Nghiên cứu bão từ năm 2003

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ Cao Thị Vĩnh Phương LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2011 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ CAO THỊ VĨNH PHƯƠNG Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ Mã số: 102 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Trần Quốc Hà Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2011 2 Mục lục Mục lục .......................................................................

pdf66 trang | Chia sẻ: huyen82 | Lượt xem: 1605 | Lượt tải: 0download
Tóm tắt tài liệu Nghiên cứu bão từ năm 2003, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
................................................ 0 Danh mục các hình: ..................................................................................................... 4 Danh mục bảng số liệu: ............................................................................................... 6 Lời cảm ơn .................................................................................................................. 7 Mở đầu ........................................................................................................................ 8 Chương 1 : Tổng quan về bão từ. ............................................................................. 10 1.1. Bão từ và những tác hại của bão từ: ................................................................... 10 1.1.1. Bão từ là gì? ................................................................................................ 10 1.1.2.Tác hại của bão từ: ....................................................................................... 10 1.2. Từ trường Trái Đất: ............................................................................................ 11 1.2.1.Sự biến động của từ trường Trái Đất. .......................................................... 12 1.2.2.Từ quyển Trái Đất. ....................................................................................... 13 * Vành đai bức xạ Van Allen (Van Allen radiation belts):.................................. 15 Chương 2: Lý thuyết về bão từ. ................................................................................ 16 2.1. Mặt Trời – nguồn gốc của bão từ: ...................................................................... 16 2.1.1Vết đen MT: .................................................................................................. 16 2.1.2. Bùng nổ MT: ............................................................................................... 17 * Sự kiện proton (proton event): ........................................................................... 18 2.1.3. Sự phĩng vật chất Nhật hoa (Coronal Mass Ejection – CME ): ................. 18 2.1.4.Giĩ MT: ........................................................................................................ 19 2.2.Một số giải thích và cơ chế gây bão từ: .............................................................. 20 2.2.1.Một số giải thích về bão từ: ......................................................................... 20 2.2.1.1.Lý thuyết của Chapman – Ferraro: ....................................................... 20 2.2.1.2. Lý thuyết mới – thời tiết của vũ trụ: .................................................... 22 2.2.2.Cơ chế hình thành bão từ và hạ bão từ: ....................................................... 23 2.3.Một vài chỉ số liên quan đến bão từ: ................................................................... 26 2.3.1.Chỉ số hành tinh Kp: .................................................................................... 26 2.3.2.Chỉ số Ap: .................................................................................................... 27 2.3.3.Chỉ số S – solar radiation storm: .................................................................. 28 2.3.4.Chỉ số R – radio blackout: ........................................................................... 28 Chương 3: Nghiên cứu bão từ trong năm 2003 ........................................................ 29 3.1. Mục đích: ........................................................................................................... 29 3.2. Phương pháp nghiên cứu: .................................................................................. 29 3.3. Nghiên cứu chu kỳ hoạt động 23 của MT: ........................................................ 29 3.4. Khảo sát hoạt động của MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003................................. 31 3.4.1. Khảo sát vết đen MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003: ................................... 31 3.4.1.1.Vùng 484: .............................................................................................. 32 3.4.1.2.Vùng 486: .............................................................................................. 33 3 3.4.1.3.Vùng 488: .............................................................................................. 34 3.4.2. Sự kiện proton (proton event): .................................................................... 35 3.4.3.Khảo sát sự phĩng vật chất của Nhật hoa – CME từ 19/10 – 4/11/2003: ... 37 3.4.4. Khảo sát sự biến động của chỉ số Dst từ 1/10 – 31/11/2003: ..................... 40 3.5. So sánh cường độ bão từ trong năm 2003 và năm 2002 – 2004, 2005: ............. 44 3.6.Tình hình bão từ xảy ra tại nước Việt Nam ........................................................ 46 Chương 4: Kết luận và kiến nghị .............................................................................. 50 Phụ lục 1:Ảnh hưởng của bão từ lên hệ thống ống dẫn dầu ..................................... 51 Phụ lục 2:Ảnh hưởng của bão từ lên hệ thống tải điện ............................................. 53 Phụ lục 3: Các thiết bị dự báo bão Mặt Trời và bão từ ............................................. 55 Phụ lục 4: Dự đốn bão từ vào năm 2013 ................................................................. 58 Phụ lục 5: Chỉ số Dst tháng 10 – 11/2003. ............................................................... 61 Phụ lục 6: Các kí hiệu viết tắt. .................................................................................. 63 Tài liệu tham khảo. .................................................................................................... 64 4 Danh mục các hình: Hình 1.1. Hệ thống đường dây điện và hệ thống ống dẫn dầu. ................................ 11 Hình 1.2: Từ trường Trái Đất .................................................................................... 12 Hình 1.3: Hình dạng từ quyển Trái Đất. .................................................................. 13 Hình 1.4: Các vành đai bức xạ: màu đỏ - vành đai trong ; màu xám - vành đai ngồi. ............................................................................................................................. 15 Hình 2.1. Số vết đen MT quan sát trung bình hàng năm từ năm 1900 – 2000 ......... 16 Hình 2.2: ảnh chụp CME ........................................................................................ 19 Hình 2.3: CME được phĩng ra từ MT. ..................................................................... 