Tải bản đầy đủ (.pdf) (8 trang)

Chu kì hoạt động Mặt trời

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (261.86 KB, 8 trang )

Taùp chớ KHOA HOẽC ẹHSP TP.HCM

Soỏ 10 naờm 2007

CHU Kè HOT NG MT TRI
Trn Quc H*
1.

M u

Mt tri l ngun nng lng v ngun bc x vụ cựng to ln. Cỏc bc x
ú ó ion hoỏ tng khớ quyn trờn cao ca Trỏi t, to nờn tng in li cú tm
quan trng c bit trong thụng tin liờn lc. Cỏc bin ng trong lũng Mt tri,
c th hin qua s thay i cú chu kỡ trờn b mt Mt tri, s lm cho lng
bc x thay i, dn n lng khớ b ion hoỏ tng in li thay i. Nh vy,
gia hot ng Mt tri v trng thỏi ca tng in li Trỏi t cú mi quan h rt
cht ch. hiu c c tớnh ca tng in li Trỏi t, trc ht ta phi nghiờn
cu k Mt tri v hot ng ca nú.
2.

S lc v cu to Mt tri

Mt tri c coi l mt qu cu khớ bỏn kớnh c 7.105km, c to ra ch
yu t khớ Hydro v khớ Helium (98%) vi khi lng c 2.10 30kg. Di sc ộp
ca khi lng khng l ú nhit ti tõm ca Mt tri lờn n hng chc triu
Kelvin, phn ng tng hp ht nhõn Hydro thnh Helium xy ra. 70%
khớ Mt tri tham gia vo phn ng trờn khin Mt tri bin thnh mt khi
plasma núng bng khng l, phúng ra cỏc bc x in t v bc x ht gn nh
vụ tn.
B mt Mt tri m ta nhỡn thy c gi l Quang cu (Photosphere)
mt phn mng ca khớ quyn Mt tri, vi nhit c 6000K. Tip ú l cỏc


phn khớ quyn chớnh nh Sc cu (Chromosphere) v Nht hoa (Corona). Cỏc
bc x t tõm Mt tri truyn ra ngoi bng con ng trc x v sau ú l i
lu. Khi ra n b mt Mt tri, nú cho ta di ph trờn tt c cỏc vựng ca thang
súng in t. Nhit b mt ca Mt tri c xỏc nh khi coi Mt tri nh
vt en tuyt i, vi cụng sut bc x ton phn Q = 3,8.1026W. Mt iu rt l

*

ThS, Ban Thanh tra o to, Trng HSP Tp.HCM

25


Taùp chớ KHOA HOẽC ẹHSP TP.HCM

Tran Quoỏc Haứ

v Mt tri l nhit ca vnh Nht hoa rt cao, c hng triu Kelvin. iu
ny ch cú th lớ gii bng c ch ca hot ng Mt tri.
Mt tri quay quanh trc ca mỡnh mt cỏch rt kỡ l vỡ nú khụng phi l
vt rn. Phn trờn b mt Mt tri, ti xớch o chu kỡ quay c 27 ngy, cũn vựng
cc c 35 ngy. Trong khi ú, cỏc nghiờn cu gn õy cho thy lp trong Mt
tri quay nh mt vt rn vi cựng chu kỡ c 27 ngy.
Mt tri cu to t plasma nờn nú cú t tớnh. T trng Mt tri cú tớnh
cht rt phc tp, liờn quan n chuyn ng quay ca nú m s th hin trờn b
mt Mt tri con ngi cú th quan sỏt c gi l hot ng Mt tri.
3.

Hot ng Mt tri (Solar Activity)


Nm 1612, G. Galileo ó phỏt hin trờn b mt Mt tri cú nhng vt en
ụng gi l vt en Mt tri (Sunspot). ú l nhng vựng sm mu cú ng kớnh
rng nht c 104km, tn ti khong vi ngy n khong mt thỏng. Dng nh
chỳng khụng c nh m thay i mt cỏch cú quy lut.
Nm 1849, Wolf a ra cỏch tớnh s vt en Mt tri nh sau :
R = k(10g + f)
Vi :
R
g
f
k

: s vt en Mt tri (Sunspot number)
: s nhúm vt en
: s vt en riờng l.
: h s ph thuc iu kin quan sỏt.

