รังสีคอสมิก (Cosmic Rays) - เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย

รังสีคอสมิก (Cosmic Rays)

รังสีคอสมิก อนุภาคพลังงานสูงจากนอกโลก มีองค์ประกอบหลัก คือ อนุภาคโปรตอน (Proton) และนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ ที่เป็นต้นกำเนิดของทั้งจักรวาล กาแล็กซี และดาวเคราะห์ต่าง ๆ 

รังสีคอสมิก (Cosmic Rays) คือ อนุภาคพลังงานสูงจากนอกโลก เป็นสสารที่เคลื่อนที่ผ่านอวกาศด้วยความเร็วเทียบเท่าความเร็วแสง โดยมีองค์ประกอบหลัก คือ อนุภาคโปรตอน (Proton) และนิวเคลียสของธาตุต่าง ๆ ที่เป็นต้นกำเนิดของทั้งจักรวาล กาแล็กซี และดาวเคราะห์ต่าง ๆ เช่น นิวเคลียสของธาตุไฮโดรเจน ฮีเลียม คาร์บอน ออกซิเจน นีออน แมกนีเซียม ซิลิคอน และเหล็ก เป็นต้น

แหล่งกำเนิดและการเดินทางในห้วงอวกาศของรังสีคอสมิก

รังสีคอสมิกประกอบด้วยอนุภาคโปรตอนซึ่งมีประจุบวกเป็นหลัก ดังนั้น เมื่อรังสีคอสมิกเดินทางผ่านห้วงอวกาศที่มีสนามแม่เหล็กกระจายตัวอยู่ทั่วทุกแห่งหน อนุภาคเหล่านี้จะถูกบังคับให้เปลี่ยนแปลงทิศทางในการเคลื่อนที่ ทำให้นักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ไม่สามารถระบุแหล่งที่มาของอนุภาคคอสมิกเหล่านี้ได้อย่างชัดเจน อีกทั้ง เมื่อรังสีคอสมิกเดินทางมาถึงโลก สนามแม่เหล็กโลกมีส่วนที่ทำให้อนุภาคคอสมิกต้องเบี่ยงเบนทิศทางการเคลื่อนที่เช่นเดียวกัน ประกอบกับความไม่สม่ำเสมอของความเข้มสนามแม่เหล็กโลก (ความเข้มของสนามแม่เหล็กโลกมีค่าสูงสุดที่บริเวณขั้วโลกและต่ำสุดบริเวณเส้นศูนย์สูตร) ทำให้ปริมาณของอนุภาคคอสมิกที่ตรวจวัดได้ในแต่ละพื้นที่ของโลกมีค่าไม่คงที่แน่นอน

การเดินทางของรังสีคอสมิกมายังโลก

แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อการศึกษาและงานวิจัยด้านรังสีคอสมิกรุดหน้าไปไกล ทำให้เกิดการค้นพบอนุภาคอีกหลายชนิดที่เกิดขึ้น เมื่ออนุภาคคอสมิกพุ่งชนอะตอมของธาตุที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศโลก เป็นตัวกำเนิดของฝนอนุภาคมูลฐานชนิดต่างๆ รวมถึงการค้นพบนิวเคลียสของธาตุใหม่ ๆ ในรังสีคอสมิก เช่น ลิเทียม เบริลเลียม และโบรอน ซึ่งส่งผลให้นักดาราศาสตร์ค้นพบองค์ประกอบของรังสีคอสมิกที่สามารถบ่งบอกแหล่งที่มาอย่างคร่าว ๆ รวมถึงประวัติการเดินทางในอวกาศของพวกมัน อย่างเช่น การได้รับพลังงานจากการระเบิดอย่างรุนแรงของดวงดาวที่เรียกว่า “มหานวดารา” หรือ “ซูเปอร์โนวา” (Supernova) และการเดินทางผ่านคลื่นการระเบิดและเศษซากของมหานวดาราที่สามารถคงอยู่ได้ยาวนานหลายพันปีที่สุดท้ายทำให้อนุภาคเหล่านี้มีพลังงานมาพอจะเดินทางผ่านห้วงอวกาศด้วยตนเอง

“มหานวดารา” หรือ “ซูเปอร์โนวา” (Supernova)

ประเภทของรังสีคอสมิก

  • รังสีคอสมิกจากดวงอาทิตย์ (Solar Cosmic Rays) คือ อนุภาคพลังงานสูงที่เกิดจากการระเบิดในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า “เปลวสุริยะ” หรือการลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (Solar Flare) และถูกเร่งโดยลมสุริยะ (Solar Wind) ที่ทำให้เกิดการปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้ออกสู่ห้วงอวกาศ
เปลวสุริยะ
  • รังสีคอสมิกจากนอกระบบสุริยะ (Extragalactic/Galactic Cosmic Rays) คือ รังสีที่เดินทางผ่านห้วงอวกาศมายังโลก ผ่านการได้รับพลังงานปริมาณมหาศาลจากเหตุการณ์ต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นในจักรวาล เช่น การระเบิดของซูเปอร์โนวาจากกาแล็กซีอื่นหรือจากเศษซากการระเบิดของซูเปอร์โนวาในอดีต

