Cực quang – Wikipedia tiếng Việt

Bắc cực quang

Nam cực quang Nam cực quang tại châu Nam Cực

Trong thiên văn học, 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, 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. Các cực quang mạnh nhất thường diễn ra sau sự phun trào ánh sáng của Mặt Trời. Những dải sáng này liên tục chuyển động và thay đổi làm cho chúng trông giống như những dải lụa đầy màu sắc màu trên bầu trời. Đây có thể coi là một trong những hình ảnh đẹp của tự nhiên.

Trên Trái Đất, Mộc Tinh, Thổ Tinh, Thiên Vương Tinh và Hải Vương Tinh, các cực quang được sinh ra do tương tác của các hạt trong gió mặt trời với từ trường của hành tinh, và vì thế chúng là rõ nét nhất ở các vĩ độ cao gần các cực từ. Vì lý do này, cực quang 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. Tuy nhiên, cực quang cũng diễn ra trên Kim Tinh và Hỏa Tinh mà chúng lại gần như không có từ trường của hành tinh. Trên Kim Tinh, các phân tử của khí quyển được tích tụ năng lượng trực tiếp từ gió mặt trời; trên Hỏa Tinh, các cực quang diễn ra gần các điểm dị từ khu vực trong lớp vỏ hành tinh, là tàn dư của từ trường cũ của hành tinh (giả thiết) mà ngày nay không còn tồn tại nữa.

Trên Trái Đất, cực quang diễn ra khi những đới bức xạ Van Allen trở nên ” quá tải ” với những hạt cao nguồn năng lượng, sau đó chúng đổ xuống những đường sức từ và va chạm với lớp trên của bầu khí quyển Trái Đất .

Nguồn gốc và biểu lộ[sửa|sửa mã nguồn]

NOAA bản đồ Bắc Mỹ và Âu-ÁBắc MỹLục địa Á-Âu

Những bản đồ này cho thấy ranh giới xích đạo nửa đêm cục bộ của cực quang ở các mức độ khác nhau của hoạt động địa từ.
Kp = 3 tương ứng với mức độ hoạt động địa từ thấp, trong khi Kp = 9 đại diện cho mức độ cao.

Các hạt cao nguồn năng lượng từ Mặt Trời được đưa vào khoảng trống cùng với gió mặt trời nóng và luôn luôn sống sót. Luồng gió này đâm với vận tốc siêu nhanh về phía Trái Đất trải qua khoảng chừng khoảng trống liên hành tinh với tốc độ giao động trong khoảng chừng 1 đến trên 3 triệu km / h, mang theo cùng với nó là từ trường mặt trời. Gió mặt trời làm nhiễu loạn từ trường của Trái Đất để tạo ra quyển từ chứa đầy plasma và có hình dạng tựa sao chổi. Từ trường của Trái Đất có tính năng như một vật cản, bảo vệ Trái Đất trước những hạt tích nguồn năng lượng và bức xạ trong gió mặt trời. Năng lượng và xung lượng của hạt được truyền từ gió mặt trời sang quyển từ trải qua một quy trình tiến độ được biết như thể ” tái liên kết từ “. Trong quy trình này, những đường sức từ liên hành tinh ( xuất phát từ Mặt Trời ) được tích hợp với địa từ trường. Các hạt trong gió mặt trời hoàn toàn có thể đi vào những đường sức từ mới tạo thành. Các nhà vật lý điều tra và nghiên cứu về cực quang gọi đó là ” đường sức từ mở ” ( những đường này mở vào gió mặt trời ). Do áp suất động lực của gió mặt trời, những đường sức từ mới tạo thành sẽ được chuyển dời đối lưu trên đỉnh cực và vào trong đuôi của quyển từ Trái Đất. Ở đây, sự tái kết nối từ trường mới lại hoàn toàn có thể diễn ra, tạo ra đường sức từ đóng mới. Đường từ trường đối lưu sẽ chứa những hạt gió mặt trời. Một số hạt sẽ hoàn toàn có thể đi tới tầng ion trước khi đường sức từ chạm tới đuôi của quyển từ. Các hạt này tạo ra cực quang ban ngày. Cực quang đêm hôm được tạo ra từ những hạt được tần suất từ đuôi quyển từ về hướng Trái Đất. Các hạt này bị chặn lại bởi những đường sức từ đóng .
Ảnh chụp của nam cực quang, chụp từ tàu ngoài hành tinh trên quỹ đạo vào tháng 5 năm 1991, với cực lớn của địa từ trườngCác điện tử bị chặn lại trong từ trường Trái Đất ( hiệu ứng gương từ ) được tần suất dọc theo từ trường về phía khu vực vùng cực và sau đó đâm vào khí quyển để tạo ra cực quang. Cực quang diễn ra mãnh liệt nhất vào thời hạn hoạt động giải trí mạnh của những cơn bão từ sinh ra bởi hoạt động giải trí của vết đen mặt trời. Sự phân chia của cường độ cực quang theo cao độ chỉ ra mức cực lớn rõ nhất ở khoảng chừng 100 km phía trên Trái Đất .

