ทฎษฎีแม่เหล็กโลก...............สลับ ขั้ว........

ทฎษฎีแม่เหล็กโลก...............สลับ ขั้ว........

เฉพาะวันนี้ผมยังคงให้รายละเอียดหมดไม่ได้ แต่คงจำเป็นต้องให้ล่วงหน้าไว้ก่อน ถ้าหากตอนนี้ ทั่วแปซิฟิก เกิดปฎิกริยาของภูเขาไฟขึ้นหลายจุด แล้วล่ะก็ ผมคงต้องลงให้ดูกันคร่าวๆก่อนแล้วล่ะครับ.............

...........ก่อนอื่นจะเล่าถึงเหตุการณ์ปัจจุบันหากการสลับขั้วแม่เหล็กของ แกนโลกในตอนนี้อยู่ในสภาวะค่อนข้างพร้อมสลับ แต่ยังไม่พร้อมซะทีเดียว ซึ่งอดีต 50-100 ปีก่อนนั้นการเคลื่อนของตำแหน่งขั้วแม่เหล็กโลกนั้นอยู่ที่ไม่กี่กิโลเมตร ต่อปี ประมาณ 1-5 กิโลเมตรต่อปี แต่ปัจจุบัน 30-50 ปีก่อน พบว่าการเคลื่อนที่ของขั้วแม่เหล็กโลกนั้น เร็วขึ้นถึง 38-41 กิโลเมตรต่อปี ฉนั้นเป็นไปได้ว่าอาจจะมีการสลับขั้วเกิดขึ้น..............


นี่คือภาพการสลับขั้วแม่เหล็กที่สมาคมดาราศาสตร์ไทยหรือ หลายๆที่ใช้กัน ไม่เว้นแม้กระทั่ง นาซ่า



.............ส่วนนี้คือรายละเอียดที่ ผมได้ลองวาดแสดงแผนภาพโลกปกติกับขณะสลับขั้วแม่เหล็ก (ขอเป็นภาษาอังกฤษนะครับ ไม่อยากให้เป็นภาษาไทยถ้ามีคนนำไปที่อื่นอาจจะ โดนดักคีย์แล้วตามตัวผมได้) ..... ซึ่ง สมาคมดาราศาสตร์ไทยอาจไม่ได้บอก หรือนึกไม่ถึงก็ไม่รู้นะครับ




จากรูปที่ผมวาด แสดงโลก ปกติ กับ ขณะสลับขั้วแม่เหล็ก จากที่ศึกษารูปแบบการทำงานของแม่เหล็กโลก มา

รูปที่ผมวาด ด้านบนของภาพ จะเห็นว่า โลกในสภาวะปกตินั้นชั้นของสนามแม่เหล็กจะคงที่ และรักษาระดับการไหลเวียนและอุณหภูมิของ ของเหลว แม๊กม่า ในแกนโลกชั้นนอกเอาไว้ได้ดี

.......แต่ ...........เมื่อเกิดการสลับขั้ว ( อันนี้ก็เทียบกันเองนะครับว่าเหมือนกันแค่ไหน ผมอาจจะวาดได้ไม่ละเอียดเหมือนของเค้า )

........ชั้นของแม่เหล็กที่เคยต่อกันอยู่จะ แยกออกจากกัน แม๊กม่าในแกนโลกจะไหลเวียนผิดปกติ และแกนโลกจะไม่สามารถรักษาอุณหภูมิของแกนโลกให้อยู่ในวงจำกัดได้ จังปลดปล่อยอุณหภูมิ ออกมาจนถึงชั้นแมนเทิล โดยอุณหภูมิแกนโลกชั้นนอกในตำราส่วนใหญ่บอกว่า 5500 องศาเซลฯ แล้วเมื่อ มันออกมาหลอมละลายแมนเทิลก็จะเกิดแรงดันขึ้นทุกที่ของโลก ก่อให้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟ อันเนื่องมาจากแกนโลกชั้นนอกขยายตัว

..............เมื่อแกนโลกชั้นนอกขยายตัว ไปดันแผ่นเปลือกโลกทุกแผ่นสิ่งที่น่ากลัวที่สุด ให้ดูภาพถัดลงมาจากแผ่นที่ผมวาดนะครับ
.......อยากถามก่อนว่า แผ่นเปลือกโลกแผ่นไหน ที่มีการรับแรงดันจากใต้โลกได้มากที่สุด ( ผมหมายถึงจะมีปฎิกริยาให้เห็นเป็นอันแรก )
....... วิเคราะห์กันง่ายๆ แผ่นไหนมีสภาพเหมือนเรือมากที่สุด นั่นคือ ต้องบาง มีพื้นที่กว้าง ..............

คำตอบคือ ........แผ่นแปซิฟิกครับ บางที่สุด ไปดูข้อมูลกันตามเว็บไซด์อื่นๆนะครับ ไม่อยากบอกมาก ซึ่งบางที่สุดหน้าปะทะมากที่สุด น้ำหนักไม่เกี่ยวเนื่องจากหน้าปะทะจากภายในโลกก็กว้างมาก ( รอบวงแหวนแห่งไฟกว้างแค่ไหนลองคิดดู คือ รอบมหาสมุทรแปซิฟิกทั้งหมดอ่ะ ) ก็จะเกิดการดันตัวของแผ่นแปซิฟิกขึ้น และเกิดแผ่นดินไหวโดยรอบแผ่นแปซิฟิก .........

............ยังจำกันได้มั๊ยที่ผมบอกว่า เมื่อวงแหวนแห่งไฟได้เปิดออก หรือ มีปฎิกริยาครบวง...........
....... หมายถึงอะไร ดูภาพ ตรงกลางของกระดาษที่ผมวาด เมื่อเกิดการดันตัวขึ้นมาจากความร้อนภายในของโลก จะดันแผ่นแปซิฟิกขึ้นมา และ ทำให้เกิดแผ่นดินไหว+แผ่นดินถล่มตามรอยต่อ ของแผ่นแปซิฟิกกับแผ่นอื่น ..........

ผลคืออะไร? ............เมื่อแผ่นแปซิฟิกยกตัวขึ้นทั้งแผ่น จะเกิดการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทั้งโลก โดยไม่ต้องรอให้น้ำแข็งละลายจากภาวะโลกร้อนเลย

.......ลองคิดดู?......... ถ้าแผ่นแปซิฟิกยกตัวขึ้นมา 10 เมตรระดับน้ำทะเลทั่วโลกจะสูงขึ้นแค่ไหน?................


...........มาต่อกันเรื่องสนามแม่เหล็กเลยครับ ดูภาพ ด้านล่างแผ่นกระดาษที่ผมวาดนะครับ

........จะเห็นว่าปกติ ขั้วใต้จะไหลไปหาขั้วเหนือ โดยมีทิศทางต่างกันออกไปตามพื้นที่ต่างๆ แต่ว่า เมื่อเกิดการสลับขั้ว เกิด ขั้วแม่เหล็กใหม่ขึ้นมากมาย (ดูภาพของที่เค้าทำมาด้วยนะครับ) แล้วกลับมาดูของที่ผมวาดไว้ นั่นคือ เมื่อสลับขั้ว ทิศแม่เหล็กจะไม่คงที่ และเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วตลอดเวลา ถ้าเป็นไปตามทฎษฎี แน่นอน มันจะสร้างแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ได้ แทบทั่วโลก
.....................ความเร็วแม่เหล็กขณะสลับขั้ว การปรับสมดุลของมันนี้ค่อนข้างน่ากลัวมาก เพราะแม่เหล็ก และเปลือกโลก เริ่มเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็ว สมมุติให้แค่ 1-8 เมตรต่อชั่วโมง มาปะทะกัน อะไรจะเกิดขึ้น? มันคงไม่ใช่ 8-9.5 ริกเตอร์แน่นอน อาจถึง 10-18.5 ริกเตอร์ เนื่องจากความเร็ว+น้ำหนักที่ชนกันของเปลือกโลกนั้นมีมาก โมเมนตัมจึงสูงมาก


พักไว้แค่นี้ก่อนนะครับ เดี๋ยวพรุ่งนี้ถ้าว่างจะมาตอบ อีกหลายๆส่วนที่ยังไม่ได้อธิบาย..................


โดยคุณ lord seyren

 

<table bgcolor="#e0ffff" border="1" bordercolor="#1e90ff" cellpadding="2" cellspacing="0" width="600"> <tbody><tr><td> <table align="center" border="0" width="590"> <tbody><tr><td align="left"> ความเห็นที่ 1 โดยคุณ lord seyren Member [31-05-2010 21:28] #28889 </td> <td align="right"> </td> </tr></tbody></table> <table align="center" border="0" width="590"> <tbody><tr><td>
...............อ่อเสริมก่อน ที่แผ่นแปซิฟิกดันตัวขึ้นมานั่นแหละคือ น้ำท่วมโลกที่ลือกันให้ลั่น ทฎษฎีนี้ก็โยงมาเกี่ยวกับน้ำท่วมโลกเหมือนกัน .......... นิวทริโน ไม่เกี่ยวกับทฎษฎีนี้ แกนโลก ถึงเวลาของมัน ก็จะสลับเอง ภูเขาไฟอาจจะเกิดก่อตัวขึ้นมาใหม่ได้ก็ช่วง สภาวะพร้อมสลับขั้ว ยาวไปจนถึง ช่วงหลังสลับขั้วเสร็จไปแล้วไม่น้อยกว่า 15 ปี

