Luận văn Khảo sát chu kỳ hoạt động thứ 24 của mặt trời

a. Ngoài ra, khi khảo sát thông lượng bức xạ của Mặt trời như bức xạ UV, EUV và thông lượng bức xạ vô tuyến F10,7 cm (hay 2800 MHz) cũng có sự biến thiên theo chu kỳ 11 năm, tương tự như chu kỳ VĐMT, ở giai đoạn đầu chu kỳ các bức xạ này được ghi nhận có giá trị thấp và sau đó tăng dần đến cực đại của chu kỳ và giảm xuống đạt cực tiểu vào cuối chu kỳ, vì vậy, đây cũng là một thông số được dùng để đánh giá cũng như tiên đoán chu kỳ hoạt động Mặt trời. 1.8. Từ trường Mặt trời Mặt trời có từ trường rất mạnh và phức tạp, từ trường tại một điểm trên bề mặt trung bình vào khoảng 1 Gauss gấp hai lần từ trường Trái đất. Từ trường Mặt trời mở rộng ra không gian và đến tận hành tinh xa nhất (Pluto), được gọi là từ trường liên hành tinh IMF (Interplanetary Magnetic Field), khi gió mặt trời phát ra đi vào không gian vũ trụ mang theo IMF đến các hình tinh tương tác với từ trường của các hành tinh tạo nên hiện tượng cực quang. Từ trường đóng một vai trò quan trọng trong hầu hết các khía cạnh hoạt động của Mặt Trời (các vết đen, trường sáng, BNMT, CME, gió mặt trời, và tính chất của quầng nhật hoa). Việc giải thích nguồn gốc và bản chất từ trường của Mặt trời còn là một câu hỏi lớn và nan giải với giới khoa học. Việc tìm hiểu từ trường Mặt trời liên quan đến việc nghiên cứu hoạt động Mặt trời. Ngày nay, nhờ sử dụng lý thuyết từ thuỷ động học (Magneto- hydro- dynamics: MHD), người ta nhận thấy rằng từ trường Mặt trời có nhiều biến động hơn từ trường Trái đất, đồng thời được chia thành các thành phần sau: từ trường tổng (Global), từ trường mạng (Network), từ trường của các dạng hoạt động Mặt trời. Bảng 1.3. Các dạng từ trường Mặt trời Tên Giá trị (Tesla) Từ trường tổng 0,0001 Hình 1.20. Dự đoán F10,7cm (Internet) Từ trường mạng Từ trường của VĐMT Từ trường của trường sáng 0,002 0,2 0,02 Từ trường tổng của Mặt trời là một từ trường yếu trong tất cả các dạng từ trường, có sự phân cực Bắc –Nam, từ trường tổng thay đổi theo chu kỳ 11 năm, nó có thể là sự tổng hợp những tàn dư của từ trường còn sót lại vào giai đoạn cực tiểu của mỗi chu kỳ, sau mỗi chu kỳ lại có sự đảo cực từ, điều này liên quan đến chu kỳ 22 năm của HĐMT. Như vậy, chu kỳ hoạt động thực sự của Mặt trời là 22 năm và chu kỳ vết đen 11 năm mà tôi sẽ khảo sát sau đây được xem là một phần riêng của chu kỳ hoạt động năng lượng từ trường của Mặt trời2T. Từ trường của vết đen là mạnh nhất của Mặt trời, Mặt trời được xem là một nam châm khổng lồ với các đường sức từ xuyên qua nó và ló ra ở gần các cực từ Bắc và Nam. Do Mặt trời chuyển động vi sai làm kéo, dãn, xoắn, trộn các đường sức từ thành những vòng sức từ, một số ló ra ở bề mặt Mặt trời hình thành nên các vết đen Mặt trời, vành khí và tai lửa. Ở nhật hoa từ trường tạo nên một mạng lưới phức tạp. Các đường sức từ liên kết giữa các vết đen trong nhóm và giữa các nhóm vết đen tạo thành những vòng dây từ trường có cực từ Bắc –Nam gọi là các đường sức đóng, những đường sức từ còn lại gần như thẳng góc với bề mặt Mặt trời gọi là đường sức mở. Ở vị trí những đường sức mở là hốc nhật hoa, thường xuất hiện ở vùng cực. Hình 1.21. Mô hình giải thích sự hình thành VĐMT (Internet) Magnetic Flux: đường sức từ Differential rotation: chuyển động vi sai Do Mặt trời có cấu trúc lớp, mỗi lớp lại chuyển động với vận tốc khác nhau nên những đường sức từ bị xoắn chặt vào nhau tạo thành những bó cuộn đường sức từ, đây chính là nguyên nhân gây nên hiện tượng bùng nổ Mặt trời, bản thân những bó đường sức từ này là những dòng plasma, khi các đường vòng xoắn chặt vào nhau có thể xảy ra hiện tượng phun trào plasma (CME). 1.9. Mô hình giải thích hoạt động Mặt trời Như chúng ta đã biết hoạt động Mặt trời chính là sự biến đổi điện từ trường của nó. Nguyên nhân chính gây nên từ trường của Mặt trời là các dòng chuyển động plasma. Từ trường của Mặt trời rất lớn và phức tạp, do đó để có thể giải thích cặn kẽ cơ chế hoạt động của Mặt trời là điều không dễ dàng. Các nhà khoa học với sự trợ giúp của kĩ thuật hiện đại và những vệ tinh họ đã đề xuất một số mô hình giải thích các hoạt động của Mặt trời nhằm mục đích giải thích cơ chế hoạt động từ trường của Mặt trời. Đã có nhiều mô hình được nêu ra nhưng trong số đó đáng chú ý nhất là mô hình của Babcock (1961) sau đó được Leighton bổ sung (1964,1969), mô hình Babcock dựa trên nền cơ sở là thuyết từ thủy động học MHD (the magnetohydrodynamical ), theo Babcock từ trường Mặt trời gồm hai thành phần là trường cực (Poloidal field lines), dọc theo kinh tuyến, và trường xoắn (Toroidal field lines), bao quanh Mặt trời theo vĩ tuyến. Vào đầu mỗi chu kỳ, từ trường phân cực Bắc – Nam dọc theo trục cực như một lưỡng cực từ (diople), các đường sức từ phân bố dọc theo kinh tuyến. Do chuyển động vi sai giữa các lớp Mặt trời có vận tốc khác nhau tùy thuộc vào vĩ độ nên các đường sức từ bị xoắn lại tạo thành trường xoắn. Quá trình này gọi là hiệu ứng Ω . Do Mặt trời quay từ Tây sang Đông các đường sức từ bị kéo dãn quấn quanh Mặt trời, khi cường độ đủ mạnh chúng trồi lên bề mặt và có sự vặn xoắn các đường sức từ theo Hình 1.22. Từ trường Nhật hoa (Internet) phương kinh tuyến tạo thành những vòng đường sức từ (magnetic loops), kết quả tạo thành những cặp vết đen định hướng Đông – Tây, vết dẫn trước ở phía Đông, vết kéo theo ở phía Tây (giải thích được định luật Joy). Vết dẫn trước ở hai nửa bán cầu có phân cực ngược nhau. Vết kéo theo thì gần cực hơn và có phân cực ngược với cực từ của vết dẫn trước ở bán cầu đó. Quá trình tiếp theo là sự tái lặp từ trường cực, vào giai đoạn cuối của mỗi chu kỳ các cặp vết đen lưỡng cực mất dần liên kết với các đường sức từ. Vết dẫn trước trôi về xích đạo, tại đây có sự triệt tiêu từ trường lẫn nhau, còn vết kéo theo ở hai bán cầu sẽ trôi về phía cực từ, tại cực từ có sự triệt tiêu với từ trường ban đầu và hình thành nên lưỡng cực từ mới, ngược hướng với từ trường ban đầu, giải thích sự đảo cực từ của từ trường Mặt trời, kết thúc một chu kỳ hoạt động Mặt trời, quá trình này gọi là hiệu ứng α , như vậy, sau một chu kỳ kế tiếp thì sự phân cực từ trường Mặt trời mới được lặp lại. Mô hình Babcock đã cơ bản giải thích được một số tính chất của hoạt động Mặt trời nhưng vẫn chưa đề cập đến chu kỳ 11 năm, nguyên nhân hiệu ứng α và nguồn gốc từ trường ban đầu.  