2800 เมกะเฮิร์ตซ์ (MHz) ออกมามากตาม
ไปด้วย คลื่นวิทยุความถี่นี้มีค่าความยาวคลื่นประมาณ
10.7 เซนติเมตร ดังนันจึงมักเรียกด้วยสัญลักษณ์ยอ F10.7
้
่
ข้อมูลของคลืนวิทยุจากดวงอาทิตย์ F10.7 จะถูก
่
เก็บโดย Dominion Radio Astrophysical Observatory
ทีเมืองเพนทิกตัน (Penticton) รัฐบริทชโคลัมเบีย ประเทศ
่
ิ
แคนาดา โดยรายงานทุกวันตอนเที่ยงตามเวลาท้องถิ่น
ค่า F10.7 มีหน่วยฟลักซ์สุริยะ (solar flux unit) คือ
10-22 วัตต์ต่อตารางเมตรต่อเฮิร์ตซ์ข้อมูลทั้งหมดได้รับ
การรวบรวมโดย National Geographical Data Center
แผนภาพแสดงการไหวสะเทือนของดวงอาทิตย์
การตรวจจับการเปลียนแปลงสนามแม่เหล็กโลก
่
เป็ น การตรวจวั ด ผลกระทบจากพายุ แ ม่ เ หล็ ก โลก
(geomagnetic storm) นั่นเอง พายุแม่เหล็กโลกเกิดจาก
การที่สนามแม่เหล็กของ CME ทำให้สนามแม่เหล็ก
โลกรวน โดยผลที่ตามมาคือ เกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ
โดยสนามแม่เหล็กโลก (Geomagnetically Induced
Current หรือ GIC) กระแส GIC นี้หากไหลเข้าสู่ระบบ
จ่ายกระแสไฟฟ้า ก็อาจทำให้เครืองกำเนิดหรือหม้อแปลง
่
ไฟฟ้าเสียหาย เกิดไฟดับในพืนทีกว้าง หรือหากไหลเข้าสู่
้ ่
ท่อลำเลียงที่ทำจากโลหะ ก็จะทำให้ท่อลำเลียงผุกร่อน
รวดเร็วขึ้นมาก เป็นต้น
Dominion Radio Astrophysical Observatory ที่แคนาดา

8. 74
กรกฎาคม - กันยายน 2555
การตรวจหาปริมาณอิเล็กตรอนโดยรวม (Total
Electron Content, TEC) ของบรรยากาศชันไอโอโนสเฟียร์
้
มีความสำคัญเนื่องจากค่านี้มีผลต่อความแม่นยำของ
ข้อมูลตำแหน่งในระบบ GPS ค่า TEC คือจำนวน
อิ เ ล็ ก ตรอนในแท่ ง อากาศแนวดิ่ ง ซึ่ ง มี พื้ น ที่ ห น้ า ตั ด
กรกฎาคม - กันยายน 2555
1 ตารางเมตร และมีฐานล่างและฐานบนอยู่ที่ระดับ
ชั้นล่างและชั้นบนของไอโอโนสเฟียร์ตามลำดับ ค่า TEC
นี้มีผลต่อเวลาในการเดินทางของสัญญาณ GPS และ
อาจวัดได้โดยการเฝ้าจับสัญญาณความถี่ 2 ค่า จาก
ดาวเทียม GPS
75
ตำแหน่งที่อนุภาคสุริยะพลังงานสูงถูกเร่งในบรรยากาศชั้นโคโรนาระดับต่ำและในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ดาวเทียม
STEREO ยังช่วยให้เราเข้าใจโครงสร้างของลมสุริยะรอบโลกอีกด้วย
16. การเฝ้าระวังลมฟ้าอวกาศและพายุสุริยะด้วยดาวเทียม
ในอวกาศทำอย่างไร?