19 Hình 2.4: Vịng điện bao quanh T Đ. ........................................................................ 20 Hình 2.5: Các lớp điện tích và các dịng điện trong từ quyển T Đ .......................... 22 Hình 2.6: Các đường sức từ của IMF ....................................................................... 23 Hình 2.8: IMF kết nối với từ trường Trái Đất .......................................................... 24 Hình 2.9: Quá trình đĩng mở của các đường sức của T Đ dưới tác động của giĩ MT và IMF. ................................................................................................................... 25 Hình 2.10 : Các pha của hạ bão từ: .......................................................................... 25 Hình 2.11: Cực quang ở phía trên núi lửa Eyjafjallajưkull tại Iceland ..................... 26 Hình 3.1: Nhĩm vết đen 484 .................................................................................... 32 Hình 3.2: Sự thay đổi kích thước vùng 484 .............................................................. 32 Hình 3.3: Nhĩm vết đen 486 .................................................................................... 33 Hình 3.4: Sự thay đổi kích thước vùng 486 .............................................................. 33 Hình 3.5: Nhĩm vết đen 488 .................................................................................... 34 Hình 3.6: Sự thay đổi kích thước vùng 488. ............................................................. 34 Hình 3.7: Biểu đồ mơ tả mật độ hạt và mức năng lượng tương ứng trong các ngày 28/10 – 6/11/2003 ......................................................................................................... 36 Hình 3.8: Tốc độ của CME từ 21/10 – 4/11/2003. ................................................... 39 Hình 3.9: Sự thay đổi vận tốc giĩ MT từ 19/10 – 4/11/2003.................................... 39 Hình 3.10 : Chỉ số Kp từ ngày 29/10 – 1/11/2003 .................................................... 39 Hình 3.11: Chỉ số Dst của từng ngày trong suốt tháng 10 và 11/2003 ..................... 41 Hình 3.12: Chỉ số GIC .............................................................................................. 42 Hình 3.13: Chỉ số Dst của tháng xuất hiện bão từ cĩ cường độ mạnh nhất trong năm 2002, 2004, 2005. .................................................................................................. 46 Hình 3.14: Sơ đồ vị trí các trạm dự báo bão từ Sapa, Phú Thụy, Đà Lạt, Bạc Liêu. 48 Hình 3.15 : Đồ thị mơ tả sự biến thiên của thành phần H tại hai trạm Bạc Liêu và Phú Thụy trong năm 2005 ............................................................................................. 48 Hình 1: Mơ hình dịng điện GIC chạy trong ống dẫn. .............................................. 51 Hình 2 : Mơ hình thiết bị bảo vệ ống dẫn chống bị bào mịn do dịng GIC. ............ 52 Hình 3 : Trường địa từ và sự thay đổi điện thế giữa ống dẫn và đất quan sát tại Canada vào tháng 6-7 năm 2000. .................................................................................. 52 Hình 4 : Mơ hình điện thế bề mặt T Đ – ESP tạo dịng GIC chạy qua hệ thống tải điện. ............................................................................................................................... 53 Hình 5: SOHO spacecraft. ....................................................................................... 55 5 Hình 6: Vị trí điểm lagrangian ................................................................................. 55 Hình 7: ACE satelite ................................................................................................. 56 Hình 8 : Wind spacecraft. ......................................................................................... 56 Hình 9: GOES satelite ............................................................................................... 57 Hình 10 : IMAGE spacecraft. ................................................................................... 57 Hình 11: Chu kỳ 24 sẽ tương tự như chu kỳ đạt cực đại năm 1928. ........................ 58 Hình 12: số vết đen MT từ năm 2001 – 2016 ........................................................... 58 Hình 13: Số vết đen MT từ năm 2001 – 2019. Đường màu đỏ chỉ số vết đen dự đốn. .............................................................................................................................. 59 6 Danh mục bảng số liệu: Bảng 1: Các loại bùng nổ MT. .................................................................................. 17 Bảng 2: Mối liên hệ giữa chỉ số K và G ................................................................... 27 Bảng 3: Chỉ số S ........................................................................................................ 28 Bảng 4: Chỉ số R – radio blackout ............................................................................ 28 Bảng 5: Số vết đen làm trơn (SSN) trung bình trong thực tế của chu kỳ 23 : .......... 30 Bảng 6: Số vụ CME xảy ra trong chu kỳ thứ 23 ....................................................... 30 Bảng 7: Những vụ bùng nổ MT tiêu biểu trong chu kỳ 23 ....................................... 30 Bảng 8: Những nhĩm vết đen cĩ liên quan đến các vụ bùng nổ MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003 ................................................................................................................. 31 Bảng 9: Sự kiện Proton ( năng lượng, mật độ) ........................................................ 35 Bảng 10: Giĩ MT (vận tốc, mật độ) cường độ IMF, vận tốc CME .......................... 38 Bảng 11 So sánh hoạt động MT trong các năm 2002, 2003, 2004, 2005: ............... 45 Bảng 12: So sánh cường độ bão từ trong năm 2003, 2004, 2005: ............................ 45 Bảng 13: Tọa độ địa lý các trạm dự báo, và tên các thiết bị nghiên cứu bão từ ....... 47 Bảng 14: Số trận bão từ xảy ra tại Việt Nam từ năm 1986 – 2008: .......................... 48 Bảng 15: Cường độ bão từ qua các năm: .................................................................. 48 Bảng 16: Mối liên hệ giữa cường độ dịng GIC và dịng AC .................................. 54 7 Lời cảm ơn Vật lý, mơn học đã theo tơi suốt 10 năm từ khi tơi học lớp 7 cho đến khi tơi vào đại học. Đến học kỳ I của năm ba, tơi được học mơn thiên văn học. Nhiều điều mới lạ đã đến với tơi. Vật lý khơng cịn là những mảng cơ, nhiệt, điện, quang nằm một cách riêng rẻ nữa mà tất cả đều nằm trong một thể thống nhất tác động qua lại, cái này là nguyên nhân đồng thời là hệ quả của cái kia. Và tất cả nằm trong một vũ trụ kỳ bí mà bản thân tơi mới thật sự chạm tay vào và bắt đầu từng bước đi trên con đường của khoa học. Lúc này tơi nhớ lại một câu nĩi trong quyển sách thiên văn học đã gây cho tơi nhiều suy ngẫm: “Ai khơng biết tí gì về thiên văn học hiện đại, người đĩ khơng thể được coi là đã học hành đầy đủ”. Vâng, đúng thế! Con người đã khám phá được những điều bí ẩn trên Trái Đất, làm cho cuộc sống của nhân loại văn minh, tiện nghi hơn. Từ đĩ lại dẫn dắt ta đến một cuộc chiến mới với thiên nhiên để bảo vệ và phát triển nền văn minh ấy. Thiên văn học hiện đại chính là một phương thức, một vũ khí để con người chống chọi trong cuộc chiến đĩ. Chính vì thế thiên văn học đã cho tơi