THỨ 24
Chúng ta đều biết rằng sự sống trên Trái đất tồn tại được là nhờ Mặt trời. Mặt trời là nguồn cung cấp ánh sáng và nhiệt năng cho Trái đất. Nhưng có rất ít người biết tường tận về cấu trúc Mặt trời cũng như ảnh hưởng của nó đối với môi trường khí hậu. Do đó, có những nhầm lẫn, và những luồng thông tin lệch lạc, mê tín dị đoan gây hoang mang trong cộng đồng. Chính vì vậy, chúng ta càng thấy được nhiệm vụ quan trọng của thiên văn vật lý là làm rõ những hiện tượng liên quan đến thời tiết vũ trụ và đặc biệt là những biến đổi khí hậu trên Trái đất. Liệu rằng, những hoạt động Mặt trời có liên quan đến những thiên tai (động đất, sóng thần,..) đã và đang diễn ra trên hành tinh chúng ta hay không, trong luận văn này, bên cạnh nghiên cứu về chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 24, tôi cũng sẽ tìm hiểu về vấn đề này.
Như đã trình bày ở trên, việc giải thích tường tận tính chất, hoạt động của từ trường Mặt trời không phải là một việc dễ dàng, do đó, việc nghiên cứu chu kỳ hoạt động Mặt trời rất khó khăn và phức tạp. Nhưng Mặt trời có một đặc điểm là nó có sự nhớ từ, vì vậy người ta dựa vào những từ trường còn sót lại của chu kỳ trước để đưa ra những tiên đoán cho chu kỳ tiếp theo về hình dạng, cường độ, và chiều dài của chu kỳ mới; khi chu kỳ mới bắt đầu thì tiếp tục theo dõi, so sánh giữa hoạt động thực tiễn với những gì đã dự đoán, vì những mô hình giải thích hoạt động của Mặt trời cũng chỉ cho ta những dự đoán tương đối, không mô hình nào có khả năng dự đoán chính xác hoạt động Mặt trời, nên có rất nhiều dự đoán khác nhau. Trong bài này, tôi cũng sẽ trình bày theo trình tự như trên, tôi sẽ đi từ những dự đoán cho chu kỳ hoạt động thứ 24 và sau đó là khảo sát hoạt động thực tiễn của Mặt trời ở giai đoạn đầu của chu kỳ đã bắt đầu được 2 năm.
2.1. Những thông số đánh giá hoạt động Mặt trời: 2.1.1. Số vết đen Mặt trời. 2.1.1. Số vết đen Mặt trời.
Hai số VĐMT được sử dụng chính là:
Số VĐMT quốc tế được tính và báo cáo bởi trung tâm dữ liệu về số VĐMT (SIDC) ở Brussels, Bỉ.
Số VĐMT Boulder: được tính và báo cáo bởi hiệp hội NOAA của SEC tại Boulder, Colorado, Hoa Kì.
Bên cạnh số vết đen còn có cả số nhóm vết đen, diện tích và vị trí của vết đen, những thông số này được thu thập từ đài quan sát hoàng gia Greenwich từ tháng 3 năm 1847 nhưng đến năm 1976 thì ngưng lại. Tiếp đó, Hiệp hội khí quyển học và đại dương học quốc gia Hoa kỳ (NOAA) thực hiện công việc này từ năm 1976 cho đến nay.
Trong bài báo cáo này, tôi sẽ sử dụng dữ liệu số vết đen của trung tâm phân tích dữ liệu về tác động của Mặt trời (SIDC), Brussel, Bỉ.
Những số liệu này được tập hợp từ khoảng 70 trạm quan sát phân bố trên khắp thế giới (10% ở Bỉ, 60% ở châu Âu, phần còn lại ở các châu lục khác), tất cả những chỉ số vết đen này đều được tính theo công thức của Wolf với hệ số k ở mỗi trạm quan sát khác nhau là khác nhau.
Ban đầu, SIDC tập hợp số liệu của khoảng 40 trạm sau đó công bố, nhưng số vết đen này chỉ được xem là số vết đen tạm thời mà thôi. Sau khi đã tập hợp đủ số liệu của tất cả các đài quan sát chuyển về, SIDC mới tính toán cho ra số vết đen lần thứ hai, nếu giá trị có sự sai lệch không vựơt quá 5% thì số liệu vết đen ban đầu được xem là số vết đen chính thức, nếu vượt quá 5% thì số vết đen lần hai được xem là số vết đen chính thức và được công bố lại.
