เดือนพฤษภาคม  2551

คลื่นในชั้นบรรยากาศดาวเสาร์

Saturn's Atmosphere Does the Wave 

May 16^th, 2008

Adapted from : www.space.com

นักดาราศาสตร์เผยดาวเสาร์(Saturn)ก็มีคลื่นภายในชั้นบรรยากาศ แต่จะเห็นได้จากโลกทุกๆ 15 ปีเท่านั้น 
สองทศวรรษของการศึกษาและติดตามการเปลี่ยนแปลงของดาวเคราะห์วงแหวนจากภาคพื้นดิน และจากกล้องโทรทรรศน์ที่โคจรอยู่ในอวกาศ ขณะนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบรูปแบบคลื่นภายในชั้นบรรยากาศดาวเสาร์ ซึ่งมีลักษณะคล้ายคลึงกับคลื่นที่พบในชั้นบรรยากาศส่วนบนของโลก

นักวิทยาศาสตร์พบโครงสร้างคลื่นหรือการสั่น ภายในชั้นบรรยากาศดาวเสาร์ ที่จะเห็นได้จากโลกทุกๆ 15 ปี รูปแบบริ้วที่เคลื่อนไปและกลับเหมือนคลื่นภายในชั้นบรรยากาศส่วนบน Credit: NASA/JPL

Glenn Orton นักดาวเคราะห์วิทยา จากศูนย์ปฏิบัติการเครื่องยนต์ขับดันด้วยไอพ่น(Jet Propulsion Laboratory) ขององค์การนาซา ในเมือง Pasadena มลรัฐคาลิฟอร์เนีย ประเทศสหรัฐอเมริกา กล่าวว่า “คุณสามารถค้นพบสิ่งนี้ได้ด้วยการเฝ้าสังเกตการณ์ดาวเสาร์เป็นระยะเวลานานช่วงหนึ่ง” “มันเหมือนกับร่วมกันผลักดัน 22 ปีอันมีค่า เพื่อต่อปริศนาหลายชิ้ 609; จากความร่วมมืออันสำคัญของเหล่านักศึกษาและนักวิทยาศาสตร์ทั่วทั้งโลก ด้วยกล้องโทรทรรศน์หลากหลายชนิด ริ้วที่มีรูปร่างเป็นคลื่นนี้ เคลื่อนไปและกลับภายในชั้นบรรยากาศส่วนบนของดาวเสาร์ ซึ่งขึ้นอยู่กับแถบของอุณหภูมิที่แตกต่างกันที่แต่ละระดับความสูง การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิทำให้เกิดกระแสลม ที่เคลื่อนที่ราวกับถูกแส้โบยให้ไปและกลับจากทิศตะวันออกสู่ทิศตะวันตก ทำให้พื้นที่ทั้งหมดเคลื่อนที่ราวกับคลื่น

ยานอวกาศคาสสินี (Cassini) ให้ข้อมูลจากย่านรังสีอินฟราเรด(infrared) แสดงกิจกรรมของคลื่นบนดาวเสาร์ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบมันกับโครงสร้างเชิงสภาพบรรยากาศบนโลกและดาวพฤหัสบดี(Jupiter) แต่การเปลี่ยนแปลงบนดาวเสาร์อาจใช้เวลายาวนานกว่าโลกถึง 30 ปีเลยทีเดียว ซึ่งสำหรับดาวเสาร์เองมันหมายถึง 1 ปี 

