MỤC LỤC
MỤC LỤC . 0
LỜI NÓI ĐẦU 3
PHẦN MỞ ĐẦU . 4
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI: . 5
II. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU: . 5
III. MỤC ĐÍCH –NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU: 6
III.1. Mục đích: 6
III.2. Nhiệm vụ: . 6
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 6
PHẦN NỘI DUNG . 7
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÃO TỪ: 8
I.1. Khái niệm: . 8
I.2. Cơ sở lí thuyết nghiên cứu bão từ: 8
I.3. Nguyên nhân gây ra bão từ: 10
I.4. Sự hình thành bão từ: . 10
I.5. Phân loại bão từ: 11
I.6. Quy luật xuất hiện bão từ: 11
I.7. Diễn biến của một cơn bão từ: 11
CHƯƠNG II. ẢNH HƯỞNG CỦA BÃO TỪ: 13
II.1. Ảnh hưởng đến sức khỏe: . 13
II.2. Ảnh hưởng đến thông tin liên lạc và một số ngành khác: . 15
II.2.a. Hệ thống truyền tải điện: 15
II.2.b. Dầu khí: . 16
II.2.c. Viễn thông, vô tuyến, vệ tinh: 16
II.2.d. Kinh tế: 17
CHƯƠNG III. NHỮNG GIẢI PHÁP HẠN CHẾ TÁC HẠI CỦA BÃO TỪ . 18
III.1. Các giải pháp hạn chế tác hại của bão từ 18
III.1.a. Đối với sức khỏe: . 18
III.1.b. Đối với hệ thống điện: 19
III.1.c. Đối với hệ thống dẫn dầu: . 20
III.1.d. Đối với hệ thống thông tin liên lạc: . 20
III.2. Các thiết bị thăm dò, dự báo bão từ: 20
III.2.a. Các thiết bị thăm dò: . 21
III.2.b. Thiết bị dự bão bão từ: 23
CHƯƠNG IV. HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU BÃO TỪ Ở VIỆT NAM 25
IV.1. Mạng lưới quan trắc: . 25
IV.2. Hoạt động của bão từ tại Việt Nam: . 26
IV.3. Hoạt động của bão từ ở Việt Nam trong thời gian qua: 27
IV.4. Hiện trạng nghiên cứu và cơ sở xây dựng sơ đồ cảnh báo bão từ ở Việt Nam.
. 28
CHƯƠNG V. THÔNG TIN LÍ THÚ VỀ BÃO TỪ . 30
V.1. Trận bão từ nào được xem là mạnh nhất từ trước đến nay ? 30
V.2. Liệu rằng các loài động vật có khăng dự báo được sự thay đổi từ trường của
Trái Đất hay không? 30
V.3. Bão từ có ảnh hưởng đến các loài động vật hay không? 31
V.4. Bão từ có năng lượng lớn như thế nào? . 32
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾNNGHỊ 34
PHỤ LỤC 35
I. Gió Mặt Trời . 35
II. Hiện tượng cực quang 36
III. Chu kì hoạt động của Mặt Trời: 37
IV. Vết đen trên Mặt Trời . 37
V. Từ quyển Trái Đất : . 38
VI. Từ trường Trái Đất: 39
VII. ***g Faraday 40
VIII. Định luật Lentz: . 40
TÀI LIỆU THAM KHẢO 41
43 trang |
Chia sẻ: maiphuongtl | Lượt xem: 1713 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Bão từ kẻ hủy diệt đến từ không gian, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ôn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 3
LỜI NÓI ĐẦU
Từ thuở khai thiên lập địa đến nay con người đã rất quen thuộc với hình ảnh
ông mặt trời mỗi ngày đi ngang qua bầu trời, tỏa ra ánh sáng và nhiệt năng giúp cho
loài người tồn tại và phát triển. tuy nhiên với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện
đại ngày nay, con người cũng đang dần dần phát hiện ra những mối hiểm họa đến từ
“quả cầu lửa khổng lồ” mang tên mặt trời.
Bão từ, một hiện tượng thiên nhiên có nguồn gốc từ họat động của mặt trời, là
một trong những hiểm họa to lớn mà con người đang phải đối mặt. Thông qua
những nghiên cứu khoa học những tác động xấu của bão từ lên đến đời sống của
con người đang dần hé lộ : làm tăng nguy cơ tử vong cho những người bị bệnh tim
mạch, cao huyết áp…, giết chết các phi hành gia làm việc ngoài không gian, phá
hủy hệ thống điện và thông tin liên lạc, làm gián đọan những giao dịch kinh tế dẫn
đến thất thóat tiền của…
Vì những tác động nguy hiểm như đã nêu, việc tìm hiểu và nghiên cứu về bão
từ là một yêu cầu cấp thiết đối với các nhà khoa học nhằm tìm ra những giải pháp
ngăn chặn, hạn chế tác động của bão từ. Còn đối với sinh viên nghành khoa học tự
nhiên nói riêng và những người yêu thích khoa học nói chung thì việc tìm hiểu về
bão từ không những chỉ làm phong phú, mở rộng vốn hiểu biết của bản thân mà còn
là một cách để tự bảo vệ mình trước tác động tiêu cực của bão từ đối với sức khỏe.
Do đó với sự khuyến khích của TS. Lê Văn Hòang, chúng em đã tiến hành đề
tài “Bão từ kẻ hủy diệt đến từ không gian” nhằm nghiên cứu sâu hơn về hiện
tượng bão từ để hiểu hơn những kiến thức đã học trong chương trình và giúp cho
mình có vốn hiểu biết phong phú hơn.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 4
PHẦN MỞ ĐẦU
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 5
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI:
Đối với sinh viên khoa vật lý Đại học Sư Phạm TP.Hồ Chí Minh, “Bão
từ” là một đề tài tương đối mới.Tuy “Bão từ” đã được nhắc đến trong quá trình học,
và hiện tại là một trong những vấn đề đang thu hút sự quan tâm của các nhà khoa
học (không chỉ bởi những bí ẩn của nó mà còn bởi những ảnh hưởng, tác hại mà nó
đã, đang và sẽ đe dọa nhiều đến Trái Đất) nhưng những hiểu biết của sinh viên về
nó còn rất hạn chế bởi vì những nghiên cứu về bão từ ở Việt Nam vẫn chưa nhiều
và phổ biến bởi một vài lý do khách quan.
Thêm vào đó hiện tượng bão từ có ảnh hưởng rất lớn đến xã hội hiện nay. Bất
kì ai trong chúng ta cũng đều có thể chịu ảnh hưởng của bão từ trên nhiều khía cạnh
của đời sống.Vì những lý do đó, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Bão từ kẻ
hủy diệt đến từ không gian” với mục tiêu tìm hiểu bản chất của bão từ, sự hình
thành và hoạt động của bão từ, mà trên hết là những ảnh hưởng mà bão từ gây ra đối
với con người và xã hội. Với đề tài này nhóm chúng em hy vọng góp chút công sức
nhỏ bé nhằm làm phong phú hơn những hiểu biết về khoa học ứng dụng cho các
bạn sinh viên trong khoa nói riêng và các độc giả của đề tài nói chung.
II. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU:
Đối tượng mà đề tài này phục vụ là những bạn sinh viên yêu thích Vật lý
muốn tìm hiểu về bao từ trên khía cạnh vật lý học, hoặc là những học sinh THPT có
quan tâm đến hiện tượng bão từ như một bài học ngoại khóa lý thú cho chương
Điện – Từ trong chương trình vật lý THPT hay chỉ đơn thuần là một người bình
thường muốn tìm hiểu thêm kiến thức cho mình . Do đó trong quá trình làm đề tài,
nhóm sẽ phân ra nhiều đề mục thật logic, hợp lý và tương đối độc lập để tùy vào
từmg đối tượng độc giả với những nhu cầu khác nhau sẽ tìm ra lượng thông tin cần
thiết trong từng đề mục cụ thể.
Ngoài ra với mục đích đặt ra ban đầu là làm một đề tài về khoa học ứng dụng,
nhóm quyết định đặt ra mục tiêu sẽ đi tìm hiểu sâu và kĩ về những ảnh hưởng, tác
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 6
động mà bão từ có thể gây ra cho Trái Đất, cho con người; những giải pháp đã được
đề xuất, áp dụng để hạn chế tác hại của bão từ trong hiện tại; và về hiện trạng
nghiên cứu bão từ ở Việt Nam và hệ thống cảnh báo mà chúng ta đã bước đầu xây
dựng.