Mô hình dòng chảy kinh: Ngày nay ta biết rằng Mặt trời có cấu trúc lớp và sự tự quay của các lớp khí không giống nhau, giả thuyết đặt ra là lớp quay chuyển tiếp giữa vùng bức xạ và vùng đối lưu là nguyên nhân gây nên hiện tượng Dynamo Mặt trời. Mô hình dòng chảy kinh do bà Mausumi Dikpati và Paul Chabonneau đề xướng, trong đó dòng chảy kinh (Meridional Flow) là những dòng chảy trên bề mặt trời theo hướng kinh tuyến, dòng chảy này thực chất là những dòng plasma và là một vòng khép kín, dòng chảy bắt đầu từ vĩ độ thấp gần xích đạo đi ngược về phía cực từ sau đó chuyển xuống dưới vùng đối lưu (≈ 0,7 R) trở về xích đạo, tốc độ dòng chảy ở nhánh trên lớn hơn tốc độ dòng chảy ở nhánh dưới. Những dòng chảy này “chở” các vết đen về phía vùng cực làm triệt tiêu chúng và thiết lập cực từ mới gây nên sự đảo cực từ trường Mặt trời, như vậy, theo bà Mausumi Dikpati việc đảo cực từ trường nhanh hay chậm là do tốc độ của dòng chảy kinh và chiều dài của một chu kỳ có liên quan đến tốc độ này. Hình 1.25. Mô hình dòng chảy kinh (Internet) Ở mỗi chu kỳ tốc độ dòng chảy này khác nhau, chu kỳ có tốc độ dòng chảy nhanh thì kết thúc nhanh hơn và ngược lại. Sự bổ sung của mô hình này cho phép giải thích được việc đảo cực chậm của chu kỳ 23 vừa qua, là do tốc độ dòng chảy kinh “chở” các vết kéo theo về cực Nam chậm hơn về cực Bắc nên dẫn đến việc cực Nam đảo cực từ chậm hơn cực Bắc. Nếu tính được tốc độ của những dòng chảy kinh trong những chu kỳ hoạt động Mặt trời sẽ rất có ích trong việc tiên đoán cũng như khảo sát chu kỳ hoạt động thực tiễn sẽ diễn ra. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHU KỲ HOẠT ĐỘNG MẶT TRỜI THỨ 24 Chúng ta đều biết rằng sự sống trên Trái đất tồn tại được là nhờ Mặt trời. Mặt trời là nguồn cung cấp ánh sáng và nhiệt năng cho Trái đất. Nhưng có rất ít người biết tường tận về cấu trúc Mặt trời cũng như ảnh hưởng của nó đối với môi trường khí hậu. Do đó, có những nhầm lẫn, và những luồng thông tin lệch lạc, mê tín dị đoan gây hoang mang trong cộng đồng. Chính vì vậy, chúng ta càng thấy được nhiệm vụ quan trọng của thiên văn vật lý là làm rõ những hiện tượng liên quan đến thời tiết vũ trụ và đặc biệt là những biến đổi khí hậu trên Trái đất. Liệu rằng, những hoạt động Mặt trời có liên quan đến những thiên tai (động đất, sóng thần,..) đã và đang diễn ra trên hành tinh chúng ta hay không, trong luận văn này, bên cạnh nghiên cứu về chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 24, tôi cũng sẽ tìm hiểu về vấn đề này. Như đã trình bày ở trên, việc giải thích tường tận tính chất, hoạt động của từ trường Mặt trời không phải là một việc dễ dàng, do đó, việc nghiên cứu chu kỳ hoạt động Mặt trời rất khó khăn và phức tạp. Nhưng Mặt trời có một đặc điểm là nó có sự nhớ từ, vì vậy người ta dựa vào những từ trường còn sót lại của chu kỳ trước để đưa ra những tiên đoán cho chu kỳ tiếp theo về hình dạng, cường độ, và chiều dài của chu kỳ mới; khi chu kỳ mới bắt đầu thì tiếp tục theo dõi, so sánh giữa hoạt động thực tiễn với những gì đã dự đoán, vì những mô hình giải thích hoạt động của Mặt trời cũng chỉ cho ta những dự đoán tương đối, không mô hình nào có khả năng dự đoán chính xác hoạt động Mặt trời, nên có rất nhiều dự đoán khác nhau. Trong bài này, tôi cũng sẽ trình bày theo trình tự như trên, tôi sẽ đi từ những dự đoán cho chu kỳ hoạt động thứ 24 và sau đó là khảo sát hoạt động thực tiễn của Mặt trời ở giai đoạn đầu của chu kỳ đã bắt đầu được 2 năm. 2.1. Những thông số đánh giá hoạt động Mặt trời: 2.1.1. Số vết đen Mặt trời. Hai số VĐMT được sử dụng chính là: Số VĐMT quốc tế được tính và báo cáo bởi trung tâm dữ liệu về số VĐMT (SIDC) ở Brussels, Bỉ. Số VĐMT Boulder: được tính và báo cáo bởi hiệp hội NOAA của SEC tại Boulder, Colorado, Hoa Kì. Bên cạnh số vết đen còn có cả số nhóm vết đen, diện tích và vị trí của vết đen, những thông số này được thu thập từ đài quan sát hoàng gia Greenwich từ tháng 3 năm 1847 nhưng đến năm 1976 thì ngưng lại. Tiếp đó, Hiệp hội khí quyển học và đại dương học quốc gia Hoa kỳ (NOAA) thực hiện công việc này từ năm 1976 cho đến nay. Trong bài báo cáo này, tôi sẽ sử dụng dữ liệu số vết đen của trung tâm phân tích dữ liệu về tác động của Mặt trời (SIDC), Brussel, Bỉ. Những số liệu này được tập hợp từ khoảng 70 trạm quan sát phân bố trên khắp thế giới (10% ở Bỉ, 60% ở châu Âu, phần còn lại ở các châu lục khác), tất cả những chỉ số vết đen này đều được tính theo công thức của Wolf với hệ số k ở mỗi trạm quan sát khác nhau là khác nhau. Ban đầu, SIDC tập hợp số liệu của khoảng 40 trạm sau đó công bố, nhưng số vết đen này chỉ được xem là số vết đen tạm thời mà thôi. Sau khi đã tập hợp đủ số liệu của tất cả các đài quan sát chuyển về, SIDC mới tính toán cho ra số vết đen lần thứ hai, nếu giá trị có sự sai lệch không vựơt quá 5% thì số liệu vết đen ban đầu được xem là số vết đen chính thức, nếu vượt quá 5% thì số vết đen lần hai được xem là số vết đen chính thức và được công bố lại. Vì số vết đen ở mỗi trạm quan sát khác nhau thì khác nhau, và số vết đen cũng thay đổi hằng ngày, vì vậy để cho tiện trong việc tính toán, người ta đã tìm cách làm trơn số vết đen (Smoothed Sunspot Number), thực chất là tính tổng trung bình của 13 tháng trong đó tập trung vào tháng cần làm trơn. Công thức làm trơn số vết đen tháng: 6 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 2 2 12 ms R RR R R R R R R R R R R R − + − − − − − + + + + ++ + + + + + + + + + + + = (1.8) Trong đó: RRmsR: số vết đen tháng đã được làm trơn. R: số vết đen của tháng cần làm trơn. RR+iR: số vết đen của tháng sau tháng cần làm trơn i tháng. RR-iR: số vết đen của tháng trước tháng cần làm trơn i tháng. Các số liệu vết đen này có thể được lấy từ trang web sau: 5TUwww.sidc.oma.beU5T.  