nhiều hứng khởi và thích thú. Tơi nhận thấy khi làm luận văn tốt nghiệp này mình cĩ hai điều may mắn. Thứ nhất, tơi tình cờ được làm về mảng thiên văn học. Thứ hai, đề tài “nghiên cứu bão từ trong năm 2003” đối với tơi cĩ một chút ẩn và một chút hiện, nĩ làm tơi khơng khỏi tị mị, suy nghĩ. Một chút hiện – những điều tơi được biết qua báo chí về tầm ảnh hưởng của bão từ. Một chút ẩn – những cơ chế nguyên nhân hình thành nên bão từ. Bắt tay vào làm đề tài này mục đích của tơi muốn hiểu rõ về cơ chế và những nguyên nhân gây nên bão từ cụ thể bão từ trong năm 2003. So sánh cường độ của bão từ với những năm khác sau cực đại. Bên cạnh đĩ cĩ thể rút ra nhận xét chung về tình hình bão từ sau cực đại trong thời gian tới. Đồng thời tìm hiểu việc nghiên cứu bão từ tại nước Việt Nam trong nhiều năm qua. Em xin cảm ơn sự chỉ dẫn tận tình của cơ Trần Quốc Hà và các thầy cơ trong khoa lý đã dạy dỗ em trong suốt bốn năm qua. Cảm ơn các bạn trong lớp đã hỗ trợ tơi trong việc tìm kiếm tài liệu để tơi cĩ thể hồn thành bài luận kịp thời gian. Với khả năng cịn hạn chế chắc chắn bài luận cịn gặp nhiều sai sĩt, tơi hy vọng nhận thêm sự gĩp ý của thầy cơ và các bạn. Sinh viên thực hiện Cao Thị Vĩnh Phương 8 Mở đầu Mặt Trời (MT) là một ngơi sao gần chúng ta nhất. Bên cạnh đĩ MT là một ngơi sao hoạt động mạnh cung cấp khơng chỉ ánh sáng cho Trái Đất (TĐ) mà đồng thời gây ra những thiên tai cho sự sống trên TĐ. Vì thế khi khoa học vũ trụ phát triển, việc nghiên cứu MT và hoạt động của MT là một việc thiết yếu mang ý nghĩa thực tiễn to lớn. Bão địa từ hay cịn gọi là bão từ là thời kỳ kim la bàn dao động đột ngột và mãnh liệt. Người ta cho rằng nguyên nhân gây ra bão địa từ là do bão Mặt Trời gây nên. Từ năm 1930 Chapman và Ferraro đã đưa ra lý thuyết về bão từ, tuy nhiên vẫn cịn chưa cụ thể và rõ ràng. Cho đến những năm 1960 vận tốc giĩ MT được đo chính xác thì lúc này hình dạng từ quyển TĐ được mơ phỏng một cách đầy đủ cĩ dạng “quả trứng gà đẻ non” do tác động của giĩ MT. Tới những năm 1970 bão từ được định nghĩa theo lý thuyết mới – thời tiết của vũ trụ - là những nhiễu loạn của từ quyển, do các nhiễu loạn trong vũ trụ gây nên. Những nhiễu loạn này là do hoạt động của MT cụ thể là bão MT. Bão MT bao gồm các hiện tượng bùng nổ MT và CME (Coronal Mass Ejection), là một dạng hoạt động của MT diễn ra tại sắc cầu và Nhật hoa. Bão MT chính là sự phĩng thích đột ngột những bức xạ điện từ ở mọi bước sĩng và bức xạ hạt với năng lượng lớn vào khơng gian. Khi đi đến Trái Đất nĩ cĩ thể tương tác với từ quyển TĐ gây ra bão từ. Nguyên nhân dẫn đến những hoạt động của MT là do thành phần cấu tạo nên MT và sự tự quay của MT. MT là một khối khí với lớp khí trong nhân tồn tại dưới dạng plasma ở nhiệt độ cao hàng chục triệu độ. Những hạt plasma này đĩng băng vào các đường sức từ của MT làm cho các đường sức từ như những sợi dây điện. Do MT tự quay với chu kỳ khoảng 27 ngày, gây ra sự quay khơng đồng bộ của các lớp khí trong MT làm cho các vùng dây điện bị xoắn lại tạo nên vùng hoạt động (active region). Các dây xoắn trồi lên trên bề mặt MT như những vết đen MT – nơi từ trường MT trở nên bất thường. Bên cạnh đĩ, các dây điện của MT bị chập mạch, 9 phĩng ra ngồi vũ trụ những đợt năng lượng lớn kèm theo các tia bức xạ ở đủ mọi bước sĩng gọi là bùng nổ MT và CME. Hoạt động của MT biến thiên tuần hồn theo chu kỳ khoảng 11 năm. Tính đến nay đã được 23 chu kỳ (mốc từ năm 1749) và bắt đầu sang chu kỳ 24 được hơn 2 năm (từ 2009 đến nay) Nghiên cứu bão từ xảy ra trong các chu kỳ trên người ta nhận thấy những ngày cĩ bão từ mạnh diễn ra ngay sau các đợt bão MT với các vụ bùng nổ và CME cĩ cường độ và tốc độ lớn, tiêu biểu là trong chu kỳ 23 ( từ 5/1996 – 10/2008) vào năm 2003 ( khoảng thời gian từ 10 -11/2003). Vì vậy trong đề tài “Nghiên cứu bão từ trong năm 2003” tơi tập trung nghiên cứu bão MT và bão từ trong thời gian từ 10- 11/2003 để tìm mối liên hệ giữa hai hiện tượng trên. Đề tài gồm hai nội dung chính: Thứ nhất: nghiên cứu nguyên nhân và cơ chế hình thành một cơn bão từ. Thứ hai: khảo sát tình hình bão từ trong năm 2003 cụ thể như sau: § Tìm hiểu đặc điểm các hoạt động của MT trong thời gian xảy ra bão từ (10-11/2003) ( kích thước các vết đen ). § Khảo sát những sự kiện bùng nổ MT, sự kiện proton ( mật độ, năng lượng), CME (tốc độ), giĩ MT (tốc độ, mật độ ), từ trường liên hành tinh IMF (cường độ, hướng). § Khảo sát sự biến động của chỉ số Dst; rút ra nhận xét về sự ảnh hưởng của bão MT đối với sự xuất hiện và cường độ bão từ trên TĐ. § Nhận xét về cường độ bão từ sau cực đại một chu kỳ qua việc so sánh cường độ bão từ trong năm 2003 với năm 2002, 2004, 2005. Đồng thời, đề tài cịn tìm hiểu tình hình bão từ xảy ra tại Việt Nam (số trận bão từ và cường độ bão từ mạnh nhất xảy ra trong một năm) và những ảnh hưởng mà bão từ gây ra cho con người, cơ sở vật chất trên TĐ. Qua đĩ tơi cĩ thể rút ra nhận xét chung và đưa ra kiến nghị về tình hình nghiên cứu bão từ tại Việt Nam. 10 Chương 1 : Tổng quan về bão từ. 1.1. Bão từ và những tác hại của bão từ: 1.1.1. Bão từ là gì?: Bão địa từ hay cịn gọi là bão từ là thời kỳ kim la bàn dao động đột ngột và rất mạnh. Người ta cho rằng nguyên nhân gây ra bão địa từ là do bão Mặt Trời gây nên. Từ năm 1930 đến nay nĩi chung cĩ hai lý thuyết tiêu biểu giải thích về cơ chế hình thành bão từ. Một trong những lý thuyết đĩ được chấp nhận hiện nay là lý thuyết “thời tiết của vũ trụ” (xem phần 2.2.1) Một cơn bão từ kinh điển cĩ 3 pha: Pha đầu: do sự nén ép của giĩ MT lên từ quyển làm cho từ trường TĐ tăng (cụ thể là thành phần H, cĩ thể tăng từ từ hoặc bất ngờ), kéo dài vài giờ. Pha chính: sự giảm mạnh của thành phần từ trường H tạo thành cực tiểu kéo dài vài ngày. Pha này cĩ liên quan đến các vịng điện cĩ trong vành đai bức xạ Allen của từ quyển. Pha phục hồi: sự trở lại chậm chạp của từ trường, kéo dài vài ngày. Pha này cĩ liên quan đến sự khuếch tán của các hạt tích điện cấu tạo nên vịng điện gây pha chính. 1.1.2.Tác hại của bão từ: Ngày nay, với cuộc sống cơng nghệ cao, thiết bị điện tử hầu như cĩ mặt phổ biến ở nhiều nơi trên T Đ. Vì thế tác hại của bão từ ngày càng nghiêm trọng và thể hiện rõ trong các lĩnh vực kinh tế và y tế sau: -Thứ nhất, những cơn bão từ mạnh cĩ thể làm tê liệt hệ thống dẫn điện gây mất điện hàng loạt (xem phụ lục 2). Điển hình nhất là cơn bão từ vào ngày 13 tháng 3 năm 1989 đã làm tê liệt hệ thống điện ở Quebec, Canada và một phần nước Mỹ. Ngồi ra vào ngày 30 tháng 10 năm 2003 một trận bão từ lớn gây ra sự mất điện khoảng 1 tiếng ở Malmư thuộc miền nam Sweden. 