แม่เหล็ก ดึงดูดโลหะบางชนิดได้อย่างไร และมาเรียนรู้สนามแม่เหล็กในโลกของเรา

แม่เหล็ก และสนามแม่เหล็กโลก

สนามแม่เหล็กและขั้วแม่เหล็กโลก (Earth’s magnetic field and Geomagnetic poles)

ขั้วเหนือของแม่เหล็กจะหันไปทางทิศเหนือของโลกเสมอ เช่นเดียวกับกับขั้วใต้ซึ่งจะหันไปทางทิศใต้ของโลก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถยืนยันได้ว่า โลก คือแม่เหล็กขนาดใหญ่

แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะยังไม่สามารถให้คำอธิบายต่อการเกิดสนามแม่เหล็กโลกได้มากนัก แต่จากองค์ประกอบหลักภายในแก่นโลก คือ เหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) ซึ่งเป็นสารแม่เหล็กชั้นดีที่มีคุณสมบัติในการสร้างสนามพลัง หรือสนามแม่เหล็ก ทำให้นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่า การเคลื่อนที่ของหินหนืดภายในแก่นโลกชั้นนอก (Outer core) ก่อให้เกิดกระแสไฟฟ้า ซึ่งส่งผลให้เกิดสนามแม่เหล็กระหว่างขั้วแม่เหล็กโลกทั้งสอง

สนามแม่เหล็กโลก (Earth’s magnetic field) ห่อหุ้มโลกและชั้นบรรยากาศเอาไว้ โดยมีอาณาเขตที่มีแม่เหล็กกำลังสูงเรียกว่า “แม็กนีโตสเฟียร์” (Magnetosphere) ซึ่งมีความสำคัญเป็นอย่างยิ่งต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากแม็กนีโตสเฟียร์ปกป้องโลกจากรังสีต่างๆในห้วงอวกาศ รวมถึงการป้องกันเราจาก “ลมสุริยะ” (Solar wind) หรือการปลดปล่อยพลังงานและอนุภาคของดวงอาทิตย์

นอกจากนี้ การปะทะกันระหว่างลมสุริยะและสนามแม่เหล็กโลก ยังก่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่มหัศจรรย์ นั่นคือ ปรากฏการณ์แสงเหนือแสงใต้ หรือ “ออโรรา” (Aurora) ซึ่งเกิดจากการดูดกลืนและปลดปล่อยพลังงานของอนุภาคในชั้นบรรยากาศโลก (Ionosphere) ที่ก่อให้เกิดลำแสงบริเวณขั้วโลกทั้งสอง เกิดเป็นแสงเหนือ (Aurora borealis) ในแถบอะแลสกา  แคนาดา และสแกนดิเนเวีย เช่นเดียวกับแสงใต้ (Aurora australis) ที่จะพบได้ในบริเวณแอนตาร์กติก  ออสเตรเลีย  และนิวซีแลนด์

ออโรรา
แสงออโรราเคลื่อนผ่านท้องฟ้ายามราตรีคล้ายกำลังเริงระบำ

ขั้วแม่เหล็กโลก (Geomagnetic Poles) นั้นแตกต่างจากขั้วโลกทางภูมิศาสตร์ โดยที่ขั้วใต้ของแม่เหล็กโลกจะอยู่ทางซีกโลกเหนือ ในขณะที่ขั้วเหนือแม่เหล็กโลกนั้นจะอยู่ทางซีกโลกใต้ (ส่งผลให้ขั้วเหนือของแม่เหล็กในเข็มทิศชี้ไปยังทางเหนือของโลก) รวมถึงตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กโลกที่อยู่ห่างจากขั้วทางภูมิศาสตร์ประมาณ 11.5 องศา เนื่องจากขั้วแม่เหล็กโลกมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาหรือราว 11 กิโลเมตรต่อปี