III. MỤC ĐÍCH –NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU:
III.1. Mục đích:
- Đưa ra một khái niệm rõ ràng về bão từ.
- Nêu lên được nguyên nhân và sự hình thành của bão từ
- Phân tích những ảnh hưởng mà bão từ đã gây ra về: sức khỏe con người, các
ngành thông tin- liên lạc và ngành khác,
III.2. Nhiệm vụ:
- Tìm kiếm các thông tin, dẫn chứng, hình ảnh để minh họa rõ nét cho đề tài
IV. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
- Thu thập thông tin, tài liệu từ các nguồn: Internet, báo chí, sách, tài liệu khác.
- Tổng hợp, phân tích các tài liệu.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 7
PHẦN NỘI DUNG
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 8
CHƯƠNG I:
I. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BÃO TỪ:
I.1. Khái niệm:
Bão từ hay còn gọi là bão địa từ trên Trái Đất là những thời kỳ mà kim la bàn
dao động mạnh. [ 1 ]
I.2. Cơ sở lí thuyết nghiên cứu bão từ:
Theo lý thuyết của Chapman – Ferraro, bão từ được gây ra do các chùm
Plasma khổng lồ trung hoà về điện của các hạt tích điện phát ra từ các vụ bùng nổ
của sắc cầu Mặt trời với tốc độ hàng nghìn Km/giây. Các chùm này trên đường đi
tới Trái đất sẽ bao trùm lên Trái đất, tác động với từ quyển Trái đất, tạo ra hệ dòng
điện tròn xung quanh Trái đất, gây ra bão từ.
Hình 1.1 Sự tương tác giữa những phần tử của Mặt trời
với từ quyển của Trái đất
Các quá trình vật lý gây ra hiện tượng bão từ bắt đầu từ Mặt trời (cách Trái đất
150 triệu km), xuyên qua khoảng không vũ trụ, tác động với từ quyển Trái đất, với
tầng điện ly để cuối cùng mới ảnh hưởng tới hệ thống truyền tải điện trên mặt đất.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 9
Hình 1.2 Từ quyển môi trường xung quanh Trái đất.
Như trên đã nói, bão từ gây ra do các chùm Plasma khổng lồ bao trùm lấy Trái
đất. Với tốc độ 1000km/s, chùm Plasma đi từ Mặt trời đến Trái đất trong vòng
khoảng 2 ngày. Độ rộng của chùm Plasma ở vị trí của Trái đất là từ vài trăm đến
hàng ngàn lần bán kính Trái đất. Với tốc độ quay xung quanh Mặt trời là 30km/s,
Trái đất phải đi trong thời gian từ chục giờ đến vài ngày mới ra khỏi chùm Plasma
đó. Khi gặp Trái đất các hạt tích điện của chùm Plasma tác động với từ quyển.
Trong từ quyển nhiều quá trình vật lý, hoá học xảy ra rất phức tạp.
Muốn tiến hành dự báo bão từ, cần phải xác định các thời điểm các chùm
Plasma phát ra từ đĩa Mặt trời, tốc độ của chúng trên đường đi tới Trái đất, sự tương
tác với từ quyển Trái đất, từ đó tính được thời điểm xuất hiện bão từ và dự báo
cường độ trên mặt đất.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 10
I.3. Nguyên nhân gây ra bão từ:
Có 2 nguyên nhân chính:
Nguyên nhân thứ nhất:
Do dòng hạt mang điện phóng ra từ các vụ bùng nổ trên Mặt Trời, hay còn gọi
là gió Mặt Trời (*) tác dụng lên các đường cảm ứng từ của Trái Đất.
Nguyên nhân thứ hai:
Thỉnh thoảng có sự kết nối từ trường của Trái Đất với từ trường của Mặt Trời.
Đây là một hiện tượng hiếm khi xảy ra trong môi trường vũ trụ bao la, tuy
nhiên, mỗi khi có sự kết nối từ trường này các hạt điện tích di chuyển dọc theo từ
trường, có thể đi vào từ quyển dễ dàng, tổng hợp lên dòng điện và làm cho từ thông
biến đổi theo thời gian.
Trong những dịp này Mặt Trời phát ra một lượng chất cực quang khi các
đường sức từ của Trái Đất và Mặt Trời được kết lối một cách trực tiếp.
Trên một số hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, nhất là các hành tinh có từ
quyển (như Sao Thổ ) cũng có hiện tượng tương tự.
I.4. Sự hình thành bão từ:
Các quá trình của bão từ có thể được miêu tả như sau:
+ Các dòng hạt mang điện phóng ra từ Mặt Trời sinh ra một từ trường, có độ
lớn vào khoảng 6.10-9 Tesla.
+ Từ trường này ép lên từ trường Trái Đất(*) làm cho từ trường nơi bị ép
tăng lên.
+ Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra một dòng
điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất (theo định luật Lenz). (*)
+ Dòng điện cảm ứng này có thể đạt cường độ hàng triệu ampe chuyển động
vòng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng lên từ trường Trái
Đất. [2]
Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến thiên và
kim la bàn dao động mạnh.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 11
Nếu hướng của từ trường trong tầng điện ly hướng về phía Bắc, giống như
hướng của từ trường Trái Đất, bão địa từ sẽ lướt qua hành tinh của chúng ta.
Ngược lại, nếu từ trường hướng về phía Nam, ngược với hướng từ trường bảo
vệ của Trái Đất, các cơn bão địa từ mạnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới Trái Đất.
Mặc dù khí quyển Trái Đất có thể chặn được các dòng hạt năng lượng cao đến
từ Mặt Trời (gồm electron và proton), song các hạt đó làm xáo trộn từ trường của
hành tinh, cụ thể là quyển từ, có thể gây ra nhiều ảnh hưởng khác nhau, gây rối loạn
trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện.
I.5. Phân loại bão từ:
Các vụ phun trào khí và nhiễm điện từ Mặt Trời được xếp theo 3 cấp: C là
yếu, M là trung bình, X là mạnh. Tùy theo cấp cao hay thấp mà ảnh hưởng của nó
lên từ trường Trái Đất gây ra bão từ nhiều hay ít.
+ Bão từ được xếp theo cấp từ G1 đến G5, G5 là cấp mạnh nhất.
+ Vùng bị ảnh hưởng mạnh nhất trên thế giới là vùng Cực quang (gần các
vùng cực của Trái đất) và vùng xích đạo.
I.6. Quy luật xuất hiện bão từ:
Bão từ xuất hiện nhiều và mạnh vào thời kỳ Mặt trời hoạt động mạnh, vào các
thời kỳ phân điểm (tháng 3, 4, 9, 10).
Thông thường khi Mặt Trời hoạt động mạnh, mỗi năm có thể xảy ra 60 – 70
lần bão từ.
Chu kỳ hoạt động của Mặt trời là 11 năm và đã đạt đỉnh vào năm 2001 - khi
Mặt trời hoạt động cực mạnh và có rất nhiều bão từ.
Như vậy theo chu kỳ này, cực đại các năm hoạt động mạnh của bão từ giai
đoạn tới sẽ xảy ra vào năm 2010-2011.
I.7. Diễn biến của một cơn bão từ:
+ Pha ban đầu:
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 12
Các thành phần từ trường Trái đất đột nhiên biến đổi, thành phần H1 tăng lên.
Trong pha đầu H có thể tăng lên đến ba bốn chục nT, kéo dài một vài giờ đến
mươi giờ.
Nếu bão từ bắt đầu bằng một xung và xuất hiện gần như đồng thời trên toàn
hành tinh (thường trong vòng một đến hai phút) thì đó là bão từ bắt đầu bất ngờ, ký
hiệu là Ssc. Ở loại bão từ bắt đầu từ từ , ký hiệu là Gsc, trong pha đầu, thành phần H
chỉ tăng từ từ. Thời gian bắt đầu có thể lệch nhau hàng giờ tại các điểm khác nhau
trên địa cầu.
Pha đầu tiên: gây ra do sự tác động trực tiếp của dòng hạt Mặt trời lên
từ quyển Trái đất. Chúng nén ép mạnh các đường sức của từ trường
Trái đất tại ranh giới xảy ra tương tác. Dưới tác động của sự nén đó, từ
trường Trái Đất tăng lên.