Các hạt đâm xuống địa từ trường, chạm tới tầng trung hòa của khí quyển trong một hình gần tròn gọi là ôvan cực quang. Hình gần tròn này có tâm ở phía trên cực từ và kích thước khoảng 3.000 km theo đường kính trong những lúc yên tĩnh. Vòng tròn này lớn nhanh khi quyển từ bị làm nhiễu loạn. Khu vực có ôvan cực quang nói chung tìm thấy trong phạm vi 60 và 70 ° tính theo vĩ độ bắc hay nam. Trong thời gian Mặt Trời hoạt động tích cực thì ôvan cực quang mở rộng và các cực quang có thể được nhìn thấy từ các vĩ độ thấp tới 25-30 ° bắc và nam trong một số trường hợp. Ví dụ, ngày 7 tháng 11 năm 2004, sau khi có hoạt động phun trào của Mặt Trời mãnh liệt, chúng được nhìn thấy ở xa tới tận Arizona. Ở vĩ độ 45 °Cực quang có thể nhìn thấy vào khoảng 5 lần/năm, trong khi ở trên 55 ° thì gần như nhìn thấy chúng mọi đêm.

Hình ảnh cực quang trên Trái Đất .

Các điểm đặc trưng của cực quang là chúng có nhiều hình dạng và kích thước. Các cung và tia cực quang cao bắt đầu sáng rõ ở cao độ 100 km trên bề mặt Trái Đất và kéo dài lên phía trên dọc theo từ trường trong hàng trăm kilômét. Các cung hay màn này có thể mỏng chỉ khoảng 100 métt khi mở rộng ra đường chân trời. Các cung cực quang có thể gần như đứng im và sau đó tựa như bàn tay, chúng tạo ra một cái màn cao, bắt đầu nhảy múa và đổi hướng. Sau nửa đêm quyến rũ, cực quang có thể có hình dáng loang lổ và các đốm thông thường nhấp nháy sau khoảng mỗi 10 giây cho đến tận rạng đông. Phần lớn các cực quang có màu vàng ánh lục nhưng đôi khi các tia cao sẽ có màu đỏ ở đỉnh và dọc theo gờ thấp của chúng. Trong một ít trường hợp, ánh sáng Mặt Trời sẽ va phải phần đỉnh của các tia cực quang tạo ra màu lam nhạt. Trong một số rất ít trường hợp (khoảng 1 lần trong 10 năm) cực quang có thể có màu dỏ sẫm như máu từ đỉnh đến đáy. Ngoài ra để tạo ra ánh sáng thì các hạt chứa năng lượng cũng sinh ra nhiệt. Nhiệt bị làm tiêu tan bởi bức xạ hồng ngoại hay bị mang đi xa bởi các trận gió mạnh trong lớp trên của khí quyển.

Trong những năm gần đây, sự thông dụng của ‘ Du lịch cực quang ‘ đã đem một lượng lớn hành khách tới nhiều điểm về truyền thống cuội nguồn là không ở được trong thời hạn diễn ra mùa đông vùng cực. Nhờ có tác động ảnh hưởng làm ấm của những dòng hải lưu ấm và tương đối dễ tiếp cận của mình nên Iceland và Bắc Scandinavia là những điểm đến phổ cập nhất. Để hoàn toàn có thể quan sát cực quang thì ngoài hoạt động giải trí của cực quang cần có những điều kiện kèm theo như trời quang mây và ít ánh sáng không tự nhiên ( ánh sáng đèn ). Việc chụp ảnh cực quang yên cầu những máy ảnh phải được trang bị sao cho của chắn sáng phải mở trên 5 giây. Các pin máy ảnh kỹ thuật số bị hao rất nhanh trong điều kiện kèm theo lạnh, cho nên vì thế một lời khuyên có ích là cần đem theo những pin dự trữ .