Composite Infrared Spectrometer ซึ่งติดตั้งบนยานอวกาศ cassini 

credit:NASA/JPL/CIRS

Mike Flasar หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการคาสสินี ณ ศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด(Goddard Space Flight Center) ของนาซา ในเมือง Greenbelt มลรัฐแมรีแลนด์ สหรัฐอเมริกา รวมทั้งผู้เขียนร่วมในงานวิจัยชิ้นนี้กล่าวว่า “มันคือความร่วมมืออันเยี่ยมยอดของการใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินตลอดเวลา และการสังเกตการณ์ระยะใกล้เป็นการส่ว นบุคคล กับการสั่นภายในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ผ่านยานคาสสินี” “หากไม่มียานคาสสินี เราอาจไม่เคยเห็นโครงสร้างการสั่นสะเทือนแบบนี้อย่างละเอียด”
ภาพถ่ายจากยานคาสสินีด้วยอุปกรณ์ Composite Infrared Spectrometer เผยการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดาวเสาร์จากร้อนเป็นเย็น อุณหภูมิบริเวณศูนย์สูตรทั้งสองด้านของดาวเสาร์ยังสลับกันทุกๆ ครึ่งปีดาวเสาร์อีกด้วย 

โครงสร้างรูปหกเหลี่ยมบริเวณขั้วเหนือของดาวเสาร์ ซึ่งถ่ายได้จากยานอวกาศคาสสินีของนาซา โดยยาน Voyager 

ก็เคยพอมันเมื่อปี 2523 แต่ละด้านของหกเหลี่ยมยาวประมาณ 13,800 กิโลเมตร แม้จะยังไม่ทราบสาเหตุที่แน่ชัดของมัน

แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่ามันคือคลื่นนิ่ง(standing wave) ภายในชั้นบรรยากาศ 

credit: NASA/JPL/University of Arizona

การศึกษาดาวเสาร์อย่างยาวนานขึ้น อาจทำให้นักวิทยาศาสตร์ทำความเข้าใจปรากฏการณ์นี้ได้ดีกว่า และอย่างน้อยก็ทำไมอุณหภูมิถึงสลับกันก็ต่อเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ตรงกับศูนย์สูตรดาวเสาร์เท่านั้น พฤติกรรมของสภาพอากาศที่ผิดปกตินี้ยังคงเป็นเรื่องใหม่ที่ยากต่อการอธิบายสำหรับดาวเสาร์ ซึ่งมีสภา 614;อากาศที่แปลกประหลาดอย่างเช่น โครงสร้างรูปหกเหลี่ยมที่ขั้วเหนือ รายงานการวิจัยของ Orton และข้อมูลจากยานอวกาศคาสสินีที่กำลังโคจรอยู่ในระบบดาวเสาร์ ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 8 พฤษภาคม

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

----------------------------------------------------------

การลุกจ้าเขย่าดวงอาทิตย์

Flaring Temper Causes Sun to Quake By Jeanna Bryner

May 2^nd, 2008

Adapted from : www.space.com

นักวิทยาศาสตร์เผยงานวิจัยชิ้นล่าสุดที่จะตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal Letters ฉบับวันที่ 1 พฤษภาคม ศกนี้ ระบุว่า การระเบิดอย่างรุนแรงบนดวงอาทิตย์ทำให้เกิดคลื่นเสียง(sound wave) ซึ่งกระเพื่อมไปทั่วผิวดวงอาทิตย์ งานวิจัยนี้ใช้ข้อมูลจากดาวเทียม Solar and Heliospheric Observatory (SOHO) ซึ่งเป็นความร่วมมือระหว่างองค์การ NASA ของสหรัฐอเมริกากับองค์การอวกาศยุโรป(ESA) 

ภาพถ่ายการลุกจ้าเมื่อ 28 ตุลาคม 2546 จาก Extreme ultraviolet Imaging Telescope (EIT) 