T nm ú, Wolf cụng b s vt en Mt tri t i thiờn vn Zurich (Thy
S) vi k = 1. S ú cũn c gi l s Wolf (s W) hay s Zurich (s Z).
Nhng nghiờn cu tip theo v Mt tri cho thy Mt tri cú nhng biu
hin khỏc thng na nh cỏc v bựng n thng xy ra vựng Sc cu Nht
hoa c gi l bựng n Mt tri (Solar Flare) v s phúng khớ vnh Nht hoa
(Coronal Mass Ejection, vit tt l CME) ... Chỳng c gi chung l hot ng
Mt tri (Solar Activity).
c trng ca vt en Mt tri l chỳng thm mu (en) hn vựng xung
quanh, tc Quang cu, nhit thp hn Quang cu, c 4000K. ú l vựng cú t
26


Taùp chớ KHOA HOẽC ẹHSP TP.HCM


Soỏ 10 naờm 2007

trng mnh, c 102 10 1 Tesla (so vi t trng trung bỡnh ca Trỏi t l
104 Tesla). Nú thng xut hin thnh tng cp, nh mt lng cc t, cú nh
hng ụng tõy. S o cc xy ra cú chu kỡ 22 nm (hai chu kỡ hot ng ca
Mt tri). Cũn bựng n Mt tri l nhng v n khng khip xy ra ti vựng Sc
cu Nht hoa vi nng lng c 1018 KWh, tc tng ng hng t qu bom
nguyờn t. V n khin khớ Nht hoa b nung núng lờn hng chc triu Kelvin
to ra cỏc bc x cc ngn (EUV) v tia X. ng thi v n cũn tng tc cỏc ht
mang in trong plasma Mt tri (p, e) v chỳng phúng ra khi Mt tri, lao vo
khụng gian vi tc rt ln, ú l s thoỏt khớ vnh nht hoa (CME).
Ngi ta nhn thy bựng n Mt tri, CME v vt en Mt tri cú liờn quan
cht ch, chỳng chng qua l nhng biu hin cỏc lp khỏc nhau ca Mt tri
ca mt hin tng duy nht, ú l cỏc hot ng in t ca Mt tri.
V bn cht ca cỏc hot ng ú cú nhiu vn ta cha bit tng tn
nờn cha th lớ gii y . Tuy nhiờn, theo vt lớ hc hin i ta cú th hỡnh
dung i th nh sau : do Mt tri l mt khi khớ mang in (plasma) nờn khi
khớ chuyn ng s sinh ra t trng, t trng bin i li sinh ra in
trng Vỡ cỏc lp khớ chuyn ng khụng ng b nh ó trỡnh by trờn nờn
cỏc ng sc t nhiu khi b xon li, nú phng lờn v tri lờn mt Quang cu
nh cỏc vt en Mt tri. ng thi, s vn xon cũn lm t cỏc vũng t trong
vựng Sc cu - Nht hoa to nờn s chp mch gõy n khng khip, phúng ra
hng lot bc x súng v ht.
Tuy v chi tit ta cha rừ lm v c ch phỏt sinh cỏc hot ng Mt tri,
nhng hu qu ca cỏc hot ng ú l s thay i cỏc bc x t Mt tri m
Trỏi t thu c ó c nghiờn cu k t rt lõu. T nm 1849, ngi ta ó ly
s R lm ch s biu th hot ng Mt tri. Ngi ta thy ch s ny thay i
mt cỏch cú qui lut. Chu kỡ thng gp nht ca s thay i ny c gi l chu
kỡ Mt tri (Solar Cycle) cú di 11 nm, do Schwabe ra nm 1843. Tớnh t

1755 n nay (cỏc s liu tht s ỏng tin) chỳng ta mi ghi nhn c 23 chu kỡ
Mt tri, mt con s thng kờ cũn quỏ ớt i nghiờn cu v Mt tri.

27


Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP.HCM

Trần Quốc Hà

Ngồi chu kì trên, năm 1912, G.E Hale đã phát hiện ra chu kì 22 năm của
hoạt động Mặt trời. Đây chính là chu kì hoạt động từ (Magnetic Activity Cycle)
của Mặt trời.
Đồng thời hiện nay ngồi chỉ số R để biểu thị độ hoạt động của Mặt trời,
người ta còn dùng chỉ số f10,7cm - thơng lượng bức xạ của bước sóng vơ tuyến
10,7cm của bức xạ Mặt trời. Người ta thấy giữa cách biểu diễn chu kì Mặt trời
qua vết đen và qua thơng lượng f10,7cm của Mặt trời là tương đương nhau.
4.