Số liệu hằng ngày có cấu trúc như sau: Cột thứ nhất: năm, tháng và ngày. Cột thứ hai: năm và phần trăm của năm (theo năm Julian: 365,25 ngày). Cột thứ ba: số vết đen. Cột thứ tư và thứ năm: số vết đen ở nửa cầu Bắc và nửa cầu Nam của Mặt trời. Ví dụ: số liệu vết đen hằng ngày từ ngày 01/01/2008 đến ngày 05/01/2008. (1) (2) (3) (4) (5) 20080101 2008.000 7 0 7 20080102 2008.003 7 0 7 20080103 2008.005 7 0 7 20080104 2008.008 10 0 10 20080105 2008.011 8 8 0  Số liệu hàng tháng: là trung bình số vết đen của tháng được công bố, có cấu trúc như sau: Cột thứ nhất: năm và tháng. Cột thứ hai; năm và phần trăm của năm (năm Julian =365,25 ngày). Cột thứ ba : số vết đen. Cột thứ tư: số vết đen hàng tháng đã được làm trơn. Ví dụ: số vết đen từ 01/2008 đến 08/2008. (1) (2) (3) (4) 200801 2008.041 3.3 4.2 200802 2008.123 2.1 3.6 200803 2008.205 9.3 3.3 200804 2008.287 2.9 3.4 200805 2008.372 3.2 3.5 200806 2008.454 3.4 3.3 200807 2008.539 0.8 2.8 200808 2008.624 0.5 2.7  Số vết đen hằng năm: là trung bình số vết đen của năm được công bố. Cột thứ nhất: năm (lấy ngay giữa). Cột thứ hai: số vết đen trung bình năm. Ví dụ: số vết đen từ năm 2008 và 2009. (1) (2) 2008.5 2.9 2009.5 3.1 2.1.2. Các chỉ số địa từ Các vụ bùng nổ Mặt trời, các tai lửa và CME theo gió Mặt trời đến Trái đất làm biến đổi từ trường của Trái đất. Vì vậy các chỉ số địa từ cũng là một thông số đánh giá hoạt động mặt trời một cách hiệu quả. Có các chỉ số từ như là: Dst, Kp, Ap. Chỉ số nhiễu loạn Dst (Disturbance Storm Time Index): là chỉ số biểu diễn sự biến thiên của thành phần nằm ngang của từ trường Trái đất, do Sugiura đề xuất 1964. Chỉ số hành tinh Kp (Planetary Index): chỉ số này thể hiện mối quan hệ giữa gió Mặt trời và mức nhiễu loạn của trường địa từ, do Bartel đề xuất năm 1930, chỉ số này được rút ra từ các trạm đo đạc trên khắp thế giới và được tính trên thang giả Logarith. Chỉ số ap: tương tự như chỉ số Kp nhưng lấy trên thang giả tuyến tính. Chỉ số Ap (A Index): là chỉ số thể hiện sự biến thiên của địa từ trong một ngày và được lấy trên thang đo tuyến tính. Bảng 2.1. Mối liên hệ giữa Kp và Ap K Giá trị biến thên nT A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0-4 5-9 10-19 20-39 40-69 70-119 120-199 200-329 330-499 ≥ 500 0 3 7 15 27 48 80 140 240 400 Các chỉ số Dst ,Kp và Ap có thể lấy từ trang web: 5TU Số liệu từ trang web này có cấu trúc như sau: Cột (1): năm, tháng, ngày. Kp có 8 giá trị từ 0, 0+, 1- ..... 9-, 9. ap có 8 giá trị từ 0, 2, 3, 4, ...... Ap có một giá trị. Ví dụ chỉ số Kp và Ap từ ngày 01/0102008 đến ngày 10/01/2008. (1) Kp [8] sum ap [8] Ap 20080101 2-2-1-1 1-1-1-1 8 6 6 3 4 3 3 3 4 4 20080102 0+0 0+0+0+1-1 0+ 3+ 2 0 2 2 2 3 4 2 2 20080103 0 1-0+0+0+0 0+1- 3- 0 3 2 2 2 0 2 3 2 20080104 0 0 0 1-1-1 0+2- 4+ 0 0 0 3 3 4 2 6 2 20080105 2 3 4-4-4-3 4-4 27- 7 15 22 22 22 15 22 27 19 20080106 3-4-3 2+3 4-4-3+ 25+ 12 22 15 9 15 22 22 18 17 20080107 4 4-2+3 3 1+1+3- 21+ 27 22 9 15 15 5 5 12 14 20080108 2+3 3-3 2+4-3+3 23+ 9 15 12 15 9 22 18 15 14 20080109 3+2+2+2-1 1 1 2- 14+ 18 9 9 6 4 4 4 6 8 20080110 2 1-1 1 1+1 1-1 9- 7 3 4 4 5 4 3 4 4 2.1.3. Thông lượng 10,7 cm: Thông lượng 10,7 cm (F10,7 cm) là năng lượng bức xạ toàn phần của Mặt trời trong một đơn vị thời gian qua một diện tích cho trước xung quanh bước sóng vô tuyến 10.7 cm, tương đương với tần số 2,8 GHz. Số liệu này được công bố từ tháng 2 năm 1947, đơn vị là sfu (solar flux unit). 1sfu = 10P-22P.mP-2P.HzP-1 Số liệu về F10,7 được công bố trên trang web: 5TU có cấu trúc như sau: Cột thứ nhất: năm . Cột thứ hai: tháng. Cột thứ ba: ngày. Cột thứ tư: thông lượng bức xạ F10,7 cm. Ví dụ: F10,7 cm từ ngày 01/01/2008 đến 05/01/2008. 2008 01 01 79 2008 01 02 80 2008 01 03 79 2008 01 04 79 2008 01 05 80 2.1.4. Bùng nổ Mặt trời. Khi công bố số liệu bùng nổ Mặt trời người ta chỉ quan tâm đến 3 loại C, M, X vì loại B có năng lượng bức xạ không đáng kể. Số liệu bùng nổ Mặt trời có thể lấy trên trang web U Số liệu này được cho cùng với thông lượng bức xạ F10,7 cm, số vết đen, diện tích vết đen,trong đó các loại bức xạ trong bùng nổ Mặt trời thể hiện ở cột 10, 11, 12 tương ứng với ba cấp C - M – X. Ví dụ: C M X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12. 13 14 15 16 2008 01 01 79 11 30 0 -999 A0.0 1 0 0 1 0 0 0 2008 01 02 80 13 30 0 -999 A0.0 1 0 0 0 0 0 0 2008 01 03 79 13 20 0 -999 A0.0 0 0 0 0 0 0 0 2008 01 04 79 26 30 1 -999 A0.0 0 0 0 0 0 0 0 2008 01 05 80 12 20 0 -999 A0.0 0 0 0 0 0 0 0 2.2. Dự báo về chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 24. Nhìn chung việc dự đoán hoạt động Mặt trời dựa trên nghiên cứu hoạt động của các chu kỳ trước. Những dự đoán cho một chu kỳ thường đựợc đưa ra vào thời gian cực tiểu của chu kỳ trước đó. Hiện có rất nhiều dự đoán cho chu kỳ thứ 24 với việc sử dụng những phương pháp khác nhau chẳng hạn như: phương pháp khí hậu học (Climatology _C), phương pháp khí hậu học hiện tại (Recent Climatology _R), phương pháp dựa trên mô hình Dynamo Mặt trời (Dynamo Model_D), phương pháp dựa vào quang phổ (Spectral_S), phương pháp dựa vào từ trường còn sót lại của những chu kỳ trước (Precursor_P), phương pháp dựa vào mạng Nơtron (Neutral Network_N), được thống kê trong bảng sau. Bảng 2.2. Tập hợp những tiên đoán cho chu kỳ hoạt động thứ 24 của Mặt trời. Số VĐMT cực đại Thời gian đạt cực đại Phương pháp dự đóan Tác giả và thời gian dự đoán 185 2010 – 2011 C Horstman (2005) 180± 32 - P Thompson (1993) 180 2014 S Tsirulnik, Kuznetsova, and Oraevsky (1997) 152–197 - P Podladchikova, Lefebvre, and Van der Linden (2006) 155–180 - D Dikpati, de Toma, and Gilman (2006) 160± 25 - P Hathaway and Wilson (2006) 160± 54 2010.6 R Current work 148 P aa_min (2006) 145 2009.96 N Maris and Oncica (2006 145± 30 2010 D Hathaway and Wilson (2004) 145 2011 – 2012 N Gholipour et al. (2005) 144 - P Jain (2006) 142± 24 - P Kane (2007) 140 2012.5 P Chopra and Dabas (2006) 135± 20 P Modified Feynman (2006) 134± 50 2011.7 C Kennewell and Patterson (2006) 133 2009.5 C Mavromichalaki, and Giouvanellis (2006) 130± 15 - P Tlatov (2006) 124± 30 - P Nevanlinna (2007) 124 ± 23 - P Dabas et al. (2008) 122± 6 2010.88 C Kim, Wilson, and Cucinotta (2006) 120± 60 2011.167 C Euler and Smith (2006 ) 116± 13.2 2012 – 1013 S Echer et al. (2004) 115± 30 - P Rabin (2007) 115± 28 2010.5 P Sello (2006) 115± 15 - P Tlotov (2006) 115 ± 13 - P Tlotov (2006) 114,8± 17,4 - C Du and Du (2006) 114± 43 - C Prochasta (2006) 112 - S Xu et al.(2008) 111± 18 - P Thompson (2008) 110 ± 65 2/2011 C Euler and Smith (2006) 110± 15 - S De Meyer (2003) 110± 11 2012 S Hiremath (2008) 110± 10 - P Tlotov (2006) 108 ± 38 2011 C Lantons (2006) 105± 9 2010- 2011 S Kane (1999) 101± 20 2012.5 S Current work 83,2- 119,4 2012.21 C Wang et al (2002) 91,9± 27,9 2011.4 S Roth (2006) 90,7± 9,2 P Hamind and Galal (2006) 87,5± 23,5 S Duhau (2003) 80± 21 2012 S Baranovski (2006) 80± 30 2012 P Schatten (2005) 80 D Choudhuri, Chatterjee, and Jiang (2007) Hình 2.1. Trong biểu đồ biểu thị số vết đen bên trên, cao điểm theo đo đạc của chu kỳ mặt trời gần đây nhất (chu kỳ 23) được hiển thị màu xanh, và cao điểm theo dự tính của các nhà khoa học trong chu kỳ tới đây (24) được hiển thị màu đỏ (Internet) 74± 10 P Javaraiah (2007) 70± 2 P Svalgaard, Cliver, and Kammide (2005) 70± 17,5 2012,96 S Kontor (2006) Trong khi đó, 7Tmột nhóm các chuyên gia được chỉ đạo bởi Cơ quan Khí quyển và Đại dương quốc gia (NOAA) và được tài trợ bởi NASA, nhóm nghiên cứu bao gồm 12 thành viên đến từ 9 viện nghiên cứu và cơ quan chính phủ khác nhau7T 7Tđã đưa ra dự đoán về chu kỳ tiếp theo của mặt trời, cho rằng chu kỳ thứ 24 sẽ lên tới đỉnh vào tháng 5 năm 2013 với số lượng các điểm đen dưới mức trung bình, tối đa là 90 vết đen, theo ông7T Doug Biesecker7T, 7Tchủ tịch trung tâm dự báo thời tiết vũ trụ của NOAA.7T Nếu dự đoán của họ là chính xác thì chu kỳ thứ 24 được xem là chu kỳ có số vết đen thấp nhất kể từ chu kỳ thứ 17 với 78 vết đen. Mặc dù chu kỳ có số vết đen dưới mức trung bình nhưng cũng có thể gây ra thời tiết vũ trụ khắc nghiệt. 7T ừ những số vết đen Mặt trời làm trơn (SSN) hàng tháng, hàng năm người ta vẽ được đồ thị biễu diễn số vết đen Mặt trời. 7TCác nhà thiên văn lưu ý các đồ thị này có hình dáng giống hoạt động của một chiếc nôi, đi lên rồi xuống với chu kỳ xấp xỉ 11 năm. Dự báo cực đại và cực tiểu rất khó khăn vì các chu kỳ dao động từ 9 tới 14 năm. Một số cực đại rất cao, nhưng số khác lại thấp. 7TCực tiểu thường rất ngắn, chỉ kéo dài trong một hai năm, nhưng đôi khi chúng cũng diễn ra lâu hơn. Theo Hathaway từ trung tâm Marshall Space Flight đưa ra những dự đoán lần sau cùng, theo ông thì cực đại Mặt trời rơi vào tháng 6 năm 2013 với cực đại đạt được vào khoảng 58 vết đen. Ta thấy rằng có khá nhiều tiên đoán cho chu kỳ Mặt trời thứ 24 còn Mặt trời thì hoạt động theo “suy nghĩ” của riêng nó khó mà đoán biết được. Vì vậy, chúng ta sẽ tiếp tục khảo sát hoạt động thực tiễn của Mặt trời để xem dự đoán nào là chính xác. 2.3. Khảo sát chu kỳ hoạt động thứ 24 của Mặt trời. 2.3.1. Sơ lược chu kỳ hoạt động thứ 23 của Mặt trời. Chu kỳ 23 bắt đầu vào tháng 5 năm 1996. Đạt cực đại vào tháng 4 năm 2000. Biên độ cực đại là 120,8. Chu kỳ 23 có một cực đại phụ vào tháng 11 năm 2002. Bảng 2.3. Số liệu vết đen làm trơn hàng năm trong chu kỳ thứ 23. Năm 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 200 8 SSN 8.6 21.5 64.3 93.3 120.8 111 104 63.7 40.4 27.8 15.1 7.5 2.8 Bảng 2.4. Những vụ BNMT tiêu biểu trong chu kỳ 23 Thứ hạng Thời gian Loại 1 2 3 4 5 04/11/2003 02/04/2001 28/10/2003 07/09/2005 15/04/2001 X 28+ X 20 X 17.5 X 17 X 14.4 Hình 2.2. Dự đoán về chu kỳ thứ 24 (Internet) 6 7 8 29/10/2003 06/11/1997 05/12/2006 X 10 X 9.4 X 9 Bảng 2.5. Số vụ CME xảy ra trong chu kỳ thứ 23. Năm CME 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Không có 2 vụ 3 vụ 4 vụ 10 vụ 21 vụ 16 vụ 8 vụ 6 vụ 7 vụ 2 vụ 2.3.2. Khảo sát chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 24 (giai đoạn đầu chu kỳ). Một trong những dấu hiệu đánh dấu sự bắt đầu của một chu kỳ là sự xuất hiện của vết đen (Sunspot) ở vĩ độ cao (định luật Sporer) và có sự phân cực từ ngược - Reversed polarity (định luật Hale-Nicholson). Sự phân cực từ ngược ở đây chính là sự kết hợp của vết đen có cực từ đối với cực từ của chu kỳ trước đó. Theo định luật Sporer, vào cuối chu kỳ, vết đen thường trôi về gần xích đạo Mặt trời, vậy vết đen mới xuất hiện phải ở vĩ độ cao hơn khoảng 25PoP hay 30PoP. Ngày 04/01/2008, một vết đen mặt trời xuất hiện ở 30PoP vĩ Bắc và NOAA đã đặt tên cho vết đen này là AR 10981, nó có kích thước khoảng Hình 2.4. Vết đen AR 10981 (Internet) bằng Trái đất chúng ta, tồn tại trong vòng 3 ngày từ ngày 4 đến ngày 6, có phân cực với vết đen AR 10980. Sự xuất hiện của AR 10981 là dấu hiệu đánh dấu sự bắt đầu của một chu kỳ hoạt động mới, chu kỳ thứ 24. Trong khi chu kỳ 24 bắt đầu nhưng chu kỳ 23 vẫn chưa kết thúc vì trên thực tế chu kỳ 23 đến tận tháng 11 năm 2008 mới chấm dứt, vì vậy cả hai chu kỳ sẽ cùng tồn tại trong một khoảng thời gian, theo dự đoán có thể là một năm hay có thể là nhiều hơn. Trong chu kỳ thứ 23 sự đảo cực từ diễn ra tương đối chậm và sau cực đại có những vụ BNMT và CME diễn ra rất mạnh đây vẫn còn là một điều khó hiểu. Theo NOAA dự đoán chu kỳ thứ 24 sẽ bắt đầu vào tháng 3 năm 2008 ± 6 tháng, như vậy so với dự đoán của NOAA thì không có sự chênh lệch gì nhiều trong hoạt động thực tiễn của Mặt trời. Như vậy, để dễ dàng trong việc khảo sát hoạt động Mặt trời, tôi sẽ chọn khoảng thời gian sau khi chu kỳ thứ 23 thực sự kết thúc (tháng 11 năm 2008), để tìm hiểu về hoạt động của chu kỳ thứ 24. 