ผู้คนในแถบอาร์กติกและแอนตาร์กติกา มักเห็นม่านแสงสวยพาดผ่านท้องฟ้าในยามดึก และในเวลาใกล้สาง ม่านแสงที่เห็นมีรูปร่างต่างๆ เช่น ม้วนเป็นเกลียว พลิ้วเป็นคลื่น ฉีกเป็นริ้ว หรือมีปนทั้งสามรูปแบบ และสีของม่านแสงก็มีหลากหลาย เช่น เขียว เหลือง ม่วง น้ำเงิน แดง หรือดำ ม่านแสงอาจปรากฏสว่างนิ่งนานเป็นชั่วโมง หรือเปลี่ยนรูปร่างอย่างช้าๆ เสมือนม่านที่พลิ้วลมก็ได้
นักวิทยาศาสตร์เรียกม่านแสงที่ปรากฏในท้องฟ้าเหนือเส้นละติจูดที่ 60 องศาเหนือว่า แสงออโรราเหนือ (aurora borealis) หรือม่านแสงเหนือ และเรียกม่านแสงที่ปรากฏในท้องฟ้าใต้เส้นละติจูดที่ 60 ว่า แสงออโรราใต้ (aurora australis) หรือม่านแสงใต้ และเรียกม่านแสงทั้งสองรวมกันว่า aurora polaris แต่การเรียกชื่อหลังนี้อาจทำให้หลายคนเข้าใจผิด ว่าเฉพาะผู้ที่อาศัยแถบขั้วโลกเท่านั้นจึงจะมีสิทธิ์เห็นม่านแสง เพราะในความเป็นจริง คนเม็กซิโกหรือคนกรีกก็มีโอกาสเห็นม่านแสงได้ แม้จะไม่บ่อยเท่าคนแคนาดาก็ตาม
สำหรับสาเหตุการเกิดม่านแสงนั้น คนไวกิ้งโบราณคิดว่ามันคือแสงที่สะท้อนจากโล่ทองคำของเหล่าวีรสตรี (valkyries) ที่กำลังเดินนำขบวนวิญญาณของบรรดาวีรบุรุษสู่นคร Valhalla ในสวรรค์ คนเอสกิโมเชื่อว่าม่านแสงเป็นแสงที่เหล่าวิญญาณของบรรพชนใช้ในการเล่นละครบนสวรรค์ Aristotle อธิบายว่า ม่านแสงเกิดจากลมที่กลั่นตัวเป็นเปลวไฟลุกไหม้สว่างไสว ชาวโรมันโบราณเล่าว่า เวลาเทพยดาบนสวรรค์ต่อสู้กับภูตผีในนรก การสู้รบทำให้ท้องฟ้าสว่าง ด้านโหราจารย์ก็บอกว่า ม่านแสงคือสัญญาณที่แสดงว่าจะมีเหตุการณ์ร้ายแรงเช่นทุพภิกขภัยหรือสงครามจะเกิดขึ้น เป็นต้น แต่สำหรับนักวิทยาศาสตร์ เขาได้ตั้งข้อสังเกตว่า ม่านแสงมักเกิดในยามดึกของวันต้นๆ ในฤดูใบไม้ผลิ คือ ระหว่างเดือนมีนาคม-มิถุนายน และปลายฤดูใบไม้ร่วง คือระหว่างเดือนกันยายน-ตุลาคม และปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้นบ่อยในทุก 11 ปี ซึ่งข้อมูล 11 ปีนี้สอดคล้องกับวัฏจักรการเกิดจุดสุริยะ (sunspot) ที่ Heinrich Schwabe นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันได้พบในปี 2386 ว่า จุดสุริยะบนดวงอาทิตย์จะมีจำนวนมากที่สุดทุก 11 ปี ดังนั้นเราจึงมีเหตุผลที่เชื่อว่าดวงอาทิตย์เป็นต้นเหตุสำคัญที่ทำให้โลกมีปรากฏการณ์ม่านแสง
ดวงอาทิตย์มีอายุประมาณ 5,000 ล้านปี และเป็นดาวที่มนุษย์นับถือมาตั้งแต่สมัยโบราณ เช่น ชนเผ่า Aztec และ Sumerian ได้ยกย่องดวงอาทิตย์ว่าเป็นดาวที่ให้ชีวิตและทุกอย่างแก่มนุษย์ แต่ยังไม่มีใครรู้ธรรมชาติที่แท้จริงของดวงอาทิตย์เลยจนกระทั่ง Galileo รายงานการเห็นจุดบนดวงอาทิตย์ในปี 2156 (รัชสมัยพระเจ้าทรงธรรม) ว่าเป็นบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ มีสีดำมืดคล้ำ และขอบของจุดมีรูปร่างไม่กลม การบันทึกตำแหน่งของจุดสุริยะในเวลาต่อมาทำให้ Galileo รู้ว่าจุดเหล่านั้นเคลื่อนที่ ดังนั้น Galileo จึงเป็นบุคคลแรกที่แสดงให้โลกรู้ว่า ดวงอาทิตย์ก็หมุนรอบตัวเองเช่นเดียวกับโลก