Số liệu về hoạt động Mặt trời

Ngày nay đài quan trắc Mặt trời hầu như có mặt tại khắp nơi trên Trái đất
(chưa có ở Việt Nam). Các đài có nhiệm vụ quan trắc Mặt trời và thống kê các số
liệu quan trắc. Ngồi ra còn có các đài thiên văn với kính thiên văn thích hợp để
chụp ảnh Mặt trời. Ví dụ, kính thiên văn hiện đại nhất để nghiên cứu Mặt trời
hiện nay đặt tại đảo Canari của Thụy Điển, đường kính 1m, có thể chụp ảnh Mặt
trời với độ phân giải kỉ lục. Để thu thập được nhiều thơng tin hơn về Mặt trời,
người ta còn dùng các vệ tinh nhân tạo. Đó là vệ tinh SOHO (The Solar and
Heliospheric Observatory) phóng năm 1995 bởi cơ quan hàng khơng và vũ trụ
châu Âu và NASA (Mĩ). Nó có thể chụp ảnh Mặt trời bằng tia cực tím để nghiên

cứu bức xạ năng lượng cao của Mặt trời ; vệ tinh TRACE (The Transition
Region and Coronal Explorer) phóng năm 1998 cho phép chụp ảnh Mặt trời ở
bước sóng ngắn với độ phân giải cao gấp chục lần SOHO ; vệ tinh chụp Nhật hoa
Mặt trời bằng tia X của Nhật Yokkoh bị trục trặc năm 2001 sau 10 năm phục vụ.
Gần đây nhất là vệ tinh ACE (Advanced Composition Explorer) với mục đích dự
báo bão Mặt trời – tức những vụ bùng nổ Mặt trời và CME.
Số liệu về hoạt động Mặt trời được cơng bố rộng rãi, miễn phí trên các
trang web sau :
1. http ://www.ips.gov.au : đây là trang web về Mặt trời của Úc.
2. http ://www.sec.noaa.gov : đây là trang web về Mặt trời của Mĩ.
3. http ://www.sidc.oma.be : đây là trang web của Bỉ.

28


Taùp chớ KHOA HOẽC ẹHSP TP.HCM

Soỏ 10 naờm 2007

V ch s Mt tri cỏc trang web thng cho s liu vt en Mt tri trong
ngy (Daili Sunspot Number). õy l s liu quan sỏt thc. Sau ú mi website
cú cỏch lm trn khỏc nhau cú ch s lm trn ca thỏng (Smooth sunspot
number). Vỡ s vt en hng ngy thay i nờn khi ly trung bỡnh thỏng mi
website cú phng phỏp thng kờ khỏc nhau. Vy nờn s liu vt en Mt tri
trung bỡnh thỏng gia cỏc website (vớ d gia cỏc trang web ca M v B) cú th
sai khỏc ti 60% (!). Vỡ vy, khi ly trung bỡnh thỏng ca c mt chu kỡ di ta nờn
ly t mt ngun thng nht. S liu vt en Mt tri hng nm cng l con s
trung bỡnh. Cũn chu kỡ Mt tri cú th c d oỏn da theo s liu hay mụ
hỡnh ca cỏc chu kỡ c quan trc trc ú.
Ngoi s vt en Mt tri, ngi ta cũn s dng ch s biu th hot ng

Mt tri l thụng lng bc x ca bc súng 10,7cm hay tn s 2800 MHz. Ch
s ny cú bin iu tng t s vt en Mt tri nhng nú cú u im : ớt thay
i, o c thng xuyờn, trựng vi thụng lng súng cc ngn (EUV) v tia X.
Trong vic kho sỏt bin thiờn ca cỏc thụng s tng in li Trỏi t theo
hot ng Mt tri ta nờn ly theo s vt en R cỏc chu kỡ di nm, thỏng ; cũn
cỏc chu kỡ ngn nh ngy hoc 3 chu kỡ quay ca Mt tri (81 ngy) thỡ nờn ly
theo f10,7.
5.