..............สังเกตุรึเปล่าครับว่า ที่เค้าสร้างภาพขณะโลกสลับขั้วแม่เหล็ก มันจะมีขั้วเหนือ-ใต้ โผล่ออกมาเต็มไปหมด นั่นล่ะครับ ที่ผมบอกว่าแม่เหล็กผิวโลกจะปั่นป่วน และ เปลี่ยนเส้นทางเรื่อยๆ ตลอดเวลา และ อย่างรวดเร็วด้วย ก่อให้เกิดแผ่นดินไหวถี่ขึ้น ซึ่งจะเป็นไปตามทฎษฎีแผ่นดินไหวกับแม่เหล็กโลก
ความถี่คงไม่ต้องถาม...................ขณะนั้นอาจจะไหวตลอดเวลาเลยก็ ได้........................................................ </td></tr> </tbody></table> </td></tr> </tbody></table>

 

<table bgcolor="#e0ffff" border="1" bordercolor="#1e90ff" cellpadding="2" cellspacing="0" width="600"> <tbody><tr><td> <table align="center" border="0" width="590"> <tbody><tr><td align="left"> ความเห็นที่ 2 โดยคุณ Kkkk (183.89.245.9) [01-06-2010 01:31] #28893 </td> <td align="right">
</td> </tr></tbody></table> <table align="center" border="0" width="590"> <tbody><tr><td>
Link ข้อมูลไว้อ้างอิง
1.Pacific Plate
Pacific Plate - Wikipedia, the free encyclopedia
2.แกนโลก
โลก - วิกิพีเดีย
3.แมนเทิล
เป็นเปลือกโลกส่วนที่บางที่สุดเพราะเป็นธรรมชาติของเปลือกโลกที่อยู่ใต้ มหาสมุทร

อ่านแล้วก็มีคำถามในใจเลยลอง List ออกมาครับ

1.มีเวปไหนมีการ Plot กราฟจำนวนการเกิดแผ่นดินรวมในแต่ล่ะปีว่ามีจำนวนโดยรวมสูงขึ้นจริงหรือไม่
2.เวลาเกิดการสลับขั้วอุณหภูมิของชั้นแม็คม่าสูงขนาดทำให้แผ่นเปลือกโลกบาง ลงได้แบบในหนัง 2012 เลยเหรอครับ
3.ชั้นแม่เหล็กที่ปั่นป่วนสามารถเพิ่มอุณหถูมิให้แกนโลกได้ระดับไหน </td></tr> </tbody></table> </td></tr> </tbody></table>

 

สนามแม่เหล็กในทางช้างเผือก

<!-- start node-forum.tpl.php -->

• 
• Administration

Posted: Sun, 2010-04-04 22:13
ทางช้างเผือกนั้นมีสนามแม่ เหล็กเป็นของตัวเอง อย่างที่ทราบกันว่าระบบสุริยะจักรวาลกำลังเคลื่อนตัวผ่านระนาบของทางช้าง เผือก และสนามแม่เหล็กเหล่านี้ก็ส่งผลกระทบต่อระบบสุริยะจักรวาล และโลกโดยรวม ซี่งสังเกตได้จากผลการทางลองของดาวเทียม IBEX ส่วนการอธิบายที่มาของสนามแม่เหล็กไฟฟ้านี้ นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามอธิบายไว้ที่ในลิงค์ข้างล่าง

 

[FONT=Arial, Helvetica, sans-serif]CORONAL HOLE: [/FONT] A coronal hole on the sun is turning to face Earth. Coronal holes are places in the sun's atmosphere where the magnetic field opens up and allows solar wind to escape. Here is a magnetic map of the hole from NASA's Solar Dynamics Observatory:

Image credit: Karel Schrijver, Lockheed Martin SAL​

In the image, magnetic field lines are color-coded. White field lines are closed; they hold the solar wind in. Golden field lines are open; they allow the solar wind out.
A stream of solar wind flowing from this coronal hole is expected to reach Earth on or about August 24th. High-latitude sky watchers should be alert for auroras when it arrives.

 

น่าจะมีเยอะอยู่ พวกดาวเทียม gps แม่เหล็ก เครื่องนำทาง อุปกรณ์อิเลคทรอนิคส์ อะไรอย่างเนี๊ยะ

 

เรื่องสรุป เดี๋ยวจะลองๆ สรุปอีกทีจากข้อมูลต่างๆ ที่มีอยู่

ความเห็นส่วนตัวนะ มีอะไรหลายอย่างในโลกนี้เปลี่ยนแปลงเยอะมาก (เป็นตรงกันข้าม) ประเทศที่เคยร้อนก็หนาวจัด ประเทศที่หนาวก็ร้อน (heat wave) น้ำท่วมแรงๆ (น้ำหนักน้ำจำนวนมหาศาลขังไว้ที่ใดที่หนึ่งย่อมมีผลต่อโลกทั้งใบ) พายุ (ใต้ฝุ่น) จากเคยก่อตัวแถวๆ ฟิลิปปินส์ เดี๋ยวนี้ขยับมาใกล้ๆ เวียตนาม เคยพัดจากขวามาซ้าย ก็เบี่ยงขึ้นบน ในใจคิดว่า คงมีอะไรเปลี่ยนแปลงกับโลกเราแน่นอนแล้ว เพียงแต่นักวิทยาศาสตร์จะมีข้อมูลหรือไม่ หรือจะบอกหรือไม่เท่านั้น

ตอนดูสารคดีเีกี่ยวกับ โลกและจักรวาล และการเปลี่ยนแปลง จะเห็นว่าทุกอย่างมีเกิดและดับ เพียงจะมีความต่อเนื่องได้นานเท่าไหร่ พระอาทิตย์เราก็จะดับในอนาคต แล้วก็เกิดดาวใหม่ ต่อเนื่องนี้ไป

อย่างโลกเรายุคไดโนเสาร์ ก็ครองโลกมานาน เมื่อเทียบกับยุคมนุษย์ (อาจเพราะว่าไดโนเสาร์อายุยืน ก็จะอยู่ในโลกนี้นาน เมื่อเทียบกับมนุษย์ซึ่งอายุสั้นกว่า ก็จะครองอยู่ในโลกนี้สั้นกว่า)

เคยนั่งมองภูเขาแล้วคิดว่า นี่นะ!!!อีกหลายล้านปี มันก็อยู่ของมันอย่างนี้ หรือมันอาจอยู่หลายล้านปีมาก่อน ซึ่งเทียบกับอายุมนุษย์ช่างสั้นมาก

ในสารคดีบอกว่า อีกกี่พันล้านปี ไอ้นี่ จะเปลี่ยนเป็นไอ้นั่น (เป็นต้น) ก็เลยหวลคิดมาว่า เฮ้ย คนเราอายุแค่ระดับสิบเอง ยิ่งตอนนักวิทยาศาสตร์วิจัยกันเรื่องต้นกำเนิดมนุษย์ ในใจก็คิดไปว่า รู้แล้วว่ามนุษย์นี่เกิดมาเพราะความไม่รู้จริงๆ พลังงานมารวมตัวกัน ทั้งดีและไม่ดี แล้วก็มีตัวตนขึ้นมา (จากความว่างเปล่าของจักรวาล) มาเป็นดวงจิตแต่ละดวง แล้วก็เกิดเป็นสิ่งมีชีวิต มีตัวเราของเรา ---> อันนี้ต้องบอกก่อนว่า เป็นความคิดที่สอนตัวเองขณะดูสารคดี อิอิ เพราะฉะนั้นเราจะกลับไปอยู่เป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลได้ ก็ต้องละความมีตัวเรา การไม่มีตัวตน ทุกอย่างมีแค่รูปและนาม ไม่มีเรา มันก็แค่ส่วนหนึ่งในธรรมชาติเท่านั้นเอง

คุยมาเยอะ จริงๆ ไม่ได้เกี่ยวกับคำถามที่ถามเท่าไหร่ แต่จริงๆ อยากจะบอกว่า เวลาดูสารคดีแล้วมันเห็นภาพแบบนี้จริงๆ อยากจะมาเล่าให้เพื่อนๆ ฟังหลายหนแล้วแต่ก็ยังไม่มีโอกาส (ปกติ เอามาแปะเฉยๆ ไม่ค่อยมีการใ่ส่คำบรรยายมาก อิอิ) อีกอย่างเวลาสังเกตเรื่องธรรมชาติ จริงๆ อยากบอกว่า มันก็เป็นของมันเช่นนั้นเอง แต่ที่เอามาลง บอกให้ผู้คนได้รับรู้ จะได้รู้ความเปลี่ยนแปลงณ ขณะนี้ของโลก เพื่อเป็นข้อมูลในการดำรงชีวิต หรือ การตัดสินใจในการดำรงชีวิต (หาที่เหมาะสมอาศัย) เพื่อใช้กายนี้ดำรงอยู่ต่อไป เพื่อปฏิบัติธรรมคืนทุกอย่างสู่ธรรมชาติ จะได้ไม่มีเรา แล้วก็ไม่มีทุกข์(ที่จะเกิดขึ้นกับเรา) ต่อไป

:boo::boo::boo:

 

สนามแม่เหล็กโลก​

(Magnetosphere)​

​

​

Image credit: http://liftoff.msfc.nasa.gov/academy/space/Magnetosphere.GIF​

​

สนามแม่เหล็กโลก (Magnetosphere)​

สนามแม่เหล็กโลกเกิดจากการกระบวนการไดนาโมของโลก กล่าวคือโลหะหนักที่มีสถานะเป็นของเหลวที่อยู่ในแกนโลกมีการหมุนวน ทำให้เกิดสนามแม่เล็กที่เอียงทำมุมประมาณ 10 องศาจากแกนหมุนของโลก ที่ผิวโลกมีความเข้มของสนามแม่เหล็กโลกประมาณ 30,000 - 60,000 นาโนเทสลา และความเข้มจะค่อยๆ ลดลงเมื่ออยู่ห่างจากผิวโลกมากขึ้น ​

