กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 16 นาที

เปลวสุริยะ

เปลวสุริยะคือการปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีความรุนแรงและเกิดขึ้นเฉพาะจุด ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์เปลวสุริยะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีกิจกรรมสูงและมักจะ (แต่ไม่เสมอไป)

เปลวสุริยะ

สิ่งผิดปกติในภาพ ( เช่น เส้นริ้วจากการเลี้ยวเบนและเส้นริ้วแนวตั้ง ) ปรากฏใน ภาพ CCDของเปลวสุริยะขนาดใหญ่เนื่องจากรังสีตกกระทบมากเกินไป

เปลวสุริยะคือการปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีความรุนแรงและเกิดขึ้นเฉพาะจุด ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์เปลวสุริยะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีกิจกรรมสูงและมักจะ (แต่ไม่เสมอไป) เกิดขึ้นพร้อมกับการปลดปล่อยมวลโคโรนาเหตุการณ์อนุภาคสุริยะและปรากฏการณ์การปะทุของดวงอาทิตย์ อื่นๆ การเกิดเปลวสุริยะจะแตกต่างกันไปตาม วัฏจักรสุริยะ 11 ปี

เชื่อกันว่าเปลวสุริยะเกิดขึ้นเมื่อพลังงานแม่เหล็ก ที่สะสม อยู่ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์เร่งอนุภาคที่มีประจุในพลาสมา โดยรอบ ส่งผลให้เกิดการปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทั่วสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้ารูปแบบเวลาทั่วไปของการปล่อยรังสีเหล่านี้มีสามระยะที่สามารถระบุได้ ได้แก่ระยะนำร่องระยะฉับพลันเมื่อการเร่งอนุภาคมีบทบาทสำคัญ ระยะค่อยเป็นค่อยไปซึ่งพลาสมาร้อนที่ถูกฉีดเข้าไปในโคโรนาโดยเปลวสุริยะจะเย็นลงด้วยการรวมกันของรังสีและการนำพลังงานกลับลงไปยังชั้นบรรยากาศด้านล่าง และระยะอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว (EUV) ระยะสุดท้าย ที่ยังไม่สามารถอธิบายได้ในปัจจุบัน [ 1 ]ซึ่งเกิดขึ้นในเปลวสุริยะบางครั้ง

รังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีเอ็กซ์ ที่มีความเข้มสูง จากเปลวสุริยะจะถูกดูดซับโดย ชั้นบรรยากาศ ตอนบนของโลกด้านที่หันเข้าหาแสงแดด โดยเฉพาะอย่างยิ่งชั้นไอโอโนสเฟียร์และไม่สามารถทะลุลงมาถึงพื้นผิวโลกได้ การดูดซับนี้อาจทำให้การแตกตัวเป็นไอออนของชั้นไอโอโนสเฟียร์เพิ่มขึ้นชั่วคราว ซึ่งอาจรบกวน การสื่อสาร ทางวิทยุคลื่นสั้นการพยากรณ์เปลวสุริยะเป็นหัวข้อการวิจัยที่กำลังได้รับความสนใจอย่างมาก

ปรากฏการณ์เปลวสุริยะยังเกิดขึ้นกับดาวฤกษ์ ดวงอื่น ๆ ด้วย ซึ่งในกรณีนั้น จะใช้ คำว่า " เปลวสุริยะของดาวฤกษ์ "

คำอธิบายลักษณะทางกายภาพ

เปลวสุริยะระดับ X3.2 ที่สังเกตได้ในความยาวคลื่นต่างๆ เรียงตามเข็มนาฬิกาจากซ้ายบน: 304, 335, 131 และ 193 อังสตรอม

เปลวสุริยะเป็นการปะทุของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์[ 2 ]ส่งผลกระทบต่อทุกชั้นของชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ( โฟโตสเฟียร์โครโมสเฟียร์และโคโรนา ) [ 3 ]ตัวกลางพลาสมาถูกทำให้ร้อนขึ้นถึง >10 7 เคลวินในขณะที่อิเล็กตรอนโปรตอนและไอออนที่ หนักกว่า ถูกเร่งความเร็วให้ใกล้เคียงกับความเร็วแสง[ 4 ] [ 5 ]เปลวสุริยะปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาทั่วสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมา[ 3 ]

เปลวสุริยะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีกิจกรรมมักจะอยู่รอบจุดดวงอาทิตย์ซึ่งสนามแม่เหล็ก ที่รุนแรง แทรกซึมผ่านชั้นโฟโตสเฟียร์เพื่อเชื่อมต่อโคโรนากับภายในดวงอาทิตย์ เปลวสุริยะได้รับพลังงานจากการปลดปล่อยพลังงานแม่เหล็กที่สะสมอยู่ในโคโรนาอย่างฉับพลัน (ในช่วงเวลาไม่กี่นาทีถึงหลายสิบนาที) การปลดปล่อยพลังงานเดียวกันนี้อาจทำให้เกิดการพุ่งของมวลโคโรนา (CME) ได้เช่นกัน แม้ว่าความสัมพันธ์ระหว่าง CME และเปลวสุริยะจะยังไม่เป็นที่เข้าใจดีนัก[ 6 ]

การปะทุของแสงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับการพ่นของเปลวสุริยะ[ 7 ] ซึ่งเกี่ยวข้องกับการพ่นวัสดุที่เร็วกว่าการปะทุของโปรมิเนนซ์ [ 8 ] และมีความเร็วถึง20 ถึง 2,000 กิโลเมตรต่อวินาที[ 9 ]

สาเหตุ

เปลวสุริยะเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคประจุที่เร่งความเร็ว โดยส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน ทำปฏิกิริยากับ ตัวกลาง พลาสมาหลักฐานชี้ให้เห็นว่าปรากฏการณ์การเชื่อมต่อสนามแม่เหล็กนำไปสู่การเร่งความเร็วอย่างมากของอนุภาคประจุ[ 10 ]บนดวงอาทิตย์ การเชื่อมต่อสนามแม่เหล็กอาจเกิดขึ้นบนโครงข่ายสุริยะ ซึ่งเป็นประเภทของปรากฏการณ์ ที่ประกอบด้วย ห่วงโคโรนาที่เกิดขึ้นใกล้กันหลายชุดตามแนวเส้นแรงแม่เหล็ก[ 11 ]เส้นแรงเหล่านี้จะเชื่อมต่อกันอย่างรวดเร็วในโครงข่ายห่วงด้านล่าง ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กแบบเกลียวที่ไม่เชื่อมต่อกับส่วนที่เหลือของโครงข่าย การปลดปล่อยพลังงานอย่างฉับพลันในการเชื่อมต่อนี้เป็นต้นกำเนิดของการเร่งความเร็วของอนุภาค สนามแม่เหล็กแบบเกลียวที่ไม่เชื่อมต่อและวัสดุที่บรรจุอยู่ภายในอาจขยายตัวออกไปอย่างรุนแรงก่อให้เกิด CME [ 12 ]นี่เป็นเหตุผลที่เปลวสุริยะมักปะทุขึ้นจากบริเวณที่มีกิจกรรมบนดวงอาทิตย์ซึ่งมีสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งกว่ามาก

แม้ว่าจะมีความเห็นพ้องกันโดยทั่วไปเกี่ยวกับแหล่งที่มาของพลังงานของเปลวสุริยะ แต่กลไกที่เกี่ยวข้องยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ยังไม่ชัดเจนว่าพลังงานแม่เหล็กถูกแปลงเป็นพลังงานจลน์ของอนุภาคได้อย่างไร และยังไม่ทราบว่าอนุภาคบางส่วนสามารถเร่งความเร็วไปถึงช่วง GeV (10⁹ อิเล็กตรอนโวลต์) และสูงกว่านั้นได้อย่างไรนอกจากนี้ยังมีความไม่สอดคล้องกันบางประการเกี่ยวกับจำนวนอนุภาคที่ถูกเร่งความเร็วทั้งหมด ซึ่งบางครั้งดูเหมือนจะมากกว่าจำนวนทั้งหมดในห่วงโคโรนา[ 13 ]

ทางเดินวนและซุ้มประตูหลังการปะทุ

ซุ้มประตูหลังการปะทุปรากฏหลังจากเปลวสุริยะระดับ X5.7 ในช่วงพายุสุริยะวันบาสตีล[ 14 ]

หลังจากเกิดการปะทุของเปลวสุริยะ วงแหวนหลังการปะทุที่ประกอบด้วยพลาสมาร้อนจะเริ่มก่อตัวขึ้นข้ามเส้นกลางที่แยกบริเวณที่มีขั้วแม่เหล็กตรงข้ามกันใกล้แหล่งกำเนิดเปลวสุริยะ วงแหวนเหล่านี้ขยายจากโฟโตสเฟียร์ขึ้นไปในโคโรนาและก่อตัวขึ้นตามแนวเส้นกลางที่ระยะห่างจากแหล่งกำเนิดมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อเวลาผ่านไป[ 15 ]เชื่อกันว่าการคงอยู่ของวงแหวนร้อนเหล่านี้ยังคงดำเนินต่อไปเนื่องจากความร้อนที่เกิดขึ้นเป็นเวลานานหลังจากการปะทุและในช่วงระยะการสลายตัวของเปลวสุริยะ[ 16 ]

ในเปลวสุริยะที่มีกำลังแรงเพียงพอ โดยทั่วไปคือเปลวสุริยะระดับ Cหรือสูงกว่านั้น วงโคจรอาจรวมกันเป็นโครงสร้างโค้งยาวที่เรียกว่าซุ้มประตูหลังการปะทุ โครงสร้างเหล่านี้อาจคงอยู่ได้ตั้งแต่หลายชั่วโมงไปจนถึงหลายวันหลังจากเปลวสุริยะเริ่มต้น[ 15 ]ในบางกรณี ช่องว่าง พลาสมา มืดที่เคลื่อนที่ไปทางดวงอาทิตย์ ที่เรียกว่าการไหลลงเหนือซุ้มประตูอาจก่อตัวขึ้นเหนือซุ้มประตูเหล่านี้[ 17 ]