ตอบ : ในทีนจะขอนำเสนอดาวเทียมบางดวง หรือ
่ ้ี
โครงการบางโครงการทีนารูจกเอาไว้ พร้อมทังแง่มมเฉพาะ
่่ ้ั
้ ุ
ที่เกี่ยวข้องกับลมฟ้าอวกาศและพายุสุริยะ ดังนี้
SOHO (Solar and Heliospheric
Observatory) : หอดูดาวอวกาศ SOHO ศึกษาโครงสร้าง
และการเปลี่ยนแปลงภายในดวงอาทิตย์ เป็นดาวเทียม
ดวงแรกที่ให้ภาพเขตพาความร้อน (convection zone)
และภาพโครงสร้างของจุดบนดวงอาทิตย์บริเวณใต้พนผิว
้ื
หอดูดาวอวกาศ SOHO ระบุบริเวณที่เกิดลม
สุ ริ ย ะและศึ ก ษาว่ า ลมสุ ริ ย ะถู ก เร่ งให้ มี อั ต ราเร็ ว เพิ่ ม
ขึ้นได้อย่างไร นอกจากนี้ยังศึกษาว่าทำไมดวงอาทิตย์
จึงมีบรรยากาศชั้นโคโรนา และเหตุใดชั้นโคโรนานี้
มีอุณหภูมิสูงถึง 1,000,000 องศาเซลเซียส
SDO (Solar Dynamics Observatory) :
หอดูดาวอวกาศ SDO ศึกษาชั้นบรรยากาศของดวง
อาทิตย์ในสเกลละเอียดทั้งระยะ และเวลาและศึกษา
พร้อมกันในหลายช่วงคลื่น หอดูดาวอวกาศ SDO
ศึกษาโครงสร้างและกลไกการเกิดสนามแม่เหล็กของ
ดวงอาทิตย์ เนื่องจากสนามแม่เหล็กนี้เป็นต้นกำเนิด
ของกิจกรรมหลายอย่างในดวงอาทิตย์
ดาวเทียมนี้ยังศึกษาว่าพลังงานที่สะสมอยู่ใน
สนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงและถูกปลดปล่อยออกมาใน
รูปแบบต่างๆ เช่น พลังงงานของลมสุริยะ พลังงานของ
อนุภาคสุริยะพลังงานสูง และการเปล่งรังสีในแบบต่างๆ
เป็นต้น
ดาวเทียม Solar Dynamics Observatory
GOES (Geostationary Operational
Environmental Satellite) : ดาวเทียม GOES เป็น
ดาวเทียมค้างฟ้า ดวงที่ 12 ถึง 15 มีอุปกรณ์สร้าง
ภาพรังสีเอกซ์จากดวงอาทิตย์ (Solar X-ray Imager,
SXI) เพื่อคอยตรวจจับรังสีเอกซ์จากดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็น
เฝ้าระวังการลุกจ้ารวมทั้งการพ่นมวลโคโรนา (CME) ที่
มักเกิดร่วมกับการลุกจ้านั่นเอง
ภาพดวงอาทิตย์ในช่วงรังสีเอกซ์จากดาวเทียม GOES-15
เมื่อวันจันทร์ที่ 23 เมษายน ค.ศ.2012
STEREO (Solar Terrestrial Relatoions
Observatory) : หอดูดาวอวกาศ STEREO มี 2 ดวง
ดวงหนึ่งอยู่ในตำแหน่งล้ำหน้าวงโคจรของโลก อีกดวง
หนึ่งอยู่ในตำแหน่งตามวงโคจรของโลก ทังสองดวงใช้ใน
้
การศึกษาดวงอาทิตย์และการพ่นมวลโคโรนา (CME) ใน
ลักษณะ 3 มิติ คล้ายๆ ตาคนเรา 2 ข้าง มองภาพเป็น
3 มิตินั่นเอง
หอดูดาวอวกาศคู่ STEREO จะช่วยให้เข้าใจ
สาเหตุการเกิด CME และลักษณะการเคลื่อนที่ของ
CME ในอวกาศ อีกทั้งยังศึกษากลไกการเกิดและ
ภาพจำลองหอดูดาวอวกาศคู่ STEREO กำลังศึกษา CME ในแบบ 3 มิติ
POES (Polar Operational Environmental Satellite) : ดาวเทียม POES เป็นดาวเทียมซึ่งเคลื่อนที่ผ่าน
บริเวณขัวโลก มีเซ็นเซอร์ตรวจจับอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนรวมทังยังตรวจจับการเกิดแสงเหนือ-แสงใต้ (ออโรรา้
้
aurora) ได้
ACE (Advanced Composition Explorer) : ดาวเทียม ACE ศึกษาลมสุรยะ อนุภาคสุรยะพลังงานสูง และ
ิ
ิ
สนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ (interplanetary magnetic field) ดาวเทียม ACE สามารถเตือนภัยจากพายุ
แม่เหล็กโลกได้ล่วงหน้าราว 1 ชั่วโมง
Advanced Composition Explorer
DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) : โครงการนี้มีดาวเทียมซึ่งติดอุปกรณ์ตรวจจับ