11 -Thứ hai, bão từ cĩ thể làm tăng quá trình ăn mịn ống dẫn dầu được lắp đặt trong lịng đất (xem phụ lục 1). -Thứ ba, bão từ cũng cĩ tác động lớn đối với sức khoẻ con người, đặc biệt là đối với tim mạch và hệ thần kinh. Trong những ngày xuất hiện bão từ, đặc biệt là những cơn bão mạnh, đột ngột, bệnh nhân tim mạch cĩ thể tăng lên 30%. Hình 1.1. Hệ thống đường dây điện và hệ thống ống dẫn dầu. ( ( Ngồi ra, như ta đã biết hệ thống thơng tin liên lạc tên mặt đất phụ thuộc nhiều vào độ dẫn điện của tầng điện ly. Trong thời gian xảy ra bão từ trạng thái của tầng điện ly thay đổi mạnh ( thay đổi độ dẫn điện, độ cao và bề dày) nên sự liên lạc sẽ bị xấu đi, cĩ khi bị gián đoạn hẳn. 1.2. Từ trường Trái Đất: Trái đất được xem như là một thỏi “nam châm khổng lồ” với trục từ hợp với trục quay của T Đ một gĩc 11,20. Trục từ cắt T Đ tại hai cực gọi là cực từ Nam và cực từ Bắc. Hình dạng của từ trường TĐ cũng giống như từ trường của một thỏi nam châm. Tuy nhiên các đường sức từ đi vào cực từ Bắc và đi ra ở cực từ Nam. Từ trường TĐ cĩ cường độ khoảng 0,5 G. 12 Hình 1.2: Từ trường Trái Đất ( Do T Đ tự quay làm cho các nguyên tố sắt nằm trong nhân ở trạng thái lỏng quay theo, sinh ra dịng điện từ đĩ sinh ra từ trường. Từ trường này khơng đổi và chiếm 94% trong từ trường T Đ. Cịn lại 6% là phần từ trường biến đổi do các yếu tố bên ngồi gây ra chủ yếu là do hoạt động MT, Mặt Trăng, và các quá trình trong từ quyển. Mặc dù phần biến đổi chiếm một tỉ lệ nhỏ trong từ trường T Đ tuy nhiên thành phần này cũng gây ra những biến động khơng nhỏ. Trong hệ tọa độ trụ, từ trường T Đ gồm các thành phần: Thành phần nằm ngang H: là hình chiếu của B trên mặt phẳng nằm ngang. Độ từ thiên D: là gốc giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lí cĩ giá trị dương khi kim la bàn chỉ sang phía Đơng so với kinh tuyến địa lí. Độ từ khuynh I: là gĩc hợp bởi B với mặt phẳng nằm ngang. Tại vùng cực từ, H = 0 và D khơng xác định, I = 900, kim nam châm sẽ khơng chỉ phương từ trường. Nơi cĩ I = 0 gọi là xích đạo từ. Trong bản đồ nĩ cĩ thể khơng phải là một đường trơn mà cĩ thể ngoằn ngoèo, thay đổi. Tại đây, từ trường chỉ cĩ thành phần nằm ngang, đường sức từ song song với mặt đất. Tại những nơi gần xích đạo từ, người ta đặt các trạm địa từ để xác định chỉ số nhiễu loạn Dst (xem 2.2) 1.2.1.Sự biến động của từ trường Trái Đất: Từ trường T Đ khơng ổn định mà nĩ biến thiên theo ngày, mùa. Sự khơng ổn định của từ trường T Đ gây ra do hoạt động của MT. 13 Hoạt động của MT sinh ra những hiện tượng như vết đen, bùng nổ, CME, … kết quả của những hiện tượng này là sự biến động bức xạ MT đến TĐ. Những dịng hạt mang điện tích này khi đến TĐ sẽ tương tác với từ quyển của TĐ gây ra sự biến thiên từ trường. Những ngày từ trường TĐ ít biến động gọi là những ngày yên tĩnh. Những ngày từ trường TĐ biến đổi thất thường gọi là những ngày nhiễu loạn. Vào thời kỳ MT hoạt động mạnh gây ra những nhiễu loạn từ trường lớn cịn gọi là bão từ. 1.2.2.Từ quyển Trái Đất: Trái đất được bao bọc bên ngồi bởi một lớp khí quyển trải dài hàng chục km (khoảng 68.000 km ∼ 10 RE). Lớp khí này khơng phải là một mơi trường đồng nhất mà nĩ bị phân ra làm 5 tầng khác nhau: tầng đối lưu, tầng bình lưu, tầng giữa, tầng điên ly, và tầng ngồi cùng - từ quyển. Là lớp ngồi cùng của TĐ nên nĩ sẽ tương tác trực tiếp với các hạt phát ra từ MT bay đến TĐ (chủ yếu với các hạt trong giĩ MT) làm cho từ trường TĐ biến thiên, các đường sức từ khơng cịn là những đường khép kín mà bị duỗi ra một phía ( Hình 1.3) Hình 1.3: Hình dạng từ quyển Trái Đất. [1] 14 Quá trình tương tác trên được mơ tả như sau: Khi giĩ MT thổi đến TĐ, plasma trong giĩ MT sẽ tương tác và bị từ trường TĐ cản lại, tạo ra đường phân cách giữa từ trường và plasma, gọi là “magnetopause” (từ quyển hạn). Từ quyển hạn ở phía hướng về MT đã bị dịng plasma nén lại, cách mặt đất khoảng 5-10 RE (phần ban ngày). Trên từ quyển hạn cĩ hai vị trí mà tại đĩ từ trường bằng 0 gọi là điểm trung hịa (neutral point – hay cịn gọi là mũi họng, kẻ hở vùng cực). Đây là hai điểm duy nhất kết nối bề mặt TĐ với từ quyển hạn, nĩ cho các hạt trong lớp vỏ từ đi vào từ quyển một cách dễ dàng, gây ra hiện tượng cực quang. Mặt khác, giĩ MT với vận tốc lớn khi đến đụng lớp khí quyển TĐ sẽ gây ra sĩng chấn động ( shock wave), tạo thành cung va chạm (shock bow). Trong vùng này giĩ MT bị chặn lại và nĩng lên. Khi xuyên qua nĩ bị lệch đi và đi quanh TĐ trong một vùng nhễu loạn gọi là mặt vỏ từ ( magneto sheath). Dưới tác động của giĩ MT, một số đường sức của TĐ được vuốt thẳng ra phía sau. Kết quả là từ quyển TĐ cĩ dạng như “quả trứng gà đẻ non”: phần ban ngày từ quyển T Đ cách bề mặt TĐ từ 5-10 RE , ở phần ban đêm của TĐ từ quyển kéo thành một cái đuơi dài (magnetotail) cĩ kích thước rất lớn (bằng 200 RE). Trong đuơi từ, mặt phẳng chính giữa là một dải plasma (plasma sheet) chia đuơi từ ra làm hai nửa. Nửa phía trên gồm các đường sức hướng về TĐ gọi là thùy Bắc, nửa phía dưới gồm các đường sức hướng ra xa TĐ gọi là thùy Nam. Đuơi từ là nơi xảy ra sự đĩng mở của các đường sức từ, làm cho từ trường nơi đây cĩ nhiều thăng giáng, sinh ra nhiều dịng điện trong đuơi từ. Do đĩ, khi một cơn hạ bão từ xảy ra chủ yếu là do sự thay đổi từ trường tại đuơi từ. Trong từ quyển TĐ tồn tại hai vùng khá quan trọng vì nĩ cĩ liên quan đến hiện tượng cực quang xảy ra tại các vùng cực khi cĩ bão từ đĩ là hai vành đai bức xạ Van Allen. 15 * Vành đai bức xạ Van Allen (Van Allen radiation belts) : Các hạt mang điện trong từ quyển TĐ khi đi từ vĩ độ thấp đến vĩ độ cao nĩ bị cuốn vào hai vùng, các vùng này do Van Allen phát hiện vào năm 1958 nên được gọi là vành đai bức xạ Van Allen (Van Allen radiation belts). Hai vùng này cịn được gọi là vành đai trong và vành đai ngồi.(Hình 1.4 ) Hình 1.4: Các vành đai bức xạ: màu đỏ - vành đai trong ; màu xám - vành đai ngồi. ( a.Vành đai trong : (inner radiation belt) cách bề mặt Trái Đất từ 100 – 10.000 km (khoảng 0,01 – 1,5 lần RE ). Khi tia vũ trụ đi vào vùng này, nĩ sẽ va chạm với các hạt nhân N, O sinh ra các hạt neutron. Các hạt neutron nhanh chĩng bị phân rã thành proton và electron mang năng lượng cao (100MeV). Các hạt mang năng lượng trong vành đai trong gĩp phần tạo nên hiện tượng cực quang ở hai vùng cực. b.Vành đai ngồi: (outer radiation belt) : nằm cách bề mặt TĐ khoảng 3-10 RE. Vành đai ngồi rộng hơn vành đai trong, gồm các electron với năng lượng 0.1–10 MeV, chúng bắt nguồn từ đuơi từ. Ngồi ra vành đai ngồi cịn chứa các ion (phần lớn là O+)..Các hạt trong vành đai ngồi liên quan đến pha chính của bão từ. Mật độ hạt ở hai vành đai thay đổi giữa ngày và đêm phụ thuộc vào chu kỳ hoạt động của Mặt Trời. 16 Chương 2: Lý thuyết về bão từ. 2.1. Mặt Trời – nguồn gốc của bão từ: MT là một khối khí với lớp khí trong nhân tồn tại dưới dạng plasma ở nhiệt độ cao hàng chục triệu độ. Những hạt plasma này đĩng băng vào các đường sức từ của MT làm cho các đường sức từ như những sợi dây điện. Do MT tự quay với chu kỳ khoảng 27 ngày, gây ra sự quay khơng đồng bộ của các lớp khí trong MT làm cho các vùng dây điện bị xoắn lại tạo nên vùng hoạt động (active region). Các dây xoắn trồi lên trên bề mặt MT như những vết đen MT – nơi từ trường MT trở nên bất thường. Bên cạnh đĩ, các dây điện của MT bị chập mạch, phĩng ra ngồi vũ trụ những đợt năng lượng lớn kèm theo các tia bức xạ ở đủ mọi bước sĩng gọi là bùng nổ MT và CME. Khi xét đến hoạt động của MT đầu tiên người ta thường tìm hiểu về sự xuất hiện của các vết đen. 2.1.1Vết đen MT: Mức độ hoạt động của MT thể hiện qua số vết đen quan sát được. Số vết đen được tính theo cơng thức Rudoff Wolf: W = k(f+10g) k: hệ số tương quan do thực nghiệm quyết định. f: tổng số vết đen đếm được trên quan cầu (đứng riêng hay quy tụ). g: số nhĩm vết đen. Wmax: thời kỳ hoạt động mạnh; Wmin : thời kỳ Mặt Trời tĩnh. Với k = 1 thì : Wmin = 0 :khi khơng cĩ vết đen nào, Wmax = 11 : khi cĩ 1 vết đen. Hình 2.1. Số vết đen MT quan sát trung bình hàng năm từ năm 1900 – 2000.