ความถี่

ความถี่ของการเกิดเปลวสุริยะจะแตกต่างกันไปตามวัฏจักรสุริยะ 11 ปี โดยทั่วไปแล้วอาจมีตั้งแต่หลายครั้งต่อวันในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมสูงสุดไปจนถึงน้อยกว่าหนึ่งครั้งต่อสัปดาห์ในช่วงที่ดวงอาทิตย์มีกิจกรรมต่ำสุด นอกจากนี้ เปลวสุริยะที่มีพลังงานสูงกว่าจะเกิดขึ้นน้อยกว่าเปลวสุริยะที่มีพลังงานต่ำกว่า ตัวอย่างเช่น เปลวสุริยะ ระดับ X10 (รุนแรง) เกิดขึ้นโดยเฉลี่ยประมาณแปดครั้งต่อวัฏจักร ในขณะที่เปลวสุริยะระดับ M1 (เล็กน้อย) เกิดขึ้นโดยเฉลี่ยประมาณ 2,000 ครั้งต่อวัฏจักร[ 18 ]

ในปี พ.ศ. 2527 Erich Riegerและเพื่อนร่วมงานได้ค้นพบช่วงเวลาประมาณ 154 วันในการเกิด เปลว สุริยะที่ปล่อยรังสีแกมมาอย่างน้อยตั้งแต่รอบสุริยะที่ 19 [ 19 ] ช่วงเวลานี้ได้รับการยืนยันในข้อมูลฟิสิกส์ดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่และสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์และเป็นที่รู้จักกันทั่วไปในชื่อช่วงเวลา Rieger นอกจากนี้ยังมีการรายงาน ฮาร์มอนิกเรโซแนน ซ์ ของช่วงเวลานี้ จากข้อมูลประเภทต่างๆ ส่วนใหญ่ใน เฮลิโอสเฟียร์ ด้วย

การกระจายความถี่ของปรากฏการณ์เปลวสุริยะต่างๆ สามารถอธิบายได้ด้วยการกระจายแบบกำลังตัวอย่างเช่น พบว่าฟลักซ์สูงสุดของการปล่อยคลื่นวิทยุ รังสีอัลตราไวโอเลตสุดขั้ว และรังสีเอ็กซ์แบบแข็งและอ่อนพลังงานรวมและระยะเวลาของเปลวสุริยะ (ดู§ ระยะเวลา ) เป็นไปตามการกระจายแบบกำลัง[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] [ 23 ] : 23–28

การจำแนกประเภท

เอ็กซ์เรย์อ่อน

ดาวเทียม GOES-16บันทึกการปะทุของดวงอาทิตย์ระดับ M5.8, M2.3 และ X2.8 ได้ โดยมีค่าฟลักซ์สูงสุดในช่วงคลื่น 0.1 ถึง 0.8 นาโนเมตร เท่ากับ 5.8×10 −5 , 2.3×10 −5และ 2.8×10 −4วัตต์/ตารางเมตรตามลำดับ

ระบบการจำแนกประเภทสมัยใหม่สำหรับเปลวสุริยะใช้ตัวอักษร A, B, C, M หรือ X [ 24 ] [ 25 ]ตามฟลักซ์ สูงสุด ในหน่วยวัตต์ต่อตารางเมตร (W/m 2 ) ของรังสีเอ็กซ์อ่อนที่มีความยาวคลื่น 0.1 ถึง 0.8 นาโนเมตร (1 ถึง 8 อังสตรอม ) ตามที่วัดโดยดาวเทียมGOES ในวงโคจรซิงโคร นั สทางภูมิศาสตร์

การจำแนกประเภทช่วงฟลักซ์สูงสุด (W/ )
เอ< 10 −7
บี10 −7 – 10 −6
ซี10 −6 – 10 −5
เอ็ม10 −5 – 10 −4
X> 10 −4

ความรุนแรงของเหตุการณ์ภายในแต่ละระดับจะถูกระบุด้วยตัวเลขต่อท้ายตั้งแต่ 1 ถึง 9 ดังนั้น เปลวสุริยะระดับ X2 จึงรุนแรงเป็นสองเท่าของเปลวสุริยะระดับ X1 เปลวสุริยะระดับ X3 รุนแรงเป็นสามเท่าของเปลวสุริยะระดับ X1 เปลวสุริยะระดับ M มีขนาดเล็กกว่าเปลวสุริยะระดับ X หนึ่งในสิบ โดยมีตัวเลขต่อท้ายเดียวกัน[ 26 ] เปลวสุริยะ ระดับ X2 รุนแรงกว่าเปลวสุริยะระดับ M5 ถึงสี่เท่า[ 27 ]เปลวสุริยะระดับ X ที่มีฟลักซ์สูงสุดเกิน 10 −3 W/m 2อาจถูกระบุด้วยตัวเลขต่อท้ายที่เท่ากับหรือมากกว่า 10 [ 24 ]

ระบบนี้ได้รับการคิดค้นขึ้นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2513 และประกอบด้วยตัวอักษร C, M และ X เท่านั้น ตัวอักษรเหล่านี้ถูกเลือกเพื่อหลีกเลี่ยงความสับสนกับระบบการจำแนกประเภทแสงอื่นๆ คลาส A และ B ถูกเพิ่มเข้ามาในช่วงปี พ.ศ. 2533 เนื่องจากเครื่องมือมีความไวต่อเปลวสุริยะที่อ่อนกว่ามากขึ้น ในช่วงเวลาเดียวกันนั้น คำย่อ" ปานกลาง"สำหรับเปลวสุริยะคลาส M และ"รุนแรง"สำหรับเปลวสุริยะคลาส X ก็เริ่มถูกนำมาใช้[ 28 ]

ความสำคัญ

ระบบการจัดประเภทก่อนหน้านี้ ซึ่งบางครั้งเรียกว่าความสำคัญของเปลวสุริยะ นั้นอิงตาม การสังเกตสเปกตรัม H-alphaระบบนี้ใช้ทั้งความเข้มและพื้นที่ผิวที่ปล่อยรังสี การจัดประเภทตามความเข้มเป็นแบบเชิงคุณภาพ โดยอ้างถึงเปลวสุริยะว่า: จาง (f), ปกติ (n) หรือสว่างจ้า (b) พื้นที่ผิวที่ปล่อยรังสีวัดในหน่วยล้านส่วนของซีกโลก และอธิบายไว้ด้านล่าง (พื้นที่ซีกโลกทั้งหมดA H = 15.5 × 10 12 km 2 )

การจำแนกประเภทพื้นที่ที่แก้ไขแล้ว(ล้านส่วนของซีกโลก)
เอส< 100
1100–250
2250–600
3600–1200
4> 1200

จากนั้นเปลวสุริยะจะถูกจัดประเภทโดยใช้ S หรือตัวเลขที่แสดงถึงขนาดและตัวอักษรที่แสดงถึงความเข้มสูงสุด เช่น Sn คือเปลวสุริยะปกติ[ 29 ]

ระยะเวลา

วิธีการวัดระยะเวลาการเกิดเปลวสุริยะที่นิยมใช้กันคือ การวัดค่าความกว้างเต็มที่ที่ครึ่งค่าสูงสุด (FWHM) ของฟลักซ์ในย่านรังสีเอ็กซ์อ่อนค่า FWHM ที่วัดได้จาก GOES อยู่ ในช่วง 0.05 ถึง 0.4 และ 0.1 ถึง 0.8 นาโนเมตรช่วงเวลา FWHM ครอบคลุมตั้งแต่ฟลักซ์ของเปลวสุริยะถึงครึ่งหนึ่งระหว่างฟลักซ์สูงสุดและฟลักซ์พื้นหลัง จนกระทั่งถึงค่านี้อีกครั้งเมื่อเปลวสุริยะสลายตัว โดยใช้การวัดนี้ ระยะเวลาของเปลวสุริยะจะอยู่ในช่วงประมาณหลายสิบวินาทีถึงหลายชั่วโมง โดยมีระยะเวลาเฉลี่ยประมาณ 6 และ 11 นาทีแถบ 0.05 ถึง 0.4 และ 0.1 ถึง 0.8 นาโนเมตรตามลำดับ[ 30 ] [ 31 ]

เปลวสุริยะยังสามารถจำแนกตามระยะเวลาได้เป็นเหตุการณ์แบบฉับพลันหรือเหตุการณ์ที่มีระยะเวลานาน ( LDE ) เกณฑ์เวลาที่แยกทั้งสองประเภทนี้ยังไม่ชัดเจน SWPC ถือว่าเหตุการณ์ที่ต้องใช้เวลา 30 นาทีขึ้นไปในการลดลงเหลือครึ่งหนึ่งของค่าสูงสุดเป็น LDE ในขณะที่ศูนย์ความเป็นเลิศด้านสุริยะ-โลกของเบลเยียมถือว่าเหตุการณ์ที่มีระยะเวลานานกว่า 60 นาทีเป็น LDE [ 32 ] [ 33 ]

ผลกระทบ

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในระหว่างการปะทุของดวงอาทิตย์จะแพร่กระจายออกจากดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วแสงโดยความเข้มจะแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทางจากบริเวณแหล่งกำเนิดรังสีไอออนไนซ์ส่วนเกินได้แก่ รังสีเอ็กซ์และรังสีอัลตราไวโอเลตแบบเข้มข้น (XUV) เป็นที่ทราบกันดีว่าส่งผลกระทบต่อชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์และมีความเกี่ยวข้องกับการสำรวจอวกาศของมนุษย์และการค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลก

เปลวสุริยะยังส่งผลกระทบต่อวัตถุอื่นๆ ในระบบสุริยะด้วย การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบเหล่านี้ส่วนใหญ่มุ่งเน้นไปที่บรรยากาศของดาวอังคารและในระดับที่น้อยกว่าคือดาวศุกร์ [ 34 ] ผลกระทบต่อดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะได้รับการศึกษาน้อยมากเมื่อเทียบกัน ณ ปี 2024 การวิจัยเกี่ยวกับผลกระทบต่อดาวพุธมีจำกัดเพียงแค่การสร้างแบบจำลองการตอบสนองของไอออนในแมกนีโตสเฟียร์ของดาวเคราะห์ [ 35 ] และผลกระทบต่อดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ได้รับการศึกษาเฉพาะในบริบทของ การกระเจิงย้อนกลับของรังสีเอกซ์จากชั้นบรรยากาศด้านบนของดาวเคราะห์ เท่านั้น [ 36 ] [ 37 ]

ไอโอโนสเฟียร์

โครงสร้างของชั้นย่อยไอโอโนสเฟียร์ด้านกลางคืน (ซ้าย) และด้านกลางวัน (ขวา) ของโลกภายใต้สภาวะปกติ

การเพิ่มขึ้น ของรังสี XUVในระหว่างการปะทุของดวงอาทิตย์อาจส่งผลให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออนการสลายตัวและความร้อนในชั้นไอโอโนสเฟียร์ของโลกและดาวเคราะห์คล้ายโลกเพิ่มขึ้น บนโลก การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ในชั้นบรรยากาศด้านบน ซึ่งเรียกรวมกันว่าการรบกวนไอโอโนสเฟียร์อย่างฉับพลันอาจรบกวน การสื่อสาร ทางวิทยุคลื่นสั้นและระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก (GNSS) เช่นGPS [ 38 ]และการขยายตัวของชั้นบรรยากาศด้านบนในภายหลังอาจเพิ่มแรงต้านต่อดาวเทียมในวงโคจรต่ำของโลกส่งผลให้วงโคจรเสื่อมลงเมื่อเวลาผ่านไป[ 39 ] [ 40 ]

โฟตอน XUV ที่เกี่ยวข้องกับเปลวสุริยะจะทำปฏิกิริยาและทำให้ส่วนประกอบที่เป็นกลางของชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์แตกตัวเป็นไอออนผ่านกระบวนการโฟโตไอออนไน เซชัน อิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมาในกระบวนการนี้ ซึ่งเรียกว่าโฟโตอิเล็กตรอนเพื่อแยกความแตกต่างจากอิเล็กตรอนในชั้นไอโอโนสเฟียร์โดยรอบ จะมีพลังงานจลน์เท่ากับพลังงานของโฟตอนที่เกินกว่าเกณฑ์การแตก ตัวเป็นไอออน ในชั้นไอโอโนสเฟียร์ตอนล่างซึ่งได้รับผลกระทบจากเปลวสุริยะมากที่สุดและปรากฏการณ์การขนส่งมีความสำคัญน้อยกว่า โฟโตอิเล็กตรอนที่ถูกปลดปล่อยออกมาใหม่จะสูญเสียพลังงานเป็นหลักผ่าน กระบวนการปรับสมดุลทาง ความร้อนกับอิเล็กตรอนและอนุภาคที่เป็นกลางโดยรอบ และผ่านการแตกตัวเป็นไอออนทุติยภูมิเนื่องจากการชนกับอนุภาคที่เป็นกลาง หรือที่เรียกว่าการแตกตัวเป็นไอออนจากการชนของโฟโตอิเล็กตรอนในกระบวนการปรับสมดุลทางความร้อน โฟโตอิเล็กตรอนจะถ่ายโอนพลังงานไปยังอนุภาคที่เป็นกลาง ส่งผลให้เกิดความร้อนและการขยายตัวของชั้นบรรยากาศที่เป็นกลาง[ 41 ]การเพิ่มขึ้นของการแตกตัวเป็นไอออน มากที่สุด เกิดขึ้นในชั้นไอโอโนสเฟียร์ตอนล่าง ซึ่งความยาวคลื่นที่มีการเพิ่มขึ้นของความเข้มแสงสัมพัทธ์มากที่สุด—ความยาวคลื่นรังสีเอกซ์ที่ทะลุทะลวงได้สูง—จะถูกดูดซับ ซึ่งสอดคล้องกับชั้น E และ D ของโลก และชั้น M 1 ของดาวอังคาร [ 34 ] [ 38 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]

การระงับสัญญาณวิทยุ

การเพิ่มขึ้นชั่วคราวของการแตกตัวเป็นไอออนของชั้นบรรยากาศด้านกลางวันของโลก โดยเฉพาะชั้น D ของไอโอโนสเฟียร์สามารถรบกวนการสื่อสารทางวิทยุคลื่นสั้นที่อาศัยระดับการแตกตัวเป็นไอออนสำหรับ การแพร่กระจาย คลื่นฟ้าคลื่นฟ้า หรือ สกีป หมายถึงการแพร่กระจายของคลื่นวิทยุที่สะท้อนหรือหักเหจากไอโอโนสเฟียร์ที่แตกตัวเป็นไอออน เมื่อการแตกตัวเป็นไอออนสูงกว่าปกติ คลื่นวิทยุจะเสื่อมคุณภาพหรือถูกดูดซับอย่างสมบูรณ์โดยการสูญเสียพลังงานจากการชนกับอิเล็กตรอนอิสระบ่อยขึ้น[ 2 ] [ 38 ]

ระดับการแตกตัวเป็นไอออนของชั้นบรรยากาศมีความสัมพันธ์กับความแรงของเปลวสุริยะที่เกี่ยวข้องในรังสีเอ็กซ์อ่อนศูนย์พยากรณ์สภาพอากาศในอวกาศ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ องค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาจำแนกการดับของคลื่นวิทยุตามความเข้มสูงสุดของรังสีเอ็กซ์อ่อนของเปลวสุริยะที่เกี่ยวข้อง[ 2 ]

การจำแนกประเภทคลาส SXR ที่เกี่ยวข้องคำอธิบาย[ 18 ]
อาร์1เอ็ม1สัญญาณวิทยุขัดข้องเล็กน้อย
อาร์2เอ็ม5การตัดสัญญาณวิทยุระดับปานกลาง
อาร์3เอ็กซ์1สัญญาณวิทยุถูกตัดขาดอย่างรุนแรง
อาร์4คูณ 10เกิดเหตุขัดข้องทางวิทยุอย่างรุนแรง
อาร์5เอ็กซ์20การปิดกั้นสัญญาณวิทยุอย่างรุนแรง