ภาพแสดงขั้วแม่เหล็กของโลก

ตั้งแต่ในอดีตจนถึงปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ยังคงทำการศึกษาหินอัคนี (Igneous rock) หรือหินที่เกิดจากการแข็งตัวของหินหลอมเหลวบนแผ่นเปลือกโลก ซึ่งนำพาองค์ประกอบของโลหะภายในชั้นแก่นโลกขึ้นมา ขณะที่หินเย็นตัวลง องค์ประกอบของโลหะเหล่านี้ มักวางตัวตามแนวเส้นแรงแม่เหล็ก แสดงให้เห็นถึงทิศทางของสนามแม่เหล็กโลกในช่วงเวลานั้น

จากการสำรวจ “ฟอสซิลแม่เหล็ก” (Magnetic fossils) ทั้งหลาย ทำให้นักวิทยาศาสตร์พบว่า ในช่วงเวลาหลายล้านปีที่ผ่านมา แนวเส้นแรงที่เกิดขึ้นบนหินบ่งชี้ทิศทางของขั้วแม่เหล็กโลกซึ่งแตกต่างกันออกไป

ถึงแม้ทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน (Plate tectonics theory) จะสามารถอธิบายถึงการเปลี่ยนตำแหน่งของหินแม่เหล็กเหล่านี้ได้ แต่จากหลักฐานทางธรณีวิทยามากมาย เปิดเผยเรื่องราวที่น่าประหลาดใจกว่าการค้นพบเส้นแรงแม่เหล็กบนตำแหน่งที่แปลกๆ นี้ เพราะนักวิทยาศาสตร์สามารถยืนยันได้ว่า ในช่วง 20 ล้านปีที่ผ่านมา เกิดเหตุการณ์การสลับทิศกันของขั้วเหนือและใต้ของขั้วแม่เหล็กโลก (Geomagnetic reversal) หลายครั้ง เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในทุก 2 ถึง 3 แสนปี ทำให้สนามแม่เหล็กโลกอ่อนลงและเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ซึ่งสาเหตุที่แท้จริงเบื้องหลังการสลับขั้วกันของแม่เหล็กโลกยังคงเป็นปริศนามาจนถึงทุกวันนี้


ข้อมูลอ้างอิง

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)
โรงเรียนมหิดลวิทยานุสรณ์
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)
National Geographic
www.explainthatstuff.com
องค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA)


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravitational Force)