2.3.2.1. Vết đen Mặt trời Bảng số liệu vết đen SSN và SN hằng tháng trong thực tế từ tháng 12 năm 2008 đến tháng 3 năm 2011 (theo 5TUwww.sidc.oma.beU5T). Bảng 2.6: Số SSN từ tháng 12/ 2008 và năm 2009. Tháng 12/2008 01/09 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 SSN 1.7 1.8 1.9 2.0 2.2 2.3 2.7 3.6 4.8 6.2 7.1 7.6 8.3 Bảng 2.7: Số SSN từ tháng 1 đến tháng 5/ 2010. Tháng 01 02 03 04 05 SSN 9.3 10.6 12.3 14.0 15.5 Bảng 2.8: Số SN từ tháng 6/2010 đến tháng 3/ 2011. Tháng 06 07 08 09 10 11 12 01/2011 02 03 SN 13.6 16.1 19.6 25.2 23.5 21.5 14.4 19.0 29.4 56.2 Qua bảng thống kê số liệu cập nhật số vết đen hàng tháng và số vết đen được làm trơn ta thấy rằng Mặt trời hoạt động một cách chậm rãi, số vết đen tăng dần vào đầu chu kỳ, vì khảo sát cả những tháng gần với hiện nay (2011) nên không có đủ số liệu để làm trơn số vết đen do đó tôi sẽ dùng số vết đen hàng tháng (SN) để thay thế cho số vết đen đã được làm trơn (SNN). Tuy nhiên theo số liệu cập nhật hằng ngày, thì Mặt trời tỏ ra khá yên tĩnh trong suốt những ngày tháng 12 năm 2008, không cập nhật được số vết đen nào. Bước sang năm 2009, trên Mặt trời mới lại xuất hiện vết đen lần nữa, hầu hết các vết đen xuất hiện ở bán cầu Bắc hoặc bán cầu Nam rất ít trường hợp vết đen xuất hiện ở cả hai bán cầu. Các vết đen tồn tại trong thời gian khá ngắn từ 1 đến vài ngày. Những ngày trong năm 2009 quan sát có vết đen: 20090109 2009.024 7 7 0 20090110 2009.027 9 9 0 20090111 2009.029 10 10 0 20090112 2009.032 8 8 0 20090119 2009.051 7 0 7 20090211 2009.114 8 0 8 20090212 2009.117 7 0 7 20090213 2009.120 7 0 7 20090224 2009.150 8 8 0 20090225 2009.153 8 8 0 20090326 2009.232 7 7 0 20090421 2009.303 7 7 0 20090621 2009.470 7 0 7 20090622 2009.473 8 0 8 20090623 2009.476 7 0 7 20090624 2009.478 8 0 8 20090704 2009.506 14 0 14 20090705 2009.509 16 0 16 20090706 2009.511 14 0 14 20090707 2009.514 11 0 11 20090708 2009.517 12 0 12 20090709 2009.520 10 0 10 20090710 2009.522 9 0 9 20090723 2009.558 7 0 7 20090730 2009.577 7 7 0 20090901 2009.667 8 8 0 20090921 2009.722 8 0 8 20090922 2009.725 13 4 9 20090430 2009.328 8 0 8 20090504 2009.339 7 0 7 20090923 2009.728 20 12 8 20090924 2009.730 20 12 8 20090925 2009.733 17 9 8 20090926 2009.736 9 9 0 20090927 2009.739 7 7 0 20090928 2009.741 10 10 0 20090929 2009.744 9 9 0 20090930 2009.747 7 7 0 20091001 2009.750 7 7 0 20091011 2009.777 8 8 0 20091023 2009.810 11 11 0 20091024 2009.812 16 16 0 20090513 2009.363 7 7 0 20090514 2009.366 10 10 0 20090515 2009.369 9 9 0 20090516 2009.372 8 8 0 20090517 2009.374 9 9 0 20090518 2009.377 8 8 0 20090519 2009.380 7 7 0 20090522 2009.388 8 0 8 20090523 2009.391 8 0 8 20090531 2009.413 10 10 0 20090601 2009.416 11 11 0 20090602 2009.418 12 12 0 20090603 2009.421 11 11 0 20090604 2009.424 9 9 0 20090605 2009.426 8 8 0 20090617 2009.459 7 0 7 20091025 2009.815 19 19 0 20091026 2009.818 20 20 0 20091027 2009.821 20 20 0 20091028 2009.823 20 20 0 20091029 2009.826 16 16 0 20091030 2009.829 11 11 0 20091105 2009.845 7 7 0 20091106 2009.848 8 8 0 20091109 2009.856 8 8 0 20091110 2009.859 7 7 0 20091111 2009.862 7 7 0 20091112 2009.865 0 0 0 20091113 2009.867 7 0 7 20091114 2009.870 8 6 2 20091115 2009.873 7 7 0 20091116 2009.875 8 8 0 20091117 2009.878 0 0 0 20091118 2009.881 7 7 0 20091119 2009.884 17 17 0 20091120 2009.886 15 15 0 20091121 2009.889 9 9 0 20091122 2009.892 8 8 0 20091209 2009.938 7 7 0 20091210 2009.941 8 8 0 20091211 2009.944 8 8 0 20091212 2009.947 8 8 0 20091213 2009.949 9 9 0 20091214 2009.952 20 20 0 20091215 2009.955 24 24 0 20091216 2009.958 22 22 0 20091217 2009.960 17 17 0 20091218 2009.963 15 15 0 20091219 2009.966 16 16 0 20091220 2009.969 29 19 10 20091221 2009.971 30 17 13 20091222 2009.974 22 11 11 20091223 2009.977 17 8 9 20091224 2009.979 13 7 6 20091225 2009.982 0 0 0 20091226 2009.985 9 1 8 20091227 2009.988 10 0 10 20091228 2009.990 12 0 12 20091229 2009.993 12 0 12 20091230 2009.996 12 0 12 20091231 2009.999 14 0 14 20090429 2009.325 8 0 8 Nhìn chung ở giai đoạn đầu của chu kỳ số vết đen xuất hiện rải rác, tập trung trong một số ngày rồi lại biến mất, số lượng cũng thay đổi, tăng dần. Những tháng cuối năm 2009, Mặt trời tỏ ra hoạt động mạnh lên dần, số vết đen khá nhiều và thời gian sống lâu hơn đỉnh điểm là ngày 21/12/2009 lên đến 30 vết đen, trong đó 17 vết ở bán cầu Bắc và 13 vết ở bán cầu Nam. Đến năm 2010, Mặt trời như đã lấy lại được “phong độ”, nó hoạt động rất mạnh, số vết đen tăng vọt hơn nhiều so với năm 2009 (xem phần phụ lục) báo hiệu Mặt trời đang chuẩn bị bước vào giai đoạn “thức tỉnh” và có thể sẽ đạt cực đại vào thời gian sắp tới giống như những dự đoán (tháng 5 năm 2013). Những ngày Mặt trời hoạt động mạnh trong năm 2010: 20100206 2010.100 24 24 0 20100207 2010.103 25 25 0 20100208 2010.105 39 32 7 20100209 2010.108 37 29 8 20100210 2010.111 33 33 0 20100211 2010.114 29 29 0 20100212 2010.116 27 27 0 20100213 2010.119 28 28 0 20100214 2010.122 22 22 0 20100215 2010.125 20 20 0 20100216 2010.127 20 20 0 20100217 2010.130 28 16 12 20100804 2010.590 21 21 0 20100805 2010.593 34 27 7 20100806 2010.595 34 26 8 20100807 2010.598 32 19 13 20100808 2010.601 25 17 8 20100809 2010.604 36 28 8 20100810 2010.606 38 31 7 20100811 2010.609 44 37 7 20100812 2010.612 33 33 0 20100813 2010.615 27 27 0 20100814 2010.617 22 22 0 20100815 2010.620 25 25 0 20100816 2010.623 34 28 6 20100902 2010.669 40 40 0 20100903 2010.672 34 34 0 20100904 2010.675 40 40 0 20100905 2010.678 30 30 0 20101014 2010.784 26 9 17 20101015 2010.787 29 8 21 20101016 2010.790 34 9 25 20101017 2010.793 40 16 24 20101018 2010.795 42 18 24 20101019 2010.798 44 25 19 20101020 2010.801 36 22 14 20101021 2010.804 25 17 8 20101022 2010.806 25 17 8 20101023 2010.809 31 23 8 20101024 2010.812 42 33 9 20101025 2010.814 47 39 8 20101026 2010.817 44 37 7 20101110 2010.858 30 10 20 20101111 2010.861 32 16 16 20101112 2010.864 30 17 13 20101113 2010.867 43 23 20 20101114 2010.869 38 21 17 Năm 2011 được xem là năm mà theo các nhà khoa học cho rằng Mặt trời sẽ có những hoạt động mạnh ảnh hưởng đến Trái đất chúng ta, số vết đen đột ngột tăng nhanh thậm chí là tăng gấp đôi, bắt đầu vào đầu tháng 2/2011 Mặt trời có dấu hiệu hoạt động bất thường, số vết đen liên tục tăng và đạt đến 100 vết đen vào ngày 08/03/2011, những ngày sau số vết đen có vẻ giảm nhưng vẫn ở mức cao. Số vết đen Mặt trời đầu năm 2011: 20110208 2011.105 39 31 8 20110209 2011.107 31 20 11 20110210 2011.110 21 9 12 20110211 2011.113 35 15 20 20110212 2011.116 37 17 20 20110213 2011.118 48 20 28 20110214 2011.121 53 27 26 20110215 