Gió mặt trời là gì
Gió mặt trời là một hiện tượng vật lý trong đó ánh sáng mặt trời tạo ra một lực áp suất áp đến bề mặt vật thể trong không gian, gây ra một lực đẩy tác động lên các vật thể đó và làm chúng di chuyển. Hiện tượng này xảy ra do ánh sáng mặt trời tương tác với các hạt vật chất nhưng không khí hoặc các hạt khí khác trong không gian và gây ra lực áp suất. Gió mặt trời cũng được gọi là lực đẩy ánh sáng hoặc lực Foton.
Gió mặt trời là một dòng chất và năng lượng từ Mặt Trời được phóng ra và truyền đến Trái Đất. Các hạt vật chất và các dòng năng lượng này gồm chủ yếu là proton và electron, được phóng ra từ bề mặt Mặt Trời và di chuyển với tốc độ cao trên không gian. Khi gió mặt trời tác động đến Trái Đất, nó có thể gây ra những hiện tượng như sóng điện từ, bão phấn hoa, hoặc tạo ra các hiện tượng ánh sáng đẹp mắt như đèn phía Bắc và Nam cực. Ngoài ra, gió mặt trời còn có tác động đáng kể đến môi trường, tạo ra các hiện tượng như mưa ion, tăng sự xâm nhập của bức xạ vào tầng khí quyển, và có ảnh hưởng đến việc hoạt động của vệ tinh và trạm vũ trụ.
Gió mặt trời thổi bao xa?
Gió mặt trời có thể thổi đến toàn bộ hệ mặt trời và vượt xa nữa, tuy nhiên, tốc độ gió mặt trời khá chậm, chỉ khoảng 400 km/giây. Do đó, cần rất nhiều thời gian và khoảng cách để gió mặt trời có thể tác động đến các hành tinh và thiên thể trong không gian.
Các nghiên cứu cho thấy gió mặt trời có thể ảnh hưởng tới hệ thống tên lửa và vệ tinh, gây ra các sự cố và thiệt hại về kỹ thuật trong không gian. Nó cũng có thể gây ra các hiện tượng thiên văn như sấm sét mặt trời và bão cát vũ trụ. Tuy nhiên, tầm ảnh hưởng của gió mặt trời cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, như độ lớn và hướng của cơn gió, mật độ và áp suất của khí quyển, cũng như cường độ của hoạt động mặt trời.
Tốc độ gió mặt trời
Tốc độ gió mặt trời có thể đạt hàng triệu km/h, nhưng đó là ở lớp vỏ mặt trời (corona) và không gây ảnh hưởng đến Trái đất. Tuy nhiên, tốc độ trung bình của gió mặt trời được đo tại vị trí Trái đất là khoảng 400 km/s.
Tốc độ nhanh gấp hàng trăm lần tốc độ của gió trên trái đất. Tuy nhiên, do khí quyển mặt trời rất thưa nên gió mặt trời không ảnh hưởng đến các hành tinh của hệ Mặt trời, chỉ gây ra hiệu ứng trên nhiều vật thể nhỏ hơn như các hạt vũ trụ và vật liệu trong không gian. Hiện nay, các nhà khoa học đang nghiên cứu và tìm hiểu về gió mặt trời để có thể áp dụng trong các công nghệ mới như tàu vũ trụ hoặc các thiết bị không gian khác.
Một vụ phóng khối lượng vành (CME) được NASA và Đài quan sát Mặt trời và Heliospheric (SOHO) của NASA và ESA chụp lại. (Tín dụng hình ảnh: NASA / GSFC / SOHO / ESA)
Bất chấp tốc độ chóng mặt ấn tượng mà một số luồng gió mặt trời đạt được, chính gió mặt trời chậm hơn đã khiến các nhà khoa học phải vò đầu bứt tai.
Jim Klimchuk, nhà vật lý năng lượng mặt trời tại Trung tâm Chuyến bay Vũ trụ Goddard của NASA ở Greenbelt, Maryland, cho biết: “Theo nhiều khía cạnh, gió Mặt trời chậm còn là một bí ẩn lớn hơn”.
Sứ mệnh Ulysses của NASA, được thực hiện vào năm 1990, đã tiết lộ một số manh mối về nguồn gốc của luồng gió chậm khi nó bay quanh các cực của mặt trời. Nó phát hiện ra rằng trong thời gian hoạt động mặt trời tối thiểu, gió mặt trời bắt nguồn chủ yếu từ đường xích đạo của mặt trời.
“Khi chu kỳ Mặt Trời tiến dần đến cực đại, cấu trúc của gió Mặt Trời thay đổi từ hai chế độ riêng biệt – nhanh ở các cực và chậm ở xích đạo – thành một dòng hỗn hợp, không đồng nhất.” theo một tuyên bố của NASA trên Tàu thăm dò Mặt trời Parker và sự ra đời của gió Mặt trời (mở trong tab mới).
