ขั้วโลกเหนือแม่เหล็กเปลี่ยนตำแหน่ง

(ภาพจาก https://www.nature.com/articles/d41586-019-00007-1)

นักวิทยาศาสตร์พบว่าตำแหน่งของขั้วโลกเหนือแม่เหล็กเปลี่ยนไปมากจนทำให้ต้องมีการอัปเดตแบบจำลองแม่เหล็กโลก (World Magnetic Model) ซึ่งเป็นฐานข้อมูลระบบนำทางที่ใช้ระบุทิศแผนที่บนในสมาร์ทโฟน


เราต้องเข้าใจก่อนว่าขั้วโลกเหนือทางภูมิศาสตร์หรือขั้วโลกเหนือจริง (Geographical North Pole) ตั้งอยู่จุดเหนือสุดที่แกนการหมุนของโลกตั้งฉากกับพื้นผิว จุดนี้ไม่ได้ขยับไปไหนและไม่สามารถขยับได้ ส่วนที่เรากำลังพูดถึงกันนี้คือขั้วโลกเหนือแม่เหล็ก (Magnetic North Pole) ซึ่งเป็นจุดที่สามารถเปลี่ยนตำแหน่งบนผิวโลกได้ ณ จุดนี้สนามแม่เหล็กของโลกจะชี้ลงไปที่ผิวโลกเป็นเส้นตรง


ตั้งแต่ปี ค.ศ. 2015 ขั้วโลกเหนือแม่เหล็กเคลื่อนที่มุ่งหน้าไปสู่ไซบีเรีย ด้วยความเร็ว 48 กิโมเลมตรต่อปี ในต้นปี ค.ศ. 2019 นักวิทยาศาสตร์จึงต้องประกาศการปรับปรุง แบบจำลองแม่เหล็กโลก (World Magnetic Model)  การเคลื่อนที่ของขั้วโลกเหนือแม่เหล็กคือการเปลี่ยนแปลงที่เล็กน้อยมาก แต่จะสังเกตได้สำหรับผู้ที่ใช้ระบุทิศทางที่ต้องการความแม่นยำสูงและอยู่ใกล้บริเวณขั้วโลกเหนือ 


จริงๆแล้วการปรับปรุงฐานข้อมูลแบบจำลองแม่เหล็กโลกนี้ไม่กระทบกับตัวรับสัญญาณจีพีเอส (Global Positioning System : GPS) เพราะมันไม่ได้พึ่งพาขั้วโลกเหนือแม่เหล็ก แต่รับสัญญาณจากดาวเทียมหลายๆดวงที่เรารู้ตำแหน่งการโคจรรอบโลกของมันอย่างแม่นยำและใช้วิธี trilateration หรือการอินเตอร์เซกชันของสัญญาณเพื่อที่จะหาตำแหน่งที่เราอยู่ อย่างไรก็ตามในสมาร์ทโฟนของเรานั้นบรรจุแบบจำลองแม่เหล็กโลก ซึ่งเป็นโปรแกรมที่ช่วยใช้นำทางและระบุทิศทาง


แบบจำลองแม่เหล็กโลก (World Magnetic Model) เป็นแบบจำลองแม่เหล็กโลกมาตรฐานที่ใช้ในระบบนำทางโดยองค์กรต่างๆเช่น องค์การนาโต (NATO) กระทรวงกลาโหมของสหรัฐอเมริกา หรือแม้แต่สมาร์ทโฟนที่ใช้ระบบปฏิบัติการเช่นแอนดรอยด์และไอโอเอส เมื่อเราใช้แอพพลิเคชั่นแผนที่ในสมาร์ทโฟนเราจะเห็นลูกศรชี้ไปยังทิศทางที่เราหันไป ในสมาร์ทโฟนของเรานั้นมีเครื่องวัดความเข้มข้นของสนามแม่เหล็ก (magnetometer)     ที่ใช้วัดสนามแม่เหล็กโลก เพื่อที่จะให้ข้อมูลนั้นถูกต้องชี้ไปยังขั้วโลกเหนือจริงเราจำเป็นจะต้องใช้แบบจำลองแม่เหล็กโลกเป็นฐานข้อมูล