ดวงอาทิตย์มิได้ประกอบด้วยหินแข็ง แต่ประกอบด้วยก๊าซร้อนที่มีอุณหภูมิสูงมากและหมุนรอบตัวเอง โดยความเร็วของก๊าซที่ตำแหน่งละติจูดต่างกันจะมีความเร็วไม่เท่ากัน นั่นคือก๊าซที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรมีความเร็วมากกว่าก๊าซที่บริเวณขั้ว เหตุการณ์นี้ทำให้สนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์บิดเบนจนก๊าซร้อนที่ไหลทะลักจากใต้ผิวขึ้นมาที่ผิวมีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณโดยรอบ และนี่คือบริเวณที่เรียกจุดสุริยะ แต่เมื่อจุดเหล่านี้มีเกิดก็ย่อมมีดับ โดยจะเกิดและดับเป็นวัฏจักรทุก 11 ปี และเวลาดวงอาทิตย์มีจุดสุริยะมาก ความสว่างของดวงอาทิตย์ก็จะลดลง ทำให้อุณหภูมิของบรรยากาศโลกเปลี่ยนแปลง ดังในปี 2543 ซึ่งเป็นปีที่ดวงอาทิตย์มีจุดสุริยะมากที่สุด ถึงปี 2547 จำนวนจุดได้ลดลง แม้คำว่าจุดจะดูไม่ยิ่งใหญ่หรือสำคัญ แต่ในความเป็นจริง จุดบางจุดมีขนาดใหญ่กว่าดาวพฤหัสบดี และเพราะจุดเป็นตำแหน่งบนดวงอาทิตย์ที่มีการระเบิดเกิดเปลวเพลิงสุริยะ (solar flare) ซึ่งการระเบิดนี้อาจรุนแรงและนานเป็นวันเป็นเดือน จนเปลวก๊าซร้อนที่ผิวพุ่งออกไปในอวกาศเป็นระยะทางไกลหลายล้านกิโลเมตร นอกจากนี้ดวงอาทิตย์อาจใช้วิธีปลดปล่อยก๊าซร้อนสู่โลกได้ คือเวลาเส้นสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ถูกบิดเบี้ยวโดยอิทธิพลของการหมุนจนเส้นสนามแตก พลังงานแม่เหล็กที่ปล่อยออกมาอาจฉุดกระชากบรรยากาศที่ผิวดวงอาทิตย์ (corona) ซึ่งประกอบด้วยอะตอมที่แตกตัวเป็นพลาสมา (plasma) ให้พุ่งสู่โลก นี่คือสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียก coronal mass ejection (CME) ซึ่งมีอิทธิพลต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกยิ่งกว่าเปลวเพลิงสุริยะมาก
ดวงอาทิตย์มีไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก โดยมีอุณหภูมิที่แกนกลางสูงถึงล้านองศา และอุณหภูมิที่ผิวสูงราว 6,000 องศาเซลเซียส อุณหภูมิสูงได้ทำให้อะตอมไฮโดรเจนแตกตัวเป็นโปรตอนซึ่งมีประจุบวกและอิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบ นักวิทยาศาสตร์เรียกกลุ่มไอออนที่มีประจุนี้ว่า พลาสมา (plasma) เพราะความเร็วของประจุขึ้นกับอุณหภูมิ ดังนั้นโปรตอนและอิเล็กตรอนที่พุ่งออกจากดวงอาทิตย์จะมีความเร็วสูงมาก และเดินทางจากดวงอาทิตย์ถึงโลกภายในเวลา 3-4 วัน นักวิทยาศาสตร์เรียกกระแสอนุภาคจากดวงอาทิตย์ที่ผ่านไปในอวกาศว่า ลมสุริยะ (solar wind) และเมื่อกระแสอนุภาคเดินทางถึงชั้นบรรยากาศโลก