ภาพแสงออโรร่าที่เกิดจากการปะทะกันของสนามแม่เหล็กโลกและลมสุริยะ
ที่มา https://pixabay.com/, WikiImages

สนามแม่เหล็กโลก (Magnetosphere)

          แม่เหล็กเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่าสนใจมานานหลายพันปี เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้เกิดแรงได้โดยที่เราไม่ต้องออกแรงใด ๆ เพิ่ม จนเมื่อมนุษย์ได้นำความสามารถของแม่เหล็กมาใช้ให้เกิดประโยชน์ เช่นในประเทศจีนที่สามารถประดิษฐ์เข็มทิศขึ้นมาใช้ในการนำทางได้เป็นประเทศแรกของโลก ซึ่งวันนี้เราจะมาทำความรู้จักกับหลักการเบื้องหลังที่ทำให้เข็มทิศทำงานได้นั่นก็คือ สนามแม่เหล็กโลก…

          อย่างที่ทุกท่านทราบกันดีว่า โลกของเรานั้นมีขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ในทางภูมิศาสตร์ แต่ว่าขั้วแม่เหล็กของโลกนั้นจะอยู่สลับกัน กล่าวคือ ที่บริเวณซีกโลกเหนือนั้นจะเป็นขั้วแม่เหล็กใต้ ที่บริเวณซีกโลกใต้นั้นจะเป็นขั้วแม่เหล็กเหนือ โดยเส้นแรงแม่เหล็กก็จะชี้จากขั้วแม่เหล็กเหนือ ไปยัง ขั้วแม่เหล็กใต้ เหมือนกับแม่เหล็กทั่ว ๆ ไป นอกจากนี้ ขั้วโลกทางภูมิศาสตร์ ก็ไม่ได้อยู่ในตำแหน่งเดียวกับขั้วแม่เหล็ก เพราะขั้วแม่เหล็กโลกนั้นอยู่ห่างจากขั้วโลกทางภูมิศาสตร์ที่เป็นแกนหมุนของโลกประมาณ 10-12 องศา หรือประมาณ 1,300-1,400 กิโลเมตร

อะไรทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก

          โลกของเรานั้นเป็นสิ่งที่ “กรอบนอก นุ่มใน” เพราะที่แผ่นเปลือกโลกจะมีสถานะเป็นของแข็งเราจึงสามารถอาศัยอยู่ได้ สร้างสิ่งปลูกสร้างต่าง ๆ ได้ แต่ว่าลึกลงไปในแกนกลางกลับมีสถานะเป็นของเหลวร้อนที่มีการไหลวนตลอดเวลา ซึ่งการไหลวนนี้ทำให้แกนกลางของโลกมีลักษณะการทำงานคล้ายไดนาโม ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่เปลี่ยนพลังงานกลให้กลายเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้หลักการให้ลวดตัวนำเคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็ก เพื่อให้เกิดกระแสไฟฟ้าในลวดตัวนำ ซึ่งการผลิตไฟฟ้าของไดนาโมก็จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กนี่จึงเป็นเหตุผลที่ทำให้โลกมีสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นนั่นเอง

ขั้วแม่เหล็กโลกไม่เคยอยู่นิ่ง!

          ตำแหน่งและขนาดของขั้วแม่เหล็กโลกมีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ซึ่งเคยมีการบันทึกไว้ว่าขั้วแม่เหล็กโลกจะเปลี่ยนตำแหน่งเฉลี่ยปีละ 15 กิโลเมตร อีกทั้งการเปลี่ยนขนาดและตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กโลกเหนือและใต้นั้นเป็นอิสระต่อกัน ซึ่งปัจจุบันนี้ความห่างระหว่างขั้วโลกทางภูมิศาสตร์กับขั้วแม่เหล็กโลกนั้น ขั้วแม่เหล็กใต้อยู่ห่างมากกว่าขั้วแม่เหล็กเหนือ

เป็นฮีโร่ของโลก

          ในทางวิศวกรรมเราจะรู้ตลอดว่าไม่มีสิ่งใดที่ดีที่สุด ถ้าดีในแง่หนึ่ง ก็จะมีข้อเสียในอีกแง่หนึ่ง เช่นในกรณีของแสงจากดวงอาทิตย์ สิ่งมีชีวิตแทบจะทุกชนิดบนโลกจำเป็นต้องอาศัยแสงจากดวงอาทิตย์ในการดำรงชีวิต ไม่ว่าจะเป็นคน สัตว์ หรือพืชพันธุ์ต่าง ๆ แต่ในขณะเดียวกันดวงอาทิตย์ไม่ได้ให้แค่แสงที่ตาเรามองเห็นแต่ในแสงนั้นยังได้แฝงพลังงานในรูปของโฟตอนในทุกความยาวคลื่น และแฝงอนุภาคที่มีประจุในรูปของลมสุริยะ (Solar Wind) ที่พร้อมจะทำลายทุก ๆ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชิ้นบนโลก แต่ผู้ที่ปกป้องเราไว้นั้นก็คือ สนามแม่เหล็กโลกนั่นเอง โดยสนามแม่เหล็กโลกได้ทำการเบี่ยงกระแสการไหลของอนุภาคและพลังงานจากดวงอาทิตย์ออกไปจากโลก คล้ายกับว่าเรามีม่านพลัง หรือ บาเรียที่มองไม่เห็นปกป้องเราไว้ตลอดเวลา

สนามแม่เหล็กขั้วโลกเหนือเปลี่ยนตำแหน่งเร็วเกินไป

          จากรายงานล่าสุดของ National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) การเคลื่อนที่ของสนามแม่เหล็กที่เคลื่อนที่ไปตามขั้วโลกเหนือ ได้เคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ไม่ได้คาดการณ์กันไว้ออกไปทางเหนือของแคนาดา (Canadian Arctic) และมุ่งหน้าไปยังแถบไซบีเรียอย่างรวดเร็วเกินกว่าที่คาดไว้ ซึ่งโดยปกติแล้วการเปลี่ยนตำแหน่งของสนามแม่เหล็กโลกในหนึ่งปีจะอยู่ที่ประมาณ 15 กิโลเมตร แต่ว่าตั้งแต่ช่วงปี ค.ศ. 1990-1999 มันได้เคลื่อนที่เร็วขึ้นเป็นอย่างมากโดยเคลื่อนที่เฉลี่ย 55 กิโลเมตรต่อปี ซึ่งการเปลี่ยนตำแหน่งที่เร็วเกินไปนี้ได้ส่งผลต่ออุตสาหกรรมต่าง ๆ มากมาย เช่น อุตสาหกรรมการบินที่ใช้ระบบ GPS ในการนำทางเครื่องบิน การจัดการจราจรทางอากาศ  อุตสาหกรรมการเดินเรือ ปฏิบัติการการค้นหาและกู้ภัย การทหาร การสำรวจและการทำแผนที่

แหล่งที่มา
Science Illustrated Thailand. (2562, 5  มีนาคม).  National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA).  สืบค้นเมื่อ 9 มีนาคม 2562, จาก https://m.facebook.com/story.php?story_fbid=2111208582295991&id=159551050795097

astro.  สนามแม่เหล็กโลก (Magnetosphere).  สืบค้นเมื่อ 9 มีนาคม 2562, จาก http://astro.phys.sc.chula.ac.th/IHY/Earth/Earth_magnetosphere.htm

ครูโดม. การผลิตกระแสไฟฟ้าด้วยไดนาโม.  สืบค้นเมื่อ 9 มีนาคม 2562, จาก https://www.flagfrog.com/mit-spider-web-muscle-for-robot/