รังสีคอสมิกและอันตรายนอกโลก

รังสีคอสมิกพุ่งชนชั้นบรรยากาศของโลกตลอดเวลา ซึ่งในทางดาราศาสตร์มีการเรียกรังสีชนิดนี้ว่า “รังสีคอสมิกปฐมภูมิ” (Primary Cosmic Rays) หมายถึงอนุภาคคอสมิกพลังงานสูงที่พุ่งชนกับโมเลกุลของก๊าซต่าง ๆ ในบรรยากาศชั้นบนของโลก โดยเฉพาะอะตอมของธาตุไนโตรเจนและออกซิเจน ซึ่งก่อให้เกิด “รังสีคอสมิกทุติยภูมิ (Secondary Cosmic Rays)” หรือปรากฏการณ์ฝนอนุภาค (Air shower) ที่เป็นต้นกำเนิดของอนุภาคต่าง ๆ เช่น อนุภาคพายออน (Pion) มิวออน (Muon) เคออน (Kaon) โพสิตรอน (Positron) และนิวตรอน (Neutron) ที่กระจายตัวตกลงสู่พื้นผิวโลก

ฝนอนุภาค

สนามแม่เหล็กโลกและชั้นบรรยากาศของโลกปกป้องมนุษย์และสิ่งมีชีวิตจากรังสีคอสมิกกว่าร้อยละ 99 แต่สำหรับผู้ที่อยู่นอกสนามแม่เหล็กโลก โดยเฉพาะนักบินอวกาศและเครื่องมือทางดาราศาสตร์ที่ถูกส่งออกไปอยู่ในอวกาศต่างได้รับผลกระทบที่เป็นอันตรายร้ายแรงจากรังสีคอสมิกนี้ อย่างเช่น การเดินทางไปสำรวจดาวอังคารของยานคิวริออซิตี้ (Curiosity) ของนาซ่า (NASA) ที่ใช้เวลากว่า 253 วันในอวกาศ มีการเปิดเผยถึงปริมาณรังสีที่นักบินอวกาศมีโอกาสได้รับในการเดินทางไปกลับโลกดาวอังคารในระยะทางที่สั้นที่สุด (ราว 6 เดือน) อยู่ที่ราว 0.66 ซีเวิร์ต (Sievert: Sv) ซึ่งมากกว่าปริมาณรังสีที่คนงานซึ่งเข้าจัดการกับเหตุการณ์โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ระเบิดที่ฟุกุชิมะในปี ค.ศ. 2011 ได้รับอนุญาตให้สะสมมากกว่า 2 เท่า (0.25 ซีเวิร์ต) หรือเปรียบได้กับการได้รับซีที สแกน (CT Scan) ทั่วทั้งตัวในทุก ๆ 5 หรือ 6 วัน ซึ่งการได้รับรังสีในปริมาณ 1 ซีเวิร์ต สามารถเพิ่มโอกาสและความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็งร้ายแรงมากถึงร้อยละ 5.5 ขณะที่ประชาชนทั่วไปบนโลกได้รับรังสีเพียง 0.00001 ซีเวิร์ต เท่านั้นเอง

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


อ้างอิง

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (NARIT) – http://old.narit.or.th

National Aeronautics and Space Administration (NASA) – https://www.nasa.gov

Staten Island Advance – https://www.youtube.com

กรมควบคุมการปฏิบัติทางอากาศ – http://weather.rtaf.mi.th

สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ – http://www0.tint.or.th


เรื่องอื่น ๆ ที่น่าสนใจ : เทคโนโลยีอวกาศ (Space Technology)

เรื่องแนะนำ

นักเรียนไทยทดลองปลูกโหระพา เทียบกับการทดลองในอวกาศ

นักบินอวกาศญี่ปุ่นทดลองปลูกโหระพาในสถานีอวกาศนานาชาติครบ 30 วัน พร้อมส่งต้นโหระพากลับสู่พื้นโลก เพื่อให้นักวิทยาศาสตร์วิเคราะห์ผลการเจริญเติบโต และใช้เปรียบเทียบกับต้นโหระพาที่นักเรียนไทยปลูกบนพื้นโลก ภายใต้โครงการ Asian Herb in Space (AHiS) หวังสร้างแรงบันดาลใจให้เด็กไทยสนใจวิทยาศาสตร์อวกาศ โครงการ Asian Herb in Space (AHiS) เกิดจากความร่วมมือระหว่าง กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ หรือ สวทช. กับองค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น หรือแจ็กซา (Japan Aerospace Exploration Agency: JAXA) เพื่อเปิดโอกาสให้นักเรียนไทยระดับชั้นมัธยมศึกษาหรือเทียบเท่า เข้าร่วมการทดลองปลูกโหระพาบนพื้นโลก ซึ่งมีวัตถุประสงค์ให้นักเรียนได้ศึกษาและวิจัยการปลูกพืชบนอวกาศสำหรับใช้ในการดำรงชีวิต และต่อยอดการวิจัยสู่การปลูกพืชบนดาวเคราะห์ดวงอื่น เพื่อรองรับการตั้งถิ่นฐานของมนุษย์นอกโลกในอนาคต ทั้งนี้ภายหลังจากการปิดรับสมัคร (เมื่อวันที่ 15 มกราคม 2564) มีนักเรียนสมัครเข้าร่วมโครงการจำนวนมากถึง 312 ทีม จาก 133 โรงเรียนทั่วประเทศ โดยในแต่ละทีมจะมีสมาชิก 3 คน และอาจารย์ที่ปรึกษา 1 […]