มันจะเผชิญสนามแม่เหล็ก โดยทิศของสนามจะพุ่งจากขั้วเหนือของแม่เหล็กโลกสู่ขั้วใต้ (สนามแม่เหล็กโลกเกิดจากการไหลของเหล็กเหลวที่บริเวณแก่นกลางของโลก และมีขั้วเหนือ ขั้วใต้เช่นเดียวกับแม่เหล็กทั่วไป โดยขั้วเหนือของแม่เหล็กโลกชี้ตรงกรีนแลนด์ และอยู่ห่างจากขั้วเหนือภูมิศาสตร์ประมาณ 1,609 กิโลเมตร ส่วนขั้วใต้แม่เหล็กโลกนั้นก็หาได้ชี้ที่ขั้วใต้ภูมิศาสตร์ไม่ แต่ชี้ที่ตำแหน่งที่ละติจูด 78 องศาใต้ตัดกับลองจิจูด 111 องศาตะวันออก) สนามแม่เหล็กโลกนี้เองที่ทำหน้าที่ปกป้องไม่ให้ลมสุริยะเข้ามาทำลายชีวิตมนุษย์ เพราะเวลาโปรตอนและอิเล็กตรอนจากดวงอาทิตย์พุ่งเข้ามาในสนามแม่เหล็กโลก และการมีประจุไฟฟ้า ทำให้มันเคลื่อนที่ในลักษณะวนเป็นเกลียววนรอบเส้นแรงสนามแม่เหล็กโลก จากนั้นอนุภาคจะสะท้อนกลับไปกลับมาระหว่างขั้วแม่เหล็กโลกเหนือกับใต้ จึงมิอาจทะลุถึงผิวโลกได้ และเวลาอนุภาคชนอะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนในบรรยากาศ การมีพลังงานสูงจะทำให้อะตอมของออกซิเจนและไนโตรเจนรับพลังงานบางส่วนไป จึงมีพลังงานสูงขึ้น แต่อะตอมที่ถูกกระตุ้นเช่นนี้ไม่เสถียร จึงคายพลังงานอกมาในรูปของแสงที่ตาเห็น เช่น ในกรณีอะตอมของออกซิเจนที่ระดับสูง 200-400 กิโลเมตร มันจะปล่อยแสงสีแดงที่ตามองเห็นยาก แต่อะตอมของออกซิเจนที่ระดับความสูง 100 กิโลเมตรจะปล่อยแสงสีเขียวซึ่งสว่างมาก ด้านอะตอมของไนโตรเจนนั้นจะปล่อยแสงสีม่วงและแสงสีน้ำเงินที่ระดับความสูง 60-80 กิโลเมตร เป็นต้น และนี่คือแสงออโรราเหนือและใต้ที่เรารู้จัก
ดังนั้นเราจึงเห็นได้ว่า ลมสุริยะมีบทบาทสำคัญในการทำให้เกิดปรากฏการณ์ม่านแสงเหนือและม่านแสงใต้ ณ วันนี้โลกมีนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ใช้ปรากฏการณ์นี้ศึกษาธรรมชาติของลมสุริยะ เช่น การรู้ระดับความสูงของม่านแสงเหนือและใต้ จะทำให้เรารู้ความหนาของชั้นบรรยากาศโลก การรู้ความสว่างและความเข้มของม่านแสง ทำให้รู้ความหนาแน่นของบรรยากาศ สีต่างๆ ของม่านแสงทำให้เรารู้ว่า ที่ระดับความสูงใดมีอะตอมของธาตุชนิดใด และการเห็นลักษณะของม่านแสงเหนือ-ใต้จะทำให้เรารู้ว่าผิวดวงอาทิตย์มีการระเบิดรุนแรงมากหรือบ่อยเพียงใด เป็นต้น
ไม่เพียงแต่นักวิทยาศาสตร์ปัจจุบันเท่านั้นที่สนใจม่านแสง นักวิทยาศาสตร์อดีตก็สนใจ เช่น เมื่อวันที่ 8 ธันวาคม พ.ศ. 1671 (ก่อนสมัยอาณาจักรสุโขทัย) Richard Stephenson แห่งมหาวิทยาลัย Durham ได้พบว่า John แห่งเมือง Worcester เคยลงบันทึกว่า เห็นจุดสองจุดบนดวงอาทิตย์ จึงได้เขียนภาพวงกลมที่มีสีน้ำตาลแดงล้อมรอบจุดสองจุดนั้น และทันทีที่รู้ข่าวนี้ David Willis ได้ศึกษาตำราประวัติศาสตร์ของเกาหลีชื่อ Koryo-sa และพบว่าในวันที่ 13 ธันวาคม พ.ศ. 1671 (คืออีก 5 วันหลังจากการเห็นจุดที่ผิวดวงอาทิตย์) คนเกาหลีใต้ได้เห็นปรากฏการณ์ม่านแสงเหนือในท้องฟ้าอย่างชัดเจนเป็นเวลาหลายวัน