+ Pha chính:
Pha chính được đặc trưng bởi sự giảm cường độ H. Pha chính có thể kéo dài
từ vài giờ đến dưới một ngày.
Pha chính: Xuất hiện khi bắt đầu hình thành vòng điện tròn chạy theo
hướng Tây trong mặt phẳng xích đạo xung quanh Trái đất. Vòng điện
này tạo ra từ trường ngược chiều với từ trường Trái đất, làm cho từ
trường này bị giảm đi.
+ Pha hồi phục:
Sau khi giảm cường độ đến cực tiểu, giá trị H tăng lên và trở lại giá trị ban
đầu. Pha này có thể kéo dài từ mươi giờ đến vài ba ngày tuỳ theo từng trận bão.
Pha hồi phục: Xảy ra khi các dòng vòng bắt đầu bị tắt dần do sự khuếch
tán của các hạt tích điện cấu tạo nên vòng dòng. Khi các vòng dòng bị
tắt hết, nhiễu loạn từ dừng lại. [2]
1 Véc tơ cảm ứng từ
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 13
CHƯƠNG II:
II. ẢNH HƯỞNG CỦA BÃO TỪ:
Nếu xét kĩ lưỡng thì bão từ khá nguy hiểm. Nó có thể gây rối loạn trong liên
lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện.
Thời kỳ có bão từ là thời kỳ rất nguy hiểm cho người có bệnh tim mạch bởi vì
từ trường ảnh hưởng rất mạnh đến hoạt động của các cơ quan trong hệ tuần hoàn
của con người. Ngoài ra từ trường của Trái Đất cũng giúp cho một số loài động vật
thực hiện một số chức năng sống của chúng như là chức năng định hướng do đó bão
từ cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến sự sống của các loài này.
II.1. Ảnh hưởng đến sức khỏe:
Trong rất nhiều nghiên cứu về mối liên hệ giữa bão từ và các bệnh lý tim
mạch, người ta thấy rằng các hội chứng tim mạch xảy ra có liên quan đến các mức
độ hoạt động của địa từ trường.
Những nghiên cứu tại Mỹ năm 1966 cho thấy: khi có
bão từ thì số lượng người chết vì tim mạch cao hơn 50% so
với những ngày không có bão từ; số lượng người bị nhồi máu
cơ tim tăng hơn 20%; nhiều người bình thường cũng cảm thấy
mỏi mệt. [3]
Còn theo thống kê của các nhà khoa học Nga, khi có bão
từ xảy ra, tỷ lệ tử vong của người mắc bệnh tim mạch tăng lên
30%.
Khi hoạt động của địa từ trường mạnh, huyết áp tâm thu và nhất là huyết áp
tâm trương của người khoẻ mạnh và người bệnh tăng huyết áp đều tăng cao. Cùng
với tần suất tăng lên của nhồi máu cơ tim, tăng huyết áp… thì nhiều bệnh nhân cũng
phải nhập viện vì tai biến mạch máu não như đột quỵ, nhũn não.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 14
Bên cạnh đó thì bệnh nhân đau đầu kiểu migraine( bệnh đau nửa đầu) cũng
xuất hiện nhiều hơn.
Đối với người khoẻ mạnh cũng có thể xuất hiện tình trạng mệt mỏi, giảm trí
nhớ, rối lọan cảm xúc… trong thời gian có bão từ.
+ Bão từ có thể gây ra nhiễm phóng xạ:
Cơn bão từ vào tháng 10 năm 1989 khiến các nhà du hành làm việc trên trạm
vũ trụ Hoà Bình của Liên Xô nhiễm bằng lượng phóng xạ nhiễm khi sống cả 1 năm
dài trên vũ trụ.[4]
Nguyên nhân:
Địa từ trường có tác động mạnh đến hệ tuần hoàn của cơ thể.
Trong những ngày hoạt động địa từ trường mạnh:
Tính kết dính của tiểu cầu và bạch cầu1 tăng cao hơn những ngày
bình thường.
Bên cạnh đó lượng fibrinogen2 cũng tăng cao hơn một cách đáng
kể.
Những yếu tố này tạo điều kiện thuận lợi cho hiện tượng đông máu và hình
thành huyết khối trong lòng mạch máu.
Điều này thực sự không tốt đối với những bệnh nhân mắc bệnh cơ tim thiếu
máu cục bộ hoặc đã bị nhồi máu cơ tim trước đó doxơ vữa, tắc và hẹp động mạch
vành, chính vì vậy tỷ lệ bệnh nhân nhồi máu cơ tim hoặc nhập viện vì hội chứng
mạch vành cấp dễ dàng tăng lên trong thời gian có bão từ.
Một số nghiên cứu còn cho thấy lượng bệnh nhân mắc hội chứng mạch vành
tăng lên ngay cả trước và sau 2 – 4 ngày xảy ra bão từ.
Hoạt động điện học của tim mất ổn định khi điện từ trường thay đổi đã làm
nguy cơ xuất hiện các rối loạn nhịp tim nhiều hơn. Những loạn nhịp thất nguy hiểm
có thể dẫn đến tử vong hoặc đột tử.
1 Sự kết dính dẫn đến làm cho máu đông
2 Một chất có trong huyết tương, có tác dụng làm đông máu. Nếu hàm lượng chất này tăng thì khả
năng động máu tăng lên.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 15
Rối loạn nhịp nhĩ, đặc biệt là rung nhĩ làm cho nguy cơ tắc mạch não gây nhũn
não (tai biến mạch máu não) nhiều hơn do cục máu đông hình thành trong buồng
tim khi rung nhĩ thoát ra khỏi tim đi vào vòng tuần hoàn của cơ thể dừng lại ở mạch
não gây nghẽn mạch não.
Các biến cố tim mạch (mạch vành, mạch não, mạch chi và nội tạng) xảy ra
nhiều hơn khi địa từ trường của trái đất cao.
Không khí và khí quyển giúp bảo vệ những người ở dưới trái đất tránh được
nguồn bức xạ này, nhưng với những nhà du hành làm việc trên vũ trụ thì không thể
tránh được.
II.2. Ảnh hưởng đến thông tin liên lạc và một số ngành khác:
II.2.a. Hệ thống truyền tải điện:
Khi có bão từ làm cho từ trường Trái đất bị biến đổi mạnh đe doạ tới hệ thống
truyền tải điện năng
Hiện tượng nhiễu loạn từ nhỏ chỉ làm xuất hiện
dòng điện cảm ứng chừng 1A trong hệ thống truyền tải
điện nên không gây ảnh hưởng. Còn bão từ lớn (khi
nhiễu loạn từ có biên độ biến thiên khoảng 300nT)
thường làm xuất hiện dòng điện cảm ứng lớn, tới hàng
chục Ampe, trong hệ thống truyền tải điện, gây rối
loạn hệ thống rơle bảo vệ, làm tê liệt các máy biến áp.
Năm 1989, một cơn bão từ đã phá hỏng mạng điện tại Quebec (Canada).
+ Ở Việt Nam:
Bão từ có thể làm tăng hệ thống dòng điện cảm ứng chạy trong đất, qua đường
dây trung tính vào máy biến áp và đường dây tải điện 500 kV Bắc Nam. Theo các
phép đo tại Trạm 500 kV Pleiku, ngày 31/3/2001, bão từ này đã gây ra dòng điện
cảm ứng đến hơn 8 ampe, trong đó có một xung đạt tới 4 ampe, ứng với thời điểm
mà bão từ bắt đầu xuất hiện. [5]
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 16
II.2.b. Dầu khí:
Sự dao động của từ trường ảnh hưởng lớn tới
việc khai thác dầu khi đồng hồ đo dòng chảy bị sai
lệch thông tin.
Dòng điện cảm ứng mạnh gây ra hiệu điện thế ống-đất rất lớn, dẫn tới các
phản ứng hoá học, vật lý ăn mòn thành ống thậm chí có thể gây thủng. Nếu không
chú ý để cân bằng lại các chỉ số trong lúc xảy ra bão từ, tai nạn rất dễ xảy ra.
