Những bí ẩn về Gió Mặt trời: Sự hình thành và sức mạnh của những cơn bão Mặt trời

Giới thiệu

Gió mặt trời chảy trôi plasma và các hạt từ Mặt Trời vào không gian. Mặc dù gió thổi liên tiếp nhưng tính chất của nó thì không. Điều gì gây ra dòng chảy này và nó ảnh hưởng như thế nào đến Trái Đất?

Gió Mặt Trời là gì?

Vành Nhật hoa – lớp ngoài của mặt trời, đạt mức nhiệt độ lên đến 2 triệu độ Fahrenheit (1,1 triệu độ C). Ở mức nhiệt độ này, lực hấp dẫn của Mặt Trời không thể giữ được các hạt chuyển động nhanh, và chúng thoát ra ngoài.

Hoạt động của Mặt Trời thay đổi trong suốt chu kỳ 11 năm của nó, với số điểm Mặt Trời, mức độ bức xạ và những vật chất bị đẩy ra thay đổi theo thời gian. Những thay đổi này ảnh hưởng đến tính chất của gió Mặt Trời, bao gồm từ trường, vận tốc, nhiệt độ và mật độ của nó. Gió cũng khác nhau dựa trên nơi mà Mặt Trời đến và tốc độ quay của nó.

Tính chất vật lý của Gió Mặt trời

Vận tốc của gió Mặt Trời cao hơn so với vành nhật hoa, đạt tốc độ lên đến 500 dặm (800 km) mỗi giây. Nhiệt độ và mật độ trên các lỗ nhật hoa thấp và từ trường yếu, vì vậy các dòng trường mở ra không gian. Những lỗ này xảy ra ở các cực và vĩ độ thấp, đạt tới mức lớn nhất khi những hoạt động trên Mặt Trời chạm mức tối thiểu. Nhiệt độ trong cơn gió nhanh có thể lên đến 1 triệu F (800.000 C).

Tại vành đai dòng chảy hào quang xung quanh đường xích đạo, gió Mặt Trời di chuyển chậm hơn, vào khoảng 200 dặm (300 km) mỗi giây. Nhiệt độ trong những cơn gió chậm lên tới 2,9 triệu F (1,6 triệu C).

Mặt Trời và khí quyển của nó được tạo thành từ plasma, một hỗn hợp các hạt tích điện dương và tích điện âm ở nhiệt độ cực cao. Nhưng khi các vật chất rời khỏi Mặt Trời, được cuốn đi bởi gió Mặt Trời thì nó trở nên giống khí hơn.

“Khi bạn đi xa hơn khỏi Mặt Trời, cường độ từ trường giảm nhanh hơn áp lực của vật chất,” Craig DeForest, một nhà vật lí Mặt Trời thuộc Viện Nghiên cứu Tây Nam (SwRI) ở Boulder, Colorado, cho biết trong một tuyên bố. “Cuối cùng, vật chất bắt đầu hoạt động giống như một loại khí và ít điểm tương đồng với cấu trúc từ tính- cái có ảnh hưởng đến Trái Đất.

Khi gió di chuyển ra khỏi Mặt Trời, nó mang các hạt tích điện và các đám mây từ tính. Phát ra theo mọi hướng, một số cơn gió Mặt Trời liên tục tự động táp vào hành tinh của chúng ta, với những hiệu ứng thú vị.

Nếu vật chất được mang bởi gió Mặt Trời chiếu vào bề mặt của hành tinh, bức xạ của nó sẽ gây sát thương nghiêm trọng cho bất kỳ sự sống nào tồn tại. Từ trường của Trái Đất có nhiệm vụ như một lá chắn, chuyển hướng vật chất trên khắp hành tinh để tránh dòng bức xạ . Lực gió kéo dài từ trường sao cho nó bị vướng vào phía bên trong Mặt Trời và kéo dài về ban đêm.

Bão Mặt trời

Đôi khi Mặt Trời phun ra các vụ nổ lớn của plasma được gọi là phóng đại khối lượng (CMEs), hoặc các cơn bão Mặt Trời. Điều phổ biến hơn trong suốt thời gian hoạt động của chu kỳ là sự tối đa năng lượng mặt trời, CME có hiệu ứng mạnh hơn so với gió Mặt Trời tiêu chuẩn.

Năng lượng Mặt Trời là động lực mạnh mẽ nhất cho sự kết nối giữa Mặt Trời và Trái Đất”, NASA cho biết trên trang web của mình cho Đài quan sát quan hệ giữa Mặt trời và Trái đất (STEREO). “Mặc dù tầm quan trọng của chúng lớn lao, các nhà khoa học chưa hiểu rõ nguồn gốc và sự tiến hóa của các CME, cũng như cấu trúc hay mức độ của chúng trong không gian liên hành tinh.” STEREO hy vọng sẽ thay đổi điều đó.

Khi gió Mặt Trời mang CME và các đợt phóng xạ mạnh khác vào từ trường của hành tinh, nó có thể làm cho từ trường ở mặt sau ép lại với nhau, tạo ra một quá trình được gọi là kết nối lại từ trường. Các hạt tích điện sau đó quay trở lại các cực từ của hành tinh, phô bày một hiện tượng đẹp được gọi là cực quang ở tầng trên khí quyển.