ปรากฏการณ์เปลวสุริยะ

กระแสไฟฟ้าในชั้นไอโอโนสเฟียร์ด้านกลางวันของโลกอาจเพิ่มขึ้นได้ในช่วงที่เกิดเปลวสุริยะขนาดใหญ่

ในสภาวะที่ไม่เกิดเปลวสุริยะหรือสภาวะสงบจากดวงอาทิตย์กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านชั้น E ในเวลากลางวันของไอโอโนสเฟียร์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงรายวันที่มีแอมพลิจูดเล็กน้อยในสนามแม่เหล็กโลกกระแสไฟฟ้าในไอโอโนสเฟียร์เหล่านี้สามารถเพิ่มขึ้นได้ในระหว่างการเกิดเปลวสุริยะขนาดใหญ่เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของค่าการนำไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับการแตกตัวเป็นไอออนที่เพิ่มขึ้นของชั้น E และ D การเพิ่มขึ้นของการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กโลกที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่าปรากฏการณ์เปลวสุริยะ ( sfe ) หรือในอดีตเรียกว่าmagnetic crochetคำหลังนี้มาจากคำภาษาฝรั่งเศสcrochetซึ่งหมายถึงตะขอ สะท้อนถึงการรบกวนที่มีลักษณะคล้ายตะขอในความแรงของสนามแม่เหล็กที่สังเกตได้จาก เครื่องวัดสนามแม่เหล็กภาคพื้นดินการรบกวนเหล่านี้มีขนาดประมาณไม่กี่นาโนเทสลาและคงอยู่เพียงไม่กี่นาที ซึ่งค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับการรบกวนที่เกิดขึ้นในระหว่างพายุแม่เหล็กโลก[ 45 ] [ 46 ]

สุขภาพ

วงโคจรต่ำของโลก

สำหรับนักบินอวกาศในวงโคจรต่ำของโลกปริมาณรังสีที่คาดว่าจะได้รับจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาในระหว่างการปะทุของดวงอาทิตย์อยู่ที่ประมาณ 0.05 เกรย์ซึ่งไม่เป็นอันตรายถึงชีวิตในทันที สิ่งที่น่ากังวลมากกว่าสำหรับนักบินอวกาศคือรังสีอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์อนุภาคจากดวงอาทิตย์[ 47 ]

ดาวอังคาร

ผลกระทบของรังสีเปลวสุริยะต่อดาวอังคารมีความเกี่ยวข้องกับการสำรวจและการค้นหาสิ่งมีชีวิตบนดาวเคราะห์ดวงนี้ แบบจำลองบรรยากาศของดาวอังคารบ่งชี้ว่าเปลวสุริยะที่มีพลังงานสูงที่สุดที่เคยบันทึกไว้ก่อนหน้านี้อาจให้รังสีในปริมาณมากซึ่งอาจเป็นอันตรายหรือเกือบถึงแก่ชีวิตต่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและสิ่งมีชีวิตชั้นสูง อื่นๆ บนพื้นผิวของดาวอังคาร ยิ่งไปกว่านั้น เปลวสุริยะที่มีพลังงานมากพอที่จะให้รังสีในปริมาณที่ถึงแก่ชีวิต แม้ว่าจะยังไม่เคยพบเห็นบนดวงอาทิตย์ แต่ก็เชื่อว่าเกิดขึ้นและเคยพบเห็นบนดาวฤกษ์ที่คล้ายดวงอาทิตย์ดวง อื่นๆ [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ]

ประวัติการสังเกตการณ์

เปลวสุริยะก่อให้เกิดการแผ่รังสีทั่วสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า แม้ว่าจะมีความเข้มต่างกันก็ตาม เปลวสุริยะไม่รุนแรงในแสงที่มองเห็นได้ แต่สามารถสว่างมากที่เส้นสเปกตรัม เฉพาะ เปลวสุริยะ มักก่อให้เกิดการแผ่รังสีเบร็มส์ตรัลลุงในรังสีเอ็กซ์และการแผ่รังสีซินโครตรอนในคลื่นวิทยุ[ 51 ]

การสังเกตการณ์ทางแสง

ภาพร่างของ Richard Carringtonเกี่ยวกับเปลวสุริยะที่บันทึกไว้ครั้งแรก (A และ B ทำเครื่องหมายจุดสว่างเริ่มต้นซึ่งเคลื่อนที่ในช่วงห้านาทีไปยัง C และ D ก่อนที่จะหายไป) [ 52 ]

การระเบิดของดวงอาทิตย์ถูกสังเกตครั้งแรกโดยRichard CarringtonและRichard Hodgsonอย่างอิสระในวันที่ 1 กันยายน พ.ศ. 2392โดยการฉายภาพของแผ่นดิสก์ดวงอาทิตย์ที่สร้างขึ้นโดยกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคอลผ่านตัวกรองแบบบรอดแบนด์[ 53 ] [ 54 ]มันเป็นการระเบิดแสงสีขาว ที่มีความเข้มสูงเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นการระเบิดที่ปล่อยแสงออกมาในปริมาณมากในช่วงสเปกตรัมที่มองเห็นได้[ 53 ]