Bản chất vật lý[sửa|sửa mã nguồn]

Kristian Birkeland và thực nghiệm quy mô Trái Đất của ôngCực quang hoàn toàn có thể sinh ra bằng tương tác của những hạt cao nguồn năng lượng ( thường thì là điện tử ) với những nguyên tử trung hòa trong lớp trên của khí quyển Trái Đất. Các hạt cao nguồn năng lượng này hoàn toàn có thể kích thích ( do va chạm ) những điện tử hóa trị được link với nguyên tử trung hòa. Các điện tử bị kích thích sau đó hoàn toàn có thể trở về trạng thái thấp nguồn năng lượng nguyên thủy của chúng và trong quy trình đó giải phóng ra những photon ( ánh sáng ). Quá trình này giống như sự phóng điện plasma trong đèn neon .Màu đơn cử nào đó của cực quang phụ thuộc vào vào loại khí cụ thể của khí quyển và trạng thái tích điện của chúng cũng như nguồn năng lượng của những hạt đâm vào khí của khí quyển. Oxy nguyên tử chịu nghĩa vụ và trách nhiệm cho hai màu chính là lục ( bước sóng 557,7 nm ) và đỏ ( 630,0 nm ) ở những cao độ cao. Nitơ sinh ra màu lam ( 427,8 nm ) ( những ion ) cũng như màu đỏ đổi khác nhanh từ ranh giới thấp của những cung cực quang đang hoạt động giải trí .Một trong những nhà khoa học tiên phong triển khai quy mô hóa cực quang là Kristian Birkeland ( người Na Uy ). Mô hình từ trường Trái Đất của ông, chỉ ra rằng những điện tử cao nguồn năng lượng đâm trực tiếp vào quy mô Trái Đất được dẫn dắt về phía những cực từ và sinh ra những vòng ánh sáng xung quanh những cực. Ông cũng giả thiết xa hơn thế nữa ” Các dòng điện như thế được tưởng tượng là hoàn toàn có thể sống sót đa phần nhờ những hiệu ứng thứ cấp của những hạt tích điện từ mặt trời bị lôi kéo vào khoảng trống ” ( năm 1908 ). Các dòng điện như vậy sau này đã được ủng hộ lớn trong bài báo của Hannes Alfvén. Năm 1969, Milo Schield, Alex Dessler và John Freeman, sử dụng tên gọi ” những dòng điện Birkeland ” lần tiên phong, mà sự sống sót của chúng sau cuối đã được xác nhận năm 1973 nhờ vệ tinh Triad của thủy quân .
Cực quang xuất hiện là do những hạt mang điện trong luồng vật chất từ Mặt Trời phóng tới hành tinh, khi những hạt này tiếp xúc với từ trường của hành tinh thì chúng bị đổi hướng do tính năng của lực Lorentz. Lực này làm cho những hạt hoạt động theo quỹ đạo xoắn ốc dọc theo đường cảm ứng từ của hành tinh. Tại hai cực những đường cảm ứng từ quy tụ lại và làm cho những 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 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.

Cực quang khác[sửa|sửa mã nguồn]

Cực quang không phải là một hiện tượng kỳ lạ riêng không liên quan gì đến nhau của khí quyển Trái Đất. Người ta đã quan sát thấy hiện tượng kỳ lạ cực quang trên những hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, và cũng đã tái tạo nó trong phòng thí nghiệm .