Mặc dù một số phần được che chắn bởi một vùng từ trường, những phần khác lại thiếu sự bảo vệ của chúng. Mặt Trăng của Trái Đất không có gì để bảo vệ bản thân nên đã nhận toàn bộ về mình. Sao Thủy, hành tinh gần nhất, có từ trường bảo vệ nó khỏi loại gió tiêu chuẩn thông thường, nhưng nó phải nhận lấy toàn bộ những  vụ nổ mạnh hơn, chẳng hạn như CME.

Khi những luồng tốc độ cao và thấp tương tác với nhau, chúng tạo ra các vùng dày đặc được gọi là các vùng tương tác đồng luân (CIR) kích hoạt các cơn bão địa từ khi chúng tương tác với bầu khí quyển của Trái Đất.

Gió Mặt Trời và các hạt tích điện mà nó mang theo có thể ảnh hưởng đến vệ tinh của Trái đất và hệ thống định vị toàn cầu (GPS). Những vụ nổ mạnh có thể làm hỏng các vệ tinh hoặc có thể khiến các tín hiệu GPS bị tắt trong hàng chục mét.

Gió Mặt Trời xáo trộn tất cả các hành tinh trong Thái dương hệ. Tàu không gian New Horizons của NASA tiếp tục phát hiện nó khi nó di chuyển giữa sao Thiên Vương và sao Diêm Vương.

“Tốc độ và mật độ trung bình đi liền với nhau như khi gió Mặt Trời di chuyển ra ngoài”, Heather Elliott, một nhà khoa học không gian tại SwRI ở San Antonio, Texas, cho biết trong một tuyên bố. “Nhưng gió vẫn đang được làm nóng bởi sự nén khi nó di chuyển, vì vậy bạn có thể thấy bằng chứng về mô hình chuyển động quay của Mặt Trời trong nhiệt độ ngay cả ở bên ngoài hệ Mặt Trời.

Nghiên cứu về Gió Mặt Trời

Chúng ta đã biết về gió Mặt Trời từ những năm 1950, nhưng dù cho có những ảnh hưởng rộng lớn của nó trên Trái Đất và đối với cả các phi hành gia thì các nhà khoa học vẫn không biết nó phát triển như thế nào. Một số tàu vũ trụ trong vài thập kỷ qua đã tìm cách giải thích bí ẩn này.

Được phóng vào ngày 6 tháng 10 năm 1990, tàu không gian Ulysses của NASA nghiên cứu Mặt Trời ở các vĩ độ khác nhau. Nó đo được các đặc tính khác nhau của gió Mặt Trời trong suốt hơn mười năm.

Vệ tinh Advanced Explorer (ACE) có quỹ đạo tại một trong những điểm đặc biệt giữa Trái đất và Mặt Trời được gọi là điểm Lagrange(cũng gọi là L-point, hay điểm đu đưa) . Trong khu vực này, lực hấp dẫn từ mặt trời và hành tinh kéo nhau, giữ vệ tinh trong một quỹ đạo ổn định. Được phóng vào năm 1997, ACE đo gió Mặt Trời và cung cấp các phép đo thời gian thực của dòng chảy liên tục của các hạt.

Phi thuyền đôi của NASA, STEREO-A và STEREO-B nghiên cứu về Mặt Trời để xem gió Mặt Trời sinh ra như thế nào. Được phóng vào tháng 10 năm 2006, theo NASA, STEREO đã cung cấp “một cái nhìn độc đáo và mang tính cách mạng về hệ thống giữa Mặt Trời -Trái Đất”.

Vào mùa hè năm 2018, NASA dự định phóng một phi thuyền mới, có tên là Parker Solar Probe, với mục tiêu “chạm vào Mặt Trời” và làm sáng tỏ nhiều điều về “quả cầu lửa” này.  Sau nhiều năm quay quanh ngôi sao, đầu dò sẽ nhúng thử vào hào quang, sử dụng kết hợp hình ảnh và phép đo để tiến hành một cuộc cách mạng hóa sự hiểu biết về hào quang cũng như tăng hiểu biết về nguồn gốc và sự tiến hóa của gió Mặt Trời.

“Parker Solar Probe sẽ giải đáp các câu hỏi về vật lý năng lượng Mặt Trời mà chúng ta đã bối rối trong hơn sáu thập kỷ qua”, nhà khoa học dự án của Solar Solar Probe, Nicola Fox thuộc Phòng thí nghiệm Vật lý Ứng dụng của Đại học Johns Hopkins, cho biết trong một tuyên bố. “Đó là một phi thuyền được trang bị những đột phá công nghệ, sẽ giải quyết được nhiều trong những bí ẩn lớn nhất về ngôi sao của chúng ta, bao gồm việc tìm hiểu tại sao hào quang của Mặt Trời lại nóng hơn nhiều so với bề mặt của nó.”

Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở ngân hàng, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu! Nếu các bạn phát hiện sai sót gì trong bài, có thể liên hệ với anh ấy qua Facebook bên dưới. Hoặc nếu bạn muốn trò chuyện về Khoa học, hãy kết bạn luôn nào <3

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker