Những năm cuối trong chu kỳ hoạt động Mặt trời thường xảy ra các trận bão Mặt trời khốc liệt, gây ảnh hưởng đến khí quyển tầng cao của Trái đất. Bài báo này khảo sát sơ bộ tình hình biến động Mặt trời trong các năm 2004, 2005, 2006, thuộc cuối chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 23 và đối chiếu với số liệu điện ly thu nhận được tại miền Nam Việt Nam trong giai đoạn này để nhận định về khả năng nghiên cứu tiếp ảnh hưởng của hoạt động Mặt trời lên trạng thái của điện ly.
Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Trần Quốc Hà ĐỐI CHIẾU SỐ LIỆU HOẠT ĐỘNG MẶT TRỜI VÀ SỐ LIỆU ĐIỆN LY TẠI MIỀN NAM VIỆT NAM TRONG CÁC NĂM CUỐI CHU KỲ HOẠT ĐỘNG MẶT TRỜI THỨ 23 Trần Quốc Hà* Tổng quan Mặt trời gần ảnh hưởng nhiều đến Trái đất Giữa “thời tiết” Mặt trời khí tầng cao Trái đất có mối quan hệ mật thiết [1] Nhìn chung, Mặt trời ngơi giai đoạn ổn định, công suất xạ khơng có thay đổi Tuy nhiên, đặc điểm cấu tạo chuyển động, Mặt trời có thay đổi bất thường xạ, gọi hoạt động Mặt trời [2] Khi có hoạt động Mặt trời bùng nổ Mặt trời (BNMT); phóng vật chất vành Nhật hoa (CME); kiện proton, gọi chung bão mặt trời, Mặt trời bất ngờ phóng cách dội đám mây từ, luồng hạt mang điện lượng cao kèm xạ sóng ngắn (tia X) Các thành phần làm thay đổi trường liên hành tinh, đến Trái đất nén đường sức từ từ trường Trái đất, khiến thay đổi tạo nhiễu loạn, gọi bão từ Tầng điện ly tầng hạt mang điện Trái đất tạo thành xạ sóng ngắn Mặt trời có liên hệ mật thiết với từ Trái đất Theo chế điện động lực học, từ trường biến thiên phát sinh dòng điện Đồng thời, hạt mang điện chuyển động điện từ trường thay đổi chịu lực tác động làm thay đổi tính chất chuyển động Khi có bão từ, từ trường biến thiên, dòng điện vòng xuất cảm ứng điện từ tạo lực nâng khiến hạt mang điện điện ly bị xáo trộn Do bão từ hay dẫn đến bất thường điện ly sau đó, mà lớp cao lớp F2 điện ly thường chịu ảnh hưởng rõ rệt, thể thay đổi nồng độ điện tử (mà tỷ lệ thuận với tần số tới hạn foF2) bề dày lớp (thể qua độ cao cực đại nồng độ hmF2) … Từ trường Trái đất từ với mạng lưới đường sức từ đặc trưng cho khu vực thời gian nên nhiễu loạn điện ly có đặc thù khu vực cao, vùng cực (vĩ độ cao) thường khác vùng vĩ độ trung bình vùng xích đạo từ Mặt khác, loại HĐMT khác * ThS - P.TTĐT, ĐH Sư phạm Tp.HCM 129 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 18 năm 2009 tác động lên khí tầng cao khu vực theo cách khác [6], [7], [10] Hoạt động Mặt trời mang tính chu kỳ, thường kéo dài 11 năm Trong đó, giai đoạn đầu độ hoạt động, thể qua số số vết đen Mặt trời (VĐMT), gọi số R, tăng dần, đạt cực đại vào chu kỳ, sau giảm [2] Tuy nhiên, bão tồi tệ Mặt trời lại thường xảy vào quãng thời gian hoạt động Mặt trời suy yếu sau cực đại [8] Chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 23 coi qua với độ dài khác thường 12 năm (4/1996 – 1/2008) với cực đại vào tháng 4/2000, số R cực đại 121 [2], [9] Những năm sau cực đại xảy bão Mặt trời khủng khiếp Cụ thể năm 2003 có BNMT ngày 4/11/2003 với cấp độ X + 30, gấp lần siêu bùng nổ vào ngày 14/3/1989 chu kỳ trước [11] Cũng năm đó, tháng 8, tháng 10, có trận BNMT lớn, gây bão từ nghiêm trọng Bão điện ly ghi nhận khắp nơi Trái đất, kể Việt Nam [3], [4], [5] Trong báo tác giả khảo sát giai đoạn năm 2004, 2005, 2006 Trong đó, năm 2004 bão điện ly khảo sát VN giới [12], năm 2005, 2006 chưa nghiên cứu nhiều Tác giả muốn đối chiếu với số liệu điện ly thu thập thời gian tương ứng với biến động Mặt trời để xem xét khả nghiên cứu tiếp bão điện ly khu vực miền Nam Việt Nam năm Số liệu - Để khảo sát bão Mặt trời, tác giả tìm số liệu qua trang web sau: http://www.swpc.noaa.gov http://www.sidc.oma.be http://www.ipc.gov.au http://swdc.www.kugi.kyoto_u.ac.jp http://www-app3.gfz-postdam.de tìm kiếm “google” với từ khóa “Solar flares”, “Magnetic Storm”, “Ionospheric Storm”, “Solar Cycle 23”, v.v… 130 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Trần Quốc Hà - Số liệu điện ly cung cấp Đài quan trắc khí Hóc Mơn TP Hồ Chí Minh, miền Nam Việt Nam, thuộc xích đạo từ (10.510N, 106.340E, mag dip 2.9 0) cho ngày tương ứng Bảng số liệu đối chiếu bão mặt trời, bão từ số liệu điện ly (trong năm 2004, 2005, 2006) ( Xem bảng) Chú thích bảng (1): tháng (2): ngày (3): Chỉ số VĐMT (R) ngày (4), (4’):BNMT (4)- Loại: phân loại theo cường độ tia X [I (W/m2)]: Loại C: 10-6 ≤ I ≤ 10-5 Loại M:10 -5 ≤ I ≤ 10-4 Loại X: I > 10-4 Có phân loại M1, M2,…, X1, X2,… để mức độ lớn (4’)- Năng lượng: Năng lượng tia X BNMT, ghi nhận vệ tinh HESSI, đơn vị KeV (5): Sự kiện proton: Sự phóng proton lượng cao (> 10 MeV), đơn vị đo flux (flu); flu = p/cm2.s, vệ tinh GOES ghi nhận (6): Sự phóng vật chất vành Nhật hoa (CME), vệ tinh SOHO ghi nhận (7),(8): Bão từ vĩ độ trung bình cao, tính số A (9): Tình trạng điện ly: khảo sát bảng số liệu điện ly, 24 (UT) cho ngày 131 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 18 năm 2009 Bảng số liệu đối chiếu bão mặt trời, bão từ số liệu điện ly (trong năm 2004, 2005, 2006) Tháng Ngày (1) (2) Năm 2004 22 26 11 17 25 27 13 18 13 19 10 30 11 Chỉ số VĐMT (R) Loại (3) (4) 76 105 16 165 130 66 160 53 65 42 153 144 94 93 CME Bão từ vĩ độ trung bình Bão từ vĩ độ cao Tình trạng điện ly f0F2 Năng lượng Sự kiện Proton (4’) (5) (6) (7) (8) (9) 80 Bình thường Mất số liệu Bình thường Khơng có số liệu từ 18 – 19/7 BNMT X1 C9 X1 M4 X1 X1 M4 M1 X1 X2 < 106 17.130.380 < 106 2333.699 1422.433 1799.504 35.186.680 35.777.712 < 106 < 106 < 106 < 106 1.415.645 11.467.256 90 10 Năm 2005 15 16 17 18 19 20 14 15 16 30 16 10 12 14 27 30 22 24 9 10 11 12 13 15 50 X1 61.458.888 100 99 107 109 66 61 101 91 69 70 76 67 78 52 61 19 62 85 87 11 36 59 59 101 62 95 77 X2 X2 X1 114.286.192 < 106 < 106 < 106 179.644.567 341.554.464 < 106 < 106 < 106 < 106 < 106 3.007.368 < 106 2.247.916 5.825.370 9.277.775 48.153.564 37.867.384 < 106 30.475.986 7.888.570 12.649.677 131.446.144 < 106 1.512.486 28.998.906 1.247.651 X1 X1 M8 M4 M5 M3 X1 M5 X1 X17 X3 X2 X2 X1 SW/11 2086 Halo/25 64 119 138 212 Khơng có số liệu tháng 8, tháng 9/2004 273 57 Halo/12 W/19 63 495 W/1 Halo/7 132 < 10 35 5040 116 114 47 188 101 122 Halo/15 114 136 106 80 3140 Halo/13 77 78 80 44 W16 67 71 134 41 Halo/13 Halo/27 330 Halo/22 1880 72 122 53 131 136 96 76 E/07 Bình thường Mất tín hiệu: 8,14,15,22h Mất tín hiệu: 4,5,6,7,15,22h Mất tín hiệu: 5,21,22h Mất tín hiệu: 3,4,5,6,7,20,21,22h Tăng vọt 14 MHz lúc 5h Bình thường Bình thường Tăng vọt (10,93 