+ Ở Việt Nam:
Nghiên cứu của Viện Vật lý Địa cầu cho thấy khi bão từ xảy ra hiệu điện thế
ống-đất trong các ống dẫn dầu khí ở Bà Rịa-Vũng Tàu tăng lên 1,8V trong khi hiệu
điện thế cho phép chỉ là 0,8-1,3V.
II.2.c. Viễn thông, vô tuyến, vệ tinh:
Trong suốt gần 5 năm, vệ tinh truyền
thông Anik E – trị giá 220 triệu USD quay đều
quanh quỹ đạo trái đất, không hề gặp trở ngại
nào. Chỉ đến ngày 7/9/2005, một sự cố nghiêm
trong xảy. Trong nhiều giờ, tất cả mọi dữ liệu
quan trọng truyền về trái đất liên quan đến các vụ
chuyển nhượng thẻ tín dụng, thông tin báo chí,
đường liên lạc của sóng truyền hình và phát thanh... đều bị gián đoạn, cho đến khi
các chuyên gia bật hệ thống nguồn năng lượng phụ.
Và nguyên nhân dẫn đến sự cố đã được tìm ra: bởi bão không gian (bão từ).
Các nhà khoa học cho rằng một tia lửa điện từ cơn bão không gian đã bắn trúng hệ
thống liên kết nối các tấm pin năng lượng mặt trời với vài bộ phận phát sóng vô
tuyến của Anik E-1. Tia lửa điện đó hình thành khi một cuộn khí mặt trời va mạnh
vào từ trường trái đất với tốc độ siêu thanh.
Bão từ cũng gây gián đoạn tín hiệu radio sóng ngắn. Đợt bão từ hiện
20/1/2005 đã gây gián đoạn cho việc truyền tín hiệu sóng ngắn của các trạm quan
Hình Ống dẫn dầu
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 17
sát thuộc Viện nghiên cứu truyền sóng radio Trung Quốc đặt tại Bắc Kinh, Quảng
Châu, Hải Nam, Lanzhou và Urumqi cho tới tận 16 giờ cùng ngày. Ngoài ra, trận
bão này còn ảnh hưởng tới Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) và những vệ tinh trong quỹ
đạo Trái Đất.
Hệ thống dò tìm và cảnh báo sớm của quân đội bị cũng gặp trục trặc khi
rada tầm xa liên tục đưa ra cảnh báo sai. Đường điện thoại di động lẫn cố định bị
nhiễu hay mất sóng. Hệ thống dẫn đường như GPS, LORAN hay OMEGA cũng
không tránh khỏi ảnh hưởng của bão từ.
II.2.d. Kinh tế:
Hiện tượng bùng nổ trong mức năng lượng bức xạ của mặt trời có thể làm thất
thoát những khoản tiền chuyển qua hệ thống định vị vệ tinh toàn cầu (GPS). Trong
những năm gần đây, các thiết bị GPS dùng tín hiệu vệ tinh được sử dụng rộng rãi
trên xe hơi, máy bay, trong các giao dịch chuyển khoản của ngân hàng... "Sự phụ
thuộc của xã hội vào công nghệ này đang có nguy cơ thiệt hại lớn vì sự biến đổi
thời tiết",
David L. Johnson, Giám đốc Trung tâm dịch vụ thời tiết Mỹ, nhận xét:
“ Nỗi lo của các chuyên gia là có cơ sở vì bão từ có thể xảy ra bất thường, dù
chu kỳ của nó là 11 năm. 2001 là năm gần đây nhất trái đất hứng chịu bão từ mạnh,
sau đó có các đợt lớn vào năm 2003, 2005, 2006. Cơn bão mạnh khác được dự kiến
sẽ quay lại vào năm 2011. Lúc đó, các thiết bị định vị vệ tinh sẽ hoạt động thiếu
chính xác, thậm chí không thể biết được vị trí của điểm nhận hoặc "đứt gánh giữa
đường". [3]
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 18
CHƯƠNG III:
III. NHỮNG GIẢI PHÁP HẠN CHẾ TÁC HẠI CỦA
BÃO TỪ
Bão từ là một hiện tượng thiên nhiên xảy ra ngoài tầm kiểm soát của con
người. Cũng như động đất, nó có thể gây ra những tổn thất không thể lường trước
được. Nhất là trong giai đoạn hiện nay của nền công nghiệp hiện đại, với những
công trình xây dựng to lớn, tầm cỡ xuyên quốc gia hoặc xuyên lục địa, với những
hệ thống máy móc hiện đại và vô cùng tinh xảo, việc tìm kiếm những giải pháp hạn
chế tác hại của bão từ càng trở nên cấp thiết. Trong những năm tới đây, vấn đề càng
trở nên cấp bách vì hoạt động Mặt trời đang dần đến cực đại vào những năm 2010,
2011.
III.1. Các giải pháp hạn chế tác hại của bão từ
III.1.a. Đối với sức khỏe:
Đối với bệnh nhân tim mạch, thần kinh khi có
bão từ có thể đưa các bệnh nhân tim mạch vào lồng
Faraday để tránh bão từ (ở Nga). Trong điều kiện Việt
Nam chưa có khả năng tiến hành việc này thì cách tốt
nhất hiện nay là theo dõi chặt chẽ bệnh nhân để có thể điều trị và cứu chữa
kịp thời.
Đối với bệnh nhân tim mạch, trong những ngày có bão từ nên:
- Tránh hoạt động nhiều ngoài trời, nhất là những bệnh nhân đã được cấy
máy tạo nhịp tim vĩnh viễn.
- Uống đủ nước trong ngày để tránh hiện tượng máu cô đặc vì máu cô đặc sẽ
càng làm cho cục máu đông hình thành dễ dàng hơn.
+ Bệnh nhân mắc bệnh mạch vành, bệnh động mạch cảnh... đang được
dùng các loại thuốc chống đông máu, chống kết dính tiểu cầu như Aspirin, Plavix
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 19
phải dùng thuốc đều đặn theo đúng chỉ dẫn của thầy thuốc và đặc biệt là không
được quên uống thuốc trong những ngày này dù chỉ là một lần.
+ Bệnh nhân tăng huyết áp: đang được dùng thuốc chống tăng huyết áp,
không được quên uống thuốc hạ áp vì dù chỉ quên một lần vào ngày có bão từ,
huyết áp có thể tăng cao kịch phát gây tai biến nghiêm trọng (vỡ động mạch chủ, vỡ
mạch não...) không xử trí kịp.
+ Các trường hợp đau đầu kiểu migraine: cần được nghỉ ngơi nhiều hơn, có
thể sử dụng các thuốc giảm đau để chống lại các cơn đau cũng như tình trạng rối
loạn giấc ngủ có thể xảy ra.
+ Bệnh nhân mắc các chứng trầm cảm: cần được gia đình và người thân
quan tâm, săn sóc nhiều hơn để có thể duy trì chất lượng cuộc sống ở mức cao trong
những ngày thời tiết không tốt này.
+ Người bình thường, nhất là những người cao tuổi khi thấy những biểu hiện
bất thường như đau đầu, choáng váng, có cơn xỉu, ngất, đau ngực, giảm hoặc yếu
vận động chân tay... cần đến khám và kiểm tra sức khoẻ tại các cơ sở y tế để phát
hiện sớm và điều trị kịp thời những bệnh lý tim mạch thường gặp trong thời gian
bão từ.
III.1.b. Đối với hệ thống điện:
Biện pháp giảm thiểu thiệt hại cho hệ thống điện là giảm công suất vận hành,
đặt các trị số mới cho hệ thống bảo vệ, theo dõi sự bất đối xứng của điện thế AC
trong các máy biến áp.
+ Ở Việt Nam:
Viện Vật lý địa cầu đã liên lạc và thường xuyên thông báo cho Điện lực Việt
Nam trong trường hợp có bão từ để giảm bớt công suất truyền tải, tránh được nguy
hiểm cho lưới điện cũng như thiệt hại do mất điện gây ra.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 20
III.1.c. Đối với hệ thống dẫn dầu:
Công tác nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của bão từ đến hệ thống ống dẫn dầu
ở Bà Rịa, Vũng Tàu cũng đã được tiến hành nhằm đưa ra những biện pháp chống ăn
mòn hữu hiệu.
Dòng điện cảm ứng mạnh gây ra hiệu điện thế ống-đất rất lớn, dẫn tới các
phản ứng hoá học, vật lý ăn mòn thành ống.