• Ánh cực quang phát ra từ Sao Thổ
• Cực quang trên Sao Thổ
• Cực quang trong phòng thí nghiệm năm 2005

Biến động trên Mặt Trời[sửa|sửa mã nguồn]

Bài chính: Biến động của Mặt Trời

Mặt Trời là ngôi sao 5 cánh với 1 số ít đặc trưng xê dịch lớn theo thang thời hạn từ vài giờ đến hàng trăm năm. Hướng của từ trường liên hành tinh cũng như tốc độ và tỷ lệ của gió mặt trời được kiểm soát và điều chỉnh bởi hoạt động giải trí của Mặt Trời. Chúng hoàn toàn có thể đổi khác rất mạnh và ảnh hưởng tác động tới hoạt động giải trí của địa từ trường. Khi hoạt động giải trí của địa từ trường tăng lên thì rìa dưới của ôvan cực quang thông thường sẽ di dời tới những vĩ độ thấp hơn. Tương tự, sự phun trào của Mặt Trời cũng xảy ra đồng thời với sự lan rộng ra của những ôvan cực quang. Nếu từ trường liên hành tinh có hướng ngược với địa từ trường thì nó làm tăng luồng nguồn năng lượng vào trong quyển từ và do đó làm tăng luồng nguồn năng lượng trong vùng cực của Trái Đất. Điều này sẽ tạo ra hệ quả là sự tăng cường hoạt động giải trí của cực quang .
Nam cực quang trên Swifts Creek, Victoria, ÚcCác nhiễu loạn trong quyển từ Trái Đất gọi là bão từ. Các trận bão từ này hoàn toàn có thể tạo ra sự đổi khác bất ngờ đột ngột trong độ sáng và hoạt động của cực quang, gọi là những bão từ phụ. Các xê dịch từ trường của những trận bão từ và bão từ phụ này hoàn toàn có thể sinh ra những đổi khác lớn trong những lưới điện và nhiều lúc làm hỏng những thiết bị điện trong lưới điện, tạo ra sự mất điện hàng loạt. Chúng cũng ảnh hưởng tác động tới hoạt động giải trí của liên lạc viễn thông bằng sóng vô tuyến theo những mạng lưới hệ thống vệ tinh-mặt đất và những mạng lưới hệ thống hoa tiêu. Các trận bão trong quyển từ hoàn toàn có thể lê dài vài giờ hay vài ngày, và những bão từ phụ hoàn toàn có thể diễn ra vài lần trong ngày. Mỗi trận bão phụ hoàn toàn có thể giải phóng hàng trăm TJ nguồn năng lượng, nhiều ngang với lượng điện năng tiêu thụ ở Mỹ trong 10 giờ .

Đo đạc địa từ trường[sửa|sửa mã nguồn]

Địa từ trường có thể được đo với các dụng cụ gọi là từ kế. Dữ liệu của nhiều từ kế cho phép người quan sát lần theo dấu vết của trạng thái hiện tại của địa từ trường. Các số liệu của từ kế thông thường được đưa ra trong dạng các chỉ số 3 giờ để đưa ra phép đo định tính của mức độ hoạt động của địa từ trường. Một trong những chỉ số như vậy gọi là chỉ số K. Giá trị của chỉ số K dao động từ 0 tới 9 và là liên quan trực tiếp với lượng dao động (tương ứng với ngày yên tĩnh) của địa từ trường trong khoảng thời gian 3 giờ. Chỉ số K càng cao thì khả năng diễn ra cực quang càng lớn. Chỉ số K như vậy cần thiết phải gắn liền với một khu vực quan sát cụ thể. Đối với những khu vực không có trạm quan sát, người ta có thể ước tính giá trị cho chỉ số K này bằng cách xem dữ liệu của các điểm quan sát gần đó. Trung bình tổng thể của hoạt động cực quang được chuyển đổi thành chỉ số Kp.

Âm thanh của cực quang[sửa|sửa mã nguồn]