​

​

รูปแสดงสนามแม่เหล็กโลกและแมกนีโตสเฟียร์​

Image credit: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f3/Magnetosphere_rendition.jpg​

​

ขั้วแม่เหล็กแบ่งออกได้เป็นสองแบบ คือ ​

1. ขั้วแม่เหล็ก (magnetic poles) ​

2. ขั้วแม่เหล็กโลก (geomagnetic poles) ​

ขั้วแม่เหล็กคือตำแหน่งบนโลกที่สนามแม่เหล็กโลกมีทิศทางในแนวดิ่ง กล่าวได้อีกอย่างหนึ่งว่า ความเอียงของสนามแม่เหล็กโลกที่ขั้วแม่เหล็กเหนือมีค่าเป็น 90 องศา ในขณะที่ความเอียงของสนามแม่เหล็กโลกที่ขั้วใต้มีค่าเป็น -90 องศา ดังนั้นเมื่อเอาเข็มทิศปกติ (ซึ่งปกติจะหมุนได้เฉาะในแนวขวาง) ไปไว้ที่ขั้วแม่เหล็กเหนือหรือขั้วแม่เหล็กใต้ มันจะหมุนแบบสุ่มแทนที่จะชี้ไปทิศเหนือ ​

สนามแม่เหล็กโลกอาจประมาณได้ว่าเป็นสนามแบบไดโพล ซึ่งไดโพลนั้นมีตำแหน่งอยู่ที่ใจกลางโลก และไดโพลนั้นก็เป็นแกนของสนามแม่เหล็กโลกด้วย เนื่องจากสนามแม่เหล็กโลกไม่ได้เป็นไดโพลแบบสมบูรณ์ จึงทำให้ขั้วแม่เหล็กกับขั้วแม่เหล็กโลกอยู่คนละตำแหน่งกัน ​

​

​

รูปแสดงสนามแม่เหล็กโลก เปรียบเทียบกับแท่งแม่เหล็ก​

Image credit: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnetic/imgmag/mearthbar.gif​

​

ตำแหน่งของขั้วแม่เหล็กไม่ได้อยู่นิ่งกับที่ แต่จะเคลื่อนไปประมาณ 15 กิโลเมตรต่อปี เนื่องจากสนามแม่เหล็กโลกมีการเปลี่ยนแปลงขนาดและตำแหน่งอยู่ตลอด ขั้วแม่เหล็กทั้งสองมีการเคลื่อนตัวตลอดเวลา และไม่ขึ้นแก่กัน ปัจจุบันขั้วแม่เหล็กใต้อยู่ห่างจากขั้วโลกมากกว่าที่ขั้วแม่เหล็กเหนืออยู่ ห่างจากขั้วโลก​

บริเวณที่ล้อมรอบ วัตถุท้องฟ้า (astronomical objects) ที่เกิดจากสนามแม่เหล็กของตัวมันเองเรียกว่า แมกนีโตสเฟียร์ (magnetosphere) โลกของเราก็มีแมกนีโตสเฟียร์ และดาวเคราะห์ที่มีสนามแม่เหล็ก (magnetized planets) อื่นๆ เช่น ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน นอกจากนี้เทหวัตถุท้องฟ้า (celestial objects) เช่นดาวแม่เหล็กก็มีแมกนีโตสเฟียร์เช่นกัน รูปร่างลักษณะของแมกนีโตสเฟียร์ของโลกนั้น จะเป็นผลมาจากสนามแม่เหล็กโลก ลมสุริยะ และ สนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ ภายในแมกนีโตสเฟียร์ จะมีไอออนและอิเล็กตรอนจากทั้งลมสุริยะ และชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ของโลก ซึ่งถูกกักโดยสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้า​

​

​

รูป แสดง magnetosphere​

Image credit: http://space.rice.edu/IMAGE/livefrom/5_magnetosphere.jpg​

​

ขอบของแมกนีโตสเฟียร์ ของโลกด้านที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์นั้นจะอยู่ห่างจากโลกประมาณ 70,000 กิโลเมตร (ประมาณ 10 - 12 เท่าของรัศมีโลก) ส่วนด้านที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์จะมีลักษณะยืดออกไปคล้ายทรงกระบอกและมี ขอบอยู่ห่างจากโลกประมาณ 20 - 25 เท่าของรัศมีโลก ส่วนที่เป็นหาง (magnetic tails) นั้นอยู่ห่างจากโลกไปถึง 200 เท่าของรัศมีโลก ที่บริเวณห่างจากโลกประมาณ 4 - 5 เท่าของรัศมีโลก ยังมีพลาสมาบางๆ ที่ประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจน และฮีเลียมหุ้มอยู่ เรียกว่า geocorona บางครั้งมันจะเปล่งแสงเมื่อถูกชนโดยอิเล็กตรอนที่มาจากแมกนีโตสเฟียร์​

แนวการแผ่รังสีของแวน อัลเลน (Van Allen's Radiation belts) เป็นแนวที่มีอนุภาคถูกกักอยู่ จำนวนมาก แบ่งออกเป็น 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ แนวการแผ่รังสีชั้นใน (Inner radiation belts) และ แนวการแผ่รังสีชั้นนอก (Outer radiation belts) โดยที่ชั้นนอกนนั้นจะเป็นบริเวณที่อยู่ห่าง จากโลกประมาณ 1.5 เท่าของรัศมีโลก และอนุภาคที่มีมากในบริเวณนี้คือโปรตอนที่มีพลังงานประมาณ 10 - 100 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ส่วนที่ชั้นนอกนั้นเป็นบริเวณที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 2.5 - 8 เท่าของรัศมีโลก และอนุภาคที่พบมาเป็นอิเล็กตรอนและโปรตอนที่มีพลังงานต่ำกว่า โดยจะมีพลังงานตั้งแต่ 65 กิโลอิเล็กตรอนโวลต์ และไม่เกิน 1 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ​

​

​

รูปแสดงอนุภาคที่ถูกกักอยู่ในแนวการแผ่รังสีแวน อัลเลน (Van Allen radiation belts)​

Image credit: http://www.physics.sjsu.edu/becker/physics51/images/28_16A_Van_Allen_belts.jpg​

​

Magnetic tails เป็นบริเวณที่เส้นสนามแม่เหล็กที่มีขั้วตรงข้ามกันขนานกัน magnetic tail ของโลกจะอยู่ไกลไปถึงวงโคจรของดวงจันทร์ และ magnetic tail ของดาวพฤหัสก็จะอยู่ไกลไปถึงดาว เสาร์​

​

อ้างอิง

- Earth's magnetic field - Wikipedia, the free encyclopedia

- Magnetosphere - Wikipedia, the free encyclopedia

 

สนามแม่เหล็กโลก ​

<table border="0" width="685"> <tbody><tr> <td>เราคงเคยเรียนลูกเสือ กันมาบ้าง ในการเดินทางไกล นอกจากจะต้องเตรียมอาหารและน้ำดื่มให้พร้อม แล้ว สิ่งหนึ่งที่จะช่วยให้ไปถึงจุดหมายได้อย่างถูกต้องไม่หลงทาง ก็ คือ แผนที่ แต่แผนที่เพียงอย่างเดียวก็คงช่วยอะไรเราไม่ได้ ถ้าเราไม่รู้ทิศ ทาง ดังนั้น ของสำคัญอีกอย่างหนึ่งที่เราจะต้องมีติดตัวไปด้วยก็คือ เข็ม ทิศ (Compass) ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันมาตั้งแต่อดีตกาล เข็มทิศอันแรกถูก ประดิษฐ์ขึ้นในประเทศจีน สมัยราชวงศ์ฮั่น ในช่วงพุทธศตวรรษที่ 15 แต่เข็ม ทิศทำงานได้อย่างไร ทำไมจึงชี้ไปในทิศทางเดิม บอกทิศเหนือเสมอ
</td> </tr> <tr> <td><table align="center" border="0" width="500"> <tbody><tr> <td>

เข็มทิศในยุคแรก ประดิษฐ์ขึ้นในประเทศจีน ในราวพุทธศตวรรษที่ 15 ประกอบด้วย ช้อนที่ทำจากแร่แม่เหล็กเป็นตัวชี้​