Vì số vết đen ở mỗi trạm quan sát khác nhau thì khác nhau, và số vết đen cũng thay đổi hằng ngày, vì vậy để cho tiện trong việc tính toán, người ta đã tìm cách làm trơn số vết đen (Smoothed Sunspot Number), thực chất là tính tổng trung bình của 13 tháng trong đó tập trung vào tháng cần làm trơn.
Công thức làm trơn số vết đen tháng:
6 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 2 2 12 ms R R R R R R R R R R R R R R − + − − − − − + + + + + + + + + + + + + + + + + = (1.8) Trong đó:
RRmsR: số vết đen tháng đã được làm trơn. R: số vết đen của tháng cần làm trơn.
RR+iR: số vết đen của tháng sau tháng cần làm trơn i tháng. RR-iR: số vết đen của tháng trước tháng cần làm trơn i tháng.
Số liệu hằng ngày có cấu trúc như sau: Cột thứ nhất: năm, tháng và ngày.
Cột thứ hai: năm và phần trăm của năm (theo năm Julian: 365,25 ngày). Cột thứ ba: số vết đen.
Cột thứ tư và thứ năm: số vết đen ở nửa cầu Bắc và nửa cầu Nam của Mặt trời. Ví dụ: số liệu vết đen hằng ngày từ ngày 01/01/2008 đến ngày 05/01/2008.
(1) (2) (3) (4) (5) 20080101 2008.000 7 0 7 20080102 2008.003 7 0 7 20080103 2008.005 7 0 7 20080104 2008.008 10 0 10 20080105 2008.011 8 8 0
Số liệu hàng tháng: là trung bình số vết đen của tháng được công bố, có cấu trúc như sau:
Cột thứ nhất: năm và tháng.
Cột thứ hai; năm và phần trăm của năm (năm Julian =365,25 ngày). Cột thứ ba : số vết đen.
Cột thứ tư: số vết đen hàng tháng đã được làm trơn. Ví dụ: số vết đen từ 01/2008 đến 08/2008. (1) (2) (3) (4) 200801 2008.041 3.3 4.2 200802 2008.123 2.1 3.6 200803 2008.205 9.3 3.3 200804 2008.287 2.9 3.4 200805 2008.372 3.2 3.5 200806 2008.454 3.4 3.3 200807 2008.539 0.8 2.8 200808 2008.624 0.5 2.7
Số vết đen hằng năm: là trung bình số vết đen của năm được công bố. Cột thứ nhất: năm (lấy ngay giữa).
Cột thứ hai: số vết đen trung bình năm. Ví dụ: số vết đen từ năm 2008 và 2009.
(1) (2) 2008.5 2.9 2009.5 3.1
2.1.2. Các chỉ số địa từ
Các vụ bùng nổ Mặt trời, các tai lửa và CME theo gió Mặt trời đến Trái đất làm biến đổi từ trường của Trái đất. Vì vậy các chỉ số địa từ cũng là một thông số đánh giá hoạt động mặt trời một cách hiệu quả.
Có các chỉ số từ như là: Dst, Kp, Ap.
Chỉ số nhiễu loạn Dst (Disturbance Storm Time Index): là chỉ số biểu diễn sự biến thiên của thành phần nằm ngang của từ trường Trái đất, do Sugiura đề xuất 1964.
Chỉ số hành tinh Kp (Planetary Index): chỉ số này thể hiện mối quan hệ giữa gió Mặt trời và mức nhiễu loạn của trường địa từ, do Bartel đề xuất năm 1930, chỉ số này được rút ra từ các trạm đo đạc trên khắp thế giới và được tính trên thang giả Logarith.
Chỉ số ap: tương tự như chỉ số Kp nhưng lấy trên thang giả tuyến tính.
Chỉ số Ap (A Index): là chỉ số thể hiện sự biến thiên của địa từ trong một ngày và được lấy trên thang đo tuyến tính.
Bảng 2.1. Mối liên hệ giữa Kp và Ap