2011.124 51 28 23 20110216 2011.127 48 26 22 20110217 2011.129 40 18 22 20110218 2011.132 49 30 19 20110219 2011.135 50 35 15 20110220 2011.138 42 33 9 20110221 2011.140 29 29 0 20110222 2011.143 23 23 0 20110223 2011.146 19 19 0 20110224 2011.149 13 13 0 20110225 2011.151 10 10 0 20110226 2011.154 26 18 8 20110227 2011.157 27 20 7 20110228 2011.159 31 31 0 20110301 2011.162 47 34 13 20110302 2011.165 37 25 12 20110303 2011.168 52 43 9 20110304 2011.170 70 59 11 20110305 2011.173 76 58 18 20110306 2011.176 92 68 24 20110307 2011.179 98 76 22 20110308 2011.181 100 79 21 20110309 2011.184 80 69 11 20110310 2011.187 67 60 7 20110311 2011.190 59 59 0 20110312 2011.192 59 59 0 20110313 2011.195 66 66 0 20110314 2011.198 43 43 0 20110315 2011.201 34 34 0 Hình 2.5. Hình dạng thực tế của hoạt động Mặt trời cho đến đầu năm 2011(Internet) Dựa theo số liệu từ trung tâm SIDC, các nhà khoa học đã đưa ra đồ thị thể hiện hoạt động thực tiễn của Mặt trời. So với những gì dự đoán thì đến thời điểm này tỏ ra khá phù hợp. Hình 2.3. Dự đoán và hoạt động thực tiễn của chu kỳ thứ 24 (Internet) Giản đồ thể hiện vị trí của các vết đen theo vĩ độ 2.3.2.2. Bùng nổ Mặt trời. Số trận BNMT trong giai đoạn đầu của chu kỳ thứ 24. Theo số liệu từ 5TU Ngay từ đầu chu kỳ, Mặt trời đã có những trận bùng nổ nhưng chỉ ở cấp độ nhẹ ,đáng chú ý nhất là hai trận bùng nổ ngày 19/01/2010 và 14/02/2011, riêng trận bùng nổ ngày 14/2/2011 Mặt trời đã phát ra bức xạ với tốc độ lên đến 900 km/giây. Cơ quan Khí tượng Trung Quốc cũng ghi nhận một trận bão từ cực lớn đã làm gián đoạn sóng radio ở miền Nam nước này. Hình 2.6. Giản đồ bướm (Internet) Bảng 2.9: Những ngày có BNMT từ tháng 12 năm 2008 và 2009. Thời gian Cấp độ 11/12/2008 05/07/2009 06/07/2009 25/09/2009 10/12/2009 16/12/2009 18/12/2009 19/12/2009 21/12/2009 22/12/2009 23/12/2009 C1 C1 C1 C1 C1 C3 C1 C1 C2 C5 C1 Bảng 2.10: Những ngày có BNMT từ năm 2010. Thời gian Cấp độ Thời gian Cấp độ 02/01/2010 03/01/2010 04/01/2010 09/01/2010 12/01/2010 15/01/2010 17/01/2010 18/01/2010 19/01/2010 20/01/2010 21/03/2010 06/02/2010 C3 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C6, M2 C9, M4 C3 C5, M2 14/06/2010 16/10/2010 05/05/2010 07/05/2010 08/05/2010 12/06/2010 13/06/2010 17/10/2010 18/10/2010 19/10/2010 20/10/2010 25/10/2010 C1 M1 C2, M1 C1 C3 C2, M1 C6, M1 C2 C3 C2 C1 C1 07/02/2010 08/02/2010 09/02/2010 10/02/2010 11/02/2010 12/02/2010 13/02/2010 14/02/2010 15/02/2010 04/03/2010 12/03/2010 13/03/2010 14/03/2010 26/03/2010 27/03/2010 30/04/2010 01/05/2010 C5, M1 C18, M4 C3 C3 C1 C3 C4 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C1 C4 C1 C1 26/10/2010 27/10/2010 31/10/2010 01/11/2010 03/11/2010 04/11/2010 05/11/2010 06/11/2010 07/11/2010 11/11/2010 12/11/2010 13/11/2010 15/11/2010 01/12/2010 02/12/2010 14/12/2010 15/12/2010 31/12/2010 C2 C1 C2 C1 C3 C1, M1 C1, M1 C4, M1 C1 C6 C5 C2 C1 C1 C1 M8.3 C1 C1 Bảng 2.11: Những ngày có BNMT đầu năm 2011. Thời gian Cấp độ Thời gian Cấp độ 03/01/2011 04/01/2011 14/01/2011 15/01/2011 21/01/2011 22/01/2011 24/01/2011 27/01/2011 28/01/2011 14/02/2011 C1 C1 C2 C1 C7 C1 C1 C2 C2, M1 X 2.2 23/03/2011 24/03/2011 25/03/2011 26/03/2011 27/03/2011 28/03/2011 29/03/2011 30/03/2011 31/03/2011 C1, M1 C4, M1 C3, M1 C1 C3 C1 C2 C1 C3 14/03/2011 15/03/2011 16/03/2011 21/03/2011 22/03/2011 C5, M1 C6, M1 C3 C3 C4 01/04/2011 06/04/2011 07/04/2011 09/04/2011 11/04/2011 12/04/2011 C2 C3 C3 C1 C3 C3 2.3.2.3. Thông lượng bức xạ F10,7 cm. Vào những ngày Mặt trời hoạt động mạnh dẫn đến sự biến thiên của thông lượng bức xạ F10,7 cm, tôi sẽ khảo sát giá trị trung bình F10,7 cm ở giai đoạn đầu của chu kỳ. Theo số liệu lấy từ U Bảng 2.12: Thông lượng bức xạ F10,7 cm từ tháng 12/2008 và năm 2009. Tháng 12/08 01/09 01 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 F10,7 71,4 69,9 70,1 69,3 69,7 70,6 68,3 68,3 67,4 70,4 72,4 73,6 76,8 Bảng 2.13 : Thông lượng bức xạ F10,7 cm năm 2010. Tháng 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 F10,7 81,1 84,8 83,3 76,0 74,0 72,6 79,9 79,7 81,1 81,7 82,6 81,8 Bảng 2.14: Thông lượng bức xạ F10,7 cm đầu năm 2011. Tháng 01 02 03 F10,7 83,7 94,5 115,3 Ở giai đoạn đầu của chu kỳ, thông lượng F10,7 không có sự biến thiên nhiều trong năm 2009, sang năm 2010 có sự tăng giảm đột ngột cùng với các vụ bùng nổ mặt trời. Bảng 2.15. Những ngày tiêu biểu thông lượng F10,7 cm có giá trị cao. Thời gian F10,7 09/01/2010 10/01/2010 11/01/2010 12/01/2010 13/01/2010 14/01/2010 15/01/2010 06/02/2010 07/02/2010 08/02/2010 09/02/2010 10/02/2010 11/02/2010 12/02/2010 13/02/2010 82 84 91 93 91 90 85 88 90 94 91 91 94 96 94 Bảng 2.16. Thông lượng bức xạ F10,7 cm từ ngày 4 đến 13/04/2011. Thời gian Số vết đen F10,7 04/04/2011 05/04/2011 06/04/2011 07/04/2011 08/04/2011 09/04/2011 10/04/2011 11/04/2011 83 65 56 73 97 56 56 80 113 109 117 112 109 105 105 106 Theo các chuyên gia thời tiết vũ trụ dự báo số vết đen và thông lượng F10,7 cm trong 12 tháng tới. Bảng 2.17. Dự báo của thông lượng F10,7 cm Thời gian Số vết đen F10,7 04/2011 05/2011 06/2011 07/2011 08/2011 09/2011 10/2011 11/2011 12/2011 01/2012 02/2012 03/2012 05/2012 32 33 35 37 39 40 42 43 43 44 44 45 108.2 111.7 115.4 118.7 120.9 122.5 124.9 126.7 128.4 130.0 131.5 132.9 Bảng 2.18. Một số vụ nổ CME trong giai đoạn đầu của chu kỳ Thời gian CME 2009 2010 Đầu 2011 4 vụ 5 vụ 5 vụ Các trận CME ở những năm 2009 và 2010 xuất hiện rải rác, riêng năm 2011, chỉ mới tính đầu năm đã có khá nhiều vụ với mức độ cao. Các vụ BNMT, các tai lửa, CME tạo nên sự biến đổi từ trường Trái đất, gây nên các trận bão từ. Bảng 2.19. Số trận bão từ xảy ra ở giai đoạn đầu của chu kỳ thứ 24. ( theo 5TU Thời gian Mức độ 05/04/2010 06/04/2010 02/05/2010 04/08/2010 11/03/2011 Ap = 55_ mạnh Ap = 44_ yếu Ap =36 _yếu Ap = 49_ yếu Ap =37_ yếu T7Theo tính toán của các chuyên gia thuộc Viện Vật lý Địa cầu (Viện KHCN Việt Nam), số trận bão từ trong năm 2011 sẽ gia tăng với khoảng từ 20-25 trận và có cường độ khoảng 150-200nT. Nhiều khả năng, càng về cuối năm các trận bão sẽ có cường độ mạnh