</td> </tr> </tbody></table></td> </tr> </tbody></table>
<table border="0" width="685"> <tbody><tr> <td>ถ้าเราเอาแท่งแม่เหล็ก อันเล็กๆมาแขวนไว้กับเส้นด้ายให้แกว่งได้อย่างอิสระ เราจะพบว่า แท่งแม่ เหล็กจะชี้ไปในทิศทางเดิมเสมอ ไม่ว่าในตอนเริ่มต้นเราจะหมุนให้มันวาง ตัวอย่างไรก็ตาม หลักการนี้ถูกนำมาใช้ในการสร้างเข็มทิศ การที่แท่งแม่เหล็ก วางตัวในแนวเดิมเสมอนี้ เกิดขึ้นเนื่องจากการที่โลกประพฤติตัวเป็นเสมือน แท่งแม่เหล็กขนาดใหญ่ และสร้างสนามแม่เหล็กครอบคลุมโลกไว้ เนื่องจากโดยทั่ว ไปแล้วสนามแม่เหล็กเกิดขึ้นจากการเคลื่อนที่ของประจุ ดังนั้น สนามแม่เหล็ก โลก (Earth’s Magnetic Field) ก็น่าจะเกิดขึ้นจากกาเคลื่อนที่ของประจุเช่น กัน
</td> </tr> <tr> <td>ที่แก่นโลก ซึ่งประกอบ ไปด้วยเหล็กและนิเกิลเหลว มีการหมุนอยู่ตลอดเวลา การหมุนนี้ทำให้เกิดกระแส ของอิเล็กตรอนเหมือนกับเป็นไดนาโมหรือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า และนี่เองที่น่าจะ เป็นสาเหตุที่ทำให้โลกมีสนามแม่เหล็ก อย่างไรก็ดี ในปัจจุบัน เราก็ยังไม่ เข้าใจกระบวนการเกิดสนามแม่เหล็กโลกดีนัก ทั้งนี้เนื่องจาก เราพบว่า หิน อัคนี (Igneous rock) ซึ่งเกิดจากการแข็งตัวของลาวา ที่มีองค์ประกอบของโลหะ อยู่ โลหะเหล่านี้จะวางตัวตามแนวเส้นแรงแม่เหล็กขณะที่ค่อยๆเย็นตัวลง จึง เป็นเสมือนเข็มทิศที่ชี้แสดงทิศทางของสนามแม่เหล็กโลก เราเรียกหินเหล่านี้ ว่าเป็น ฟอสซิลแม่เหล็ก (Magnetic fossils)
</td> </tr> </tbody></table>
<table border="0" width="685"> <tbody><tr> <td>และพบว่า ฟอสซิลแม่ เหล็กที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาต่างๆกันตลอดหลายล้านปีที่ผ่านมา ชี้ทิศทางสนาม แม่เหล็กที่แตกต่างกันไป บางครั้งก็สลับกับทิศทางในปัจจุบัน ซึ่งจะเกิดการ สลับเช่นนี้ตลอดเวลา

สนามแม่เหล็กโลกมีลักษณะเหมือนกับสนามแม่เหล็กทั่วๆไป คือ ประกอบไปด้วยขั้ว แม่เหล็กสองขั้ว คือ ขั้วเหนือและขั้วใต้ และมีเส้นแรงแม่เหล็กชี้จากขั้ว เหนือใต้ไปขั้วใต้ โดยที่ขั้วแม่เหล็กโลกจะสลับกับขั้วโลกทาง ภูมิศาสตร์ หรือขั้วโลกตามแกนหมุน คือ ขั้วใต้ของแม่เหล็กจะอยู่ทางซีกโลก เหนือ ในขณะที่ขั้วเหนืออยู่ทางซีกโลกใต้ (ทำให้ขั้วเหนือของแม่เหล็กในเข็ม ทิศชี้ไปยังทางเหนือ)</br >
</td> </tr> <tr> <td>และขั้วแม่เหล็กโลกไม่ ได้อยู่ในตำแหน่งเดียวกันกับขั้วเหนือและขั้วใต้ทางภูมิศาสตร์ แต่จะอยู่ ห่างออกมาประมาณ 12 องศา นั่นหมายถึง ถ้าเราเดินตามทิศเหนือของเข็มทิศไป เรื่อยๆ เราจะเดินไปไม่ถึงขั้วโลกเหนือ แต่จะหยุดอยู่ห่างจากขั้วโลกเหนือ ถึง 12 องศาหรือประมาณ 1,330 กิโลเมตรเลยทีเดียว โดยขั้วใต้แม่เหล็กจะอยู่ ในพื้นที่ทางตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศแคนาดา ส่วยขั้วเหนือแม่เหล็กจะ อยู่ในทวีปแอนตาร์กติกา
</td> </tr> </tbody></table>
<table border="0" width="685"> <tbody><tr> <td>

​

</td> </tr> <tr> <td> นอกจากนั้น เรายังจะพบ ว่า เมื่อเราเข้าใกล้ขั้วเหนือแม่เหล็กมากขึ้น เข็มทิศของเราจะชี้เอียงลง สู่พื้นดินมากขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุด เมื่อเรายืนอยู่เหนือขั้วเหนือแม่ เหล็ก เข็มทิศของเราจะวางตัวในแนวดิ่งตั้งฉากกับพื้น ทั้งนี้เพราะสนามแม่ เหล็กจะชี้เข้าสู่ขั้วแม่เหล็กที่อยู่ใต้พื้นโลกลงไป
</td> </tr> <tr> <td>
สนามแม่เหล็กโลกมีความสำคัญอย่างมากในการปกป้องโลกนี้ไว้จาก การถูกทำลายจากอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง จากดวงอาทิตย์ ทั้งนี้เนื่องจาก ดวง อาทิตย์ไม่ได้ปลดปล่อยพลังงานออกมาเฉพาะในช่วงคลื่นแสงที่มอง เห็น (Visible light) เท่านั้น แต่ยังปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอนในทุก ความยาวคลื่น รวมทั้งอนุภาคที่มีประจุในรูปของลมสุริยะ (Solar Wind) ตลอด เวลา ลมสุริยะจะมีอนุภาคประมาณ 5-10 อนุภาคต่อลูกบาศก์เซนติเมตร และมีความ เร็วสูงกว่า 500 กิโลเมตรต่อวินาที
</td> </tr> </tbody></table>
<table border="0" width="685"> <tbody><tr> <td>อนุภาคพลังงานสูงเหล่า นี้อาจทำลายอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ และทำความเสียหายให้กับโลกได้เมื่อ ตกกระทบลงบนพื้นโลก แต่อนุภาคเหล่านี้ไม่สามารถมาถึงโลกได้ เพราะสนามแม่ เหล็กโลกจะจับและกักอนุภาคเหล่านี้ไว้ เมื่อลมสุริยะเข้ามาปะทะกับสนามแม่ เหล็กโลกจะเกิดการเบี่ยงเบนออกคล้ายกับน้ำที่ปะทะกับหัวเรือ เราจึงเรียก พื้นผิวที่ลมสุริยะเบี่ยงเบนออกนี้ว่า Bow shock ในแนว หลัง Bow shock นี้ จะเรียกว่า แมกนีโทสเฟียร์ (Magnetosphere) ในแมก นีโทสเฟียร์นี้ อนุภาคต่างที่ทะลุผ่านแนว Bow shock มาได้จะถูกกักไว้ ด้วย คุณสมบัติทางแม่เหล็กไฟฟ้า
</td> </tr> <tr> <td>กล่าวคือ อนุภาคที่มี ประจุจะถูกแรงกระทำจากสนามแม่เหล็กให้เคลื่อนที่หมุนวนไปตามเส้นแรงแม่ เหล็ก กลับไปมาระหว่างขั้วเหนือและขั้วใต้แม่เหล็ก บริเวณที่อนุภาคถูกกัก ไว้นี้เรียกว่าวงแหวนแวนอัลเลน (van Allen’s belt) ตามชื่อเจมส์ แวน อัล เลน (James van Allen) นักวิทยาศาสตร์ที่ทำวิจัยเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กโลก ร่วมกับโครงการแอ็กพลอเลอร์วัน (Explorer 1) ซึ่งเป็นดาวเทียมดวงแรกของ ประเทศสหรัฐอเมริกา ในปี ค.ศ. 1958 และได้ค้นพบวงแหวนนี้ ซึ่งมีทั้งสิ้น สองบริเวณอยู่ภายในแมกนีโทสเฟียร์ ล้อมอยู่รอบโลกคล้ายกับโดนัทสองชิ้นซ้อน กัน
</td> </tr> </tbody></table>
<table border="0" width="685"> <tbody><tr> <td>โดยมีโลกอยู่ที่รูตรง กลาง วงแหวนชั้นใน (Inner belt) มีศูนย์กลางอยู่ที่ประมาณ 3,000 กิโลเมตร จากพื้นดิน และหนาประมาณ 5,000 กิโลเมตร ส่วนวงแหวนชั้นนอก (Outer belt) จะ อยู่สูงจากพื้นโลก 15,000-20,000 กิโลเมตร และหนา ประมาณ 6,000-10,000 กิโลเมตร
</td> </tr> <tr> <td><table align="center" border="0" width="500"> <tbody><tr> <td>

ภาพจำลองสนามแม่เหล็กโลกเมื่อถูกปะทะ ด้วยลมสุริยะ​

</td> </tr> </tbody></table></td> </tr> </tbody></table>
<table border="0" width="685"> <tbody><tr> <td>ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ที่เกิดขึ้นจากการที่อนุภาคจากลมสุริยะปะทะเข้ากับแมกนีโทสเฟียร์ก็คือ ออโร รา (Aurora) หรือ แสงเหนือแสงใต้ (Northern and Southern light) โดยเกิดจาก การที่อนุภาคจากลมสุริยะปะทะกับไอออนของธาตุในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟีย ร์ (Ionosphere) เมื่ออนุภาคเหล่านี้ชนกันก็จะเกิดการถ่ายเทพลังงาน และปลด ปล่อยพลังงานออกมาในรูปของโฟตอน ซึ่งรวมทั้งแสงในช่วงที่มองเห็น ปรากฏให้ เห็นเป็นแถบสีสวยงามบนท้องฟ้า ที่ระดับความสูง 80-160 กิโลเมตร แต่เราไม่ สามารถมองเห็นออโรราได้ในประเทศไทย เพราะอนุภาคจากลมสุริยะจะสามารถผ่านเข้า มาถึงบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ได้เฉพาะในบริเวณสนามแม่เหล็ก
</td> </tr> <tr> <td><table align="center" border="0" width="500"> <tbody><tr> <td>

ภาพถ่ายออโรรา ที่เกิดขึ้นในวันที่ 21 ตุลาคม ค.ศ. 1999 จากคอนเนกติคัตฮิลล์ นิวยอร์ก​

</td> </tr> </tbody></table></td> </tr> </tbody></table>

 