Một trong những biện pháp tránh ăn mòn thành ống là tự tạo một dòng điện
khác trong ống để giảm dòng điện cảm ứng.
III.1.d. Đối với hệ thống thông tin liên lạc:
Trước mắt, người ta chưa có biện pháp cụ thể, chỉ dựa vào khả năng quan sát
của một số vệ tinh để dự báo trước các họat động của mặt trời rồi đưa ra các cảnh
báo sớm đến các hệ thống thông tin liên lạc trên thế giới.
Việc tìm ra các biện pháp khác đang trong quá trình nghiên cứu nhưng được
dự kiến là rất khó khăn và tốn kém. "Các biện pháp bảo vệ hệ thống GPS không hề
đơn giản và rất tốn kém", Paul M. Kintner, Giáo sư điện tử tại Đại học Cornell
(Mỹ), cho biết. "Có hai cách: một là sửa lại toàn bộ ăng-ten GPS để chúng phản xạ
ánh sáng mặt trời, hai là thay toàn bộ vệ tinh GPS bằng loại khác có tín hiệu mạnh
hơn".
III.2. Các thiết bị thăm dò, dự báo bão từ:
Thông thường, Mặt Trời giải phóng ra lượng vật chất cực quang hay còn gọi là
CME (coronal mass ejections) với năng lượng hoạt động lớn. Các CME này di
chuyển với vận tốc lớn hơn vận tốc nền của gió Mặt Trời. Nếu như CME có vận tốc
đủ lớn thì nó sẽ dẫn trước luồng gió này để hình thành nên các mũi sốc bình phong
(shock front), ở đó sự đứt quãng, rời rạc của vận tốc, mật độ, nhiệt độ và độ lớn từ
trường của các cơn gió Mặt Trời sẽ được quan sát. Các CME lớn có khả năng tạo ra
các cực quang khả kiến ở các vùng nhiệt đới của Trái Đất.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 21
Nghiên cứu về hiện tượng gió, cùng với các mũi bình phong Mặt Trời là một
trong những hướng nghiên cứu chính trong vật lý Thái dương hệ. Song song với
việc xây dựng các lý thuyết và đưa ra các dự đoán, việc xây dựng các dự án thăm
dò, để thu thập dữ liệu cho lý thuyết đóng một vai trò vô cùng quan trọng.
III.2.a. Các thiết bị thăm dò:
Tàu thăm dò Ulysses
Ulysses là tàu vũ trụ được thiết kế để phục vụ cho việc khám phá các vùng
không gian chưa được biết đến trên cực bắc và cực nam của Mặt Trời.
Nó là kết quả của sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ châu Âu (European Space
Agency, ESA) và Cục Không gian và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA).
ESA có nhiệm vụ thiết kế tàu vũ trụ, tập huấn đội ngũ điều khiển tàu
dưới mặt đất.
NASA có nhiệm vụ phóng tàu, bằng tàu con thoi Discovery tháng 10
năm 1990, và chịu trách nhiệm thông tin cũng như thu thập dự liệu của
toàn bộ phi vụ.
Tàu thăm dò Ulysses bay tới sao Mộc tháng 2 năm 1992 trước khi đi vào quỹ
đạo của Mặt Trời.
+ Sứ mệnh của Ulysse: là nghiên cứu từ trường của Mặt Trời, dòng plasma
gió Mặt Trời và tia vũ trụ thoát ra từ Mặt Trời. Có tất cả 12 thiết bị được đặt trên tàu
thăm dò Ulysses để giúp cho các nhà khoa học thu thập các dữ liệu cần thiết.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 22
Hình 3.1 Tàu thăm dò Ulysses
Các hiện tượng nghiên cứu bởi tàu thăm dò Ulysses có ảnh hưởng mật thiết
đến chu kỳ 11 năm của Mặt Trời. Sứ mệnh đầu tiên đã hoàn thành tháng 9 năm
1995, khi nó bay trên một nửa chu kỳ của Mặt Trời.
Sứ mệnh thứ hai sẽ được thực hiện ở nửa chu kỳ còn lại. Khi đó nó sẽ nghiên
cứu các tia sáng rực của Mặt Trời, cùng dòng vật chất cực quang.
Tàu thăm dò SOHO
Hình 3.2 Tàu SOHO
Các nhà khoa học đang tìm hiểu và nghiên cứu ảnh hưởng của các sự kiện
diễn ra trên Mặt Trời với tác động của nó trên Trái Đất. có nhiều hy vọng sẽ có câu
trả lời cho câu hỏi trên.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 23
SOHO cũng là kết quả của sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ châu Âu và
NASA. Dự án này được xây dựng từ năm 1995, với nhiệm vụ nghiên cứu ảnh
hưởng của các đợt hoạt động mạnh của Mặt Trời.
Sứ mệnh đầu tiên của nó đã hoàn thành năm 1997, tuy nhiên các nhà nghiên
cứu vẫn mong đợi nhiều kết quả đến sau đó. Cũng với cùng 12 thiết bị, mỗi thiết bị
có một nhiệm vũ khác nhau như nghiên cứu điện tích trong của Mặt Trời, và vùng
ngoài khí quyển, cũng như nguồn gốc của gió Mặt Trời.
Một trong những kết quả cần phải kể đến của tàu SOHO đó là việc phát hiện
các trận lốc trên bề mặt của Mặt Trời, cũng như sao chổi Hale-Bopp, có bán kính
hạt tâm lên đến 15-19 km, lớn hơn rất nhiều so với dự đoán ban đầu, từ 3-4 km.
III.2.b. Thiết bị dự bão bão từ:
Ngày 22/9/2006, vệ tinh Solar B do Nhật Bản, Mỹ và Anh cùng chế tạo
được phóng lên từ Trung tâm Uchinoura ở miền nam Nhật Bản.
Hình 3.3 Vệ tinh Solar B
Trong tháng 10/2006 ở mũi Canaveral (bang Florida, Mỹ), các thiết bị do
trường đại học Minnesota thiết kế và chế tạo được đặt trên tàu vũ trụ đôi trong dự
án STEREO của NASA cũng sẽ được đưa vào không gian để cùng với Solar hợp
thành một hệ thống quan sát - dự báo khí quyển mặt trời.
Các thiết bị này có nhiệm vụ dò tìm các sóng năng lượng và các hạt tích điện
do mặt trời phát ra từ các quá trình mà có thể tạo ra các CME.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 24
Hình ảnh tổng hợp từ kính viễn vọng đặt trên 2 trạm thăm dò này sẽ giúp xây
dựng mô hình 3 chiều cực kỳ chi tiết và ấn tượng về các "bướu mặt trời" sinh ra từ
vụ nổ, thậm chí có thể đem chiếu tại các rạp phim nổi.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 25
CHƯƠNG IV:
IV. HOẠT ĐỘNG NGHIÊN CỨU BÃO TỪ Ở VIỆT
NAM
IV.1. Mạng lưới quan trắc:
Việt nam hiện có hệ thống 4 đài địa từ để ghi biến thiên từ, bão từ cũng như
phục vụ công tác nghiên cứu và dự báo bão. Bốn đài này được đặt ở Phú Thuỵ (Gia
Lâm), Sa Pa (Lào Cai), Đà Lạt (Lâm Đồng) và Bạc Liêu (tỉnh Bạc Liêu).
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 26
Hình 4.1 Đài trạm địa từ ở Việt Nam
Tuy nhiên, hiện chỉ đài điện ly ở Phú Thuỵ mới có khả năng truyền trực tiếp
dữ liệu về Viện Vật lý địa cầu cũng như đi quốc tế. Sắp tới, Viện sẽ hợp tác với
Nhật Bản để lắp đặt thiết bị truyền dữ liệu liên tục ở Bạc Liêu về Viện và các Trung
tâm nghiên cứu địa từ thế giới (15 phút/lần).
Việt Nam hiện chỉ dự báo bão từ dài hạn, trước khoảng 1 tháng. Các đài sẽ thu
thập dữ liệu, truyền về Viện Vật lý địa cầu. Từ đó, dữ liệu được phân tích để phát
hiện quy luật bão từ nhằm kịp thời thông báo cho những ngành bị ảnh hưởng. Còn
dự báo ngắn hạn (trước một vài ngày) thì phải kết hợp với số liệu thu từ các vệ tinh
trên thế giới
IV.2. Hoạt động của bão từ tại Việt Nam:
Nhìn chung các trận bão từ xuất hiện ở Việt Nam không khác nhiều so với quy
luật xuất hiện bão từ trên thế giới, tuy nhiên diễn biến vẫn còn mang nhiều nét đặc
trưng địa phương của các nước cũng như các vùng nói riêng.
Cụ thể, ngay trong lãnh thổ Việt Nam, biên độ bão từ cũng rất khác nhau ở các
đài trạm địa từ khác nhau đi từ Bắc vào Nam. Biên độ bão đối với các đài trạm địa
từ ở vùng gần xích đạo thường lớn hơn khá nhiều so với các đài trạm địa từ ở những
vùng xa xích đạo, ta có thể nhận thấy rất rõ sự khác nhau giữa biên độ bão ở trạm
Bạc Liêu (gần xích đạo) so với biên độ bão ở trạm Phú Thụy (xa xích đạo).
Nhờ có mạng lưới đài trạm địa từ ở nước ta, chúng ta đã ghi được hầu hết các
trận bão từ đã xảy ra.
Đối với các trận bão từ bắt đầu bất ngờ, biên độ xung thường tăng dần vào
ban ngày đối với các trạm gần xích đạo, và biên độ xung giảm dần vào ban đêm.
Việt Nam nằm ở gần xích đạo nên nằm trong vùng bị ảnh hưởng khá mạnh
của bão từ.
Tác động của hoạt động Mặt trời lên trường từ Trái đất sẽ làm tăng hoạt động
bão từ, có thể minh hoạ bằng mối liên hệ giữa số vệt đen Mặt trời qua các năm với
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 27
chu kỳ họat động của bão từ, để thể hiện sự tương quan giữa bão từ và hoạt động
Mặt trời.
Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn số vệt đen Mặt trời hoạt động qua các nămđược ghi
nhận từ đài địa từ [2]
IV.3. Hoạt động của bão từ ở Việt Nam trong thời gian qua:
- Theo thống kê của Viện Vật lý Địa cầu:
Số trận bảo từ:
Năm 1986 1989 2000 2004 2006 2012
Số trận
bão 17 44 40 27 15 40-50
Ghi chú Ít nhất Nhiều nhất Dự báo
Từ 2001-2004: bão từ có cường độ mạnh
Năm 2001 2002 2003 2004 2012
Cường độ của trận
bão từ cao nhất 650 nT 320nT 620nT 620nT
600nT
(dự báo)
( Ghi chú: nT : nano Tesla – đơn vị cường độ bão từ) [6]
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 28
IV.4. Hiện trạng nghiên cứu và cơ sở xây dựng sơ đồ cảnh
báo bão từ ở Việt Nam.
HÌnh 4.3 Sơ đồ nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng của bão từ đến con người
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 29
- Hoàn thiện hệ thống quan trắc địa từ, tăng cường tập trung quan trắc tại các
vùng có nguy cơ chịu ảnh hưởng mạnh của bão từ gây ra. Thiết lập trung tâm liên
kết và xử lý số liệu địa từ của các trạm quan trắc riêng lẻ, liên thông trao đổi số iệu
với mạng lưới đài trạm quan trắc số liệu của khu vực và trên thế giới. Hoàn thiện
quy trình phân tích và xử lý số liệu hiện đại, thiết lập hệ thống thông tin cảnh báo
cho đại chúng, cơ quan chức năng, trường học, bệnh viện, các cơ sở sản xuất giễ bị
ảnh hưởng từ đó có giải pháp phòng tránh kịp thời.
- Xây dựng quy trình đánh giá ảnh hưởng của bão từ đến con người: Sử dụng
hệ thông tin Địa lý và công nghệ GIS trong quản lý và sử dụng số liệu quan trắc địa
từ. Xây dựng các bản đồ đánh gía nguy cơ ảnh hưởng của bão từ đến các khu vực,
các vùng trọng điểm...
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 30
CHƯƠNG V:
V. THÔNG TIN LÍ THÚ VỀ BÃO TỪ
V.1. Trận bão từ nào được xem là mạnh nhất từ trước đến
nay ?
Từ ngày 28/8 – 2/9/1859 người ta đã quan sát được một lượng lớn vệt đen của
mặt Trời. Vào ngày 1 và 2/9/1859 một trận bão từ lớn đã xảy ra. Bão địa từ được
ghi nhận Colaba gần Bombay (Ấn Độ) có cường độ là 1600nT. Hệ thống dây điện ở
nước Mỹ và châu Au đều bị chập, thậm chí bị cháy. Hiện tượng cực quang - hiện
tượng này chỉ thường xảy ra ở các địa cực nhưng trong thời gian này thì đã được
quan sát thấy ngay ở Hawaii, Mexico, Cuba, Italy.
Năm 1859 được ghi nhận là năm có bão từ mạnh nhất.
V.2. Liệu rằng các loài động vật có khăng dự báo được sự
thay đổi từ trường của Trái Đất hay không?
Mùa thu năm 1957, Hans Fromme- một nhà nghiên cứu tại viện động vật
Frankfurt, Đức thấy rằng một số con chim cổ đỏ châu Âu mà ông đã giữ trong lồng
chạy nhảy một cách không ngừng và dồn về phía Nam của chiếc lồng. Không có
điều gì lạ thường ở đây: nó chỉ được xem như một sự cạnh tranh trong quá trình di
cư của các con chim, như việc các con chim này thường bay về Tây Ban Nha để
lánh động vậy.
Điều ngạc nhiên là ở chỗ các con chim này được giữ ở trông lồng, nơi mà
chúng không thể quan sát thấy được các vùng đất, hay các dòng đối lưu, không thể
thấy Mặt Trời hay các ngôi sao, vậy sao chúng có thể định hướng được? Và
Fromme đã nghĩ ngay đến việc, chính từ trường của Trái Đất đã tác động đến các
con chim cổ đỏ này, giúp chúng định hướng được đâu là phía Nam, đâu là hướng
Bắc.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 31
Một loạt các nghiên cứu sau đó được thực hiện bởi Fromme và một số nhà
nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng động vật có khả năng nhận biết các thay đổi của từ
trường.
Động vật hay như những con chuột đồng, kỳ giông,
chim sẻ, cá hồi, tôm hùm, và cả vi sinh vật nữa, đều có thể
cảm nhận được từ trường.
Câu hỏi đặt ra là làm sao chúng ta biết được các thực thể sống có khả này?
Một phương pháp tiêu chuẩn để kiểm tra đó là ném một quả bóng từ đến
con vật cần được thí nghiệm:
Thí nghiệm một con chuột chũi:
Một nhóm nghiên cứu từ trường tại Tel Aviv đã xây dựng một mê cung có khả
năng thay đổi từ trường. Sau đó họ kiểm tra với 2 nhóm chuột khác nhau, một nhóm
trong từ trường, và nhóm còn lại ở một pha lệch 1800 của từ trường đó, để xem liệu
chúng có định hướng được ổ và khoang chứa thức ăn của chúng hay không. Kết
quả, một nhóm chuột luôn xây dựng các ổ và khu lưu trữ ở phía nam của mê cung,
nhóm chuột còn lại thì tạo các khoang ở phía bắc.
Điều này chứng tỏ chuột chũi có khả năng định hướng nhờ từ trường, và
chúng sử dụng nó giống như chúng ta sử dụng một chiếc la bàn. [3]
V.3. Bão từ có ảnh hưởng đến các loài động vật hay không?
Hình 5.1 Chim di trú Hình 5.2 Rùa biển
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 32
Trả lời: Có
Như đả nêu trên, một số loài động vật có khả năng nhận biết bão từ cho nên
khi có bão từ, thì từ trường của Trái Đất bị thay đổi cho nên nó cũng ảnh hưởng đến
sự xác định phương hướng của các loài động vật trên
+ Số đợt mắc cạn của cá voi xảy ra nhiều hơn vào những thời điểm mặt trời
hoạt động mạnh mẽ.