hơn, xuất hiện thường xuyên hơn. Theo thông tin cập nhật, ngày 15/02/2011 ở Mặt trời xảy ra sự phóng vật chất ở nhật hoa_CME với cường độ rất mạnh, tiếp sau đó vào ngày 27/02/2011, ở Chi Lê xảy ra động đất với 8.8 độ Richter. Tiếp đó vào ngày 10/03/2011 Mặt trời lại tiếp tục có CME với mức độ mạnh hơn cả ngày 15/02. Liền sau đó hôm 11/03/2011 ở Nhật Bản xảy ra thảm hoạ động đất với cường độ 9 độ Richter. Một số người tin rằng có một mối liên hệ nào đó giữa những vụ CME xảy ra ở Mặt trời hay nói khác hơn là những hoạt động Mặt trời, được cảnh báo là đang mạnh dần lên, với những thiên tai, thảm hoạ mà Trái đất phải hứng chịu. Thêm vào đó, hiện nay trên các mạng thông tin xã hội có rất nhiều thông tin về ngày tận thế, dựa trên những thảm họa gần đây mà chúng ta đã biết, và một số hiện tượng thiên văn như sự xuất hiện của hai Mặt trời vào ngày 05/03/2011, Trung Quốc, hay hiện tượng siêu Mặt trăng. Vậy, tất cả những việc này có phải do Mặt trời của chúng ta gây nên hay không? Ngày tận thế có thật không ? Xuất phát từ lời tiên tri từ bộ lịch cổ của người Maya, một bộ tộc được xem là thông thái nhất ở vùng Bắc Mỹ, Mêxicô, theo họ, ngày Đông chí năm 2012, tức là ngày 21/12/2012 là ngày trục Bắc - Nam của Trái đất nghiêng về phía Mặt trời ở phía Bắc, hay Trái đất cách xa Mặt trời nhất; ngày 21/12/2012 là ngày mặt phẳng Mặt trời, mặt phẳng Trái đất và mặt phẳng dải Ngân hà giao nhau tại 8 điểm. Sự kiện này gây nên một biến chuyển đến cả Trái đất và Mặt trời, gây ra các thảm họa chết chóc trên Trái đất. Khi đó, lực hấp dẫn tác động lên hệ Mặt trời sẽ là cực đại. Đồng nghĩa, nhiều thảm họa xuất hiện như bão Mặt trời, đổi cực Trái đất, và Trái đất chịu nguy cơ diệt vong. Theo giáo sư địa chất Don Palmer, Trường Đại học Kent, ông cho rằng tâm dải ngân hà ở cách xa Trái đất đến 2.500 triệu tỷ km. Nếu ví trái đất giống như quả bóng đá, thì trái đất ở cách xa 24 m còn tâm dải ngân hà ở cách xa hơn 40 triệu km, như vậy là quá xa để Trái đất của chúng ta có thể bị chịu ảnh hưởng. Theo thạc sĩ Nguyễn Đức Phường, Hội Thiên văn - Vũ trụ Việt Nam, dù cho Trái đất và Mặt trời có thẳng hàng với tâm dải Ngân hà, thì các lực hấp dẫn các hành tinh, tiểu hành tinh gây ra cũng rất nhỏ so với lực hấp dẫn của Mặt trăng và Mặt trời đối với Trái đất, nên không thể có việc Trái đất có nguy cơ diệt vong vì hiện tượng này. Điều đáng quan tâm đến hiện nay, tác nhân chính gây ảnh hưởng đến Trái đất chính là động đất, được biết trận động đất vừa qua ở Nhật bản đã làm cho Trái đất xê dịch đi 10 cm trên trục của nó, nhưng so với khối lượng và kích thước của nó thì xê dịch này là không đáng kể nên vẫn không có ảnh hưởng gì. Hiện nay, có nhiều thông tin, giả thuyết giải thích hiện tượng động đất và sóng thần ở Nhật Bản. Theo Phó Giám đốc Viện địa lý thuộc Viện hàn lâm khoa học Nga, nhà khoa học Arkady Tishkov cho rằng trận động đất kinh hoàng với cường độ 9 độ richter ở Nhật Bản ngày 11/3 có thể do vị trí của Mặt trăng và các quá trình hoạt tính của Mặt trời gây ra. Thứ nhất, hiện tại Mặt trăng đang ở cách Trái đất khoảng 350.000 km điều này có thể ảnh hưởng đến hoạt động của những dòng hải lưu, làm thay đổi chế độ thủy triều ở Thái Bình Dương, qua đó có thể ảnh hưởng đến chuỗi núi lửa được gọi "vành đai lửa" của Thái Bình Dương, và đặc biệt là Mặt trăng sẽ có tác động rất mạnh đến từ quyển của Trái đất. Hình 2.7. Thảm họa động đất tại Nhật Bản (Internet) Thứ hai, trong thời điểm xảy ra động đất, Mặt trời đang bước vào thời kỳ hoạt động mạnh, với các luồng proton từ Mặt trời phóng đến Trái đất gây nên các trận bão từ rất mạnh. Như vậy, những hoạt động Mặt trời thực chất có liên quan đến thời tiết Trái đất nhưng không phải hoàn toàn là do Mặt trời mà còn nhiều nguyên do khác nữa, hiện thời các nhà khoa học vẫn chỉ đưa ra những giả thuyết mà thôi chứ chưa có một văn bản nào đưa ra kết luận chính xác về các hiện tượng này. Theo cảnh báo của NASA, năm 2012 và 2013 Trái đất sẽ hứng chịu những trận bão từ lớn. Khi bão từ xuất hiện ở cường độ cao nó có thể làm tê liệt hoàn toàn các hệ thống cung cấp phân phối điện lưới quốc gia, đặc biệt là các thiết bị viễn thông điện tử hiện đại như vệ tinh, máy tính, hệ thống ngân hàng, hàng không, định vị, Theo các nghiên cứu y học, bão từ cũng có ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người, đặc biệt là những người mắc bệnh tim mạch, cao huyết áp. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Theo lý thuyết, MT cấu tạo từ một khối khí plasma có tính chất phức tạp, được chia là nhiều lớp với đặc điểm về nhiệt độ, cấu trúc và mức độ hoạt động khác nhau. Tâm MT được xem là lò phản ứng hạt nhân, thực chất là một khối khí plasma chuyển động phức tạp, quá trình tổng hợp hạt nhân và chuyển động của các dòng plasma này được xem là nguồn gốc năng lượng và bức xạ của MT. Như những ngôi sao bình thường khác, MT cũng tự bản thân nó quay xung quanh trục của nó, đặc biệt sự tự quay này chênh lệch theo vĩ độ, chính sự tự quay này là nguồn gốc gây nên các dạng hoạt động MT. Ngày nay, bên cạnh VĐMT người ta biết được HĐMT có thêm những dạng khác diễn ra ở các lớp khác nhau của Mặt trời. HĐMT là những biến đổi điện từ của nó, theo khảo sát những hoạt động này lại có tính quy luật theo chu kỳ 11 năm nhưng thực chất chu kỳ hoạt động từ trường Mặt trời lại là 22 năm, chu kỳ 11 năm của VĐMT được xem là một chu kỳ riêng của chu kỳ HĐMT, tuy nhiên, chu kỳ 11 năm vẫn được sử dụng phổ biến hơn. So với trước đây, các chuyên gia trong lĩnh vực này đã khá nắm vững những tính chất hoạt động Mặt trời trong chu kỳ 11 năm qua các định luật Sporer, Hale – Nicholson, Joy, hiệu ứng Waldmeier. MT có sự nhớ từ và hoạt động có tính chu kỳ, các chuyên gia thời tiết vũ trụ đã đưa ra những dự đoán cho chu kỳ thứ 24 dựa trên việc khảo sát những chu kỳ trước đó, có khá nhiều tiên đoán về cực đại MT theo những phương pháp khác nhau, có nhiều giả thuyết cho rằng cực đại HĐMT sẽ rơi vào khoảng tháng 5 năm 2013, dự đoán này được đánh giá là dự đoán có tính khả thi nhất, sau khi tiến hành khảo sát giai đoạn đầu