[12] 17 Dựa vào hoạt động của MT người ta cĩ thể dự đốn sự xuất hiện của bão từ. MT cĩ chu kỳ khoảng 11 năm, bão từ cũng cĩ khoảng chu kỳ 11 năm, trong 11 năm ấy nĩ như một đồ thị hình sin lúc lên lúc xuống phụ thuộc vào mức độ hoạt động của MT. Đồng thời, bão từ cịn thay đổi theo vị trí của các vết đen trên Mặt Trời. Những vết đen đầu tiên của 1 chu kỳ mới ngay sau một cực tiểu diễn ra ở các vĩ độ Mặt Trời khoảng 35oB và 35oN. Khi những vết đen này biến mất, những vết đen mới hình thành ở gần đường xích đạo. Tại thời kỳ cực đại vết đen, hầu hết vết đen nằm ở vĩ độ 15o B và 150 N, vào cuối chu kỳ ở xích đạo. 2.1.2. Bùng nổ MT: Bùng nổ MT là dạng hoạt động mãnh liệt của MT ở khu vực gần vết đen MT làm bề mặt MT bùng sáng. Nĩ cĩ thể xảy ra ở Sắc cầu và Nhật hoa, gây ảnh hưởng đáng kể đến T Đ. Bùng nổ MT kéo dài từ vài giây đến vài giờ, nhiệt độ cĩ thể đạt tới 2.107 K, tức nĩng hơn cả Nhật hoa; đồng thời giải phĩng ra một lượng lớn các bức xạ điện từ (tia X, tia γ) và các bức xạ hạt (p. e-) cĩ năng lượng cao, tổng năng lượng của chúng tương đương với._. hàng ngàn tấn thuốc nổ TNT. Bùng nổ cũng cĩ thể làm bắn lên một lượng vật chất trong sắc cầu mà người ta cĩ thể quan sát được. Các vụ bùng nổ mang năng lượng kác nhau. Dựa vào năng lượng trong vùng bước sĩng từ 1 -8 Å người ta chia bùng nổ MT thành các loại sau: Bảng 1: Các loại bùng nổ MT. Loại Cường độ I (W/m2) B C M X I ≤ 10-5 10-5 ≤ I ≤ 10-4 10-4 ≤ I ≤ 10-3 10-3 ≤ I Mỗi loại được chia làm 10 cấp nên cấp cao nhất của loại thấp ứng với cấp thấp nhất của loại liền trên (vd: M10 = X1). Loại X cĩ cả cấp trên 10. (vd X28). 18 -Loại X là loại mạnh nhất, nĩ cĩ thể làm hư hỏng hệ thống lưới điện, gián đoạn thơng tin liên lạc, tạo ra các cơn bão trên các lớp khí quyển tầng cao của TĐ, làm mở rộng lớp khí quyển này gây hư hại các vệ tinh và tàu khơng gian … -Loại M là loại trung bình, thường ảnh hưởng đến thơng tin liên lạc thỉnh thoảng cũng tạo ra bão từ, bão điện ly. -Loại C và B yếu, gây ảnh hưởng khơng đáng kể. Bùng nổ MT và vết đen MT cĩ mối liên hệ mật thiết qua cơng thức sau: N = α (R – 10) N là số lần bùng nổ MT trong một chu kỳ quay của MT (27 ngày); R : số vết đen MT trong một chu kỳ quay, α là hằng số cĩ giá trị từ 1,5 – 2. * Sự kiện proton (proton event): Bùng nổ MT phát ra các bức xạ điện từ và các bức xạ hạt. Khi các bức xạ hạt loại proton được gia tốc mạnh làm chúng cĩ năng lượng cực cao gọi là sự kiện proton. Ngồi ra sự kiện proton cũng xuất hiện khi CME tạo ra sĩng chấn động trong khơng gian liên hành tinh. Sự kiện proton cĩ liên quan đến hiện tượng cực quang và hạ bão từ. 2.1.3. Sự phĩng vật chất Nhật hoa (Coronal Mass Ejection – CME ): CME là hiện tượng hàng tỷ tấn plasma đột ngột phĩng ra, mang theo các đường sức từ trong Nhật hoa. Trong CME plasma và các đường sức từ gắn chặt với nhau như một đám mây từ (magnetic cloud), cĩ kích thước lớn hơn các hành tinh khác trong hệ MT, chúng thốt khỏi MT theo phương xuyên tâm với vận tốc từ 500 – 1000km/s. Một số hướng về TĐ và đến TĐ sau 1 – 3 ngày. Khi đến TĐ, nĩ sẽ tạo ra những sĩng xung kích nén các đường sức từ của từ trường TĐ, gây ra bão từ. CME và bùng nổ MT cĩ liên quan chặt chẽ với nhau, thường bùng nổ MT đi kèm với CME, nhưng đơi khi CME xảy ra khơng cĩ bùng nổ MT và diễn biến thường phức tạp hơn. Mỗi CME thường cĩ khối lượng từ 1,4 – 2,1.10 13 kg và động năng từ 4,2 – 6,4.1025J. Người ta quan sát CME bằng thiết bị LASCO. CME cĩ dạng những vịng sáng xuất hiện xung quanh một chiếc đĩa dùng để che khuất MT. 19 (a) (b) Hình 2.2: ảnh chụp CME (a) full halo (F); ( b) part halo (P) [9] Hình 2.3: CME được phĩng ra từ MT. (STEREO - ScienceDaily – 15.4. 2009) (ScienceDaily / Solar Storms: Coronal Mass Ejections Viewed In Detail By NASA Spacecraft) 2.1.4.Giĩ MT: Mặt trời là một khối khí gồm hai phần : phần bên trong (nhân, vùng trực xạ, vùng đối lưu) và phần khí quyển (quang cầu, sắc cầu, vùng trung chuyển, nhật hoa). Tại những lớp khác nhau cĩ mật độ và nhệt độ khác nhau. Riêng nhật hoa –lớp khí quyển ngồi cùng của MT – cĩ mật độ vật chất rất thấp (chỉ bằng 10-6 mật độ quang cầu ) nhưng nhiệt độ lại rất cao (khoảng 2.106K). Các nguyên tử ở lớp này đều bị ion hĩa bởi nhiệt độ cao của nhật hoa. Áp suất của chúng đủ để thắng lực hấp dẫn của MT. Các khí dần dần được gia tốc ra ngồi tạo thành giĩ MT. 20 Giĩ MT thổi liên tục và phát xạ theo hướng xuyên tâm. Ở khoảng cách bằng 3 lần bán kính MT, giĩ cĩ vận tốc cỡ 400km/s. Khi đến TĐ giĩ sẽ nén các đường sức của TĐ làm cho từ quyển của TĐ bị kéo dài về phía sau tạo thành đuơi từ. Như vậy, bình thường MT cũng đã cĩ những ảnh hưởng đến lớp khí quyển của TĐ. Bên cạnh đĩ những hoạt động của MT vào thời kỳ MT hoạt động mạnh đã cĩ những ảnh hưởng đáng kể lên TĐ, đặc biệt là bão MT (gồm bùng nổ MT và CME) cĩ liên quan đến hiện tượng bão từ. 2.2.Một số giải thích và cơ chế gây bão từ: 2.2.1.Một số giải thích về bão từ: 2.2.1.1.Lý thuyết của Chapman – Ferraro: Vào năm 1930, Chapman và Ferraro cho rằng các đám mây điện tích của MT khi đi trực diện đến TĐ, dưới tác dụng của lực Lorentz, các hạt mang điện tích (chủ yếu là H+, He+, O+ ,và electron) sẽ dịch chuyển trịn theo hai hướng khác nhau tạo nên vịng điện (ring current) bao quanh TĐ, cách bề mặt TĐ khoảng 2 - 7 R E.Vịng điện này lại sinh ra một từ trường mới làm từ trường TĐ biến thiên và gây ra hiện tượng bão từ. Hình 2.4: Vịng điện bao quanh T Đ.[5] Như vậy, cường độ của một cơn bão từ phụ thuộc vào cường độ của vịng điện. Trong thời gian xảy ra bão từ, các hạt mang điện tích dương (H+, O+) chiếm tỉ lệ cao, vịng điện chủ yếu hướng theo chiều kim đồng hồ (nếu nhìn từ cực Bắc). Vì 21 vậy, từ trường do những vịng điện này sinh ra sẽ ngược chiều với từ trường của TĐ làm từ trường của TĐ giảm từ 1-2%. Ngày nay, các nhà khoa học dùng chỉ số Dst ( Disturbance Storm Time Index) là chỉ số biểu diễn sự biến đổi của thành phần nằm ngang H của từ trường TĐ, được đo chủ yếu từ các trạm địa từ gần xích đạo từ. Về ý nghĩa vật lý nĩ cho biết thơng tin về các vịng điện. Khi vịng điện được tăng cường thì giá trị của Dst âm. Hiện tượng trên kéo dài từ 3-12 tiếng - đĩ là pha chính của bão từ. Sau đĩ, mật độ hạt trong vịng điện sẽ giảm dần cho đến trạng thái ban đầu trước khi xảy ra bão từ - đây là pha phục hồi, kéo dài khoảng 2-3 ngày. Tại thời điểm này, các nhà khoa học cho rằng từ quyển TĐ là phần nằm bên trong vịng điện. Đến những năm 1960 với sự phát hiện ra giĩ MT của các con tàu Luniks 2,3 và Explorer 10, hình dạng từ quyển của TĐ được mơ tả một cách chi tiết và rõ ràng hơn dưới sự tương tác của giĩ MT và từ quyển của TĐ hình thành nên một từ quyển hạn theo cơ chế cân bằng áp suất. Đĩ là sự cân bằng giữa áp suất động học và áp suất từ được xác định theo cơng thức sau: Áp suất từ (magnetic pressure) : PB = B 2 / 2µ0 . Áp suất động học ( dynamic pressure) : Pdyn = 2Nmv 2 cos2ψ (N : mật độ hạt cĩ trong giĩ MT; m :khối lượng mỗi hạt; v : vận tốc các hạt; ψ : gĩc hợp bởi vecto vận tốc và pháp tuyến mặt tiếp xúc). Mặt khác, thuyết của Chapman – Ferraro chưa giải thích được cơ chế chuyển đổi năng lượng giữa giĩ MT và các hạt trong từ quyển. Cho đến năm 1978 dựa vào cơng thức Alfven vA = E x B vecto Poynting S = (E x B ) / µ0 ( với E, B là điện từ trường liên hành tinh; µ0 là độ từ thẩm của chân khơng) Perreault và Akasofu đã đưa ra cơng thức về sự chuyển đổi năng lượng giữa giĩ MT và từ quyển TĐ: ε = 4п sin 4 (θ/2) l2 v B2 / µ0 ( l là tham số chạy từ 0 – 7 RE , tanθ = By / Bx) 22 Bên trong đường từ quyển hạn, từ quyển TĐ khơng chỉ đơn thuần gồm một vịng điện mà nĩ bao gồm nhiều lớp mang mật độ hạt khác nhau (plasma sheet, magnetotail, radiation belts),nhiều dịng điện với các hướng chuyển dời khác nhau (magnetopause current, neutral sheet current, field – aligned current, ring current). Khi các yếu tố này biến động nĩ sẽ gây ra những nhiễu loạn từ trên TĐ gọi là bão từ và các hiện tượng cực quang ở vùng cực. Hình 2.5: Các lớp điện tích và các dịng điện trong từ quyển T Đ [9] 2.2.1.2. Lý thuyết mới – thời tiết của vũ trụ: Dưới gĩc độ thời tiết của vũ trụ (space weather), bão từ được coi là những nhiễu loạn của từ quyển, do các nhiễu loạn trong vũ trụ gây nên. Mặt khác những nhiễu loạn này phụ thuộc vào hoạt động của MT. Trước kia, người ta biết đến hoạt động của MT qua các vết đen MT. Lần lượt, người ta tìm thấy các dạng hoạt động khác trong các lớp khác của khí quyển MT như : trường sáng, tai lửa trong sắc cầu, bùng nổ MT và CME trong Nhật hoa. Cùng với các hiện tượng này, giĩ MT đã gây nên sĩng xung kích khi đập vào từ trường T Đ. Áp lực của giĩ MT làm cho từ trường T Đ nơi bị ép tăng lên, từ trường biến thiên gây ra các dịng cảm ứng, cứ thế làm cho từ trường TĐ biến thiên liên tục và 23 kim la bàn dao động mạnh. Sự kiện này chỉ xảy ra khi sĩng xung kích đập thẳng vào TĐ tức khi các cơn bão MT trực diện với TĐ. Hoặc nếu từ trường liên hành tinh (IMF) hướng về phía Nam ( ngược hướng với từ trường TĐ ) nĩ sẽ liên kết với từ trường TĐ gây ra bão từ. Một cơn bão từ kinh điển cĩ 3 pha như đã trình bày ở phần 1.1.1 Khi từ trường TĐ bị nhiễu loạn mạnh sẽ ảnh hưởng đến mọi vùng miền trên tồn thế giới. Tuy nhiên, TĐ được chia làm hai phần: phần ngày (hướng về MT) và phần đêm. Bão từ xảy ra ở phần đêm được gọi là “ hạ bão từ” (substorm). 2.2.2.Cơ chế hình thành bão từ và hạ bão từ: Ngồi tác động của giĩ MT, TĐ cịn chịu tác động của từ trường liên hành tinh IMF. Từ trường IMF đến TĐ theo một trong hai hướng: hướng Bắc hoặc hướng Nam. Nếu từ trường liên hành tinh IMF hướng về phía Bắc thì nĩ sẽ lướt qua TĐ, khơng gây ảnh hưởng lớn đến từ trường TĐ (Hình 2.6). Hình 2.6: Các đường sức từ của IMF (đường A) hướng về phía Bắc, các đường sức từ của TĐ cũng hướng về phía Bắc. Lúc này, IMF sẽ lướt qua TĐ.[9] Tuy nhiên, khi IMF hướng về phía Nam, nĩ kết hợp với từ trường TĐ tạo ra hai đường sức dạng chữ X (X –line) - điểm N. Điểm này làm cho các đường sức từ khép kín của T Đ bị gẫy, trở thành các đường sức mở (hoặc ngược lại) (Hình 2.7) 24 Hình 2.7: A là các đường sức của IMF; C,D là các đường sức mở và các đường sức khép kín của TĐ; B là đường sức của IMF đã kết nối với từ trường TĐ; N xuất hiện khi IMF kết nối với từ trường TĐ.[9] Dưới tác động của giĩ MT, các đường sức mở ở phía MT sẽ liên tục bị nén ép làm cho từ trường của TĐ ở phía này bị thay đổi, xuất hiện bão từ. Đồng thời, dưới tác động của giĩ MT các đường sức mở của TĐ được vuốt thẳng về sau tạo thành đuơi từ (Hình 2.8) Hình 2.8: 0,7 các đường sức của IMF; 1- 6 các đường sức của từ trường TĐ. [9] Tại đuơi từ, xuất hiện một quá trình tái kết nối của từ trường TĐ. Từ trường IMF ở phía đuơi từ ép các đường sức mở của TĐ (1-6 hình 2.8 ) từ hai phía, làm cho chúng tiến sát lại với nhau, hình thành một điểm N (X – line) mới. Tại điểm này các đường sức từ mới kết nối sẽ phân thành hai phần: phần khép kín và phần mở. Phần đường sức mở sẽ tách ra và đi vào từ quyển, cịn phần đường sức khép kín sẽ co lại về phía TĐ (Hình 2.9). Mặt khác, trong từ trường liên hành tinh IMF và từ trường của TĐ cĩ chứa một lượng hạt mang điện tích. Do đĩ, phần đường sức mở bị tách khỏi từ trường TĐ 25 cũng cĩ chứa một lượng hạt mang điện tích làm khuếch tán vịng điện, bắt đầu pha phục hồi. Như vậy, quá trình trên cứ tiếp diễn làm cho từ trường TĐ biến thiên liên tục dẫn đến hiện tượng hạ bão từ vào ban đêm trên TĐ. Hình 2.9: Quá trình đĩng mở của các đường sức của TĐ dưới tác động của giĩ MT và IMF. Thực tế, một cơn hạ bão từ cũng cĩ ba pha.[9] Hình 2.10 : Các pha của hạ bão từ: (a) growth phase (pha đầu); (b) expansion phase (pha chính);(c) recovery phase (pha phục hồi). ( Pha đầu : tại đuơi từ, dịng điện chạy ngang đuơi từ (cross – tail current) được gia tăng, plasma sheet bị nén lại và các đường sức kín gần phía TĐ bắt đầu phình lên. Giai đoạn này kéo dài khoảng 1 giờ. 26 Pha chính: dịng điện chạy ngang đuơi từ giảm dần, đồng thời các dịng electrojet được gia tăng chạy theo hướng ngược chiều kim đồng hồ (westward). Các dịng plasma co mạnh về phía TĐ, phía đuơi xuất hiện vùng plasmoid. Giai đoạn này kéo dài khoảng 30 phút. Trong quá trình này, các hạt điện tích trong đĩ sẽ va chạm vào nhau gây ra một hiện tượng cực quang thường được quan sát ở những vùng cực Nam và Bắc địa lí của TĐ (Hình 2.11). Pha phục hồi: vùng plasmoid (dạng hình elip ở phía đuơi từ - hình 2.10c) bị đẩy ra khỏi đuơi từ và vùng plasma sheet bắt đầu phình lên trở về hình dạng trước khi xảy ra substorm. Giai đoạn này kéo dài khoảng 2 giờ. Hình 2.11: Cực quang ở phía trên núi lửa Eyjafjallajưkull tại Iceland vào ngày 5/4/2010. ( 2.3.Một vài chỉ số liên quan đến bão từ: 2.3.1.Chỉ số hành tinh Kp: Chỉ số này biểu diễn mối liên hệ giữa giĩ MT và mức nhiễu loạn của trường địa từ, cĩ liên quan từ dịng electrojet cực quang (auroral electrojet). Chỉ số Kp lấy trung bình từ một chuỗi các trạm địa từ trên thế giới. Chỉ số Kp được biểu diễn bằng ball ( thang giả logirith), mỗi ball ứng với biên độ dao động từ trong 3 giờ và được chia làm 5 ball. Chỉ số Kp liên hệ với vận tốc giĩ MT như sau: v (km/h) = ( 8,44 ± 0,74) Σ Kp + (330 ± 17). Với Σ Kp lấy trung bình của 8 giá trị Kp theo giờ quốc tế. Chỉ số này do Bartel đưa ra vào năm 1930. 27 Ngồi ra người ta xây dựng thang đo G (G – scale) từ G0 – G5, mỗi giá trị của G cho biết cường độ mạnh yếu của cơn bão từ, giá trị G5 là bão từ với cường độ cực mạnh. 2.3.2.Chỉ số Ap: Khi cần phải đánh giá biến thiên địa từ của một ngày thì việc lấy trung bình của một ngày là khơng cĩ ý nghĩa, vì sự biến thiên từ đánh giá bằng K khơng phải là tuyến tính. Cho nên phải xây dựng một thang tuyến tính, đĩ là thang A (hay a) Người ta đánh giá bão từ qua chỉ số Ap như sau: 50 > Ap > 30: Bão từ nhỏ. 100 > Ap > 50 : Bão từ chính. Ap > 100: Bão từ nghiêm trọng. Như vậy, dựa vào bảng so sánh trên ta thấy bão địa từ với cường độ > 100 nT là thuộc loại nghiêm trọng ứng với chỉ số G2. Bảng 2: Mối liên hệ giữa chỉ số K và G K - index A Cường độ bão địa từ (nT) G – scale 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 3 7 15 27 48 80 140 240 400 0 – 5 5 – 10 10 – 20 20 – 40 40 – 70 70 – 120 120 – 200 200 – 330 330 – 500 > 500 G0 G0 G0 G0 G0 G1 G2 G3 G4 G5 28 2.3.3.Chỉ số S – solar radiation storm: Biểu diễn sự biến động mật độ hạt được phĩng ra từ MT. Chỉ số này được chia thành các mức độ sau: Bảng 3: Chỉ số S Solar radiation storm Mật độ dịng hạt với năng lượng > 10 MeV (PF : particle flux) S1 (yếu) S2 ( nhỏ) S3 ( trung bình) S4 ( mạnh) S5 ( rất mạnh) 10 102 103 104 105 2.3.4.Chỉ số R – radio blackout: Biểu diễn sự nhiễu loạn của tầng ion gây ra bởi tia X được phĩng ra từ MT. Bảng 4: Chỉ số R – radio blackout R – radio blackout Cường độ (Watts m-2) R5 (rất mạnh) R4 (mạnh) R3 (trung bình) R2 (nhỏ) R1 (yếu) X20 (2x10 -3 ) X10 (10 -3 ) X1 (10 -4 ) M5 (5x10 -5 ) M1 (10 -5 ) 29 Chương 3: Nghiên cứu bão từ trong năm 2003. 