อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์
(Solar energetic particles : SEPs)

อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ (SEP) คืออนุภาคพลังงานสูงเช่น ไอออน (ion) อิเล็กตรอน (electron) จากดวงอาทิตย์ซึ่งเดินทางออกมาจากดวงอาทิตย์ด้วยกลไกต่างๆ กัน เช่น plasma heating , acceleration เป็นต้น       SEP มักเกี่ยวข้องกับการลุกจ้า (solar flare) SEP ที่มีพลังงานต่ำกว่า 10 GeV ถือว่าเป็น SEP พลังงานต่ำ ส่วน SEP ที่มีพลังงานสูงกว่า 100 MeV เป็น SEP พลังงานสูง แต่เมื่อเทียบกับรังสีคอสมิก (พลังงานมากกว่า 100 MeV ถึง 3 x 10^20 eV) ที่มีแหล่งกำเนิดนอกระบบสุริยะถือว่า SEP ยังมีพลังงานต่ำกว่ามาก       ไอออนหรืออนุภาคจากดวงอาทิตย์มักมีพลังงานต่ำกว่า 1 GeV (ส่วนใหญ่พลังงานต่ำกว่า 10 MeV) น้อยครั้งนักที่จะสูงกว่า 10 GeV นี่ทำให้หลายครั้งที่อุปกรณ์ตรวจวัดรังสีคอสมิกที่ตั้งอยู่ใกล้ศูนย์สูตรของโลกไม่สามารถตรวจพบอนุภาคพลังงานต่ำๆ จากดวงอาทิตย์ได้เพราะถูกสนามแม่เหล็กโลกพาไปยังบริเวณขั้วแม่เหล็กใกล้ขั้วโลก ที่ซึ่งพวกมันเข้าสู่บรรยากาศชั้นไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) ชั่วระยะเวลาหนึ่งและก่อกวนการสื่อสารด้วยคลื่นวิทยุ       SEP เป็นอนุภาคที่มีความเกี่ยวข้องการเกิดการลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (solar flare) บ่อยครั้งที่การลุกจ้าจะปลดปล่อยอนุภาคพลังงานสูงเหล่านี้ออกสู่อวกาศ โดยธาตุแต่ละชนิดที่ตรวจพบจากการลุกจ้าแต่ละครั้งจะแตกต่างกันไป       SEP ถูกค้นพบเมื่อ ค.ศ. 1942 (พ.ศ.2475) ด้วยไกเกอร์เคาท์เตอร์(Geiger counters) หรืออุปกรณ์ตรวจวัดชนิดอื่นที่สร้างขึ้นเพื่อตรวจวัดรังสีคอสมิก (cosmic ray) แต่กลับพบการเพิ่มขึ้นของความเข้มรังสีชั่วขณะหนึ่ง ซึ่งต่อมาได้รับการยืนยันว่ามีความเกี่ยวข้องการลุกจ้าบนผิวดวงอาทิตย์ในช่วงเวลาไล่เลี่ยกัน ความเข้มของรังสีคอสมิกที่วัดได้ค่อยๆ ลดระดับลงมาในระดับปกติภายในเวลาไม่กี่นาทีหรือไม่กี่ชั่วโมง ขณะที่กระบวนการเร่งความเร็วจบลงและไอออนที่ถูกเร่งความเร็วกระจัดกระจายออกสู่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ (interplanetary)

การปลดปล่อย SEP แบ่งออกเป็นสองชนิด ดังตาราง   Impulsive event Gradual event ระยะเวลาของการแผ่รังสีเอกซ์ สั้นกว่า 1 ชั่วโมง นานกว่า 1 ชั่วโมง ตำแหน่งที่แผ่รังสีเอกซ์ 10,000 กิโลเมตรใต้โฟโตสเฟียร์ 50,000 กิโลเมตร เหนือโฟโตสเฟียร์ ขนาดของย่านแผ่รังสี จากปริภูมิแคบๆ ขนาด 10^26 ถึง 10^27 ลูกบาศก์เซนติเมตร จากปริภูมิขนาด 10^28 ถึง 10^29 ลูกบาศก์เซนติเมตร ความหนาแน่นพลังงาน ต่ำ สูง อัตราส่วนไอโซโทป He-3 ต่อ He-4 สูงมาก (ประมาณ 0.1 ถึง 1.0) อัตราปกติ (0.0001) ถูกเร่งจากพลาสมาร้อนอุณหภูมิ 10 ล้านองศาเคลวิน 1 ล้านองศาเคลวิน CME/Interplanetary Shock ไม่มี มี การเร่งความเร็วของอนุภาค การเร่งแบบสุ่ม (stochastic acceleration) การเร่งด้วยหน้าคลื่นกระแทก (shock acceleration)