บทบาทของ สนามแม่เหล็กโลก ต่อสุขภาพ

คน เราไม่รู้จัก ความสำคัญของ สนามแม่เหล็ก จนกระทั้ง นักบินอวกาศ ทั้งสหรัฐ และรัสเซีย เกิดอาการอ่อนเพลียปวดเมื่อยตัว มึนหัว เมื่อทำงาน อยู่ในอวกาศ นานๆ จนในที่สุด องค์การนาซ่า จึงต้องสร้าง สนามแม่เหล็กเทียม ขึ้นใน สถานีอวกาศ โดยให้สนามแม่เหล็ก ดังกล่าวมีความถี่ที่ 7 a ครั้ง/วินาที ซึ่งเท่ากับ สนามแม่เหล็กโลก “โรค อวกาศ” จึงหมดไป ขณะเดียวกัน ชุดอวกาศ ของรัสเซีย ยังได้ออกแบบ ให้ใส่แม่เหล็ก ไว้ตามจุดต่างๆ เพื่อรักษาสุขภาพ ของนักบินอวกาศด้วย

ในญี่ปุ่น นักวิจัยชื่อ ไดโออิชิ นาตาการา พบว่า คนงานก่อสร้าง ตึกสูง ที่ต้องใช้ โครงเหล็ก เป็นจำนวนมาก มักป่วยด้วยอาการอ่อนเพลีย ที่หลัง นอนไม่หลับ เขาพบว่า โครงเหล็ก ที่เป็นแผ่น ของตึก ทำหน้าที่ เป็นฉนวน ที่กันเอา สนามแม่เหล็กโลก ออกไป จากพื้นที่ ภายในอาคาร เป็นผลให้ คนงาน เกิดอาการ ป่วยเจ็บได้ ประเด็นนี้ เป็นเรื่อง นำคิด ต่อไปว่า ทุกวันนี้ ชาวสำนักงาน ทำงานอยู่ในตึกสูง ส่วนมากมีอาการ เจ็บป่วยไม่น้อย อาจเกิด จากภาวะพร่อง สนามแม่เหล็กโลก ก็ได้

และเหตุฉะนี้เอง การพักผ่อน ตากอากาศ พาตัวเอง ไปอยู่ท่ามกลาง ภูเขา แม่น้ำ ทะเล จึงเปิด โอกาส ให้เรา ได้รับการ อาบไล้จาก สนามแม่เหล็กโลก เพิ่มพลังชีวิตสำหรับ การทำงาน อันตรากตรำ ในว้นต่อไป

และขณะเดียวกัน การใช้อุปกรณ์ ที่ให้ สนามแม่เหล็กอ่อนๆ แก่ร่างกาย ของคนที่เจ็บป่วย ด้วยภาวะพร่อง สนามแม่เหล็ก ก็จะพบว่า อาการป่วยเจ็บ ดีขึ้น

นักสัตววิทยา สังเกตุว่า สัตว์แต่ละชนิด รับรู้ต่อ สนามแม่เหล็กโลก ที่แตกต่างกัน นกพิราบสื่อสาร สามารถ บินกลับรัง ได้ ก็เพราะ บางส่วน ในสมอง ของมัน รับรู้ต่อง ความเข้มจางของ สนามแม่เหล็กโลก ในจุดต่างๆ ที่แตกต่างกัน มีงานวิจัย ชิ้นหนึ่ง ทดลองใช้ เครื่องปล่อย สัญญาณวิทยุ ขนาดเล็ก ติดไว้ที่ หัวนกพิราบ สัญญาณดังกล่าว รบกวนการรับรู้ สนามแม่เหล็กโลก ของนกพิราบ ทำให้นก ไม่สามารถ บินกลับรังได้ ข้อคิดจาก เรื่องนี้ มีอยู่ว่า

คนสมัยนี้ ขณะที่กำลัง เดินทางกลับบ้าน แต่มัวหลงระเริง โทรศัพท์มือถือ คุยกับแฟน อยู่ตลอดเวลา อาจถึงกับ หลงทิศผิดทาง กลับบ้านไม่ถูก ก็เป็นได้

ทีนี้มาถึง ก้อนหิน และแร่ธาตุบ้าง นักธรณีวิทยา เชื่อว่า สนามแม่เหล็กโลก เกิดขึ้นโดย เหล็กหลอมละลาย ที่เป็นลาวา อยู่ใต้พื้นโลก เมื่อภูเขาไฟระเบิด ลาวาที่พุขึ้นแล้ว เย็นตัวลง เป็นก้อนหิน ชนิดต่างๆ และกลายเป็น เปลือกโลก ทีละชั้นๆ เปลือโลก ซึ่งก็ประกอบด้วย ก้อนหิน ที่ปนธาตุเหล็ก เหล่านี้ จึงแฝงไว้ด้วย สนามแม่เหล็ก แรงบ้าง ค่อยบ้าง อยู่ภายในหิน ชั้นต่างๆ เหล่านี้ ขณะเดียวกัน สิ่งมีชีวิต ทั้งพืชและสัตว์ ซึ่งวิวัฒนาการ มาควบคู่กับ กำเนิดของโลก ต่างก็มี อิทธิพลของ สนามแม่เหล็กโลก แฝงอยู่ ในทุกๆ อณูของชีวิต อยู่ด้วย

นี่เป็นคำ อธิบายว่า ทำไม นกพิราบ จึงรับรู้ สนามแม่เหล็กโลก ได้ เหตุเพราะว่า ในสมอง บางพื้นที่ของนก ปรากฎมี แร่ธาตุ แมกเนไตต์ อยู่มากเป็นพิเศษ และงานวิจัย ในระยะหลัง ก็พิสูจน์ ด้วยว่า สมองของคนเรา ก็มีแมกเนไตต์ อยู่ในพื้นที่บางส่วน รวมทั้งที่ ต่อมหมอกไตด้วย

ตรงนี้เป็นข้อ สันนิษฐานด้วยว่า นักเพ่งพลังจิต บางคน ที่สามารถ ใช้ไม้รูปตัววาย หาแหล่งน้ำใต้ดินได้ ก็อาศัย แมกเนไตต์ ในสมองบางส่วน และความสามารถนี้ จะหมดไปทันที ถ้าให้เขาสวมหมวก และปิดพื้นที่ ต่อมหมวกไต ด้วยเครื่อง ป้องกัน สนามแม่เหล็ก

ความรู้ต่อมาว่า ด้วย สนามแม่เหล็ก กับสิ่งมีชีวิต ยังพบอีกด้วยว่า ทิศทางและ การหันขั้วของ สนามแม่เหล็ก มีผลที่ แตกต่างกัน ต่อการ เจริญเติบโต และการเผาผลาญ ภายในเซลล์ ของสิ่งมีชีวิต นักวิทยาศาสตร์ ได้ทดลอง ปลูกเมล็ดข้าว ด้วยการวาง เมล็ดตามยาว และตามขวางต่อ สนามแม่เหล็กโลก แล้วพบว่า เมล็ดที่วางไว้ ให้ทอดตัว ตามแนวเหนือใต้ สามารถงอก และเติบโต ดีกว่า เมล็ดที่ถูก วางไว้ตามขวาง

ความรู้ ละเอียด กว่านั้นยัง พบว่า ความเข้มจางของ สนามแม่เหล็กโลก แปรเปลี่ยน ตามแต่ละ สถานที่ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับ โครงสร้างของ เปลือกโลก ในแต่ละแห่ง ที่ต่างกัน รวมทั้งปริมาณ แร่ธาตุ ใต้พื้นดิน แต่ละแห่ง ที่แตกต่าง กันด้วย นักธรณีวิทยา พบว่า สนามแม่เหล็กโลก ที่อเมริกา หรือรัสเซีย มีความเข้มกว่า สนามที่บราซิล

สนามแม่เหล็กโลก โดยปกติ จะสั่นสะเทือน ด้วยความถี่ 76 รอบ/วินาที่ ขณะเดียวกัน ยังมีการ สั่นสะเทือน ขนาดจิ๋ว ที่แปรเปลี่ยน อยู่ในระหว่าง คลื่นสั่นสะเทือน พื้นฐาน อีกด้วย มันมีขนาด 1 รอบ จนถึง 25 รอบ/วินาที นักธรณีวิทยา จึงตั้ง ข้อสังเกตุ ด้วยว่า ความเข้มของ สนามแม่เหล็กโลก แปรเปลี่ยนเป็น วัฏจักร คือลดลง และเพิ่มขึ้น ทั้งนี้โดยมี รอบระยะ ของการลดและเพิ่มรอบ 500,000 ปี และโลก ณ.ขณะนี้ อยู่ในระยะที่ ความเข้ม กำลังลดลง จากขนาด ความเข้ม 4 เกาส์ เหลือเพียง 0.4 - 0.5 เกาส์ ในปัจจุบัน เขารู้เรื่องนี้ ได้โดย เก็บตัวอย่าง ของฟอสซิล อายุต่างๆกัน มาเทียบ ปริมาณ ความเข้มของ สนามแม่เหล็ก ที่แฝงอยู่ ในฟอสซิล เหล่านี้

สมมุติฐาน จึงมีอีกว่า ปัจจัย อะไร ก็ตาม ที่ไปลด ความเข้ม สนามแม่เหล็กโลก จะไม่ดีต่อ สุขภาพ และปัจจัย ที่เพิ่ม สนามแม่เหล็กโลก ที่มีต่อตัวเรา ด้วยความเข้ม ที่พอประมาณ จะช่วย จรรโลง สุขภาพ

และตรงนี้เอง เกิดมีข้อ สันนิษฐาน เพิ่มเติมที่ว่าด้วย การจัดทิศทาง ของอาคาร บ้านเรือน ประตู หน้าต่าง การตกแต่ง ด้วยต้นไม้ สระน้ำ และก้อนหิน ในบ้าน หรือในสำนักงาน ที่เรารู้จักกัน ในนาม “เฟิงสุ่ย” หรือ “ฮวงจุ้ย” นั้น น่าจะมี อิทธิพลต่อ สนามพลัง ของ แม่เหล็กโลก