Chu kỡ hin nay chu kỡ 23 ca hot ng Mt tri

Chu kỡ 23 c tiờn oỏn theo mụ hỡnh c xõy dng bi 12 nh khoa hc
t 10 trm Mt tri trờn th gii t ngy 25/9/1996 ti cuc hp quc t
Boulder (Colorado M).
Phng tin xõy dng mụ hỡnh ny da trờn cỏc s liu ca i mt t,
cỏc v tinh gn mt t, kớnh Hubble v trm v tr quc t. Chu kỡ c d
oỏn bt u t cui thỏng 4/1996 hoc thỏng 3/1997, t cc i vo khong
1/1999 hay 3/2000 hoc 7/2001. Thi gian tng t cc tiu n cc i d oỏn
l 3 hoc 4 nm. Chu kỡ d oỏn kt thỳc vo cui nm 2006, u 2007. Giỏ tr
cc i ca s vt en vo c t 160 30.
Trong thc t chu kỡ 23 cú th c coi l bt u t thỏng 5/1996. S vt
en Mt tri lm trn cc i t c vo thỏng 4/2000 vi giỏ tr 120,8.
29


Tran Quoỏc Haứ

Taùp chớ KHOA HOẽC ẹHSP TP.HCM

Hỡnh 1. Hỡnh dỏng ca hot ng chu kỡ 23 th hin qua s vt en v thụng lng

10,7cm c tiờn oỏn t trc khi chu kỡ bt u (trc nm 1996)
Bng 1. S liu vt en thc t trong chu kỡ 23 (tớnh n n m 2005)

Nm
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004

S Rz
8,6
21,5
64,3
93,3
119,6
111,0
104,0
63.7
40.4

Bng 2. Bng bin ng bóo t trong chu kỡ 23

Nm
1998
2000

2001
2002
2003

30

(Ngy)/ (thỏng)
4/5 ; 27/8 ; 25/9
15/7 ; 12/8 ; 5/10
31/3 ; 6,24/11
2/4
16/8 ;28/10


Taùp chớ KHOA HOẽC ẹHSP TP.HCM

Soỏ 10 naờm 2007

Nh vy, chu kỡ 23 xy ra rt ging nh tiờn oỏn. Tuy nhiờn, nú cng cú
nhng bt thng. ú l s xut hin cc i ph vo thỏng 11.2002 v s o
cc chm chp hn so vi cỏc chu kỡ khỏc. Nhiu mụ hỡnh Mt tri mi vi cỏc
cỏch lớ gii mi v c ch ca hot ng Mt tri ang c xõy dng trờn c s
nghiờn cu chu kỡ 23 ny.

Hỡnh 2. Hỡnh dỏng ca hot ng chu kỡ 23 th hin qua s vt en trong thc t

6.

Kt lun


Vt en Mt tri v cỏc hot ng Mt tri c bit n t lõu bi cỏc nh
hng ca chỳng n i sng con ngi núi chung, tng in li núi riờng. Ngy
nay vic nghiờn cu Mt tri cú nhiu phng tin hn, trong ú Internet úng
mt vai trũ quan trng trong vic ph bin cỏc s liu quan trc v Mt tri, phc
v cho tt c cỏc nghiờn cu v mi quan h Mt tri v Trỏi t trờn ton th
gii.
TI LIU THAM KHO
[1]. Asgeis Brekke (1997), Physics Of The Upper Polar Atmosphere, Praxis
Publishing Ltd.

31


Tran Quoỏc Haứ

Taùp chớ KHOA HOẽC ẹHSP TP.HCM

[2]. Curt Suplee (2004), A Stormy Star, Nat. Geog Paper 8, Juli 2004.
[3]. Harold Zirin (1998), Astrophysics Of The Sun, Cambridge University Press.
[4]. J.K. Hargreaves (1942), The Solar Terrestrial Environment, Cambridge
University Press.
[5]. Trn Quc H (2004), Giỏo Trỡnh Thiờn Vn Hc i Cng, NXB HQG
Tp.HCM.
Túm tt :
Chu kỡ hot ng Mt tri
Tt c cỏc mi quan h Mt tri Trỏi t u c iu khin bi
cỏc hnh vi ca Mt tri. Tỏc ng ca hot ng Mt tri, c bit l trong
chu kỡ 23 hin nay lờn tng in li Trỏi t c tỏc gi cp trong cỏc
nghiờn cu ca mỡnh. Bi bỏo ny em li nhng hiu bit v hot ng Mt
tri, cho bit phng thc thu thp s liu hot ng Mt tri t Internet v

gii thiu chu kỡ Mt tri hin thi, nhm mc ớch nghiờn cu mi quan h
gia Mt tri v tng in li Trỏi t.
Abstract :
The Solar cycle
All Solar Terrestrial relations are driven by Solar behaviour. The
effect of Solar Activity, especially in the 23th Cycle on the Earth s
Ionosphere, is investigated in the authors research. This paper is about the
Solar Cycle and shows how to collect the data of the Solar Activity from
Internet in order to study the relation between the Sun and the Earths
Ionosphere.

32



×