Hình 5.3 Cá voi bị mắc cạn
Hai nhà nghiên cứu Klaus Vaneslow và Klaus Ricklefs từ đại học Kiel công
bố nghiên cứu của mình trên tạp chí Sea Research, số mới nhất. Họ đã tìm hiểu tài
liệu về những con cá nhà táng dạ t vào bờ biển Bắc từ giữa năm 1712 đến 2003. Sau
đó, so sánh các dữ liệu này với những quan sát của các nhà thiên văn về các vết đen
mặt trời, một chỉ thị về bức xạ mặt trời.[7]
Họ phát hiện thấy Nhóm nghiên cứu phát hiện thấy trong số 97 đợt cá voi mắc
cạn ghi nhận được tại các quốc gia ven biển ở biển Bắc trong vòng 291 năm qua,
90% xảy ra vào thời điểm chu kỳ mặt trời ngắn hơn bình thường. Họ phỏng đoán cá
voi có một cơ quan cảm nhận từ trường giống như chim bồ câu, có khả năng định vị
phương hướng nhờ vào các tinh thể nam châm nhỏ xíu trong mỏ của chúng.
V.4. Bão từ có năng lượng lớn như thế nào?
Các nhiễu loạn trong quyển từ Trái Đất gọi là bão từ. Các trận bão từ này có
thể tạo ra sự thay đổi đột ngột trong độ sáng và chuyển động của cực quang, gọi là
các bão từ phụ.
Các dao động từ trường của các trận bão từ và bão từ phụ này có thể sinh ra
các thay đổi lớn trong các lưới điện và đôi khi làm hỏng các thiết bị điện trong lưới
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 33
điện, tạo ra sự mất điện hàng loạt. Chúng cũng ảnh hưởng tới hoạt động của liên lạc
viễn thông bằng sóng vô tuyến theo các hệ thống vệ tinh-mặt đất và các hệ thống
hoa tiêu.
Các trận bão trong quyển từ có thể kéo dài vài giờ hay vài ngày, và các bão từ
phụ có thể diễn ra vài lần trong ngày. Mỗi trận bão phụ có thể giải phóng hàng trăm
TJ năng lượng, nhiều ngang với lượng điện năng tiêu thụ cho tòan nước Mỹ trong
10 giờ.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 34
CHƯƠNG VI:
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Qua một thời gian làm đề tài, mặc dù còn gặp phải một số khó khăn trong việc
tìm hiểu và nghiên cứu thông tin về vấn đề nhưng với sự giúp đỡ của bạn bè và sự
khuyến khích của thầy Lê Văn Hòang đến nay đề tài “Bão từ kẻ hủy diệt đến từ
không gian” cũng đã hòan thành . Từ những kết quả đã nghiên cứu chúng em có
một số kết luận và kiến nghị như sau:
IV.1. KẾT LUẬN:
Sau khi đã tìm hiểu và nghiên cứu những gì liên quan đến Bảo từ, chúng ta
nhận thấy :
- Bão từ là một hiện tượng tự nhiên ngoài tầm kiểm soát của con người có
nguồn gốc từ các họat động của mặt trời.
- Bão từ có những tác động xấu đến các mặt của đời sống con người như :
sức khỏe, kinh tế, thông tin liên lạc,và hệ thống điện. Tuy nhiên con người
cũng đã tìn ra một số biện pháp nhằm khắc phục ảnh hưởng của bão từ.
- Ở Việt nam đã bước đầu có những nghiên cứu và xây dựng một hệ thống
cảnh báo bão từ và cũng đã có những kết quả khả quan.
- Việc thăm dò mặt trời và dự báo bão từ đang được các nhà khoa học trên
thế giới quan tâm và đầu tư nghiên cứu.
- Bão từ có một sức ảnh hưởng lớn, không chỉ riêng đối với Trái Đất mà còn
đối với các hành tinh khác nữa.
VI.2: KIẾN NGHỊ:
Bão từ ảnh hưởng khá lớn đối với sức khỏe con người và thông tin liên lạc.
Chính vì thế một hệ thống cảnh báo bão từ ở Vịêt Nam luôn là một điều cấp thiết
cần nên làm để hạn chế phần nào tác hại mà bão từ có thể gây ra.
Ngoài ra việc phổ biến những thông tin cập nhật về tình hình bão từ và những
kiến thức giúp hạn chế tác hại của bão từ lên sức khỏe đến mỗi người dân cũng là
một việc nên làm.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 35
PHỤ LỤC
I. GIÓ MẶT TRỜI
+ Khái niệm:
Gió Mặt Trời là một luồng hạt điện tích giải phóng từ vùng thượng quyển của
các ngôi sao. Khi gió này được phát ra từ những ngôi sao khác với Mặt Trời của
chúng ta thì nó còn được gọi là gió sao.
+ Đặc điểm:
Gió Mặt Trời mang các hạt electron và proton ở năng lượng cao, khoảng 500
KeV, vì thế chúng có khả năng thoát ra khỏi lực hấp dẫn của các ngôi sao nhờ năng
lượng nhiệt cao này.
Gió mặt trời tác động lên trái đất và hệ thống dự báo gió mặt trời
Nhiều hiện tượng có thể được giải thích bằng gió Mặt Trời, trong đó bao gồm:
Bão từ, khi dòng hạt mang điện này tác dụng lên các đường cảm ứng từ
của Trái Đất. Khi gió Mặt Trời tới Trái Đất, nó có tốc độ khoảng từ 400
km/s đến 700 km/s. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến từ quyển của Trái Đất. Ở
phía trước từ quyển, các dòng điện tạo ra lực ngăn chặn gió mặt trời và làm
đổi hướng nó ở xung quanh vành đai bảo vệ.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 36
Hiện tượng cực quang, được sinh ra khi các hạt trong gió Mặt Trời
tương tác với từ trường của các hành tinh và tạo nên các màu sắc đặc trưng
ở ban đêm trên bầu trời
Giải thích tại sao đuôi của các sao chổi luôn luôn hướng ra ngoài Mặt
Trời; cùng với sự hình thành của các ngôi sao ở khoảng cách xa.
II. HIỆN TƯỢNG CỰC QUANG
+ Khái niệm:
Cực quang là một hiện tượng quang học được đặc trưng bởi sự thể hiện đầy
màu sắc của ánh sáng trên bầu trời về đêm.
Cực quang Borealis
+ Nguyên nhân:
Được sinh ra do sự tương tác của các hạt mang điện tích từ gió mặt trời với
tầng khí quyển bên trên của hành tinh
Cực quang xuất hiện là do các hạt mang điện trong luồng vật chất từ Mặt Trời
phóng tới hành tinh, khi các hạt này tiếp xúc với từ trường của hành tinh (Trái Đất)
thì chúng bị đổi hướng do tác dụng của lực Lorentz. Lực này làm cho các hạt
chuyển động theo quỹ đạo xoắn ốc dọc theo đường cảm ứng từ của hành tinh. Tại
hai cực các đường cảm ứng từ hội tụ lại và làm cho các hạt mang điện theo đó đi
sâu vào khí quyển của hành tinh.
Khi đi sâu vào khí quyển các hạt mang điện va chạm với các phân tử, nguyên
tử trong khí quyển hành tinh và kích thích các phân tử này phát sáng. Do thành phần
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 37
khí quyển hành tinh chứa nhiều khí khác nhau, khi bị kích thích mỗi loại khí phát ra
ánh sáng có bước sóng khác nhau, tức là nhiều màu sắc khác nhau do đó tạo ra
nhiều dải sáng với nhiều màu sắc trên bầu trời ở hai cực.
+ Đặc điểm:
Các cực quang mạnh nhất thường diễn ra sau sự phun trào hàng loạt của Mặt
Trời.
Diễn ra ở Bắc bán cầu Trái Đất được gọi là bắc cực quang, hay ánh sáng bắc
cực; và ở Nam bán cầu thì là nam cực quang
Cực quang không phải là một hiện tượng riêng biệt của khí quyển trái đất.
Người ta đã quan sát thấy hiện tượng cực quang trên các hành tinh khác trong hệ
Mặt Trời, và cũng đã tái tạo nó trong phòng thí nghiệm
III. CHU KỲ HOẠT ĐỘNG CỦA MẶT TRỜI:
Một chu kỳ của Mặt Trời kéo dài trung bình khoảng 11,1 năm.