อนุภาคพลังงานต่ำ (ในช่วง 30-30,000 อิเล็กตรอนโวลต์) ที่อาจทำให้เกิดแสงออโรรา และมีอุปกรณณ์ตรวจวัด
การกระเพื่อมของสนามแม่เหล็กโลก (geomagnetic fluctuation) ทีเกิดจากปรากฏการณ์ทางกายภาพของโลก เช่น
่
การไหลของกระแสไฟฟ้าในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ในแถบละติจูดสูง เป็นต้น
สรุป
ข้อมูลเกี่ยวกับแง่มุมต่างๆ ของพายุสุริยะที่นำเสนอในบทความนี้แสดงให้เห็นว่า วงการวิทยาศาสตร์ให้
ความสนใจกับสภาพลมฟ้าอวกาศและพายุสุริยะอย่างมาก และคอยเฝ้าจับตาการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ที่กำลังเกิดขึ้น
อยู่ตลอดเวลา ดังนั้น คนทั่วไปจึงน่าจะเบาใจเกี่ยวกับผลกระทบที่อาจเกิดจากพายุสุริยะได้มากทีเดียว
การมีความรู้ที่ถูกต้องจะช่วยให้เราตระหนักว่าอะไรสำคัญ อะไรควรใส่ใจ โดยไม่ตื่นตระหนกต่อข่าวลือ
ข่าวลวงต่างๆ ที่มีอยู่อย่างมากมายในปัจจุบัน

9. Descriptor
Extreme
Severe
Strong
G5
G4
G3
Kp values*
Kp = 9
Kp = 8, including a 9-
Kp = 7
Power systems: widespread voltage control problems and protective system problems can occur, some
grid systems may experience complete collapse or blackouts. Transformers may experience damage.
Spacecraft operations: may experience extensive surface charging, problems with orientation, uplink/
downlink and tracking satellites.
Other systems: pipeline currents can reach hundreds of amps, HF (high frequency) radio propagation
may be impossible in many areas for one to two days, satellite navigation may be degraded for days,
low-frequency radio navigation can be out for hours, and aurora has been seen as low as Florida and
southern Texas (typically 45 ํ geomagnetic lat.)**.
Duration of event will influence severity of effects
Effect
Power systems: possible widespread voltage control problems and some protective systems will
mistakenly trip out key assets from the grid.
Spacecraft operations: may experience surface charging and tracking problems, corrections may be
needed for orientation problems.
Other systems: induced pipeline currents affect preventive measures, HF radio propagation sporadic,
satellite navigation degraded for hours, low-frequency radio navigation disrupted, and aurora has been
seen as low as Alabama and northern California (typically 45 ํ geomagnetic lat.)**.
Power systems: voltage corrections may be required, false alarms triggered on some protection devices.
Spacecraft operations: surface charging may occur on satellite components, drag may increase on
low-Earth-orbit satellites, and corrections may be needed for orientation problems.
Other systems: intermittent satellite navigation and low-frequency radio navigation problems may occur,
HF radio may be intermittent, and aurora has been seen as low as Illinois and Oregon (typically 50 ํ
geomagnetic lat.)**.
