Cực quang 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 hàng loạt của Mặt Trời. Các dải sáng này liên tục chuyển động và thay đổi làm cho chúng trông giống như những dải lụa màu trên bầu trời. Đây có thể coi là một trong những hình ảnh đẹp của tự nhiên Bắc cực quang <="" a=""> Nam cực quang TrênTrái Đất,Mộc Tinh,Thổ Tinh,Thiên VươngTinh và Hải Vương Tinh, cáccực quangđược sinhra do tươngtáccủa các hạt trong gió mặt trời với từ trường của hành tinh,và vì thế chúng là rõnét nhất ở các vĩ độ cao gầncác cực từ. Vì lýdo này, cực quang diễnra ở bắc bán cầu Trái Đất đượcgọi làbắc cực quang, hayánh sáng bắc cực; và ở nambáncầu thì là nam cực quang.Tuy nhiên,cực quangcũng diễn ra trên Kim Tinhvà Hỏa Tinhmà chúnglạigần như khôngcó từ trườngcủa hành tinh. TrênKim Tinh, các phân tử của khí quyển được tích tụ nănglượng trực tiếp từ gió mặttrời; trênHỏa Tinh, các cựcquang diễn ra gần các điểm dị từ khu vực trong lớp vỏ hànhtinh, là tàndư của từ trường cũ của hành tinh(giả thiết) màngàynay khôngcòn tồn tại nữa. TrênTrái Đất,cực quangdiễnra khi cácđới bứcxạ VanAllen trở nên "quá tải"với các hạtcao năng lượng,sau đó chúng đổ xuống các đườngsức từ và va chạm với lớp trêncủa bầu khí quyển Trái Đất Nguồn gốc và biểu hiện Nguồn gốc củacác cực quang là khoảng149 triệu km tính từ TráiĐất về hướng MặtTrờiCác hạt cao năng lượng từ Mặt Trờiđược đưavào không gian cùng với gió mặttrời nóng và luôn luôntồn tại. Luồnggió này đâm với tốc độ siêu nhanhvề phía Trái Đất thông quakhoảng không gian liên hành tinhvới vận tốc dao động trong khoảng300 đếntrên 1.000 km/s,mang theo cùng với nó là từ trườngmặt trời. <="" a=""> Bắc cực quang trên South Dakota Gió mặt trời làmnhiễu loạn từ trường củaTráiĐất để tạo ra quyển từ chứa đầy plasmavà có hìnhdạngtựa saochổi. Từ trường của Trái Đất có tác dụng như một vật cản, bảo vệ Trái Đất trước các hạt tích năng lượng vàbức xạ trong gió mặt trời. Năng lượngvà xunglượngcủahạt được truyền từ gió mặt trời sang quyểntừ thông qua mộtquy trìnhđược biết như là "tái kếtnối từ". Trong quátrình này, các đườngsức từ liên hànhtinh (xuất phát từ Mặt Trời) đượckết hợpvới địa từ trường. Các hạt trong gió mặt trời có thể đi vàocác đường sức từ mới tạothành. Các nhà vật lý nghiên cứu về cực quang gọi đó là "đường sức từ mở" (các đường này mở vào gió mặt trời). Do áp suất động lựccủa gió mặt trời, các đường sức từ mớitạo thànhsẽ được dichuyển đối lưutrên đỉnh cực và vào trongđuôi của quyển từ TráiĐất. Ở đây, sự tái kếtnối từ trường mới lại có thể diễn ra, tạo ra đườngsức từ đóng mới.Đường từ trường đối lưu sẽ chứa các hạt gió mặt trời.Một số hạt sẽ có thể đi tới tầng ion trước khi đường sứctừ chạm tới đuôi của quyển từ. Các hạtnày tạo ra cực quangbanngày. Cực quangbanđêm đượctạo ra từ các hạt được giatốc từ đuôiquyểntừ về hướng Trái Đất. Các hạt này bị chặn lại bởicác đườngsức từ đóng. <="" a=""> Ảnh chụp củanam cựcquang,chụp từ tàu vũ trụ trên quỹ đạovào tháng 5 năm 1991, với cực đại của địa từ trường Các điện tử bị chặn lại trong từ trường Trái Đất (hiệu ứng gương từ) được giatốc dọc theo từ trường về phía khu vực vùng cực vàsau đó đâm vào khí quyển để tạo ra cực quang. Cực quang diễn ra mãnh liệt nhấtvào thời gian hoạt động mạnh của các cơnbão từ sinh ra bởi hoạt động của vết đenmặt trời. Sự phânbổ của cường độ cực quangtheo cao độ chỉ ra mức cực đạirõ nhấtở khoảng 100 kmphía trên Trái Đất. Các hạtđâm xuống địatừ trường, chạmtới tầng trung hòa của khí quyển trong một hìnhgần tròn gọi là ôvan cựcquang.Hình gần tròn này có tâmở phía trên cực từ và kích thước khoảng 3.000km theođường kínhtrongnhững lúcyên tĩnh. Vòng tròn này lớnnhanh khi quyểntừ bị làm nhiễu loạn. Khu vực có ôvan cực quang nói chung tìm thấy trong phạm vi 60và 70 °tính theo vĩ độ bắchay nam. Trong thời gian Mặt Trời hoạt độngtích cực thì ôvan cực quang mở rộng và các cựcquangcó thể được nhìn thấy từ các vĩ độ thấp tới 25-30° bắc và nam trongmột số trường hợp. Ví dụ, ngày 7 tháng 11 năm2004,sau khi cóhoạt động phun trào của Mặt Trời mãnh liệt, chúngđược nhìn thấy ở xa tới tận Arizona.Ở vĩ độ 45 ° cực quang có thể nhìn thấyvào khoảng 5 lần/năm, trong khiở trên 55° thì gần như nhìn thấy chúng mọi đêm. <="" a=""> Hình ảnhcựcquang trên Trái Đất. Các điểm đặctrưng của cực quanglà chúngcó nhiều hình dạng và kích thước. Các cung và tia cựcquangcao bắtđầu sáng rõở cao độ 100km trên bề mặt Trái Đất và kéo dài lên phíatrên dọc theo từ trườngtrong hàngtrăm kilômét. Các cunghay màn nàycó thể mỏng chỉ khoảng100 méttkhimở rộng rađường chân trời. Các cung cực quangcó thể gần như đứng im và sau đó tựa như bàn tay,chúngtạo ra một cái màn cao, bắtđầu nhảy múa và đổi hướng. Sau nửa đêmquyến rũ, cực quangcó thể có hìnhdáng loanglổ và các đốm thôngthường nhấp nháy sau khoảng mỗi 10 giây chođến tậnrạng đông.Phần lớn các cực quang có màu vàng ánh lụcnhưng đôikhi cáctia cao sẽ có màu đỏ ở đỉnh và dọctheo gờ thấp của chúng. Trong một ít trườnghợp, ánh sángMặt Trời sẽ va phải phầnđỉnh của các tia cựcquangtạo ra màu lam nhạt. Trong mộtsố rất ít trường hợp (khoảng1 lần trong 10năm) cực quangcó thể có màu dỏ sẫm như máu từ đỉnh đến đáy. Ngoài ra để tạora ánh sáng thì các hạt chứanănglượng cũngsinh ranhiệt.Nhiệt bị làm tiêu tan bởi bức xạ hồngngoại hay bị mang đi xa bởi các trậngió mạnh trong lớp trên của khíquyển. Trongnhững năm gần đây, sự phổ biến của 'Du lịch cực quang' đã đem mộtlượng lớn dukháchtới nhiềuđiểm về truyền thốnglàkhông ở được trongthời gian diễn ra mùađông vùng cực. Nhờ có ảnhhưởnglàm ấm của các dònghải lưu ấm và tương đối dễ tiếp cận củamình nên Iceland và Bắc Scandinavia làcác điểmđến phổ biến nhất. Để có thể quan sát cực quangthì ngoài hoạtđộng của cực quangcần có các điều kiện như trời quangmây vàít ánh sáng không tự nhiên (ánh sáng đèn). Việc chụp ảnh cực quang đòi hỏi các máy ảnh phải được trangbị sao cho của chắn sáng phải mở trên 5 giây. Các pinmáy ảnhkỹ thuật số bị hao rất nhanhtrong điều kiệnlạnh, vì thế một lời khuyên hữu ích là cần đemtheo các pin dự phòng Bản chất vật lý Cực quang có thể sinhrabằng tươngtác củacác hạt cao