การเคลื่อนที่ของขั้วโลกเหนือแม่เหล็กบอกเราว่าบางสิ่งกำลังเกิดขึ้นภายใต้ผิวโลก สนามแม่เหล็กโลกเกิดขึ้น 3 200 กิโลเมตรใต้ผิวโลก มันเกิดจากโลหะหนักที่มีสถานะเป็นของเหลวที่อยู่ในแกนโลกหมุนวน ทำให้เกิดสนามแม่เหล็กเอียงทำมุมประมาณ 4 องศาจากแกนหมุนของโลก จริงๆแล้วนักวิทยาศาสตร์รู้กันมานานแล้วว่าขั้วโลกเหนือแม่เหล็กมีการเคลื่อนที่ บันทึกสนามแม่เหล็กโบราณจากหินที่เก่ามากๆ ยังแสดงให้เห็นถึงการสลับขั้วแม่เหล็กโลก ซึ่งเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นเฉลี่ยประมาณ 3 ครั้งในทุกๆ 1 ล้านปี การสำรวจหาขั้วโลกเหนือแม่เหล็กเกิดขึ้นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1831 ณ ตอนนั้นมันตั้งอยู่บริเวณตอนเหนือของแคนาดา ต่อมาประมาณในปี ค.ศ. 1947 - ค.ศ. 1949 มันเคลื่อนที่ไปทางตะวันตกเฉียงเหนือไปเป็นระยะทางประมาณ 400 กิโลเมตร นับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1990 มันเคลื่อนที่ไปประมาณ 970 กิโลเมตร แต่ที่น่าแปลกใจคือนับตั้งแต่ปี ค.ศ. 1990 ตำแหน่งขั้วโลกใต้แม่เหล็กค่อนข้างที่จะคงที่ ขยับไปเพียงเล็กน้อยเท่านั้น 


นักวิทยาศาสตร์ทราบอยู่แล้วว่าขั้วโลกเหนือแม่เหล็กมีการเคลื่อนที่ แต่ปัญหาก็คือในปัจจุบัน มันเคลื่อนที่เร็วกว่าที่คาดการณ์ไว้ แบบจำลองแม่เหล็กโลกและตำแหน่งขั้วโลกเหนือแม่เหล็กจริงๆต่างกันจนเกือบจะเกินค่าจำกัดที่จะส่งผลต่อความแม่นยำในการระบุทิศทาง ทำให้องค์การบริหารสมุทรศาสตร์และบรรยากาศแห่งชาติสหรัฐอเมริกา (National Oceanic and Atmospheric Administration : NOAA) ต้องออกประกาศการปรับปรุงแบบจำลองแม่เหล็กโลกขึ้นมาใหม่ ช่วงต้นปี ค.ศ. 2019 เพื่อให้ระบบการนำทางยังคงแม่นยำถูกต้อง
 

ภาพแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์แสดงเส้นสนามแม่เหล็กระหว่างการการสลับขั้วแม่เหล็กโลก
(ภาพจาก https://www.extremetech.com/extreme/192522-earths-magnetic-field-could-flip-within-our-lifetime-but-dont-worry-we-should-be-ok)

นักวิทยาศาสตร์หลายคนเชื่อว่าสิ่งที่เกิดขึ้นนี้เกี่ยวข้องกับการสลับขั้วแม่เหล็กโลก แต่นักวิทยาศาสตร์หลายคนก็ไม่คิดเช่นนั้น ขั้วโลกเหนือแม่เหล็กมีการเคลื่อนที่เป็นเรื่องปรกติที่รู้กันมานานแล้ว แต่ทำไมมันถึงเคลื่อนที่เร็วขึ้นยังคงเป็นปริศนา 


 

เรียบเรียงโดย

ณัฐพล โชติศรีศุภรัตน์
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ

• [1] https://www.nature.com/articles/d41586-019-00007-1
• [2] https://www.sciencealert.com/navigation-systems-finally-caught-up-with-the-mysteriously-north-pole-shift
• [3] https://www.vox.com/energy-and-environment/2019/2/6/18212498/magnetic-north-pole-world-magnetic-model
• [4] http://astro.phys.sc.chula.ac.th/IHY/Earth/Earth_magnetosphere.htm
• [5] https://www.ncei.noaa.gov/news/world-magnetic-model-out-cycle-release
• [6] https://spaceweatherarchive.com/2019/01/16/earths-shifting-magnetic-pole-affects-your-cell-phone/
• [7] http://fortune.com/2019/01/11/earth-magnetic-north-pole-shifts-forcing-update/
• [8] Isaacson, W. and Einstein, A. (2008). Einstein. New York: Simon & Schuster.