ภารกิจตามหาญาติของมนุษย์ฮอบบิท

บรรดาชนเผ่าปิ๊กมี่ (pygmies) ที่อาศัยอยู่บนหมู่เกาะฟลอเรส พวกเขามีร่างกายเล็กแคระไม่ต่างจากมนุษย์โฮโม ฟลอเรเสียนซิส หรือมนุษย์ฮออบบิทที่เคยมีชีวิตอยู่เมื่อหลายหมื่นปีก่อน และขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ต้องการทราบว่าพวกเขามีสายสัมพันธ์ข้องเกี่ยวกันหรือไม่?

โดรนช่วยชีวิตนักโต้คลื่น

โดรนช่วยชีวิตนักโต้คลื่น ที่นอกชายหาดของเมือง Lennox Head ทางตอนเหนือของรัฐนิวเซาท์เวลส์ วัยรุ่นนักโต้คลื่นสองคนกำลังติดอยู่ในคลื่น  โชคดีที่ใครบางคนเห็นเหตุการณ์เข้าและแจ้งเจ้าหน้าที่ชายฝั่ง พวกเขาใช้เทคโนโลยีใหม่ที่ได้รับการฝึกฝนมานั่นคือโดรน โดรนช่วยชีวิตที่มีชื่อเรียกว่า Westpac Little Ripper Lifesaver ถูกส่งออกไปก่อนล่วงหน้า เมื่อไปถึงจุดเกิดเหตุมันปล่อยชูชีพลงไปให้ผู้ประสบภัยด้านล่างเกาะไว้ท่ามกลางคลื่นที่กำลังซัดสาด สุดท้ายเรื่องราวจบลงด้วยดี วัยรุ่นทั้งสองกลับเข้าสู่ฝั่งอย่างปลอดภัย กระบวนการช่วยชีวิตตามชายฝั่งนี้ใช้เวลาเพียงแค่ 1 – 2 นาที ซึ่งรวดเร็วกว่าการช่วยชีวิตในรูปแบบเดิม   อ่านเพิ่มเติม 5 ตัวอย่างที่โดรนใต้น้ำกำลังช่วยปกป้องมหาสมุทรให้เรา

เซลล์พืช และส่วนประกอบภายในเซลล์

โครงสร้างเซลล์พืช มีรูปร่างคงที่ มีความแข็งแรง และมีออร์แกเนลล์พิเศษที่สำคัญต่อกระบวนการสังเคราะห์แสง สำหรับพืชก็ประกอบขึ้นด้วยเซลล์เช่นกัน แต่ส่วนประกอบภายใน เซลล์พืช จะแตกต่างออกไปจากเซลล์สัตว์ ทำให้เซลล์พืชและเซลล์สัตว์มีลักษณะและสมบัติบางอย่างที่แตกต่างกัน โดย โครงสร้างเซลล์พืช ประกอบไปด้วย 1. ผนังเซลล์ (Cell wall) เป็นส่วนที่อยู่ชั้นนอกสุดของเซลล์ จะพบใน เซลล์พืช แต่ไม่พบในเซลล์สัตว์ เป็นโครงสร้างที่กำหนดขอบเขต และรูปร่างของสิ่งมีชีวิต มีหน้าที่เพิ่มความแข็งแรง ค้ำจุนโครงสร้างของเซลล์ ทำให้เซลล์คงรูป และป้องกันการสูญเสียน้ำของเซลล์พืช ในผนังเซลล์ประกอบด้วยเซลลูโลส (Cellulose) และเพกติน (Pectin) 2. เยื่อหุ้มเซลล์ (Cell membrane) ประกอบด้วยฟอสโฟลิพิด (Phospholipid bilayer) และโปรตีนเป็นส่วนมาก ทำหน้าที่ห่อหุ้มส่วนที่เป็นของเหลวและออร์แกเนลล์ภายใน ทั้งยังเป็นเยื่อเลือกผ่าน ควบคุมการเข้าออกของสารต่าง ๆ จากสิ่งแวดล้อมเข้าสู่เซลล์ 3. นิวเคลียส (Nucleus) มีลักษณะค่อนข้างกลม ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ และการถ่ายทอดพันธุกรรมจากพ่อแม่ไปสู่ลูกหลาน 4. ไซโทพลาซึม (Cytoplasm) เป็นของเหลวที่อยู่ภายในเซลล์ ประกอบด้วยออร์แกเนลล์ และสารประกอบต่าง ๆ […]