กรกฎาคม - กันยายน 2555
200 per cycle
(130 days per cycle)
100 per cycle
(60 days per cycle)
4 per cycle
(4 days per cycle)
Number of storm events when Kp
level was met;
(number of storm days)
Average Frequency
(1 cycle = 11 years)
ขุมทรัพย์ทางปัญญา
Geomagnetic Storms
Scale
Category
A. NOAA Space Weather Scale for Geomagnetic Storms
ปรับปรุงล่าสุด March 1, 2005
ที่มา : http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/
Physical measure
ขอแนะนำแหล่งข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับพายุสุริยะต่อไปนี้
- NOAA Space Weather Scalesที่ http://www.swpc.noaa.gov/NOAAscales/
- เว็บสำหรับตรวจสอบสภาพลมฟ้าอวกาศรายวัน ที่ http://www.swpc.noaa.gov/today.html
- A Solar Cycle Primer from NASA (คลิป) ที่ http://www.youtube.com/watch?v=MO-SbjEJCXs
- Space Weather ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Space_weather
- Solar Storms and You! ที่ http://spacemath.gsfc.nasa.gov/NASADocs/nasa3.pdf
- The Solar Wind ที่ http://solarscience.msfc.nasa.gov/SolarWind.shtml
- Van Allen Radiation Belt ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Van_Allen_radiation_belt
- Solar Cycle Prediction ที่ http://solarscience.msfc.nasa.gov/predict.shtml
- Solar Variation ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_variation
- Solar Cycle ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cycle
- The Classification of X-ray Solar Flares ที่ http://spaceweather.com/glossary/flareclass.html
- The Flare “Myth” ที่ http://solar-center.stanford.edu/magnetism/magnetismsun.html
- Geomagnetic Storms ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Geomagnetic_storm
- Geomagnetically Induced Currents ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Geomagnetically_induced_
current
- Solar Storm of 1859 ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_storm_of_1859
- March 1989 Geomagnetic Storm ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/March_1989_geomagnetic_
storm
- Solar Energetic Particles ที่ http://en.wikipedia.org/wiki/Solar_energetic_particles
- Coronal Physics Explorer (CPEX) Approved for Extended Study ที่ http://www.nrl.navy.mil/media/
news-releases/2008/nrl-coronal-physics-explorer-cpex-approved-for-extended-study
- The Sun-Earth Connection: Heliophysics Solar Storm and Space Weather – Frequently Asked
Questions ที่ http://www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/spaceweather/index.html
- บทความและคลิปจาก NASA’s Goddard Space Flight Center ที่ http://www.nasa.gov/topics/earth/
features/2012-superFlares.html
- SWPC (Space Weather Prediction Center) Frequently Asked Questions ที่ http://www.swpc.noaa.
gov/info/FAQ.html
ภาคผนวก
NOAA Space Weather Scales
76
กรกฎาคม - กันยายน 2555
77

10. Minor
G1
Physical measure
Kp = 6
Kp = 5
Effect
Power systems: high-latitude power systems may experience voltage alarms, long-duration storms may
cause transformer damage.
Spacecraft operations: corrective actions to orientation may be required by ground control; possible
changes in drag affect orbit predictions.
Other systems: HF radio propagation can fade at higher latitudes, and aurora has been seen as low as
New York and Idaho (typically 55 ํ geomagnetic lat.)**.
Power systems: weak power grid fluctuations can occur.
Spacecraft operations: minor impact on satellite operations possible.
Other systems: migratory animals are affected at this and higher levels; aurora is commonly visible at
high latitudes (northern Michigan and Maine)**.
1700 per cycle
(900 days per cycle)
600 per cycle
(360 days per cycle)
Average Frequency
(1 cycle = 11 years)
Descriptor
Strong
Moderate
Minor
S3
S2
S1
Physical measure
104
103
102
10
Biological: unavoidable radiation hazard to astronauts on EVA; passengers and crew in high-flying
aircraft at high latitudes may be exposed to radiation risk.***
Satellite operations: may experience memory device problems and noise on imaging systems; startracker problems may cause orientation problems, and solar panel efficiency can be degraded.
Other systems: blackout of HF radio communications through the polar regions and increased
navigation errors over several days are likely.
Biological: radiation hazard avoidance recommended for astronauts on EVA; passengers and crew
in high-flying aircraft at high latitudes may be exposed to radiation risk.***
Satellite operations: single-event upsets, noise in imaging systems, and slight reduction of
efficiency in solar panel are likely.
Other systems: degraded HF radio propagation through the polar regions and navigation position
errors likely.
Biological: passengers and crew in high-flying aircraft at high latitudes may be exposed to
elevated radiation risk.***
Satellite operations: infrequent single-event upsets possible.
Other systems: small effects on HF propagation through the polar regions and navigation at polar
cap locations possibly affected.