Người ta thường cho rằng việc nhìn thấy cực quang khi nào cũng kèm theo những tiếng nổ tanh tách hay tiếng kêu rền .Sự Viral của những âm thanh này trong khí quyển ( giống như khi người ta nói làm xê dịch những phân tử trong không khí ) là không chắc như đinh. Cực quang diễn ra khoảng chừng 100 km phía trên Trái Đất trong những điều kiện kèm theo không khí cực kỳ loãng, có nghĩa là chúng không hề truyền những âm thanh nghe được đủ xa để hoàn toàn có thể chạm tới mặt đất .Một năng lực là những sóng điện từ được biến hóa thành sóng âm bởi những vật thể gần với người quan sát, hoặc trực tiếp ảnh hưởng tác động tới cơ quan thính giác của người quan sát .Đối với người Inuit và những nền văn hóa truyền thống bắc Canada, người ta đã biết một trong thực tiễn là sự diễn ra của những tiếng kêu hay những tiếng hát là điều có thật. Các âm thanh này nghe thấy đa phần khi người quan sát đã rời xa những chỗ ồn ào hay có chiếu sáng – thường thì trong những chỗ mát mẻ và không có gió của đêm đông. Việc nghe thấy những âm thanh lạ được ví với những sự kiện tâm linh và nó được khắc sâu trong trí nhớ của mỗi cá thể trong cuộc sống họ .Các âm thanh cực quang này được so sánh với âm thanh của hợp xướng rạng đông .Trường ĐH công nghệ tiên tiến Helsinki đã thực thi việc kiểm tra và ghi âm những âm thanh này. Theo báo Kaleva, người ta đã ghi nhận có những tiếng kêu rền, tiếng ầm và tiếng nổ khi có những cực quang vùng cực với mức độ sáng cao .

Cực quang trong văn hóa truyền thống dân gian[sửa|sửa mã nguồn]

Trong thần thoại của Bullfinch năm 1855 của Thomas Bulfinch đã có khẳng định rằng trong thần thoại Na Uy có kể:

Các Valkyrie là các cô gái đồng trinh tựa chiến binh cưỡi ngựa được trang bị áo giáp và giáo. /…/ Khi họ đi về phía mục tiêu của mình, áo giáp của họ tỏa ra ánh sáng lập lòe kỳ lạ, nó chiếu sáng toàn bộ bầu trời phương bắc, tạo ra cái mà con người gọi là “bắc cực quang” hay “ánh sáng phương bắc”[1].

Trong khi nó là một khái niệm gây ấn tượng thì lại không có gì trong văn học của Na Uy cổ tương hỗ việc xác nhận nó. Mặc dù cực quang là thông dụng ở Scandinavia và Iceland thời nay, nhưng năng lực là cực bắc của địa từ trường đã ở xa một cách đáng kể với khu vực này trong những thế kỷ trước khi có những tư liệu về thần thoại cổ xưa Na Uy, điều này lý giải sự thiếu vắng những mối tương quan [ 2 ] .

Thay vì thế, tư liệu cổ nhất của người Na Uy về norðrljós được tìm thấy trong biên niên sử của người Na Uy Konungs Skuggsjá có vào khoảng năm 1250. Người ghi chép sử đã nghe về hiện tượng này từ những đồng bào trở về từ Greenland, và ông ta đã đưa ra ba giải thích có khả năng nhất: Đại dương được bao quanh bằng các ngọn lửa bao la hay ánh sáng mặt trời có thể đến được tới phần đêm của thế giới hoặc các sông băng có thể tích trữ năng lượng để cuối cùng chúng trở thành huỳnh quang[3].

Một trong các tên gọi cổ trong tiếng Thụy Điển cho ánh sáng phương bắc là sillblixt, được dịch ra như là ánh sáng cá trích. Người ta tin rằng ánh sáng phương Bắc là sự phản chiếu màu sắc của các đàn cá trích lớn lên bầu trời[3].

Trong tiếng Phần Lan, tên gọi của ánh sáng phương Bắc là revontulet, lửa của cáo. Theo truyền thuyết, những con cáo tạo ra lửa sống ở Lapland, và revontulet là các tia lửa tạo ra khi chúng phất đuôi của chúng lên trên trời[3][4].

Người Sami tại Lapland cổ (Sápmi) tin rằng người ta cần phải đặc biệt cẩn thận và im lặng[3] khi bị quan sát bởi guovssahasat.

Trong văn hóa dân gian của người Inuit (Eskimo) tại Greenland và miền bắc Canada, ánh sáng phương Bắc là linh hồn của người chết đang chơi bóng bằng đầu lâu hải mã trên trời[3][5]. Tên gọi của họ để chỉ Bắc cực quang là aqsalijaat, dấu vết của những người chơi bóng[3].

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Source: https://vh2.com.vn
Category : Trái Đất