MHz) lúc h Mất tín hiệu: 21, 22h Mất tín hiệu: 1, 4h Bình thường Mất tín hiệu: 14 – 21h Tăng vọt (11,68MHz) lúc 10h Mất tín hiệu: 18 – 21h, Mất tín hiệu: 9,10h, giảm Mất tín hiệu: 14 – 21h Mất tín hiệu: 3-6h,13,15-21h Khơng có số liệu Chỉ scó số liệu 6h Khơng có số liệu Mất tín hiệu: 4-9h,17-23h Bình thường Tương đối đủ số liệu Tương đối đủ số liệu Mất tín hiệu: 15-17h, 21h Mất tín hiệu: 18-21h Mất tín hiệu: 4,6,18,21h Mất tín hiệu: 5,21,22h Mất tín hiệu: 18,21h Mất tín hiệu: 6,22h Mất tín hiệu: 20,21h Tăng vọt (11,68 MHz) lúc 9h Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Trần Quốc Hà Năm 2006 14 12 62 59 44 X1 X9 < 106 82.938.752 52.371.728 1980 Halo 13 21 X3 179.550.224 698 Halo/13 14 15 23 19 64 31.519.062 < 106 52 48 68 120 Bình thường Mất tín hiệu: 12h Mất tín hiệu: 11,12,13h Mất tín hiệu: 20,21,22h Tăng (10,5 MHz) lúc 3h Mất 20,21h Mất tín hiệu 16 – 23 h Nhận xét - Nếu nhìn tồn thể chu kỳ (khơng thống kê đây) sau cực đại (2000) số vết đen hàng ngày giảm dần (trong bảng thống kê cao 165 ngày 17/7/2004, thấp 19 ngày 15/12/2006) - Có nhiều vụ BNMT, với loại nguy hiểm (X cao) như: Ngày 8/9/2005 (X17); Ngày 6/12/2006 (X9) Hoặc lượng cao như: Ngày 20/ 1/2005: 341.554.464 KeV Ngày 19/ 1/2005: 179.644.576 KeV Ngày 13/12/2006: 179.550.224 KeV Ngày 10/ 9/2005: 131.446.144 KeV Ngày 15/ 1/2005: 114.286.192 KeV - Sự kiện Proton CME thường kèm với nhau, không thiết phải theo BNMT lớn Ví dụ: Ngày 11/ 4/2004 Ngày 14/5/2005 Ngày 25/ 7/2004 Ngày 16/6/2005 Ngày 13/ 9/2004 Ngày 14/7/2005 Ngày 19/ 9/2004 Ngày 27/7/2005 Ngày 01/11/2004 Ngày 22/8/2005 133 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 18 năm 2009 - Ngược lại, vụ BNMT lớn chưa có Proton – event CME; ví dụ: Ngày 09/ 9/2005 (X3) Ngày 10/ 9/2005 (X2) v.v… - Các vụ bão từ khơng liên quan trực tiếp đến kiện Mặt trời; ví dụ: Ngày 22/ 1/2004 Ngày 10/7/2005 Ngày 08/ 5/2005 Ngày 12/7/2005 Ngày 30/ 5/2005 Ngày 14/4/2006 Nhưng phần lớn xảy sau có kiện bão Mặt trời - Vùng vĩ độ cao chịu ảnh hưởng bão Mặt trời nhiều hơn, đặc biệt sau kiện proton CME Ví dụ bão từ độ cao: Ngày 25/ 7/2004 Ngày 15- 16/5/2005 Ngày 27/ 7/2004 Ngày 24/8/2005 Ngày 8-9-10/11/2004 Ngày 11- 15/9/2005 Ngày 16-17-18/ 1/2005 Ngày 14- 15/12/2006 - Bão từ vĩ độ trung bình xảy sau trận bão Mặt trời dội, ví dụ: Ngày 25,27/ 7/2004 Ngày 24/8/2005 Ngày 8,9,10/11/2004 Ngày 11 /9/2005 Ngày 17,18,19/ 1/2005 Ngày 15/12/2006 - Trừ tháng số liệu điện ly Đài quan trắc bảo trì máy (tháng 8, 9/2004), có bão Mặt trời vào bão từ, điện ly thường có xáo trộn, hay bị tín hiệu tăng giảm đột biến Điều phần chứng tỏ ảnh hưởng bão Mặt trời bão từ điện ly - Tuy nhiên, khơng đầy đủ số liệu khó phân tích diễn biến đầy đủ phản ứng điện ly trước bão Mặt trời liên quan với bão từ Tháng 9/2005 tương đối đầy đủ số liệu 134 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Trần Quốc Hà - Mặt khác, tháng tháng có bão Mặt trời liệt, dai dẳng, gây bão từ nhiều ngày vĩ độ cao có ngày vĩ độ trung bình Vì vậy, nên chọn tháng để nghiên cứu tiếp Kiến nghị Đề nghị chọn tháng 9/2005 với đầy đủ số liệu điện ly số liệu từ miền Nam Việt Nam để nghiên cứu kỹ phản ứng lớp điện ly F2 xích đạo từ trước tác động bão Mặt trời bão từ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Quốc