của chu kỳ 24 người ta thấy có sự phù hợp khá tốt tính cho đến thời điểm này. Hiện tại, MT đang tỏ ra hoạt động mạnh mẽ, với những vụ bùng nổ, CME, nói chung là bão MT, gây ảnh hưởng rõ rệt đến từ trường Trái đất, theo các chuyên gia có thể trong năm 2011 này, Trái đất chúng ta có thể sẽ phải hứng chịu đến 20 trận bão từ nữa. KIẾN NGHỊ VỀ NHỮNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO Việc nghiên cứu mối quan hệ Mặt trời – Trái đất là một việc làm hết sức cấp thiết có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, vì thời điểm này chỉ là mới bắt đầu chu kỳ thứ 24 nên ta chưa thể đánh giá cụ thể về chu kỳ này. Vì vậy, cần thiết phải có những nghiên cứu tiếp theo, làm nền cơ sở cho việc dự báo và nghiên cứu những chu kỳ sau nữa TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Hữu Danh (1998), Tìm hiểu Hệ Mặt Trời, NXB Giáo dục. 2. Trần Quốc Hà (2004), Giáo trình thiên văn học đại cương, NXB ĐHQG TP HCM. 3. Nguyễn Quang Riệu, Phạm Viết Trinh, Nguyễn Đình Noãn, Nguyễn Đình Huân, Donat G.Wentzel (2000), Thiên văn Vật lí, NXB Giáo dục, Hà Nội. 4. Trịnh Xuân Thuận (2007), Những con đường của ánh sáng – Vật lý và siêu hình học của ánh sáng và bóng tối, NXB trẻ. 5. Phạm Viết Trinh, Nguyễn Đình Noãn (1995), Giáo trình Thiên Văn, NXB Giáo dục, Hà Nội. Tiếng Anh 1. David H.Hathaway, ROBERT M. WILSON, What The Sunspot Record Tells Us About Space Climate Solar Physics 2004/08/31. 2. DAVID H. HATHAWAY, ROBERT M. WILSON and EDWIN J. REICHMANN, GROUP SUNSPOT NUMBERS: SUNSPOT CYCLE CHARACTERISTICS, NASA/Marshall Space Flight Center, Huntsville, AL 35812, U.S.A.pace Climate. 3. Dermott J. Mullan, Physic of the Sun, University of Delaware Newark, USA. 4. Jia-Long Wang, Jian-Cun Gong, Si-Qing Liu, Gui-Ming Le and Jing-Lan Sun (2002), The Prediction of Maximum Amplitudes of Solar Cycles and the Maximum Amplitute of Solar Cycle 24. 5. William Dean Pesnell (2008), Predictions of Solar Cycle 24. Các trang wed 1. 5TU cho biết cấu tạo và các thông số về Mặt trời. 2. 5TU cho biết một số tính chất của chu kỳ hoạt động Mặt trời. 3. 5TU cho biết chỉ số Ap, đánh giá hoạt động bão từ. 4. 5TU cho biết các trận BNMT. 5. 5TUwww.sidc.oma.beU5T: cho biết các số liệu về vết đen MT và hình ảnh chụp MT từ các vệ tinh. 6. 5TU cho biết về các số liệu thông lượng bức xạ F10,7 cm và các số liệu khác về MT. PHỤ LỤC Các thông số về Mặt trời (theo 5TU # Sunspot Stanford GOES15 # Radio SESC Area Solar X-Ray ------ Flares ------ # Flux Sunspot 10E-6 New Mean Bkgd X-Ray Optical # Date 10.7cm Number Hemis. Regions Field Flux C M X S 1 2 3 #--------------------------------------------------------------------------- 2011 01 08 85 52 180 0 -999 A7.2 0 0 0 0 0 0 0 2011 01 09 83 50 150 2 -999 A7.2 0 0 0 0 0 0 0 2011 01 10 83 35 140 1 -999 A7.2 0 0 0 0 0 0 0 2011 01 11 83 26 130 0 -999 A6.5 0 0 0 0 0 0 0 2011 01 12 80 23 80 0 -999 A6.8 0 0 0 0 0 0 0 2011 01 13 80 14 10 0 -999 A 7.3 0 0 0 0 0 0 0 Chỉ số VĐMT hàng tháng từ tháng 12 năm 2008 đến đầu năm 2011 (1) (2) (3) (4) 200812 2008.958 0.8 1.7 200901 2009.043 1.3 1.8 200902 2009.123 1.4 1.9 200903 2009.205 0.7 2.0 200904 2009.287 0.8 2.2 200905 2009.372 2.9 2.3 200906 2009.454 2.9 2.7 200907 2009.539 3.2 3.6 200908 2009.624 0.0 4.8 200909 2009.706 4.3 6.2 200910 2009.791 4.8 7.1 200911 2009.873 4.1 7.6 200912 2009.958 10.8 8.3 201001 2010.042 13.2 9.3 * 201002 2010.122 18.8 10.6 * 201003 2010.204 15.4 12.3 * 201004 2010.286 8.0 14.0 * 201005 2010.371 8.7 15.5 * 201006 2010.453 13.6 201007 2010.538 16.1 * 201008 2010.623 19.6 * 201009 2010.705 25.2 * Các chỉ số địa từ trong những ngày đầu năm 2011 :Product: Daily Geomagnetic Data DGD.txt :Issued: 0030 UT 07 Feb 2011 # # Prepared by the U.S. Dept. of Commerce, NOAA, Space Weather Prediction Center # Please send comment and suggestions to SWPC.Webmaster@noaa.gov # # Last 30 Days Daily Geomagnetic Data # # # Middle Latitude High Latitude Estimated # - Fredericksburg - ---- College ---- --- Planetary --- # Date A K-indices A K-indices A K-indices 2011 01 09 4 0 2 1 0 1 2 1 2 6 1 1 0 2 2 3 2 2 5 1 2 0 0 1 2 2 2 2011 01 10 4 3 1 1 1 1 0 1 0 7 2 1 3 3 3 0 1 0 5 3 1 1 1 1 0 1 1 2011 01 11 5 0 2 0 2 2 2 1 2 7 0 1 0 0 3 4 2 1 5 1 2 0 0 2 2 2 3 2011 01 12 5 1 2 1 2 1 1 2 1 5 1 1 1 3 3 0 1 0 6 2 2 1 2 1 1 1 1 2011 01 13 4 2 1 0 0 2 1 2 2 7 0 1 0 1 3 3 2 3 6 2 1 0 0 1 2 2 3 2011 01 14 6 2 1 2 2 2 2 1 1 13 1 1 4 2 4 4 2 1 7 1 2 2 1 2 3 1 2 2011 01 15 2 0 2 1 1 2 1 1 0 6 0 1 1 2 4 2 0 0 5 1 2 1 1 2 1 1 1 2011 01 16 3 1 1 0 0 2 2 1 0 2 1 0 0 0 1 1 1 1 3 1 0 0 0 2 1 1 1 2011 01 17 4 2 2 2 1 1 1 0 1 4 3 0 1 2 1 0 0 1 4 2 2 1 1 1 1 1 1 2011 01 18 3 2 1 1 0 1 1 1 1 2 1 1 1 0 0 0 1 1 3 2 0 1 0 0 1 0 2 2011 01 19 5 1 1 1 2 2 2 2 1 16 1 1 2 5 5 2 2 1 6 1 2 2 2 2 1 1 1 2011 01 20 4 0 1 1 2 1 2 1 0 7 0 0 1 4 3 0 0 0 3 0 1 1 2 2 0 0 0 2011 01 21 2 0 1 0 0 2 2 0 0 3 0 0 0 0 2 3 0 0 3 0 0 0 0 2 2 1 1 2011 01 22 3 1 2 1 0 1 2 1 0 2 1 0 1 0 2 0 0 0 2 1 1 1 0 1 0 0 0 2011 01 23 1 0 0 0 0 1 1 0 0 2 0 0 0 2 2 0 0 0 2 1 0 1 0 1 0 0 0 2011 01 24 2 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 3 0 0 1 1 0 1 1 2 2011 01 25 3 2 0 1 0 1 1 0 2 4 2 0 1 2 3 0 0 0 4 2 1 1 0 1 1 1 2 2011 01 26 2 1 1 0 0 1 1 1 0 2 1 0 0 1 0 1 1 0 3 1 1 1 0 0 1 1 1 2011 01 27 2 1 0 1 1 1 0 1 0 2 0 0 1 2 1 0 0 0 3 1 0 1 1 1 1 2 0 2011 01 28 4 1 0 0 1 1 2 2 2 1 0 0 0 1 0 1 1 0 4 2 1 0 1 0 2 2 1 2011 01 29 3 2 1 0 1 2 2 0 0 2 1 0 0 2 0 1 0 0 4 3 1 0 1 1 1 0 1 2011 01 30 2 0 1 0 0 1 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 2011 01 31 4 0 1 0 0 0 2 3 2 1 0 0 0 0 0 1 1 1 5 0 0 0 0 0 3 3 2 2011 02 01 7 2 2 2 1 2 3 2 1 12 2 0 4 1 1 5 2 1 8 2 1 2 1 1 4 3 1 2011 02 02 5 3 1 1 1 2 1 1 0 9 1 1 2 4 4 2 0 0 5 3 1 1 1 2 1 1 0 2011 02 03 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 2011 02 04 12 1 3 2 1 1 2 4 4 13 1 2 2 0 1 2 4 5 21 1 3 2 1 1 2 6 5 2011 02 05 11 4 3 3 1 1 1 3 1 19 4 3 3 5 3 3 3 2 13 4 3 3 2 1 2 3 2 2011 02 06 -1 -1-1-1-1-1-1-1-1 -1 -1-1-1-1-1-1-1-1 11 2 3 3 3 3 2 2 2 2011 02 07 -1 -1-1-1-1-1-1-1-1 -1 -1-1-1-1-1-1-1-1 -1 -1-1-1-1-1-1-1-1