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

ยินดีต้อนรับสู่ฟาร์มศพ

สถานที่แห่งนี้ไม่เหมาะสำหรับคนขวัญอ่อน เพราะไม่ว่าคุณจะมองไปที่ไหนก็ตาม คุณจะเห็นแต่ศพ ศพ และศพเต็มไปหมด และทั้งหมดนี้คือของจริงล้วนๆ ร่างของผู้เสียชีวิตทั้งหมดนี้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาจากคณะมานุษยวิทยา สาขามานุษยวิทยานิติเวช ของมหาวิทยาลัยเท็กซัส ศพเหล่านี้ถูกทิ้งให้เน่าเปื่อยตามเงื่อนไขและสภาพแวดล้อมต่างๆ เพื่อช่วยให้นักวิจัยศึกษาวิธีการเน่าสลายที่แตกต่างกัน ในการไขปริศนาอาชญากรรม Krystle Lewis นักศึกษาผู้เข้าร่วมการศึกษาครั้งนี้ด้วยกล่าวว่า เธอกำลังศึกษาว่าเสื้อผ้าที่ติดอยู่กับร่างของผู้ตายนั้น จะส่งผลอย่างไรต่อศพ ในขณะที่ Justin Demere นักศึกษาอีกคนศึกษาเกี่ยวกับศพที่ถูกฆาตกรรมซึ่งร่องรอยที่ฆาตกรอำพรางไว้ จะถูกไขให้กระจ่าง ทั้งนี้ร่างของผู้เสียชีวิตทั้งหมด ทางคณะได้รับมาจากการบริจาค เพื่อการศึกษาทดลองโดยเฉพาะ   อ่านเพิ่มเติม : กลไกการเสพติดของสมอง, ทำความรู้จักกับสุริยุปราคาให้มากขึ้น

ดีเอ็นเอเผย ชาวนอร์สในกรีนแลนด์ค้างาวอลรัสให้ยุโรป

ผลการศึกษาใหม่พบกุญแจสำคัญที่ทำให้ชาวนอร์สบนเกาะกรีนแลนด์ยังคงตั้งถิ่นฐานอยู่ได้เป็นเวลานาน ที่แท้พวกเขาขายสินค้าหายากจากสัตว์ป่านี่เอง

วงแหวนแห่งไฟ : จุดกำเนิดพสุธากัมปนาท

ด้วยพลังความร้อนใต้พื้นพิภพ และการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก นำไปสู่การเกิด วงแหวนแห่งไฟ ที่ทรงพลังและพร้อมจะปะทุได้ทุกเมื่อ วงแหวนแห่งไฟ (Ring of Fire) หรือที่รู้จักกันในชื่อ “แนวเทือกเขารอบมหาสมุทรแปซิฟิก” (Circum-Pacific Belt) คือ แนวภูเขาไฟที่ยังคงคุกรุ่นและร่องลึกก้นสมุทรที่มีความยาวรวมกันกว่า 40,000 กิโลเมตร ในมหาสมุทรแปซิฟิก ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของปรากฏการณ์แผ่นดินไหวกว่าร้อยละ 90 ที่เกิดขึ้นบนโลก วงแหวนแห่งไฟประกอบไปด้วยภูเขาไฟทั้งหมด 452 ลูก หรือกว่าร้อยละ 75 ของภูเขาไฟทั้งหมดที่ปรากฏอยู่บนโลก โดยครอบคลุมพื้นที่ในมหาสมุทรและประเทศในทวีปต่าง ๆ รวมกันถึง 31 ประเทศ ไม่ว่าจะเป็นประเทศโบลิเวีย บราซิล แคนาดา โคลัมเบีย ชิลี ฮอนดูรัส อินโดนีเซีย ญี่ปุ่น นิวซีแลนด์ ฟิจิ และสหรัฐอเมริกา การกำเนิด “วงแหวนแห่งไฟ” วงแหวนแห่งไฟ เกิดจากการเคลื่อนที่เข้าหากันของแผ่นเปลือกโลกหรือแผ่นธรณีภาค (Plate) เมื่อหลายล้านปีก่อน ซึ่งก่อให้เกิดการมุดตัวลงซ้อนกันในบริเวณที่เรียกว่า “เขตมุดตัวของเปลือกโลก” (Subduction Zone) ใต้มหาสมุทร และการมุดตัวลงของแผ่นธรณีภาคนี้ […]