Hà (2004), Nghiên cứu tầng điện ly Trái đất mối quan hệ Mặt trời – Trái đất, Tạp chí Khoa học – ĐHSP TP.HCM, số (36) tr 66-71 [2] Trần Quốc Hà (2007), Chu kỳ thứ 23 hoạt động Mặt trời, tuyển tập báo cáo HN KHKT Địa Vật lý Việt Nam lần thứ 5, 8/2007, NXB KH&KT, tr 31-35 [3] Hoàng Thái Lan (2004), Phản ứng đặc trưng tầng điện ly quan sát TP Hồ Chí Minh trận bão từ tháng 8/2003, Tạp chí Khoa học Trái đất [4] Hoàng Thái Lan (2004), Hiệu ứng địa từ - điện ly khu vực Nam vụ bùng nổ Mặt trời xảy vào tháng 10/2003, Tạp chí Khoa học Trái đất [5] Hoàng Thái Lan (2004), Equatorial Ionospheric response to the 2003 year geomagnetic storm observed in South Vietnam, J Geophys Res [6] Lê Minh Triết (1982), Trái đất- đối tượng nghiên cứu vật lý học, NXB KH&KT, Hà Nội [7] American Geophysical Union (1977), Magnetic Storm, AGU, USA [8] Curt.S (7/2004), The Sun: A stormy star, National Geographic, pp13-33 [9] Joe D’Aleo (2008), Ultralong Solar Cycle 23 and Possible Consequences, Internet 135 Tạp chí KHOA HỌC ĐHSP TP HCM Số 18 năm 2009 [10] Hargreaves.J.K (1979), The upper Atmosphere and Solar – terestrial Relations, Van Nostrand Reinhold Company, USA [11] SpaceCast/PowerCast (2003), Overview of Solar and Geomagnetic Storm Conditions and Impacts october 24-November 5, Internet [12] Sahai.Y, Hoang Thai Lan, et.al (2009), Effect observed in the ionospheric F region in the east Asian sector during the intense geomagnetic disturbances in the early part of November 2004, J Geophys Res, Vol 114, pp1-11 Tóm tắt Những năm cuối chu kỳ hoạt động Mặt trời thường xảy trận bão Mặt trời khốc liệt, gây ảnh hưởng đến khí tầng cao Trái đất Bài báo khảo sát sơ tình hình biến động Mặt trời năm 2004, 2005, 2006, thuộc cuối chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 23 đối chiếu với số liệu điện ly thu nhận miền Nam Việt Nam giai đoạn để nhận định khả nghiên cứu tiếp ảnh hưởng hoạt động Mặt trời lên trạng thái điện ly Abstract Contrasting the data of solar storms and the ones of electrolytic dissociation in the South of Vietnam in the last years of the 23rd solar cycle In the years at the end of solar cycle, there are usually many fierce solar storms that cause disturbances in the Earth’s Upper Atmosphere This paper is about the primary analysis of solar changes in the years of 2004, 2005, 2006 - the last years at the end of the 23rd Solar Cycle – in comparison with data of electrolytic dissociation in the South of Vietnam at that time to suggest continuous research on affects of solar storms to electrolytic dissociation 136 ... động Mặt trời năm 2004, 2005, 2006, thuộc cuối chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 23 đối chiếu với số liệu điện ly thu nhận miền Nam Việt Nam giai đoạn để nhận định khả nghiên cứu tiếp ảnh hưởng hoạt. .. muốn đối chiếu với số liệu điện ly thu thập thời gian tương ứng với biến động Mặt trời để xem xét khả nghiên cứu tiếp bão điện ly khu vực miền Nam Việt Nam năm Số liệu - Để khảo sát bão Mặt trời, ... HCM Số 18 năm 2009 tác động lên khí tầng cao khu vực theo cách khác [6], [7], [10] Hoạt động Mặt trời mang tính chu kỳ, thường kéo dài 11 năm Trong đó, giai đoạn đầu độ hoạt động, thể qua số số