3.1. Mục đích: Trong khuơn khổ luận văn này tơi chủ yếu nghiên cứu bão từ xảy ra vào năm 2003 thuộc chu kỳ 23. Chu kỳ hoạt động MT thứ 23 bắt đầu từ tháng 5 – 1996, kéo dài đến tháng 12 – 2008, tức khoảng 12 năm. Cực đại xảy ra vào tháng 4 – 2000. Sau cực đại số vết đen MT giảm dần nhưng các vụ bùng nổ MT và CME lại diễn ra rất quyết liệt. Năm 2003 được xem là năm xảy ra bão MT lớn, đặc biệt trong khoảng thời gian từ tháng 10 đến tháng 11. Đồng thời cũng trong thời gian này bão từ với cường độ lớn xuất hiện. Chính vì vậy tơi tập trung nghiên cứu bão MT và bão từ xảy ra trong năm 2003 từ ngày 19/10 – 4/11, để tìm mối liên hệ giữa hai hiện tượng này. 3.2. Phương pháp nghiên cứu: MT là nguồn gốc gây ra những nhiễu loạn từ trên TĐ nên ở đây tơi sẽ nghiên cứu hoạt động của MT thơng qua việc khảo sát số liệu các vết đen MT trong thời gian từ tháng 10 – 11 năm 2003. Đồng thời khảo sát cường độ các vụ bùng nổ MT và CME. Sau đĩ khảo sát sự biến động từ trường TĐ qua chỉ số Dst . So sánh cường độ bão từ trong năm 2003 với cường độ bão từ trong năm 2002 và 2004, 2005. Cuối cùng rút ra kết luận về ảnh hưởng MT sau cực đại và nêu tình hình nghiên cứu, ảnh hưởng của bão từ tại Việt Nam. 3.3. Nghiên cứu chu kỳ hoạt động 23 của MT: Chu kỳ 23 của MT bắt đầu từ tháng 5 – 1996 và kết thúc vào tháng 12 – 2008, đạt cực đại vào tháng 4 – 2000 với số vết đen làm trơn (SSN) là 120.8. So với chu kỳ 21 ( kéo dài hơn 10 năm, SSN = 164.5 ) và chu kỳ 22 ( kéo dài hơn 9 năm, SSN = 158.5 ) thì chu kỳ 23 này MT hoạt động khơng quá mạnh nhưng lại kéo dài hơn 12 năm. Mặt khác năm 2003 là năm sau cực đại của chu kỳ 23, tuy nhiên năm 2003 30 lại xảy ra ba vụ bùng nổ được xem là mạnh từ năm 1976 cho đến năm 2008, trong đĩ vụ bùng nổ xảy ra vào ngày 4/11/2003 được xem là mạnh nhất trong giai đoạn nĩi trên. Bảng 5: Số vết đen làm trơn (SSN) trung bình trong thực tế của chu kỳ 23 Năm 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 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 ( http: // www.solarscience.msfc.nasa.gov) Bảng 6: Số vụ CME xảy ra trong chu kỳ thứ 23 Năm 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 Số vụ CME 0 2 3 4 10 21 16 8 6 7 2 ( http:// www.swpc.noaa.gov) Bảng 7: Những vụ bùng nổ MT tiêu biểu trong chu kỳ 23 Thứ hạng Thời gian Loại 1 04/11/2003 X 28+ 2 02/04/2001 X 20 3 28/10/2003 X17.2 4 07/09/2005 X 17 5 15/04/2001 X 14.4 6 29/10/2003 X 10 7 06/11/1997 X 9.4 8 05/12/2006 X 9 ( ) X cao thể hiện bùng nổ MT thuộc loại nguy hiểm ( bảng 1) Dựa vào các bảng số liệu trên ta thấy sau cực đại số vết đen MT và số vụ CME giảm dần. Điều này chứng tỏ hoạt động của MT cũng giảm dần sau cực đại. Tuy nhiên, sau cực đại lại xảy ra các vụ bùng nổ MT nghiêm trọng. Đặc biệt là năm 2003 – một năm sau cực đại - lại liên tiếp xuất hiện các cụ bùng nổ với cường độ lớn như trong ngày 4/11 với cường độ X28 cĩ thể coi là mạnh nhất trong chu kỳ 23. 31 Đồng thời trước đĩ vào ngày 28-29/10 cũng xảy ra bùng nổ MT với cường độ lớn X17,2 và X10. Từ đây ta nhận thấy việc khảo sát hoạt động của MT trong năm 2003 vào khoảng thời gian từ 10 – 11/2003 là rất phù hợp. Trước tiên ta khảo sát sự xuất hiện các nhĩm vết đen MT, cụ thể tìm hiểu sự phát triển về mặt kích thước và thời gian tồn tại của các nhĩm vết đen, đồng thời tìm mối liên hệ giữa các nhĩm vết đen với các vụ bùng nổ MT trong thời gian khảo sát trên. 3.4. Khảo sát hoạt động của MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003: 3.4.1. Khảo sát vết đen MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003: Bảng 8: Những nhĩm vết đen cĩ liên quan đến các vụ bùng nổ MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003 Ngày Loại Nhĩm vết đen Vĩ độ Kinh độ Radio emissions (km/s) NOAA scales 19/10 22/10 22/10 23/10 23/10 24/10 26/10 26/10 26/10 27/10 27/10 28/10 29/10 02/11 03/11 03/11 04/11 05/11 X 1.1 M 3.7 M 9.9 X 5.4 X 1.1 M 7.6 X 1.2 X 1.2 M 7.6 M 5.0 M 6.7 X 17.5 X 11 X 8.3 X 2.7 X 3.9 X 28 M 5.3 484 484 486 486 486 486 486 484 484 486 486 486 486 486 488 488 486 486 08 N 07 N 18 S 21 S 17 S 19 S 15 S 02 N 01 N 16 S 17 S 16 S 15 S 14 S 10 N 08 N 19 S 16 S 58 E 25 E 78 E 88 E 84 E 72 E 44 E 38 W 38 W 26 E 25 E 08 E 02 W 56 W 83 W 73 W 83 W 90 W 625 967 1302 950 1250 775 1691 1400 869 1268 R3 R1 G3 R2 R3 R3 R2 R3 R3 S2 G1 R2 R2 R2 R4 S4 G5 R4 S3 G5 R3 S3 G3 R3 R3 R5 S2 G2 R2 ( ( 32 Trong suốt giai đoạn này những bùng nổ MT chủ yếu xảy ra ở ba nhĩm vết đen: 484, 486, 488. Đặc biệt các vụ bùng nổ mạnh xảy ra chủ yếu ở nhĩm (vùng) 486. 3.4.1.1.Vùng 484: Hình 3.1: Nhĩm vết đen 484 [11] Hình 3.2: Sự thay đổi kích thước vùng 484 Vùng 484 bắt đầu xuất hiện vào ngày 18/10 với kích thước 240 millionths ( chú thích phụ lục 6). Ngay sau đĩ, kích thước của vùng này được gia tăng đáng kể. Chỉ sau 3 ngày từ 18 - 22/10, kích thước đã đạt tới 1750 millionths. Đồng thời các tia X, EUV cũng gia tăng. Đặc biệt từ 19 – 21/10 đã xuất hiện CME. 33 3.4.1.2.Vùng 486: Hình 3.3: Nhĩm vết đen 486 [11] Hình 3.4: Sự thay đổi kích thước vùng 486 Từ ngày 23/10 trên MT xuất hiện thêm vùng vết đen 486 với kích thước khá lớn khoảng 1160 millionths và sau đĩ vùng này vẫn tiếp tục phát triển rộng ra với kích thước cực đại 2610 millionths vào ngày 29/10. Vùng này đã gây ra hai vụ bùng nổ với cường độ lớn (X17, X10) vào ngày 28-29/10. Tuy nhiên ngay sau đĩ, ngày 30/10 thì vùng 486 dần dần yếu đi và chỉ tồn tại cho đến ngày 5/11. Trong khoảng thời gian này, vùng 486 vẫn sinh ra những vụ bùng nổ cĩ cường độ khá lớn (X28, ngày 4/11) và chỉ trong vịng 11 ngày vùng 486 đã sinh ra 12 vụ bùng nổ. 34 3.4.1.3.Vùng 488: Hình 3.5: Nhĩm vết đen 488 [11] Hình 3.6: Sự thay đổi kích thước vùng 488. Vùng 488 bắt đầu xuất hiện từ ngày 26/10 và phát triển nhanh chĩng trong 3 ngày kế tiếp, kích thước vùng khoảng 800 millionths (ngày 28) tăng lên 1460 millionths (ngày 29). Đồng thời gia tăng các tia beta-gamma-delta. Vùng này tồn tại cho đến ngày 4/11. Sự xuất hiện và tăng nhanh kích thước của ba vùng hoạt động ( ba nhĩm vết đen) trên bề mặt MT chính là nguyên nhân sinh ra các vụ bùng nổ lớn làm tăng cường các bức xạ điện từ vào khơng gian gây nhiễu loạn tầng điện ly thể hiện cụ thể qua thơng số R nêu trong bảng 8. Từ đĩ ta thấy rõ rằng các vụ bùng nổ gây ảnh hưởng 35 trực tiếp đến hệ thống truyền thơng liên lạc bằng sĩng điện từ. Ngồi ra các nhĩm vết đen làm tăng cường lượng điện tích trong từ quyển qua việc phát ra các dịng proton mang năng lượng cao gọi là sự kiện proton. Sự kiện này gĩp phần làm tăng cường độ bão từ, gây ra hiện tượng cực quang.