ณ วันนี้ เหตุการณ์ม่านแสงเหนือ-ใต้ นอกจากจะทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ชื่นชมภาพธรรมชาติที่ระดับสูงแล้ว ยังทำให้นักวิทยาศาสตร์ตระหนักในภัยอันตรายที่จะตามมาด้วย เพราะหลังจากการระเบิดที่ผิวดวงอาทิตย์เพียงไม่กี่นาทีอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนจำนวนมากจะพุ่งสู่โลกด้วยความเร็ว 8 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง แม้อนุภาคส่วนใหญ่จะถูกสนามแม่เหล็กโลกผลักกลับออกไป แต่ส่วนน้อยก็ยังสามารถก่อความวุ่นวายได้ เช่น เวลาลมสุริยะพัดรุนแรง เพราะขั้วโลกเป็นบริเวณที่สนามแม่เหล็กโลกมีความเข้มมากที่สุด ดังนั้นบริเวณนั้นจะมีอนุภาคโปรตอนและอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงเป็นจำนวนมาก ด้วยเหตุนี้เครื่องบินที่จะบินผ่านขั้วโลกจึงต้องระมัดระวังการถูกอนุภาคพลังงานสูงพุ่งชน ซึ่งจะทำลายระบบการสื่อสารของเครื่องบิน แม้แต่มนุษย์อวกาศที่ทำงานอยู่ใน International Space Station ก็ต้องคอยหลบเวลายานโคจรผ่านบริเวณขั้วโลก สำหรับกรณีการระเบิดที่ผิวดวงอาทิตย์เมื่อปี 2546 นั้น นอกจากจะทำให้ยานอวกาศ Mars Odyssey ถูกกระทบกระเทือนในอีก 2 ชั่วโมงต่อมา ยังทำให้ยานอวกาศ Ulysses ที่โคจรใกล้ดาวพฤหัสบดีและยาน Cassini ที่กำลังโคจรใกล้ดาวเสาร์ ได้รับอนุภาคที่เป็นประจุไฟฟ้ามากขึ้นอย่างเห็นได้ชัดว่าพลังงานของอนุภาคประจุไฟฟ้าสามารถทำให้บรรยากาศของดาวเสาร์ซึ่งอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 1,500 ล้านกิโลเมตร ถูกกระทบกระเทือน และแม้แต่ยาน Voyager 2 ซึ่งขณะนั้นอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 12,000 ล้านกิโลเมตร ก็ยังถูกรบกวนจากการระเบิดครั้งนั้นเช่นกัน
ด้วยเหตุนี้ นักบินอวกาศจึงตระหนักดีว่า ชีวิตของเขาขึ้นกับการระเบิดอย่างรุนแรงที่ผิวดวงอาทิตย์ ดังนั้นเขาจึงจำเป็นต้องรู้ว่า ดวงอาทิตย์จะระเบิดเมื่อใด และรุนแรงเพียงใด (เหมือนกับที่ชาวประมงต้องรู้ว่าไต้ฝุ่นหรือสึนามิจะโหมกระหน่ำเมื่อใด เพื่อเขาจะออกจับปลาได้อย่างปลอดภัย) ซึ่งก็ทำได้โดยใช้วิธีง่ายๆ คือ สังเกตม่านแสงเหนือและม่านแสงใต้ เช่น สมมุติวันหนึ่งคนไทยเกิดเห็นม่านแสงเหนือ วันนั้นเราก็จะรู้โดยอัตโนมัติว่าผิวดวงอาทิตย์กำลังมีการระเบิดเกิดขึ้นอย่างรุนแรงมาก และเพราะลมสุริยะที่พัดรุนแรงสามารถทำลายระบบโทรคมนาคมสื่อสาร ระบบไฟฟ้า รวมทั้งระบบคอมพิวเตอร์ได้ เราจึงสมควรหยุดใช้เครื่องไฟฟ้าหรือดับเครื่องโรงงานไฟฟ้าระยะหนึ่ง กว่าพายุบนดวงอาทิตย์จะสงบก่อน ชีวิตเราจึงจะปลอดภัย
สุทัศน์ ยกส้าน เมธีวิจัยอาวุโส สกว.