ข้อสงสัยมีว่า เพียงแต่ก้อนหิน ต้นไม้ คอนกรีต จะไปมีแรง เหนี่ยวนำอะไรต่อ สนามแม่เหล็กโลก จะเข้าใจ เรื่องนี้ได้ ต้องรู้จัก เรื่องของ ปฐพีวิทยา เขาจะแบ่ง สิ่งต่างๆ ที่ไม่ได้เป็น โลหะ ออกตาม คุณสมบัติ ทางแม่เหล็ก ออกเป็น ไดอาแมกเนติก (diamagnetic) คือสารที่ ถูกปฏิเสธ หรือผลักดัน โดยพลังแม่เหล็ก แรงๆ และ สารพาราแมกเนติค (paramagnetic) มีคุณสมบัติ ที่ถูกดูดดึง ได้โดย สนามแม่เหล็ก แรงๆ ชนิดหลังนี้ได้แก่ แกรนิต ดิน หินทราย ซึ่งล้วนเป็น วัสดุก่อสร้าง แต่ครั้งโบราณ จนปัจจุบัน สารพาราแมกเนติก แม้จะไม่ได้ กลายเป็น แม่เหล็ก ในตัวมันเอง ได้เหมือนเหล็ก หรือ โคบอลต์ แต่มันก็ ยอมรับ และดูดซับ พลังแม่เหล็ก ระดับหนึ่ง และวัสดุก่อสร้าง เหล่านี้ มีผลต่อ คน สัตว์ และพืชที่อาศัย อยู่ในอาคาร สิ่งก่อสร้าง เหล่านี้

นี่คือ ความลับ ของสิ่งก่อสร้าง โบราณ นับตั้งแต่ พีรามิด หรือ แท่งหินโอเบลิสก์ ของอียิปต์ สโตนเฮนช์ ในอังกฤษ สุสานซื่อซานหลิง ในจีน รวมถึงตึกกลม ในไอร์แลนด์ ซึ่งมีชื่อเสียงมาก ในแง่ของ สนามพลัง และมีงานวิจัย ที่สนุกสนานมาก ว่าด้วยสนามพลัง เหล่านี้ ติดตามตอนต่อไป

​

 

ผลกระทบทางสภาพอวกาศ ​

(Space Weather Effects)​

​

ในสภาพแวดล้อมที่เสี่ยงต่อการแผ่รังสีหรืออนุภาคพลังงานสูง ร่างกายมนุษย์อาจถูกเปลี่ยนแปลงได้ถึงระดับสารพันธุกรรม (DNA) อนุภาคพลังงานสูงอย่าง โปรตอน และนิวตรอน สามารถชนกับอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล DNA ภายในร่างกายของสิ่งมีชีวต แล้วทำลายพันธะเคมีจนก่อให้ข้อมูลทางพันธุกรรมผิดเพี้ยนไป ​

คนที่อาศัยอยู่บนพื้นโลกย่อมถูกป้องกันจากรังสีหรืออนุภาคพลังงานสูงดัง กล่าวโดยสนามแม่เหล็กโลกทว่า สำหรับนักบินอวกาศที่ปฏิบัติงานอยู่ในอวกาศย่อมต้องรับความเสี่ยงนี้ อย่างเช่น นักบินอวกาศที่ประจำการบนสถานีอวกาศเมียร์ (Mir Space Station) ของรัสเซียได้รับปริมาณรังสีเท่ากับการถ่ายภาพทรวงอกด้วย รังสีเอกซ์ 8 ครั้งต่อวัน ภายในเวลาหนึ่งปี จากพายุสุริยะครั้งหนึ่งเมื่อปีพ.ศ. 2533 (ค.ศ. 1990)​

โดยทั่วไปอัตรารังสีที่ควรได้รับคือไม่เกิน 400 rem การถ่ายภาพทรวงอกด้วยรังสีเอกซ์ครั้งหนึ่งๆ ร่างกายจะได้รับรังสี 0.06 rem ส่วนรังสีที่มนุษย์ได้รับจากสภาพแวดล้อมคือ 0.35 rem ต่อปี แต่สำหรับการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์ครั้งใหญ่หนึ่งครั้ง สามารถทำให้มนุษย์อวกาศได้รับรังสีสูงถึง 100 หรือ หลายพัน rem ภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมงหรือไม่กี่วัน แม้จะสวมชุดอวกาศอยู่ก็ตาม และนี่ย่อมนำมาซึ่งการเจ็บป่วยอันเนื่องมาจากรังสี อย่างเช่น โรคมะเร็ง และในกรณีที่ร้ายแรงที่สุดคือเสียชีวิต ​

​

แสงเหนือแสงใต้ (Aurorae)​

แสงเหนือแสงใต้เป็นริ้วแสงสว่างคล้ายผ้าม่านเรืองแสงขนาดยักษ์ที่ปรากฏบน ท้องฟ้ายามราตรีในบริเวณใกล้ขั้วโลกที่สามารถมองเห็นแสงดังกล่าวได้ (polar zone) โดยออโรราที่เกิดบริเวณขั้วเหนือเรียกว่า แสงออโรราเหนือ (aurora borealis) หรือแสงเหนือ (northern light) ส่วนทางขั้วใต้เรียกว่า แสงออโรราใต้ (aurora australis) ​

​

​

แสงออโรราเหนือ บริเวณน่านฟ้ามลรัฐอลาสกา สหรัฐอเมริกา ​

Image credit: Joshua Strang, USAF, Wikipedia​

​

แสงเหนือแสงใต้เกิดจากการชนของอนุภาคมีประจุ ไม่ว่าจะเป็นอิเล็กตรอน หรือไอออนประจุบวก ที่พบใน magnetosphere กับอะตอมธาตุต่างๆ ภายในชั้นบรรยากาศส่วนบนของโลก (ที่ความสูงกว่า 80 กิโลเมตรเหนือผิวโลก)​

กระแสอนุภาคมีประจุเหล่านั้นเดินทางจากอวกาศด้วยความเร็ว ประมาณ 300 ถึง 1,200 กิโลเมตรต่อวินาที เรียกว่า ลมสุริยะ (solar wind) โดยทั่วไปลมสุริยะจะถูกสกัดกั้นด้วยสนามแม่เหล็กโลกที่มีความเข้มที่ผิวโลก ประมาณ 30,000–50,000 นาโนเทสลา(nanoTesla) แต่หากลมสุริยะถูกรบกวนด้วยเหตุการณ์ อย่างเช่น การลุกจ้าด้วยดวงอาทิตย์ (Solar Flare), การปลดปล่อยก้อนมวล โคโรนา (Coronal Mass Ejections) ​

​

​

ที่ระดับความสูง 200 กิโลเมตรเหนือพื้นผิว อิเล็กตรอนที่พุ่งเข้าสู่บรรยากาศโลกจะชนกับอะตอมออกซิเจนจะให้แสงสีแดง (Red) ​

เมื่อ ชนกับไนโตรเจนจะให้แสงสีน้ำเงิน (Blue) พร้อมทั้งอิเลคตรอนทุติยภูมิ (secondary electron) ซึ่งเมื่อชนกับอะตอมออกซิเจนก็จะให้แสงสีเขียว​

ไนโตรเจนโมเลกุลที่ความสูง 100 กิโลเมตรเมื่อถูกชนจะปลดปล่อยแสงเรืองเป็นสีแดงเข้ม (crimson) ​

Image Credit: “Space Update”​

จะทำให้อนุภาคเหล่านั้นสามารถผ่านเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลกได้ง่ายขึ้นและสนาม แม่เหล็กโลกนำไปสู่บริเวณขั้วโลก อนุภาคมีประจุที่มีพลังงานอยู่ระหว่าง 1 ถึง 15 keV จะชนกับอะตอมแก๊สภายในชั้นบรรยากาศโลก อะตอมแก๊สจะถูกกระตุ้นขึ้นสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้นแล้วแผ่พลังงานส่วนเกิน นั้นออกมาในรูปแสง (light) หากเป็นแสงสีเขียวเรือง (greenish glow) ความยาวคลื่น 557.7 นาโนเมตร จะมาจากอะตอมออกซิเจน หรือแสงสีแดงเข้ม (dark-red glow) ความยาวคลื่น 630.0 นาโนเมตร ซึ่งเกิดได้จากอะตอมออกซิเจนพลังงานต่ำแต่อยู่ในระดับความสูงเหนือพื้นดิน มากๆ นอกจากนี้ยังมีสีอื่นๆ อีก เช่นสีน้ำเงินและม่วงของโมเลกุลแก๊สไนโตรเจน และแต่พลังงานของอิเล็กตรอนหรือไอออนบวกที่พุ่งชนโมเลกุลแก๊ส อย่างไรก็ดีแสงเหนือแสงใต้ (aurorae) ยังสามารถแผ่รังสีอินฟราเรด (infrared) อัลตราไวโอเลต (ultraviolet) ตลอดจนรังสีเอกซ์ (X-ray) ได้อีกด้วย เพียงแต่รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์จะสามารถตรวจวัดได้ดีจากอวกาศ เนื่องจากชั้นบรรยากาศโลกสามารถดูดซับและลดทอนการแผ่รังสีดังกล่าว แสงเรืองดังกล่าวจะปรากฏตัวเป็นวงแสงล้อมรอบบริเวณขั้วโลกเอาไว้เรียกว่า aurora oval​