Chu kì thứ 24 của Mặt Trời bắt đầu từ 4/1/2008 [8]
Hoạt động của Mặt Trời có liên quan nhiều đến các vệt đen trên Mặt Trời
IV. VẾT ĐEN TRÊN MẶT TRỜI
Ảnh chụp từ vệ tinh SOHO
+ Khái niệm:
Vết đen Mặt Trời là các khu vực tối trên bề mặt Mặt Trời. Độ sáng bề mặt của
vết đen vào khoảng ¼ độ sáng của những vùng xung quanh (độ sáng này là rất nguy
hiểm đối với mắt người).
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 38
+ Nguyên nhân xuất hiện:
Nhiệt độ của chúng thấp hơn các vùng xung quanh (nhiệt độ các vết đen
khoảng 4000-5000K, theo định luật Stefan-Boltzmann, trong khi những vùng xung
quanh vào khoảng 6000K )
+ Từ trường vết đen khá mạnh nằm sâu bên dưới vết đen
+ Số vết đen nhìn thấy trên Mặt Trời luôn thay đổi, nhưng sự thay đổi này theo
chu kì khoảng 11 năm. Đó chính là chu kì Mặt Trời.
Năm Mặt Trời có nhiều vết đen xuất hiện được gọi là năm Mặt Trời hoạt
động. Năm Mặt Trời có ít vết đen xuất hiện được gọi là năm Mặt Trời tĩnh.
V. TỪ QUYỂN TRÁI ĐẤT:
+ Khái niệm:
Từ quyển là phần vòng ngoài cùng trường từ của Trái đất, một phạm vi ở môi
trường không gian vũ trụ cận Trái Đất nơi mà trạng thái và bản chất của trường từ
bị chi phối bởi Mặt trời.
+ Đặc điểm:
Từ quyển của Trái Đất bị nén ép vào ban ngày và giãn nở ra vào ban đêm.
Từ quyển là một khoảng không gian trong đó từ trường Trái đất bị gió Mặt
trời phủ trùm kín.
Thực chất Từ quyển Trái đất là một môi trường Plasma loãng trong từ trường
Trái đất bao bọc xung quanh Trái đất, tiếp giáp với không gian vũ trụ qua một lớp
ranh giới, gọi là ranh giới từ quyển, tạo ra bằng sự cân bằng giữa năng lượng của từ
trường và động năng của các luồng hạt từ gió Mặt trời tác động lên từ trường Trái
đất.
Theo chiều dọc mặt phẳng xích đạo, từ quyển về phía ban ngày, ranh giới đó
được gọi là “mũ từ quyển” còn ở phía ban đêm ranh giới đó được gọi là “đuôi từ
quyển”. ở phía ban ngày có Mặt trời chiếu sáng trực tiếp, ranh giới từ quyển nằm ở
khoảng cách 5 – 10 bán kính Trái đất, còn ở phía ban đêm, ranh giới này có thể kéo
dài đến 100 bán kính Trái đất.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 39
Ranh giới từ quyển chính là một hệ dòng điện ba chiều làm triệt tiêu trường
bên ngoài và làm tăng trường bên trong. Các hạt tích điện được gió Mặt trời đưa
đến từ trường Trái đất. Khi đi vào bên trong, chúng bị uốn cong bởi các lực Lorentz.
Các hạt tích điện khác dấu nhau sẽ chạy theo hướng ngược nhau, tạo ra dòng điện
tròn theo hướng Tây trong mặt phẳng xích đạo xung quanh Trái đất. Hệ dòng điện
này có bán kính khoảng 7 lần bán kính Trái đất. Khi có các chùm Plasma đến bao
trùm Trái đất, cường độ dòng điện tròn này mạnh lên, có khi đạt đến 400A hoặc
hơn. Dòng điện như vậy có thể làm giảm trường từ Trái đất ở vùng xích đạo và ở cả
vùng vĩ độ trung bình tạo ra từ trường gây bão từ như đã ghi nhận được trên mặt
đất.
VI. TỪ TRƯỜNG CỦA TRÁI ĐẤT:
Từ trường Trái đất được coi như
một lưỡng cực từ trường, với một cực
gần cực bắc địa lý và cực kia gần cực
nam địa lý.
Hình Từ Trường của Trái Đất
Năm 1940, một số nhà vật lý đã đưa ra giả thuyết "Đinamô" để giải thích
nguồn gốc từ trường của trái đất. Theo thuyết này, từ trường Trái đất chủ yếu được
hình thành từ các dòng đối lưu trong chất lỏng của trái đất ở độ sâu trên 3000 km.
Từ trường của Trái Đất cũng rất quan trọng với cuộc sống trên hành tinh. Nó
bảo vệ chúng ta, giúp ta tránh được những tác động có hại của các tia vũ trụ và gió
Mặt Trời.
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 40
VII. LỒNG FARADAY
Lồng Faraday là nói đến một lưới kim loại bọc xung quanh đối tượng. Lồng
này có tác dụng ngăn cản sóng điện từ có bước sóng lớn hơn mắt lưới. Nếu lồng
Faraday làm bằng sắt (thép) và có các mắt lưới sát liền với nhau, nó không những
có khả năng ngăn sóng điện từ mà còn ngăn được cả từ trường.
VIII. ĐỊNH LUẬT LENTZ:
“ Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường do nó sinh ra có tác dụng
chống lại nguyên nhân sinh ra nó” [9]
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 41
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bão từ
[2]
Chuyên đề: Thu thập dữ liệu địa từ và số liệu bão từ thiết lập cơ sở khoa học
xây dựng sơ đồ cảnh báo bão từ. Chủ nhiệm chuyên đề: NCS. Nguyễn Hữu Tuyên.
[3]Gió Mặt Trời.
[4]
Bài báo: “ Hôm này, bão Mặt Trời hoạt động rất mạnh”. Trên trang web
tuoitre.com.vn. Mục: Khoa học- Môi trường. Ngày 30/10/2003. Tác giả: K. Hưng
[5]
kV-Bac-Nam/10717462/188/
Bài báo: “ Bão từ gây ra dòng điện cảm ứng trên đường dây 500kV Bắc Nam”.
Trên trang web: vietbao.com. Ngày 2/4/2001
[6]
Bài báo: “ 2012: Năm bão từ hoạt động mạnh”. Trên trang web của báo An
ninh thủ đô. Tác giả: Ngân Tuyển.
[7]
Bài báo: “Bão Mặt Trời làm cá voi mắc cạn”. Trên trang web vnexpress. Mục:
Khoa học. Ngày 16/5/2005. Tác giả: T.An
[8]
Bài báo: “ Chu kỳ mới của Mặt Trời đang bắt đầu”. Trên trang web vitinf –
Ghi nhân hơi thở cộng đồng. Ngày 22/1/2008.
[9] Bài: “ Hiện tượng cảm ứng điện từ. Suất điện động cảm ứng”. Trang 186.
Sách giáo khoa vật lý lớp 11 nâng cao. NXB Giáo dục (2007)
Môn PP Nghiên cứu khoa học GVHD: TS-KH Lê Văn Hoàng
Bão từ - kẻ hủy diệt đến từ không gian Trang 42
+ Một số trang tài liệu tham khảo thêm:
1.
Nam/20368925/189/
Bài báo: “Bão từ ảnh hưởng mạnh đến Việt Nam”. Trên rang web
vietbao.com. Mục Khoa học. Ngày 23/1/2005. Tác giả: Minh Sơn.
2.
DB9D971622226/View/Khoa-hoc-cong-
nghe/8F842CD34E564278B70B04D61B323C74/9158.gtvt?print=Bao_tu_voi_suc_
khoe_con_nguoi$80101
Bài báo: “Bão từ với sức khỏe con người”. Trên trang web
giaothongvantai.com. Mục: khoa học công nghệ. Ngày 17/5/2008. Tác giả: Chiêu
Minh.
3. (2008), Những hiện tượng Vật Lý trên bầu trời, Hệ Mặt Trời, Tiểu luận môn
Thiên Văn Học, Lớp Lý 3, TPHCM.
4. Nguyễn Thế Khôi, Nguyễn Phúc Thuần, Nguyễn Ngọc Hưng, Vũ Thanh
Khiết, Phạm Xuân Quế, Phạm Đình Thiết, Nguyễn Trần Trác (2007), Sách Giáo
Khoa Vật Lý lớp 11 Nâng cao, bài: “ Từ trường Trái Đất”, trang 170-173, Nxb
Giáo dục, Hà Nội.
-------------------------------------------
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- nhom05_4039.pdf