Tàu Parker Solar Probe sẽ điều tra bí ẩn này trong sứ mệnh quan sát mặt trời kéo dài 7 năm của nó. Klimchuk nói: “Nó mang lại hứa hẹn tuyệt vời cho việc tiết lộ những hiểu biết mới cơ bản.
Ảnh hưởng của gió mặt trời
Gió mặt trời có một tác động rất lớn đến hệ Mặt trời – Trái Đất. Trong hệ Mặt trời, gió mặt trời di chuyển với tốc độ cực cao, đạt tới hàng triệu km/giây. Sự di chuyển này tạo ra một áp suất động lớn, làm cho không gian xung quanh nó phình lên, gây ra những ảnh hưởng đáng kể đến các hành tinh, cả Trái Đất.
Một trong những ảnh hưởng của gió mặt trời là tạo ra Bầu khí quyển. Đây là lớp khí quyển bao phủ toàn bộ Trái Đất, bảo vệ chúng ta khỏi các tia cực tím và phản xạ ánh sáng mặt trời. Gió mặt trời giúp duy trì sự tồn tại của bầu khí quyển, tuy nhiên, nó cũng tạo ra một số tác động không tốt đến sức khỏe con người.
Một trong những tác động đó là ảnh hưởng đến việc sử dụng các thiết bị điện tử, nhất là các hệ thống viễn thông và GPS. Các sóng điện từ do gió mặt trời tạo ra có thể tạo ra nhiễu, làm giảm chất lượng tín hiệu và làm cho các thiết bị không thể hoạt động bình thường.Các tác động của gió mặt trời cũng ảnh hưởng đến quỹ đạo của các hành tinh trong hệ mặt trời. Ví dụ, các hạt mạnh của gió mặt trời có thể thổi bay khỏi bầu khí quyển của các hành tinh và gây ra sự biến đổi trong quỹ đạo của chúng.
Ngoài ra, gió mặt trời còn ảnh hưởng đến môi trường trên Trái đất. Các hạt mang điện tích của gió mặt trời có thể tương tác với trường từ của Trái đất và gây ra các hiện tượng như động đất, sóng thần và sấm sét. Nó cũng có thể gây ra các rối loạn trong các mạng điện trên Trái đất, gây ra mất điện và các vấn đề liên quan đến an ninh lưới điện.
Cuối cùng, gió mặt trời cũng ảnh hưởng đến văn hóa và tín ngưỡng của con người. Nhiều nền văn hóa trên thế giới đều có các tín ngưỡng và truyền thuyết liên quan đến mặt trời và gió mặt trời. Ví dụ, người Ai Cập cổ đại tôn sùng thần Ra, thần mặt trời, và các người Mesoamerican tôn sùng thần Tonatiuh, thần của ánh sáng và năng lượng mặt trời.
Trên thế giới hiện đại, gió mặt trời cũng được sử dụng để tạo ra điện năng tái tạo thông qua các trang thiết bị năng lượng mặt trời. Tuy nhiên, để tận dụng tối đa tiềm năng của gió mặt trời, các nhà khoa học cần phải hiểu rõ hơn về cách mà gió mặt trời ảnh hưởng đến Trái đất và các hệ thống năng lượng trên đó.
Làm thế nào để các nhà khoa học Nghiên cứu gió mặt trời?
Các sứ mệnh máy bay trực thăng nghiên cứu mặt trời và ảnh hưởng của nó đối với hệ mặt trời, bao gồm cả ảnh hưởng của gió mặt trời.
Theo NASA, mục tiêu của những sứ mệnh này (mở trong tab mới) là “hiểu mọi thứ từ cách hình thành bầu khí quyển của các hành tinh, đến cách thời tiết không gian có thể ảnh hưởng đến các phi hành gia và công nghệ gần Trái đất đến vật lý xác định vùng lân cận của chúng ta trong không gian.”
Hiểu được môi trường mặt trời không có nghĩa là kỳ công, do đó tại sao có cả một đội các sứ mệnh không gian chuyên tìm hiểu về mặt trời của chúng ta và hành vi của nó. Những sứ mệnh này có thể được gọi chung là một đài quan sát duy nhất, Đài quan sát Hệ thống Vật lý Trực thăng (HSO).
HSO bao gồm một số tàu vũ trụ mặt trời, nhật quyển, địa không gian và hành tinh bao gồm Tàu thăm dò Mặt trời Parker trong một sứ mệnh táo bạo “chạm” vào mặt trời, Đài quan sát Mặt trời và Heliospheric (SOHO) – một nỗ lực chung giữa NASA và Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) ), Đài quan sát Quan hệ Mặt đất Mặt trời (STEREO) bao gồm hai đài quan sát gần giống hệt nhau, một nằm ở phía trước quỹ đạo Trái đất và đài còn lại ở phía sau và Quỹ đạo Mặt trời của ESA đang lần đầu tiên quan sát các vùng cực chưa được phát hiện của Mặt trời.