​

​

นอกจากโลกแล้วบนดาวเคราะห์ดวงอื่นอย่างเช่นดาวเสาร์ก็สามารถเกิดออโรร่าได้ เช่นกัน ​

Image credit: NASA/ESA/J. Clarke (Boston University)​

​

โดยทั่วไปแสงเหนือแสงใต้จะเกิดขึ้นได้บ่อยครั้งหรือมีความเข้มแสงมากเพียงใด นั้น ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาภายในวัฏจักรสุริยะ 11 ปี (solar cycle) โดยแสงเหนือแสงใต้เกิดขึ้นได้บ่อยและสว่างมากในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีจุดมืด (sunspot) มาก ซึ่งสอดคล้องกับการเกิดการลุกจ้า (solar flare) หรือการปลดปล่อยมวลโคโรนา (Coronal Mass Ejection) บนดวงอาทิตย์นั่นเอง ทว่ากลไกที่ใช้ในการเร่งความเร็วให้อนุภาคภายในลมสุริยะให้มีความเร็วสูง ขึ้นจนผ่านการกรองโดยสนามแม่เหล็กโลกเข้ามาและมีพลังงานสูงขึ้นนับ 50 เท่า ยังคงไม่เป็นที่แน่ชัดนัก ความรู้เท่าที่มีในปัจจุบันมีเพียง การต่อใหม่ (reconnection) ของเส้นสนามแม่เหล็ก โลก กับเส้นสนามแม่เหล็ก ระหว่างดาวเคราะห์ (interplanetary magnetic field) ซึ่งจะก่อให้เกิดพลังงานมหาศาลและเร่งอนุภาคให้มีความเร็ว สูงขึ้น​

​

​

ความเสียหายต่อดาวเทียม (Satellite Failures)​

ปัจจุบันมีดาวเทียม (satellite) โคจรอยู่ในวงโคจรรอบโลก ในหลายระดับความสูงและหลากหลายวงโคจร เพื่อประโยชน์ต่างๆ อาทิ ดาวเทียมสำรวจสภาพอุตุนิยมวิทยา ดาวเทียมทางธรณีวิทยา ดาวเทียมเพื่อการสื่อสาร ดาวเทียมอ้างอิงระบบพิกัดโลก (Global Positioning System : GPS) เป็นต้น เนื่องจากดาวเทียมเหล่านี้โคจรอยู่ในอวกาศซึ่งมีความเสี่ยงต่อความเสียหาย อันเนื่องมาจากอนุภาคพลังงานสูง (energetic particles) ทั้งจากดวงอาทิตย์เองหรือว่าจากนอกระบบสุริยะ และพายุแม่เหล็กโลก (geomagnetic storm) ​

​

​

ระบบระบุพิกัดโลก(Global Positioning System : GPS) ใช้การติดต่อสื่อสารระหว่างเครื่องมือบนโลกกับดาวเทียมที่โคจรอยู่รอบโลก ​

หากดาวเทียมเหล่านี้ได้รับความเสียหายจากพายุสุริยะย่อมก็ให้เกิดความเสีย หายต่อกิจกรรมบนโลกที่ต้องอาศัยการระบุพิกัดเช่น การกู้ภัย เดินทาง ขนส่ง เป็นต้น ​

Image credit: Entries about: Forces - Space (defense contracting database by category) : The GPS Constellation: Now and Future​

​

แม้ว่าดาวเทียมเหล่านั้นจะยังอยู่ในอาณาเขตที่สนามแม่เหล็กโลกเข้มข้นพอจะ ป้องกันพวกมันจากกระแสลมสุริยะ ทว่าสำหรับอันตรายจากอนุภาคพลังงานสูง จากดวงอาทิตย์ (Solar Energetic Particle), พายุสุริยะ (solar storm) อย่างเช่น การปลดปล่อยมวลโคโร นา (coronal mass ejection) หรือการลุกจ้า (flares) สามารถทำให้อนุภาคมีประจุภายในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์มีพลังงานสูงขึ้น ความเร็วสูงขึ้น จนสามารถทะลุผ่าน เข้ามาในสนามแม่เหล็กโลกและพุ่งเข้าไปในดาวเทียมที่ไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อ ทนทานต่ออนุภาคพลังงานสูงเหล่านั้น ​

​

​

ในโลกยุคใหม่การสื่อสารถือเป็นกลไกในการขับเคลื่อนกิจกรรม ทางเศษรฐกิจและชีวิตประจำวันของมนุษย์​

เมื่อดาวเทียมสื่อสารถูกรบกวนการทำงานย่อมก่อความเสียหายให้ กับระบบเศษรฐกิจเป็นอันมาก ​

Image credit: Research subject 2-1​

​

รังสีหรืออนุภาคอาจก่อความเสียหายให้ วงจรอิเล็กทรอนิกส์ภายในดาวเทียม อนุภาคอาจฝังเข้าไปภายในอิเล็กทรอนิกส์ รบกวนกระแสไฟฟ้า หรือทำให้ไฟฟ้าลัดวงจร (Short circuit) ระบบกำเนิดพลังงานของดาวเทียม ด้วยการทำลายแผงโซลาร์เซลล์หรือแบตเตอรี่ภายในดาวเทียม คอมพิวเตอร์และโปรแกรมที่ติดตั้งภายในดาวเทียม อนุภาคสามารถเปลี่ยนบิทข้อมูลในรูปเลขฐานสองจาก 0 เป็น 1 หรือกลับกัน ความผิดพลาดนี้เพียงพอจะทำให้คำสั่งภายในคอมพิวเตอร์ทำงาน ผิดพลาด ดาวเทียมหลายดวงมีระบบควบคุมระดับความสูงด้วยการตรวจวัดสนามแม่เหล็กโลก เพื่อตัดสินว่าจะให้ดาวเทียมสูงขึ้นหรือต่ำลง แต่หากเกิดพายุแม่เหล็กขึ้น สนามแม่เหล็กโลกจะถูกรบกวนและนำไปสู่ความผิดพลาดในการตัดสินใจของโปรแกรมควบ คุมระดับความสูงภายในตัวมันเอง ผลร้ายแรงที่สุดคือดาวเทียมอาจหลุดจากวงโคจร หรือตกลงมาบนผิวโลกอย่างไม่อาจควบคุม ​

ความเสียหายที่เกิดขึ้นต่อดาวเทียมอาจทำให้ดาวเทียมใช้ไม่ได้เพียงชั่วคราว เสียหายตลอดไปเพียงบางส่วน หรือแม้แต่ดาวเทียมเสียหายอย่างถาวร แต่ไม่ว่าดาวเทียมจะหยุดทำงานเป็นเวลานานเท่าใด ความเสียหายที่แท้จริงอันเนื่องมาจากดาวเทียมปฏิบัติงานไม่ได้นั้น จะปรากฏขึ้นบนโลก ตัวอย่างเช่นสำหรับดาวเทียมสื่อสาร หากการสื่อสารต้องหยุดชะงักไปย่อมก่อให้เกิดความเสียหายต่อเศรษฐกิจ เช่น ดาวเทียม Telstar 401 ดาวเทียมแพร่ภาพโทรทัศน์ ได้รับผลกระทบจากเมฆแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์จากบรรยากาศชั้นโคโรนา (interplanetary coronal storm cloud) ขนาดกว้างกว่า 50 ล้านกิโลเมตร พุ่งเข้าปะทะสนามแม่เหล็กโลก เมื่อวันที่ 11 มกราคม ค.ศ. 1997 จนดาวเทียมใช้การไม่ได้เพราะไฟฟ้าลัดวงจร การแพร่ภาพต้องหยุดชะงัก คิดเป็นมูลค่าความเสียหายประมาณ 200 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ พฤษภาคม ค.ศ. 1998 ดาวเทียม Galaxy IV สูญเสียการควบคุมระดับความสูงและหยุดให้บริการส่งข้อความแก่วิทยุติดตามตัว ภายในอเมริกาเหนือ 45 ล้านเครื่อง ภายในปีเดียวกันดาวเทียม Motorola Iridium เสียการควบคุมระดับความสูง​

​

​

แสดงผลกระทบจากอนุภาคลพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ทั้งโปรตอนและอิเล็กตรอน​

Image credit:Space Weather Hazard Assessment (SWHA) Project​

​

ปัจจุบันดาวเทียมเพื่อการพาณิชย์ใหม่ๆ หลายดวงจำเป็นต้องปรับปรุงและพัฒนาเกราะป้องกันรังสีหรืออนุภาคพลังงานสูง ที่อาจทะลุเข้าไปทำลายระบบอิเล็กทรอนิกส์หรือคอมพิวเตอร์ สำหรับดาวเทียมที่อยู่สูงประมาณ 36,000 กิโลเมตร จะต้องรับรังสีเป็นปริมาณ 1,000 rads ต่อปี ส่วนความเสียหายที่จะเกิดขึ้นกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ในระดับ 30,000 rads ซึ่งแน่นอนว่าการสร้างเกราะหุ้มยานอวกาศก็ต้องมีค่าใช้จ่ายที่เพิ่มขึ้น อีกทั้งยังเป็นการเพิ่มน้ำหนักให้กับดาวเทียมอีกด้วย ดังนั้นวิศวกรและนักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องสร้างดาวเทียมที่เบาขึ้นและทนทาน ต่อรังสีอีกด้วย​

​

​

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (Geomagnetic induced currents)​

Geomagnetically induced currents (GIC) เป็นปรากฏการณ์อันเนื่องมาจากสภาพอวกาศ (space weather) ที่ส่งผลกระทบลงมา ถึงระดับพื้นผิวโลก ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบสายส่งพลังงานไฟฟ้า​