năng lượng (thôngthường là điệntử) với các nguyên tử trung hòatrong lớptrên củakhí quyển Trái Đất. <="" a=""> KristianBirkelandvà thực nghiệm môhình TráiĐất của ông Các hạtcao năng lượngnày cóthể kích thích (dova chạm) các điệntử hóa trị được liên kết với nguyên tử trung hòa. Các điệntử bị kích thích sauđó có thể trở về trạngthái thấpnăng lượng nguyên thủycủa chúng và trong quá trình đó giải phóngra các photon (ánhsáng). Quá trình này giống như sự phóng điện plasma trong đèn neon. Màu cụ thể nào đó của cực quang phụ thuộc vào loại khí cụ thể của khí quyểnvà trạngthái tíchđiện của chúngcũng như năng lượngcủacác hạt đâm vàokhí của khí quyển. Ôxynguyêntử chịu trách nhiệm chohai màu chínhlà lục(bướcsóng 557,7 nm) và đỏ (630,0 nm)ở các cao độ cao. Nitơ sinh ra màu lam(427,8 nm) (các ion)cũng như màu đỏ biến đổinhanh từ ranh giới thấp của các cung cực quangđang hoạtđộng. Một trong nhữngnhàkhoa học đầu tiên tiến hànhmô hình hóa cực quang là KristianBirkeland(người Na Uy). Mô hìnhtừ trường trái đấtcủa ông,chỉ ra rằng các điện tử cao năng lượngđâm trực tiếp vào mô hình trái đất được dẫndắt về phía cáccựctừ và sinhra các vòngánh sáng xung quanhcác cực. Ôngcũng giả thiết xahơn nữa "Các dòng điện như thế được hình dunglà cóthể tồn tại chủ yếu nhờ các hiệu ứng thứ cấp củacác hạt tích điện từ mặt trời bị lôi kéovào không gian" (năm 1908). Cácdòng điệnnhư vậy sau nàyđã được ủng hộ lớn trong bài báo của Hannes Alfvén.Năm 1969,MiloSchield, AlexDessler và John Freeman,sử dụngtên gọi "các dòng điện Birkeland" lần đầu tiên, mà sự tồn tại của chúngcuối cùng đã được xác nhận năm 1973 nhờ vệ tinh Triadcủa hải quân Giải thích Cực quang xuấthiện là docác hạt mangđiện trongluồngvật chấttừ MặtTrời phóngtới hànhtinh, khi các hạt này tiếp xúc với từ trường của hành tinh thì chúng bị đổi hướng do tác dụng của lựcLorentz. Lực nàylàmcho các hạt chuyểnđộng theo quỹ đạo xoắn ốc dọctheo đườngcảm ứng từ của hành tinh. Tại hai cực các đườngcảm ứngtừ hội tụ lại và làmchocác hạt mangđiện theođó đi sâu vào khí quyển của hànhtinh. <="" a=""> Hình ảnhcựcquang trên Sao Thổ Khi đi sâu vàokhí quyểncác hạtmang điện va chạm với các phântử, nguyên tử trong khí quyển hànhtinh và kích thích các phân tử này phát sáng. Dothành phần khí quyển hành tinh chứa nhiều khí khác nhau,khi bị kích thích mỗi loại khí phát ra ánhsáng cóbước sóng khácnhau, tứclà nhiều màu sắc khác nhaudođó tạo ra nhiều dải sáng với nhiều màu sắc trên bầu trời ở hai cực. . vĩ độ cao gầncác cực từ. Vì lýdo này, cực quang diễnra ở bắc bán cầu Trái Đất đượcgọi làbắc cực quang, hayánh sáng bắc cực; và ở nambáncầu thì là nam cực quang. Tuy nhiên ,cực quangcũng diễn ra trên. nhất. Để có thể quan sát cực quangthì ngoài hoạtđộng của cực quangcần có các điều kiện như trời quangmây vàít ánh sáng không tự nhiên (ánh sáng đèn). Việc chụp ảnh cực quang đòi hỏi các máy ảnh. hình ảnh đẹp của tự nhiên Bắc cực quang <="" a=""> Nam cực quang TrênTrái Đất,Mộc Tinh,Thổ Tinh,Thiên VươngTinh và Hải Vương Tinh, cáccực quang ược sinhra do tươngtáccủa