เนื่องจากเปลวสุริยะสร้างรังสีจำนวนมากที่H-alpha [ 55 ] การเพิ่มตัวกรองแถบความถี่แคบ (≈1 Å) ที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ความยาวคลื่นนี้ให้กับกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคอลทำให้สามารถสังเกตเปลวสุริยะที่ไม่สว่างมาก ได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก เป็นเวลาหลายปีที่ Hα เป็นแหล่งข้อมูลหลัก หากไม่ใช่แหล่งข้อมูลเดียว เกี่ยวกับเปลวสุริยะ นอกจากนี้ยังมีการใช้ตัวกรองแถบความถี่อื่นๆ อีกด้วย

การสังเกตการณ์ทางวิทยุ

ในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองในวันที่ 25 และ 26 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2485 ผู้ควบคุมเรดาร์ของอังกฤษสังเกตเห็นรังสีที่Stanley Heyตีความว่าเป็นการปล่อยรังสีจากดวงอาทิตย์[ 56 ]การค้นพบของพวกเขาไม่ได้ถูกเปิดเผยต่อสาธารณะจนกระทั่งสงครามสิ้นสุดลง ในปีเดียวกันนั้นSouthworthก็ได้สังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ด้วยคลื่นวิทยุเช่นกัน แต่เช่นเดียวกับ Hey การสังเกตการณ์ของเขาเป็นที่รู้จักหลังจากปี พ.ศ. 2488 เท่านั้น ในปี พ.ศ. 2486 Grote Reberเป็นคนแรกที่รายงานการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์วิทยุของดวงอาทิตย์ที่ความถี่ 160 MHz [ 57 ]การพัฒนาอย่างรวดเร็วของดาราศาสตร์วิทยุเผยให้เห็นลักษณะเฉพาะใหม่ๆ ของกิจกรรมของดวงอาทิตย์ เช่นพายุและการระเบิดที่เกี่ยวข้องกับเปลวสุริยะ ปัจจุบัน กล้องโทรทัศน์วิทยุภาคพื้นดินสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ตั้งแต่ประมาณ 15 MHz จนถึง 400 GHz

กล้องโทรทัศน์อวกาศ

การสังเกตการณ์เปลวสุริยะด้วยเครื่องมือต่างๆ บนยานสำรวจพลังงานแสงอาทิตย์ (Solar Dynamics Observatory)

เนื่องจากชั้นบรรยากาศของโลกดูดซับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นกว่า 300 นาโนเมตรได้มาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศจึงช่วยให้สามารถสังเกตการณ์เปลวสุริยะในเส้นสเปกตรัมพลังงานสูงที่ไม่เคยมีการสังเกตมาก่อนได้ ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 ดาวเทียม GOES ได้สังเกตการณ์ดวงอาทิตย์อย่างต่อเนื่องในย่านรังสีเอ็กซ์อ่อน และการสังเกตการณ์ของพวกมันได้กลายเป็นมาตรฐานในการวัดเปลวสุริยะ ทำให้ความสำคัญของการจำแนกประเภท H-alpha ลดลง นอกจากนี้ กล้องโทรทรรศน์อวกาศยังช่วยให้สามารถสังเกตการณ์คลื่นความยาวที่ยาวมากได้—ยาวถึงหลายกิโลเมตร—ซึ่งไม่สามารถทะลุผ่านชั้นไอโอโนสเฟียร์ได้

ตัวอย่างของเปลวสุริยะขนาดใหญ่

สภาพอากาศในอวกาศ รวมถึงฟลักซ์รังสีเอ็กซ์อ่อน (แถวบนสุด) ในช่วงพายุสุริยะฮาโลวีนปี 2546 [ 58 ]

เชื่อกันว่าเปลวสุริยะที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่เคยสังเกตมาคือเปลวสุริยะที่เกี่ยวข้องกับเหตุการณ์แครริงตัน ในปี พ.ศ. 2492 [ 59 ]แม้ว่าจะไม่มีการวัดรังสีเอ็กซ์อ่อนในขณะนั้น แต่สนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องกับเปลวสุริยะถูกบันทึกโดยเครื่องวัดสนามแม่เหล็กภาคพื้นดิน ทำให้สามารถประมาณความแรงของเปลวสุริยะได้หลังจากเหตุการณ์นั้น การใช้ค่าที่อ่านได้จากเครื่องวัดสนามแม่เหล็กเหล่านี้ ทำให้สามารถประมาณระดับรังสีเอ็กซ์อ่อนของเปลวสุริยะนี้ได้ว่ามากกว่า X10 [ 60 ]และประมาณ X45 (±5) [ 61 ] [ 62 ]

ในยุคปัจจุบัน เปลวสุริยะที่ใหญ่ที่สุดที่วัดได้ด้วยเครื่องมือเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 4 พฤศจิกายน พ.ศ. 2546เหตุการณ์นี้ทำให้เครื่องตรวจจับ GOES อิ่มตัว และด้วยเหตุนี้ การจัดประเภทจึงเป็นเพียงการประมาณเท่านั้น ในตอนแรก การขยายเส้นโค้ง GOES คาดว่าจะเป็น X28 [ 63 ]การวิเคราะห์ผลกระทบของไอโอโนสเฟียร์ในภายหลังแนะนำให้เพิ่มการประมาณนี้เป็น X45 [ 64 ] [ 65 ]เหตุการณ์นี้ทำให้เกิดหลักฐานที่ชัดเจนครั้งแรกขององค์ประกอบสเปกตรัมใหม่ที่อยู่เหนือ 100 GHz [ 66 ]