Biological: none.
Satellite operations: none.
Other systems: minor impacts on HF radio in the polar regions.
105
Flux level of >= 10 MeV
particles (ions)*
Physical measure
Effect
Biological: unavoidable high radiation hazard to astronauts on EVA (extra-vehicular activity);
passengers and crew in high-flying aircraft at high latitudes may be exposed to radiation risk.***
Satellite operations: satellites may be rendered useless, memory impacts can cause loss of control,
may cause serious noise in image data, star-trackers may be unable to locate sources; permanent
damage to solar panels possible.
Other systems: complete blackout of HF (high frequency) communications possible through the
polar regions, and position errors make navigation operations extremely difficult.
Duration of event will influence severity of effects
Effect
50 per cycle
25 per cycle
10 per cycle
3 per cycle
Average Frequency
(1 cycle = 11 years)
Fewer than 1 per cycle
Number of events when flux level was
met (number of storm days**)
Average Frequency
(1 cycle = 11 years)
* Flux levels are 5 minute averages. Flux in particles.s-1.ster-1.cm-2. Based on this measure, but other physical measures are also considered.
** These events can last more than one day.
*** High energy particle measurements (>100 MeV) are a better indicator of radiation risk to passenger and crews. Pregnant women are particularly susceptible.
Severe
Category
Extreme
S4
S5
Solar Radiation Storms
Scale
Category
B. NOAA Space Weather Scale for Solar Radiation Storms
* The Kp-index used to generate these messages is derived from a real-time network of observatories the report data to SWPC in near real-time. In most
cases the real-time estimate of the Kp index will be a good approximation to the official Kp indices that are issued twice per month by the German
GeoForschungsZentrum (GFZ) (Research Center for Geosciences).
** For specific locations around the globe, use geomagnetic latitude to determine likely sightings
Moderate
G2
Category
78
กรกฎาคม - กันยายน 2555
กรกฎาคม - กันยายน 2555
79

11. Extreme
Descriptor
Strong
Moderate
Minor
R4
R3
R2
R1
HF Radio: Complete HF (high frequency**) radio blackout on the entire sunlit side
of the Earth lasting for a number of hours. This results in no HF radio contact with
mariners and en route aviators in this sector.
Navigation: Low-frequency navigation signals used by maritime and general aviation
systems experience outages on the sunlit side of the Earth for many hours, causing
loss in positioning. Increased satellite navigation errors in positioning for several hours
on the sunlit side of Earth, which may spread into the night side.
HF Radio: HF radio communication blackout on most of the sunlit side of Earth for
one to two hours. HF radio contact lost during this time.
Navigation: Outages of low-frequency navigation signals cause increased error in
positioning for one to two hours. Minor disruptions of satellite navigation possible on
the sunlit side of Earth.
HF Radio: Wide area blackout of HF radio communication, loss of radio contact for
about an hour on sunlit side of Earth.
Navigation: Low-frequency navigation signals degraded for about an hour.
HF Radio: Limited blackout of HF radio communication on sunlit side, loss of radio
contact for tens of minutes.
Navigation: Degradation of low-frequency navigation signals for tens of minutes.
HF Radio: Weak or minor degradation of HF radio communication on sunlit side,
occasional loss of radio contact.
Navigation: Low-frequency navigation signals degraded for brief intervals.
Duration of event will influence severity of effects
Effect
Average Frequency
(1 cycle=11 years)
Less than 1 per cycle
GOES X-ray peak brightness by
class and by flux*
8 per cycle
(8 days per cycle)
175 per cycle
(140 days per cycle)
350 per cycle
(300 days per cycle)
2000 per cycle
(950 days per cycle)
X20
(2 x 10-3)
Number of events when flux level was met;
(number of storm days)
Physical measure
X10
(10-3)
X1
(10-4)
M5
(5 x 10-5)
M1
(10-5)
* Flux, measured in the 0.1-0.8 nm range, in W.m-2. Based on this measure, but other physical measures are also considered.
** Other frequencies may also be affected by these conditions.
Severe
R5
Radio Blackouts
Scale
Category
C. NOAA Space Weather Scale for Radio Blackouts
80
กรกฎาคม - กันยายน 2555