ở vùng cực. 3.4.2. Sự kiện proton (proton event): Hoạt động của MT làm gia tăng lượng điện tích do đĩ nĩ làm tăng cường độ vịng điện (ring current). Một khi xảy ra nhiều sự kiện proton với cường độ lớn thì sự biến thiên của vịng điện cũng gia tăng. Chính vì vậy, sự kiện proton cĩ ảnh hưởng lớn đến bão từ trên trái đất. Bảng 9: Sự kiện Proton ( năng lượng, mật độ) [11] Ngày tháng Bùng nổ MT Nhĩm vết đen CME > 10 Mev Proton event > 100 Mev Proton event (Halo type) Kp Ap (PFU) Start time (UT) Peak time (UT) (PFU) Start time (UT) Peak time (UT) 19/10 22/10 22/10 23/10 23/10 24/10 26/10 26/10 26/10 27/10 27/10 28/10 29/10 02/11 03/11 03/11 04/11 05/11 X 1.1 M 3.7 M 9.9 X 5.4 X 1.1 M 7.6 X 1.2 X 1.2 M 7.6 M 5.0 M 6.7 X 17.5 X 10 X 8.3 X 2.7 X 3.9 X 28 M 5.3 484 484 486 486 486 486 486 484 484 486 486 486 486 486 488 488 486 486 P P P F P F F F F P P F 7- 90 90 70 6- 43 252 221 39 20 466 29525 3298 1570 353 26/1825 28/1215 29/1935 02/1745 04/2225 26/2235 29/0615 29/2150 03/1345 05/0600 186 110 49 1.3 28/1150 29/2150 02/1740 05/0535 29/0015 29/2310 02/1905 05/0540 36 Sự kiện proton đầu tiên phát ra từ vùng 484, tại vị trí 02N 38W, bắt đầu vào ngày 26/10 lúc 18:25 UT (universal time)và đạt cực đại lúc 22:35 UT với cường độ 466 PFU, kết thúc vào ngày 27/10 lúc 08:20 UT. Vùng 486 xuất hiện gây ra vụ bùng nổ X17 tại vị trí 16S 08E lúc 11:10 UT vào ngày 28/10. Vụ bùng nổ này sinh ra hai sự kiện proton cĩ năng lượng >10 MeV và >100 MeV với cường độ cực đại lần lượt 29525 PFU và 186 PFU Vào ngày 29/10, lúc 20:49 UT tại vị trí 15S 02W vùng 486 tiếp tục gây ra vụ bùng nổ X10 làm xuất hiện sự kiện proton với năng lượng >10 MeV đạt cực đại 3298 PFU lúc 19:35 UT vào ngày 30/10, kết thúc lúc 10:55 UT vào ngày 1/11 Bên cạnh đĩ, X10 cũng sinh ra sự kiện proton với năng lượng >100 MeV đạt cực đại 110 PFU lúc 23:10 UT vào ngày 29/10, kết thúc lúc 01:45UT ngày 31/10 Hình 3.7: Biểu đồ mơ tả mật độ hạt và mức năng lượng tương ứng trong các ngày 28/10 – 6/11/2003 [11] Vụ bùng nổ M3 xuất phát từ vùng 486 tại vị trí 12S 60W vào ngày 1/11 lúc 22:38 UT sinh ra sự kiện proton với năng lượng >10 MeV đạt cực đại 30 PFU vào ngày 2/11 lúc 14:15UT. Kế đĩ là vụ X8 tại vị trí 14S 56W lúc 17:25 UT cùng ngày sinh ra sự kiện proton >10MeV đạt cực đại 1518 PFU lúc 13:45 UT ngày 3/11 và kết thúc vào 4/11 lúc 21:20UT. Đồng thời X8 cũng sinh ra sự kiện proton >100MeV 37 vào ngày 2/11 lúc 17:40 UT đạt cực đại 49 PFU lúc 19:05UT và kết thúc vào 3/11 lúc 17:20 UT. Cho đến ngày 4/11 lúc 19:50 UT vùng 486 gây ra vụ X28 làm sinh ra sự kiện proton >10MeV tại vị trí 19S 83W. Sự kiện này kéo dài 2h20’sau khi đạt cực đại 353 PFU lúc 06:00 UT ngày 5/11 và kết thúc lúc 21:15 UT ngày 7/11. X28 cũng sinh ra sự kiện proton >100 MeV kéo dài 3h20’sau khi đạt cực đại 1PFU lúc 05:40 UT, kết thúc lúc 07:05 UT ngày 5/11. Như vậy với số liệu trên cho thấy vùng 486 là vùng hoạt động rất mạnh. Nĩ liên tục sinh ra các vụ bùng nổ lớn X28, X17, X10 kéo theo các sự kiện proton với cường độ lớn (29525 PFU, 3298PFU, 1570 PFU)diễn ra trong khoảng thời gian tương đối dài (2 – 3 ngày). Cũng với số liệu trên : sự kiện proton với cường độ 29525 PFU diễn ra ngày 28/10 cực đại vào lúc 06:15 UT ngày 29; sự kiện proton với cường độ 3298 PFU diễn ra ngày 29 cực đại lúc 21:50 UT cùng ngày; đồng thời dựa vào chỉ số Dst của hai ngày 29-30/10 ta thấy cĩ một sự tương ứng. Hầu như sau khi sự kiện proton đạt cực đại khoảng 2-3 giờ thì chỉ số Dst bắt đầu biến động mạnh (xem số liệu ở phụ lục 5). Điều này chứng tỏ sự kiện proton cĩ ảnh hưởng lớn đến bão từ. Tuy nhiên sự kiện CME sẽ khảo sát phần sau lại cĩ liên quan trực tiếp đến sự nhiễu loạn tầng điện ly, ảnh hưởng các vệ tinh và gĩp phần làm biến thiên chỉ số Dst này. 3.4.3.Khảo sát sự phĩng vật chất của Nhật hoa – CME từ 19/10 – 4/11/2003: Như đã trình bày ở mục 2.1.3 CME là một dạng hoạt động của MT. Trên đường đi đến TĐ nĩ cĩ thể kết hợp với các hạt năng lượng cao tạo ra những cơn bão hạt mang năng lượng (energetic storm particle –ESP events ). Trong quá trình này, CME cĩ thể gây ra một sự chấn động – shock. Những cú shock đĩ lại gĩp phần gia tốc cho các hạt mang năng lượng chứa trong nĩ. Bên cạnh đĩ, nếu xuất hiện thêm từ trường liên hành tinh IMF với thành phần hướng nam thì cĩ thể gây ra bão địa từ nghiêm trọng. 38 Bảng 10: Giĩ MT (vận tốc, mật độ) cường độ IMF, vận tốc CME Ngày Bùng nổ MT Giĩ MT – solar wind Số vết đen IMF (nT) CME speed(km/s) Speed (km/s) Density (proton/cm3) Btotal Bz (south/ north) Start Peak 19/10 20/10 21/10 22/10 23/10 24/10 25/10 26/10 27/10 28/10 29/10 30/10 31/10 01/11 02/11 03/11 04/11 X 1.1 M 1 M 1 M3.7 X 5.4 M 7.6 M1 X 1.2 M 6.7 X 17.5 X 11 X 10 M 1 M 1 X 8.3 X 3.9 X 28 615,5 674,5 727,5 547,7 423,0 579,0 471,9 470,6 480,2 281,3 698,2 282,7 856,0 584,6 292,6 320,1 594,0 3,2 5,0 5,2 3,1 2,5 4,8 1,2 2,6 0,8 48,7 0,0 0,8 2,6 1,9 4,6 0,1 1,7 91 89 113 144 117 122 160 139 191 238 230 330 293 266 277 174 76 8,9 23,1 31,9 8,3 5,7 5,6 6,0 5,9 1,7 S 20,3S 21,1S 0,0 0,6N 0,2N 4,4N 5,2N 798 1484 666 656 1055 685 419 481 602 922 2126 246 2036 827 1208 469 824 1163 1136 399 235 1537 990 2459 2029 605 899 2598 641 2657 (http:// spaceweather.com/archive.php) ( 39 Hình 3.8: Tốc độ của CME từ 21/10 – 4/11/2003. Giĩ Mặt Trời 615.5 547.7 423 579 480.2 281.3 282.7 584.6 717.5 856 320.1 674.5 698.2 594 292.6 470.6 471.9 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 19-Oct 20-Oct 21-Oct 22-Oct 23-Oct 24-Oct 25-Oct 26-Oct 27-Oct 28-Oct 29-Oct 30-Oct 31-Oct 1-Nov 2-Nov 3-Nov 4-Nov Ngày V ận t ố c (k m /s ) Hình 3.9: Sự thay đổi vận tốc giĩ MT từ 19/10 – 4/11/2003 Hình 3.10 : Chỉ số Kp từ ngày 29/10 – 1/11/2003; vào ngày 30-31 chỉ số Kp = 9 : bão từ trong khoảng thời gian nay rất nghiêm trọng.[13] 40 Bảng 10 cho thấy từ 19/10 - 4/11 số vết đen tăng dần, đạt cực đại vào ngày 30/10 với 330 vết đen. Tốc độ của CME vào ngày 28 đạt cực đại 2459 km/s lúc 11:30 UT, vào ngày 29 đạt cực đại 2029km/s lúc 20:54UT, ngày 2/11 đạt cực đại với 2598 km/s lúc 17:30 UT và đến ngày 4/11 đạt cực đại 2657 km/s lúc 19:54UT – cĩ nghĩa là vận tốc của CME vào những ngày này gấp từ 3-4 lần vận tốc bình thường. Điều này cũng khá trùng hợp với các sự kiện proton mang năng lượng >10MeVcĩ cường độ cực đại 29525 PFU, 3298 PFU và 1570 PFU vào các ngày 28-29/10, 2/11 xuất hiện sau đĩ khoảng 1 giờ (xem bảng 8). Bên cạnh đĩ trong thời gian nĩi trên, từ trường IMF cũng cĩ giá trị cực đại Btotal = 31,9 nT, Bz=21,1 nT hướng về phía nam. Cũng trong các ngày 28,29/10 – 2,4/11 cường độ bão từ ở mức rất cao G5, G3, G2 (bảng 8); chỉ số Kp vào các ngày 29, 30. 31/10 đạt mức cao nhất Kp = 9. Riêng ngày 4/11 xảy ra bão từ cĩ cường độ G2 và từ trường IMF với cường độ 5,2nT hướng về phương Bắc. Điều này cũng khơng hẳn đã mâu thuẫn với lý thuyết đã trình bày ở mục 2.2 vì cũng trong ngày 4/11 CME xuất hiện với tốc độ rất lớn 2657km/s và giĩ MT cũng cĩ tốc độ khơng nhỏ 594km/s . Từ đây ta thấy rõ tầm ảnh hưởng của CME đối với từ quyển T Đ. Với những số liệu phân tích trên cho thấy bão từ cĩ liên quan đến hoạt động của MT. Bên trong hoạt động của MT lại gồm nhiều yếu tố khác nhau, nhưng tất cả những yếu tố đĩ lại dễ dàng kết hợp lại với nhau gây ra những đợt bão từ lớn trên TĐ (ngày 28, 29/10 – G5). Sau đây chúng ta sẽ khảo sát sự biến động của chỉ số Dst để thấy rõ tầm ảnh hưởng của bão MT. 3.4.4. Khảo sát sự biến động của chỉ số Dst từ 1/10 – 31/11/2003: Trong phần 2.2.1.1 đã trình bày vài nét về chỉ số Dst, nĩ cho ta biết thơng tin về các vịng điện xung quanh TĐ cụ thể là cho biết về mật độ năng lượng của các hạt mang điện cĩ trong vịng điện Trong tháng 10/2003 từ ngày 12 trở đi chỉ số Dst bắt đầu cĩ sự dao động mạnh. Bắt đầu từ ngày 28 thì chỉ số giảm rõ rệt và giảm mạnh trong hai ngày 29 - 30. Cho đến khoảng 0100 – 0300 UT ngày 30/10 thì chỉ số Dst đạt cực đại -353 nT , điều này tương ứng với vụ bùng nổ lớn X10 kèm theo là sự kiện proton >10 MeV với 41 cường độ 3298 PFU xảy ra ngày 29 (bảng 8). Cho đến cuối ngày 31/10 thì chỉ số Dst tăng dần về 0. Ngày 1 - 4/11 chỉ số Dst biến động khơng mạnh như những ngày trước đĩ. Đầu ngày 1/11 Dst cĩ giá trị thấp nhất là -69nT ( lúc 0100 – 0300UT) và tiếp tục biến động lên xuống trong khoảng -47._.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfLA5698.pdf
Tài liệu liên quan