เรื่องแนะนำ

นักบินอวกาศหญิง :ส่งทีมหญิงล้วนเดินทางสู่อวกาศดีกว่า

ผู้หญิงมีคุณสมบัติเหมาะสมทั้งทางร่างกายและจิตใจสําหรับภารกิจอันยาวนานในอวกาศ แล้วทําไมถึงส่งแต่พวกผู้ชายไปล่ะ หากคุณกำลังวางแผนภารกิจอวกาศระหว่างดวงดาว ซึ่งเป็นภารกิจที่ใช้เวลายาวนาน และอาจเกี่ยวข้องกับการสร้างนิคมประชากรในโลกอันไกลโพ้นแล้วล่ะก็ การส่งทีม นักบินอวกาศหญิง ล้วนน่าจะเป็นตัวเลือกอันชาญฉลาด ก่อนที่คุณจะเลิกคิ้วสงสัยกับความเป็นไปได้นี้ โปรดอย่าลืมว่านาซาเลือกรับและให้แต่ลูกเรือเพศชายบินมาหลายทศวรรษแล้ว ความจริงในรอบ 58 ปีที่เราส่งมนุษย์ขึ้นสู่วงโคจร ราวร้อยละ 11 ของทั้งหมด หรือคิดเป็น 63 คน เป็นผู้หญิง “ภารกิจหญิงล้วนดูจะเป็นสิ่งที่นาซาหลีกเลี่ยง เพราะอาจดูเหมือนเป็นการสร้างภาพมากไปหน่อย” มากาเร็ต ไวต์แคมป์ ภัณฑารักษ์ที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติ กล่าว แต่ในบางแง่ ผู้หญิงเหมาะกับการเดินทางไปอวกาศมากกว่าผู้ชาย ลองพิจารณาปัจจัยสี่ประการเหล่านี้ ผู้หญิงโดยทั่วไปตัวเล็กกว่า ผู้หญิงได้รับผลกระทบทางกายภาพน้อยกว่าจากการเดินทางไปกับยานอวกาศ ผู้หญิงมีบุคลิกตามธรรมชาติที่เหมาะกับภารกิจระยะยาว แต่ที่สำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ากัน การสร้างประชากรในอีกโลกจำเป็นต้องอาศัยการสืบพันธุ์ ซึ่งย่อมเป็นไปไม่ได้ถ้าขาดผู้หญิงที่มีชีวิตเลือดเนื้อ ขณะที่งานของพวกผู้ชายอาจตามมาทีหลังก็ได้ ประการแรก ข้อได้เปรียบด้านนํ้าหนัก การส่งมนุษย์ที่ตัวเบากว่าไปอวกาศเป็นเรื่องฉลาด เพราะการส่งจรวดสู่อวกาศและบินไปที่ต่างๆ นั้น จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงซึ่งมีราคาค่างวด “พวกเราบางคนเล็งเห็นนานแล้วว่า การมีลูกเรือหญิงล้วน หรืออย่างน้อยมีสักคนที่ตัวเล็กกว่า ย่อมเป็นข้อได้เปรียบในแง่นํ้าหนักของภารกิจทั้งหมด” เวย์น เฮล อดีตวิศวกรนาซาและผู้จัดการโครงการกระสวยอวกาศ กล่าว การส่งผู้หญิงที่ตัวเล็กกว่าหกคนสู่อวกาศนานหลายเดือนหรือหลายปี อาจแพงน้อยกว่าการส่งผู้ชายกำยำลํ่าสันหกคนมาก และนํ้าหนักของร่างกายที่น้อยกว่าก็เป็นเพียงส่วนน้อยเท่านั้น ความแตกต่างนอกจากนั้น ได้แก่ […]

บางส่วนของออสเตรเลียเคยเป็นส่วนหนึ่งของทวีปอเมริกาเหนือ

บางส่วนของออสเตรเลียเคยเป็นส่วนหนึ่งของทวีปอเมริกาเหนือ ผลการศึกษาใหม่ทางธรณีวิทยาโดยทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคอร์ติน ในรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลีย ได้วิจัยชั้นดินใต้เมืองจอร์จทาวน์ ในภูมิภาคนอร์ทควีนส์แลนด์ ทางตอนเหนือของออสเตรเลีย พวกเขาพบว่าดินแดนแถบนี้เคยเป็นส่วนหนึ่งของผืนทวีปอเมริกาเหนือและได้แยกตัวออกมา เคลื่อนตัวเดินทางไปทั่วโลก แตกกระจายเป็นทวีปเล็กทวีปน้อย ก่อนจะมาตั้งอยู่ ณ พื้นที่นี้ในปัจจุบัน ย้อนกลับไปเมื่อ 300 ล้านปีก่อน แผ่นดินทั่วโลกเชื่อมต่อกันเป็นผืนเดียวเรียกว่ามหาทวีป Nuna หรือ Columbia ก่อนที่จะแยกตัวออกจากกันกลายเป็นทวีปต่างๆ ทีมวิจัยพบว่าบางส่วนของทวีปอเมริกาเหนือที่พวกเขาพบนี้ไม่เพียงแต่ครอบคลุมพื้นที่ทางตอนเหนือของออสเตรเลียเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงชั้นดินที่อยู่ใต้เมืองจอร์จทาวน์ด้วย เมืองเล็กๆ ที่มีประชากรราว 250 คนนี้ มีชั้นหินเก่าแก่จากแคนาดาที่สามารถย้อนอายุได้ไกลถึงบรมยุคโพรเทอโรโซอิก (ช่วงเวลาหนึ่งทางธรณีกาล ที่อยู่ระหว่าง 2,500 ล้านปีถึง 542 ล้านปีก่อน) รายงานการค้นพบระบุเมื่อราว 1,660 ล้านปีก่อน เกิดช่องว่างขนาดใหญ่ขึ้นระหว่างแผ่นดินของเมืองจอร์จทาวน์ปัจจุบันกับแผ่นดินของทวีปอเมริกาเหนือส่งผลให้เกิดการแยกตัวออก แทนที่ผืนดินขนาดเล็กที่แยกตัวออกมานี้จะเคลื่อนที่ตามทวีปใหญ่ Adam Nordsvan หัวหน้าผู้ศึกษาวิจัยโครงการนี้จากมหาวิทยาลัยเคอร์ตินอธิบายว่า ผืนดินของเมืองจอร์จทาวน์เป็นเหมือนกับชั้นหินเก่าที่ถูกล้อมรอบด้วยชั้นหินที่มีอายุอ่อนกว่า “นิวซีแลนด์เองก็เป็นตัวอย่างที่น่าสนใจในกรณีนี้” เขากล่าว ขณะนี้ทีมนักวิจัยกำลังพยายามประมวลภาพของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นว่าโฉมหน้าของทวีปบนโลกนั้นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในอดีตที่ผ่านมา เรื่อง Lulu Morris   อ่านเพิ่มเติม ภูมิประเทศอันน่ามหัศจรรย์จากเทคโนโลยี Laser Scanner