การทำนาย

วิธีการทำนายการปะทุของเปลวสุริยะในปัจจุบันมีปัญหา และไม่มีข้อบ่งชี้ที่แน่นอนว่าบริเวณที่มีกิจกรรมบนดวงอาทิตย์จะก่อให้เกิดเปลวสุริยะ อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติหลายประการของบริเวณที่มีกิจกรรมและจุดดวงอาทิตย์มีความสัมพันธ์กับการปะทุ ตัวอย่างเช่น บริเวณที่มีความซับซ้อนทางแม่เหล็ก (โดยพิจารณาจากสนามแม่เหล็กตามแนวสายตา) ที่เรียกว่าจุดเดลต้ามักจะก่อให้เกิดเปลวสุริยะขนาดใหญ่ที่สุด แผนการจำแนกประเภทจุดดวงอาทิตย์แบบง่ายๆ โดยอิงตามระบบ McIntosh สำหรับกลุ่มจุดดวงอาทิตย์ หรือที่เกี่ยวข้องกับความซับซ้อนแบบแฟรกทัลของบริเวณ[ 67 ]มักใช้เป็นจุดเริ่มต้นสำหรับการทำนายการปะทุของเปลวสุริยะ[ 68 ]การทำนายมักระบุในแง่ของความน่าจะเป็นของการเกิดเปลวสุริยะที่สูงกว่าระดับ M หรือ X ภายใน 24 หรือ 48 ชั่วโมงองค์การบริหารมหาสมุทรและบรรยากาศแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา (NOAA) ออกการพยากรณ์ประเภทนี้[ 69 ] MAG4 ได้รับการพัฒนาที่มหาวิทยาลัยอลาบามาในฮันต์สวิลล์ โดยได้รับการสนับสนุนจากกลุ่มวิเคราะห์รังสีอวกาศที่ศูนย์การบินอวกาศจอห์นสัน (NASA/SRAG) เพื่อพยากรณ์เปลวสุริยะระดับ M และ X, CME, CME เร็ว และเหตุการณ์อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์[ 70 ]วิธีการทางฟิสิกส์ที่สามารถทำนายเปลวสุริยะขนาดใหญ่ที่กำลังจะเกิดขึ้นได้ถูกเสนอโดยสถาบันวิจัยสิ่งแวดล้อมอวกาศ-โลก (ISEE) มหาวิทยาลัยนาโกยาประเทศญี่ปุ่น[ 71 ]

ดูเพิ่มเติม

  • ข้อมูลและแหล่งข้อมูลเกี่ยวกับเปลวสุริยะแบบเรียลไทม์จาก ศูนย์พยากรณ์สภาพอากาศในอวกาศของ NOAA :
    • การวัดปริมาณรังสีเอกซ์ GOES (ข้อมูล 1 นาที)
    • กล้องถ่ายภาพรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ GOES (SUVI)
    • การทำนายการดูดซับในบริเวณ D (D-RAP)
    • พยากรณ์อากาศ 3 วัน
    • การวิเคราะห์การคาดการณ์
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Solar_flare&oldid=1354980749 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เปลวสุริยะ

เปลวสุริยะคือการปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีความรุนแรงและเกิดขึ้นเฉพาะจุด ในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์เปลวสุริยะเกิดขึ้นในบริเวณที่มีกิจกรรมสูงและมักจะ (แต่ไม่เสมอไป)

คำอธิบายลักษณะทางกายภาพ

เปลวสุริยะเป็นการปะทุของ รังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ [ 2 ] ส่งผลกระทบต่อทุกชั้นของชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ ( โฟโตสเฟียร์ โค รโมสเฟียร์ และ โคโรนา ) [ 3 ] ตัวกลางพลาสมา ถูกทำให้ร้อนขึ้นถึง >10 7 เคลวิน ในขณะที่ อิเล็กตรอน...

สาเหตุ

เปลวสุริยะเกิดขึ้นเมื่ออนุภาคประจุที่เร่งความเร็ว โดยส่วนใหญ่เป็นอิเล็กตรอน ทำปฏิกิริยากับ ตัวกลาง พลาสมา หลักฐานชี้ให้เห็นว่าปรากฏการณ์ การเชื่อมต่อสนามแม่เหล็ก นำไปสู่การเร่งความเร็วอย่างมากของอนุภาคประจุ [ 10 ] บนดวงอาทิตย์...

ทางเดินวนและซุ้มประตูหลังการปะทุ

หลังจากเกิดการปะทุของเปลวสุริยะ วงแหวน หลังการปะทุ ที่ประกอบด้วยพลาสมาร้อนจะเริ่มก่อตัวขึ้นข้ามเส้นกลางที่แยกบริเวณที่มีขั้วแม่เหล็กตรงข้ามกันใกล้แหล่งกำเนิดเปลวสุริยะ...