ซึ่งติดตั้งบนดาวเทียม SOHO ของนาซา แสดงการลุกจ้า(flare) ในย่านรังสีเอกซ์ 

Credit: NASA

นักดาราศาสตร์ทราบมานานแล้วว่าคลื่นเสียง(sound wave) เคลื่อนที่ได้ภายในดวงอาทิตย์ ขณะที่คลื่นชนิดนี้เคลื่อนที่ไปในพลาสมา(plasma) ของดวงอาทิตย์ คลื่นเสียงทำให้เกิดการกระเพื่อมด้วยคาบ 5 นาที จึงเรียกว่า starquake Bernhard Fleck นักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการ SOHO จากศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ด ของ NASA กล่าวว่า “เราเห็นการเคลื่อนที่ของพลาŪ 6;มาเข้าออก เข้าออกจากเรา” “มันคล้ายกับคลื่นในมหาสมุทร”
จนบัดนี้ นักวิทยาศาสตร์คลื่นดังกล่าว เกิดจากก๊าซพลุ่งพล่านบริเวณด้านในของดวงอาทิตย์ และก๊าซเหล่านั้นก็มีบทบาทจริงแต่มีอะไรที่มากกกว่านั้น การสั่นสะเทือนทั่วทั้งดาวฤกษ์นั้นสามารถคิดได้ว่าเหมือนกับเสียงที่เราได้ยินจากระฆังที่ตั้งอยู่ใจกลางทะเลทราย แล้วถูกเคาะอย่างต่อเนื่องโดยเมล็ดทราย

การสั่นระดับดาวฤกษ์ของคลื่นเสียงในดวงอาทิตย์เกี่ยวเนื่องกับการลุกจ้า(solar flare) ซึ่งแสดงใน

กราฟขวามือ ซ้ายมือแต่ละสีแสดงความเข้มของคลื่น ณ แต่ละความถี่ ตามเวลา 

Credits: SOHO/VIRGO (ESA & NASA).

Christoffer Karoff และ Hans Kjeldsen จาก University of Aarhus ประเทศ Denmark พบแหล่งพลังงานที่ให้กำเนิดการกระเพื่อมดังกล่าว ซึ่งก็คือการลุกจ้า(solar flare) นั่นเอง “สัญญาณที่เราเห็นเหมือนกับว่ามีใครบางคนเดินไปที่ระฆังแล้วตีมัน” Karoff เปรียบเทียบ “ซึ่งบอกเราว่ามีบางสิ่งหายไปจากความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการทำงานของดวงอาทิตย์” พวกเขาค้นพบความสอดคล้องระหว่างการเพิ่มขึ้นของจำนวนการลุกจ้าและความรุนแรงของการกระเพื่อมคาบห้านาที “การลุกจ้าบนดวงอาทิตย์ เขย่าดวงอาทิตย์ และสั่นสะเทือนเป็นระยะเวลาหนึ่งพร้อมทั้งการกระเพื่อมในระดับดาวฤกษ์” Fleck อธิบาย

ทิศทางของคลื่นแผ่นดินไหวชนิด p และ f หลังจากเกิดแผ่นดินไหว ณ จุด epicenter 

source: http://www3.interscience.wiley.com:8100/legacy/college/levin/0470000201/chap_tutorial/ch05/chapter05-2.html

ปรากฏการณ์ทำนองนี้เกิดขึ้นบนโลกเช่นกัน หลังจากเกิดแผ่นดินไหวครั้งใหญ่ ก็จะมีคลื่นแผ่นดินไหว(seismic wave)เกิดตามมาเป็นเวลานานหลายสัปดาห์ บางครั้งก็รุนแรงมากจนเรียกว่า after shock ตัวอย่างเช่นแผ่นดินไหวบริเวณเกาะสุมาตรา-ทะเลอันดามัน เมื่อปี 2547 ทำให้เกิดคลื่นแผ่นไหวระดับโลกเป็นเวลานานหลายสัปดาห์ ขณะนี้นั ;กวิจัยหวังว่าจะเจาะลึกลงไปว่าการลุกจ้าสัมพันธ์กับการกระเพื่อมสัมพันธ์กันอย่างไรให้แน่ชัดขึ้น

เรียบเรียงโดย : วัชราวุฒิ กฤตินธรรม ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล

----------------------------------------------------------