หลาย ๆ คนคงคุ้นเคยกับชื่อปรากฏการณ์ออโรราหรือแสงเหนือ (Aurora bearlis หรือ Northern Lights) กันมาบ้างแล้ว แต่เคยสงสัยหรือไม่ ว่า ออโรราเกิดจากอะไร ทำไมจึงมีรูปร่างและสีที่แตกต่างกัน และสถานที่ใดบ้างที่สามารถสังเกตปรากฏการณ์นี้ได้

ออโรราเกิดขึ้นได้อย่างไร?

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์สังเกตพบปรากฏการณ์บางอย่างจากดวงอาทิตย์ เป็นปื้นสว่างในย่านแสงที่ตามนุษย์มองเห็น (visible, optical, white light) ซึ่งต่อมาเรียกกันว่า การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (Solar Flare) นอกจากนี้ยังมีรายงานการค้นพบออโรรา (aurora) บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรอย่างประเทศคิวบา รวมไปถึงค้นพบความปั่นป่วนในสนามแม่เหล็กอีกด้วย ซึ่งในเวลานั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าปรากฏการณ์ทั้งหมดเกี่ยวข้องกัน แต่ยังไม่สามารถหาข้อสรุปได้

การลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (solar flare) เป็นชื่อเรียกปรากฏการณ์การปลดปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็วในสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์ พลังงานจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเกือบทุกย่านความถี่ ตั้งแต่คลื่นที่มีความยาวคลื่นยาวอย่างคลื่นวิทยุ (radio wave) แสงที่ตามนุษย์มองเห็น (optical light)  รังสีเอกซ์ (X-rays) ไปจนถึงคลื่นที่มีความยาวคลื่นสั้นอย่างรังสีแกมมา (gamma rays) ระดับพลังงานที่ปลดปล่อยออกมา อยู่ในสัดส่วนที่ไม่เกิน 10% ของพลังงานทั้งหมดที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกมาใน 1 วินาที แต่ก็มากเพียงพอจะส่งผลกระทบถึงโลกของเรา

โลกของเรานั้น ถูกปกป้องด้วยเกราะสองชั้น โดยชั้นนอกสุดจะเป็นสนามแม่เหล็กโลก ส่วนในชั้นถัดมาคือชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ เมื่ออนุภาคที่มีประจุซึ่งถูกปล่อยออกมาจากการลุกจ้าของดวงอาทิตย์พยายามทะลุทะลวงเกราะแม่เหล็กของโลก จึงเกิดการชนกับอะตอมและโมเลกุลในชั้นบรรยากาศของเรา ขณะที่พวกมันตกลงสู่ชั้นบรรยากาศ อิเล็กตรอนจะให้พลังงานกับโมเลกุลของออกซิเจนและไนโตรเจน ทำให้พวกมันอยู่ในสถานะโลด (Excited States) เมื่อโมเลกุลกลับสู่สภาวะปกติ พวกมันจะปล่อยโฟตอนออกมาเล็กน้อยในรูปของแสง และแสงที่มองเห็นได้นี่เอง ที่เราเรียกกันว่า ออโรราหรือแสงเหนือ

สีที่แตกต่างกัน

สีของแสงออโรราขึ้นอยู่กับชนิดของก๊าซที่มาชนกันจนเกิดการคายโฟตอนและขึ้นอยู่กับระดับการแลกเปลี่ยนพลังงาน หากเป็นออกซิเจน จะเปล่งแสงสีเหลืองเขียว หรือแสงสีแดง หากเป็นไนโตรเจนจะให้แสงสีน้ำเงิน นอกจากนี้ โมเลกุลออกซิเจนและไนโตรเจนยังเปล่งแสงอัลตราไวโอเลตอีกด้วย และสามารถตรวจพบได้โดยกล้องพิเศษบนดาวเทียมเท่านั้น

รูปร่างที่แตกต่างกัน

ถึงแม้ในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสรุปได้ว่า เหตุใดรูปร่างของออโรราจึงมีความแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับความรุนแรงและความเร็วของการลุกจ้า และตำแหน่งการสังเกต โดยในระยะเวลาที่สังเกต 1 คืน อาจพบลักษณะที่เปลี่ยนแปลงแตกต่างกันไปได้หลายแบบ

ตำแหน่งที่เหมาะสมในการสังเกตออโรรา

ออโรราส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่างละติจูด 60°-75° แต่ในช่วงที่เกิดพายุสุริยะขนาดใหญ่นั้น บริเวณที่เกิดออโรราจะเป็นบริเวณรูปไข่ (Oval-shape region) รอบ ๆ ขั้วแม่เหล็กของโลก จะขยายตัวในแนวเส้นศูนย์สูตร ทำให้สามารสังเกตออโรราได้ถึงช่วงละติจูดที่ 30° เลยทีเดียว ในซีกโลกเหนือพวกมันถูกเรียกว่าแสงเหนือแสงออโรรา (แสงเหนือ) และในซีกโลกใต้แสงออโรรา (แสงใต้)

สถานที่ที่ดีที่สุดในการชมแสงออโรรา ได้แก่ในอลาสกา แคนาดา และสแกนดิเนเวีย บางครั้งอาจมองเห็นได้ไกลถึงฟลอริดาหรือญี่ปุ่น โดยปกติแล้วแสงออโรราจะปรากฏให้เห็นอยู่หลายครั้งต่อปี แต่ในบางช่วงก็อาจไม่เกิดปรากฏการณ์นี้ เช่น อาจเกิดหนึ่งครั้งต่อทศวรรษ ก็เป็นได้