อิเล็กตรอน(electron) เป็นอนุภาคที่ถูกเร่งความเร็วด้วยปรากฎการณ์บนดวงอาทิตย์ ด้วยมวลที่เบากว่าไอออนประจุบวกอื่นค่อนข้างมาก ทำให้มักถูกสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ดักเอาไว้ และสามารถสูญเสียพลังงานไปในรูปคลื่นวิทยุ(radio wave) รังสีเอกซ์(X-ray) และรังสีแกมมา (gamma ray) จนแทบไม่สามารถหลบหนีออกจากดวงอาทิตย์ได้บ่อยนัก แต่การมีอยู่ของอิเล็กตรอนสามารถตรวจวัดสิ่งที่พวกมันแผ่รังสีออกมาข้างต้น       ไอออน (ion) เป็นอะตอมของธาตุที่สูญเสียอิเล็กตรอนออกไปจนมีสภาพเป็นประจุบวก มีมวลมากกว่าอิเล็กตรอนมาก เช่น He-3, He-4 , Fe, O เป็นต้น คาดกันว่าแหล่งกำเนิดของไอออนพลังงานสูงเหล่านี้มาจากไอออนจากภายในชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ที่ถูกเร่งออกมาด้วยการลุกจ้า (flare) แล้วเดินทางมายังโลกตามเส้นสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์ (Interplanetary magnetic field)       ไอออนภายในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ (จากนอกระบบสุริยะหรือที่อยู่ในลมสุริยะ (solar wind))ที่ถูกเร่งความเร็วบริเวณหน้าคลื่นกระแทกของ CME แล้วเดินทางมายังโลกตามเส้นสนามแม่เหล็กระหว่างดาวเคราะห์(Interplanetary magnetic field)

อนุภาคแต่ละชนิดและแต่ละระดับพลังงาน จะถูกตรวจวัดด้วยอุปกรณ์ตรวจวัดทั้งภาคพื้นดิน เช่น เครื่องตรวจวัดนิวตรอน(neutron monitor) เครื่องตรวจวัดมิวออน (muon monitor) หรือโดยดาวเทียมในอวกาศ เช่น ACE , GOES Ulysses เป็นต้น ซึ่งจะตรวจวัดปริมาณทางกายภาพที่แปรเปลี่ยนไปตามเวลาเช่น จำนวนอนุภาค ความเข้มรวมทั้งทิศทางของสนามแม่เหล็กภายในอวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ความหนาแน่น อุณหภูมิ ความเร็ว เป็นต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับงานวิจัยในประเทศไทย ได้ทำการจำลองจำนวนอนุภาคต่อเวลาที่ตรวจวัดได้จากเครื่องตรวจวัดต่างๆ ทั้งจากยานอวกาศและจากเครื่องวัดที่อยู่บนภาคพื้นดิน เพื่อศึกษาอนุภาคเดินทางมาถึงเครื่องวัดได้ มีกลไกหรือกระบวนการทางกายภาพอย่างไร นอกจากนี้ยังศึกษากระบวนการเร่งอนุภาครังสีคอสมิกที่เกิดขึ้นที่คลื่นกระแทกจากเหตุการณ์การเกิดการปลดปล่อยมวลจากโคโรนา ว่าอนุภาครังสีคอสมิกมีกลไกการเร่งอย่างไร ที่สำคัญในการจำลองจำนวนอนุภาคต่อเวลายังสามารถใช้เป็นข้อมูลเบื้องต้นสำหรับการแจ้งเตือนหรือคาดการณ์ปรากฏการณ์ที่อาจเกิดตามมา ของการแปรเปลี่ยนสภาพอวกาศ (space weather) ล่วงหน้า อันจะมีประโยชน์ต่อการป้องกันผลกระทบทางสภาพอวกาศ (space weather effects) ที่มีต่ออุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ อุปกรณ์สื่อสาร นักบินอวกาศที่กำลังปฏิบัติงานภายในอวกาศ หรือแม้แต่ระบบโทรคมนาคม ระบบสายส่งพลังงานบนโลก อันจะนำไปสู่ความเสียหายทางชีวิต เศรษฐกิจ ของมนุษยชาติ

เอกสารอ้างอิง - http://www.thaispaceweather.com/