ดาวเสาร์ กลายเป็นดาวเคราะห์ที่มีดาวบริวารมากที่สุด หลังค้นพบดวงจันทร์เพิ่มเติม

ในเดือนตุลาคม ปี 2016 ยานอวกาศแคสซินีของนาซาจับภาพล่าสุดของ ดาวเสาร์ และวงแหวนของมันไว้ได้ เกือบสามปีให้หลัง นักดาราศาสตร์ได้ประกาศค้นพบดวงจันทร์ดวงเล็ก 20 ดวงโคจรรอบดาวเสาร์ รวมทั้งสิ้นเป็นจำนวน 82 ดวง ภาพถ่ายโดย NASA/JPL-CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE จากการค้นพบบรรดาดวงจันทร์บริวารใหม่ครั้งนี้ ดาวเสาร์ ได้เอาชนะดาวพฤหัสบดีในฐานะดาวเคราะห์ที่มีดวงจันทร์บริวารมากที่สุดในระบบสุริยะจักรวาล ดาวพฤหัสบดีอาจได้ชื่อว่าเป็นจ้าวแห่งระบบสุริยะจักรวาล แต่ทว่าดาวเสาร์นั้นมีดาวบริวารมากกว่า ในวันนี้ นักดาราศาสตร์ได้ประกาศว่า พวกเขาได้ค้นพบดวงจันทร์บริวารใหม่รอบดาวเสาร์ 20 ดวง รวมเป็นจำนวน 82 ดวง ซึ่งเป็นจำนวนดวงจันทร์ที่มากที่สุดในระบบสุริยะจักรวาล การเอาชนะของดาวเสาร์ในครั้งนี้เกิดขึ้นหนึ่งปีภายหลังการประกาศว่ามีการค้นพบดวงจันทร์ดวงใหม่ 12 ดวงรอบดาวพฤหัสบดี แต่ในวันนี้ ดาวเสาร์ได้เอาชนะจำนวนดวงจันทร์บริวารของดาวพฤหัสบดีที่มีอยู่ 79 ดวงแล้ว โดยดวงจันทร์ที่มีขนาดค่อนข้างเล็กเหล่านี้สามารถช่วยให้นักดาราศาสตร์มีความเข้าใจการชนกัน (collisions) ที่เกิดขึ้นในช่วงต้นของระบบสุริยะจักรวาลได้มากยิ่งขึ้น และช่วยให้พวกเขากำหนดเป้าหมายของการสำรวจบรรดาดาวแก๊สยักษ์ (ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่ไม่ได้มีองค์ประกอบของหินหรือสสารแข็ง ในระบบสุริยะมีดาวแก๊สยักษ์ 4 ดวงคือ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน) ในอนาคต โดยในตอนนี้ มีภารกิจสำรวจอวกาศที่เกี่ยวข้องกับดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์อยู่ 3 ภารกิจ […]