ในขณะที่เกิดพายุแม่เหล็กภาคพื้นธรณี (geomagnetic storms) จะเกิดการแปรผันของกระแสไฟฟ้าภายในบรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟีย ร์ (ionospheric current) ซื่งเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าภาคพื้นธรณี (geoelectric field) และความต่างศักย์ไฟฟ้าที่แตกต่างกันระหว่างสองจุดบนพื้นดินและนำไปสู่กระแส ไฟฟ้าที่ไหลจากศักย์สูงไปต่ำในระดับพื้นผิวโลกนั่นเอง ​

​

​

ภาพแสดงการเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำภาคพื้นดิน โดยพายุสุริยะซึ่งสามารถตรวจวัดกระแสไฟฟ้าได้ด้วยมิเตอร์ที่ติดตั้งบนท่อ โลหะ (ภาพเล็ก)​

Image credit: File:GIC generation.jpg - Wikipedia, the free encyclopedia​

​

สำหรับท่อโลหะนำระบบสาธารณูปโภคที่ถูกฝังไว้ใต้ดิน อาทิ ท่อน้ำประปา ท่อนำแก๊สหุงต้มภายในเมือง สายโทรศัพท์และสายโทรเลขที่ทำจากโลหะ ท่อนำแก๊สธรรมชาติ น้ำมันดิบ เป็นต้นหรือแม้แต่ รางรถไฟ GIC นอกจากจะเพิ่มอันตรายหรือความเสียหายให้กับการใช้งานในภาวะ ปกติแล้ว เช่น ทำให้ข้อมูลที่ส่งภายในสายโทรศัพท์ผิดเพี้ยน ข้อความในโทรเลขผิดพลาดไป ไฟจราจรสีแดงกลับติดขึ้นเองโดยไม่ได้มีรถไฟวิ่งผ่านในเส้นทางนั้นแต่อย่าง ใด เป็นต้น กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านท่อโลหะผ่านลงพื้นดินจะเพิ่มอัตราการกร่อนตัวของท่อ โลหะเหล่านั้นทำให้อายุการใช้งานสั้นลง วิธีการป้องกันคือการเคลือบผิวท่อเหล่านั้นด้วยฉนวนไฟฟ้า ​

​

​

ท่อนำแก็ซโดยทั่วไปมีอัตราการกร่อนตัวของเนื้อวัสดุโลหะอยู่ แล้ว แต่ GIC กลับเป็นตัวเร่งให้การสึกกร่อนเร็วขึ้นอีก ​

Images credit: Utilities​

​

ส่วนระบบสายส่งพลังงาน (Electric transmission grids) GIC ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าและความต่างศักย์ระหว่างหม้อแปลงไฟฟ้า ศักย์สูง (high-voltage power transformers) จนกระทั่งเกิดกระแสไหลผ่านสายไฟฟ้าที่เชื่อมต่อหม้อแปลงไฟฟ้าเหล่านั้นและ กระแสส่วนเกินนั้นทำให้เกิดภาวะ saturated transformer ซึ่งเป็นภาวะที่หม้อแปลงไฟฟ้าใช้พลังงานมากเกินไป ซึ่งจะเป็นการลดความสามารถในการส่งผ่านไฟฟ้ากระแสสลับของระบบ และทำให้ความต่างศักย์ที่แปลงได้ลดต่ำลง อีกทั้งยังเพิ่มฟลักซ์เส้นแรงแม่เหล็กภายในหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งไม่ได้ถูกออกแบบมาให้รองรับปริมาณฟลักซ์เส้นแรงแม่เหล็กมากขนาดนั้น ผลก็คือเกิดความร้อนสูงภายในหม้อแปลง ในภาวะอันตรายที่สุดคือหม้อแปลงเสียหายอย่างถาวร และไฟฟ้าดับ ดังเช่นเมื่อมีนาคม พ.ศ. 2532 (ค.ศ. 1989) ระบบไฟฟ้าในรัฐควิเบค ประเทศแคนาดาดับเป็นเวลานานหลายชั่วโมง​

​

​

หม้อแปลงไฟฟ้าของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ มลรัฐนิวเจอร์ซีย์ ถูกทำลายเพราะ GIC ​

Images credit: ohn Kappenman and Minnesota Power Electric.​

​

นอกจากนี้เนื่องจาก GIC เป็นกระแสไฟฟ้าในระดับพื้นดิน ดังนั้น แม้แต่การสำรวจทางธรณีวิทยาอย่างเช่นการขุดเจาะหาน้ำมันดิบหรือแก๊สธรรมชาติ ก็ได้รับผลกระทบด้วยเช่นกัน​

​

​

อ้างอิง​

แสงเหนือแสงใต้ (Aurorae)​

- http://en.wikipedia.org/wiki/Aurora_(astronomy)​

- E NCYCLOPEDIA OF ASTRONOMY AND ASTROPHYSICS ; Nature Publishing Group 2001, Hampshire,UK and Institute of Physics Publishing 2001 ,Bristol,UK​

ความเสียหายต่อดาวเทียม (Satellite Failures)​

- Solar Storms and You: Classroom Activities​

- http://www.tgo.uit.no/saba/sabathesis/Satte.html​

- Solar Storms​

กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (Geomagnetic induced currents)​

- http://thayer.dartmouth.edu/~Simon_G_Shepherd/research/GIC/index.html​

- Geomagnetically induced current - Wikipedia, the free encyclopedia​

- GIC Now!​

- http://esa-spaceweather.net/spweather/BACKGROUND/EFFECTS/communications/communications.html​

 

Historical main field change and declination


The Earth is like a giant magnet, surrounded by a magnetic field. This magnetic field, which is a vector with both direction and intensity, is generated by a dynamo process in the fluid outer core of the Earth. Due to the chaotic movement of the core fluid, the Earth's magnetic field gradually changes over the years. Figure 1 ( and the corresponding animation [50 MB] ) shows the horizontal direction of the magnetic field lines at the surface of the Earth. The magnetic North and South poles are shown as blue and red stars, respectively (note the change in location of the magnetic poles and the change in the speed of movement). Where the lines are blue, the magnetic field dips into the Earth, where they are red it emerges from the Earth. The transition from red to blue, where the field lines are horizontal, is called the magnetic equator. For more information on the magnetic field elements, see the NGDC/WDC answers to Geomagnetic Frequently Asked Questions

Fig.1: (click to download animation for years 1590-2010 [50 MB]) Horizontal direction of the magnetic field, with the magnetic equator displayed in green. ​

When using a magnetic compass for navigation, the compass needle points in the direction of the lines displayed in Figure 1. Obviously, this direction is not equivalent with True North. The compass pointing direction can also differ substantially from the direction to the Magnetic North Pole, since magnetic field lines are not just great circles connecting the magnetic poles. Figure 2 ( and the corresponding animation [44 MB] ) illustrates the orientation of compass needles distributed over the surface of the Earth. True North is indicated by the direction of the black lines. The angle between the pointing direction of a compass needle and True North is called magnetic declination, or sometimes, magnetic variation (see below).

(Fig.2: click to download animation for years 1590-2010 [44 MB]) Orientation of magnetic compass needles. True North is indicated by the direction of the black lines (meridians) ​

Because compasses were used before magnetism was fully understood, the magnetic pole located near Earth's geographic North Pole was called a "Magnetic North Pole", and the tip of a compass needle pointing (roughly) towards the Magnetic North Pole was also called the "Magnetic North Pole" of the needle. Now we know that opposite poles attract. Therefore, one of the poles must be a "Magnetic South Pole". Indeed, the magnetic pole near Earth's geographic North Pole, Earth's Magnetic North Pole is, from a physicists point of view, the southern magnetic pole (magnetic field lines are entering Earth). In Figure 2, this is illustrated by the color RED for a physicist's North pole and BLUE for a physicist's South pole. The red (North) tips of the compass needles are therefore attracted to the blue (south) pole of the Earth. However, convention maintains that the magnetic pole located in the northern hemisphere is called the "north" magnetic pole, while that in the southern hemisphere is the "south" magnetic pole, irregardless of the physics.
The difference between magnetic North and True North is called magnetic declination (or sometimes magnetic variation) and is measured in degrees east (positive) or west (negative) of True North. Shown in Figure 3 ( and the corresponding animation [43 MB] ) are the lines of equal declination (isogonic lines). On the black, agonic line (declination = 0) True North and Magnetic North are identical. In areas of red lines (positive declination) the compass points East of True North, and in areas of blue lines it points West of True North. The magnetic North and South poles are indicated by black stars.
An erratic looking feature at the North geographic pole is due to the fact that the direction of True North changes drastically when stepping from one side of the geographic North Pole to the other side. In the same way, the direction of True North changes drastically when stepping from one side of the geographic South Pole to the other side. This is merely a mathematical complication arising from the definition of declination. As can be seen in Figure 1, a compass could be used for navigation even at the geographic poles, provided the horizontal magnetic field is strong enough to allow for reliable pointing. Presently this is the case at the geographic South Pole, but not at the geographic North Pole.

Fig.3: (click to download animation for years 1590-2010 [43 MB]) Lines of equal declination (isogonic lines) of the Earth's magnetic field. Positive lines in red, negative in blue. Along the black, agonic line (declination = 0), Magnetic North and True North are identical. ​

In these figures and animations, the magnetic field from 1590 to 1980 is given by the GUFM-1 model of Jackson et al. (2000), while the field from 1980 to 2010 is given by the 10th generation of the International Geomagnetic Reference Field.
Similar animations are also available as Google Earth KMZ and as NOAA's Science on a Sphere .
Stefan Maus
<!----------------------------------------------------------------------------> <hr style="margin-top: 50px;"> <address> Last modified: Friday, 20-Aug-2010 08:54:52 MDT </address>