1.3. Hai nguyên nhân gây biến thiên hàng ngày của sự xuất hiện sprea dF
1.3.3.2. Ảnh hưởng từ hoạt động của sóng trọng lực và triều trong khí quyển Trái Đất
quyển Trái Đất
Hình 1.17. Sự hình thành cấu trúc vịm nâng dưới tác dụng của sóng trọng lực khí quyển [138]
LSWS và AGW có mối liên quan trực tiếp, trong đó q trình dynamo AGW kích thích sinh ra LSWS. AGW - điều khiển bởi bức xạ nhiệt mặt trời địa phương - được kích thích và sinh ra trong các vùng đối lưu quy mô trung bình (Mesoscale Convection Cell – MCC) tồn tại ở trung tâm vùng hội tụ giữa hai chí tuyến (ITCZ) trong tầng đối lưu. Sau đó, AWG truyền đến nhiệt quyển tại độ cao lớp F. Tại đây, AGW gây ra các nhiễu loạn dạng sóng của gió trung hịa (U). Nhờ quá trình kết nối ion - hạt trung hòa, các nhiễu loạn được chuyển sang plasma trong khu vực đáy lớp F. Khi đó, như mơ tả ở hình 1.17 [138], AGW lan truyền theo hướng Tây, từ
trường nằm ngang đi vào mặt giấy (hướng Bắc), U hướng thẳng đứng lên trên, tương tác U B tạo điện trường hướng Tây điều khiển dòng Pedersen theo hướng này (dòng các ion dương) gây ra sự tích tụ các ion dương ở rìa phía tây, kết quả là tạo ra điện trường phân cực hướng đông. Đến lượt nó, điện trường phân cực địa phương cùng với từ trường làm dịch chuyển ion theo cùng hướng với U. Quá trình chuyển dịch diễn ra trong điều kiện gradient plasma hướng lên trên làm biến điệu các đường đẳng mật độ plasma đáy lớp F theo độ cao, hình thành một cấu trúc
vịm nâng đầu tiên. Các cấu trúc vịm nâng – vịm sụt tiếp theo được hình thành và phát triển với cơ chế tương tự. Q trình trao đổi ion ở các vịm nâng và vòm sụt là ngày càng mạnh thêm do sự thay đổi của độ dẫn theo chiều cao làm thay đổi điện trường phân cực. Tồn bộ q trình diễn ra mạnh mẽ nhất khi nhiễu loạn của gió trung hịa và/hoặc sự kết hợp ion-hạt trung hòa mạnh mẽ nhất. Điều kiện này được thỏa mãn trong lý thuyết GWBA như vừa trình bày ở phần trên.
AGW nằm trong nhóm các hiện tượng sóng có quy mơ trung bình trong khơng gian. Triều là hiện tượng sóng ở quy mô không gian lớn nhất (toàn cầu), thể hiện các mode có cấu trúc chặt chẽ theo cả kinh và vĩ độ. Các chế độ của hoạt động triều có chu kỳ vào khoảng 8, 12 và 24 giờ, tương ứng với các mode 3, 2 và 1. Triều có thể gây ra bởi hiệu ứng hấp dẫn hoặc nhiệt. Về cơ bản, “dynamo khí quyển” thể hiện ảnh hưởng của các hoạt động triều đến tầng điện ly có thể tóm tắt như sau:
- Mặt Trời và Mặt Trăng gây ra lực triều trong khí quyển.
- Lực triều tạo sóng trong khí quyển làm cho khơng khí chuyển động.
- Chuyển động khơng khí (hạt trung hịa) cắt ngang các đường sức từ gây lực điện động cảm ứng. Đến lượt nó, các lực này điều khiển dịng điện ở độ cao thuộc tầng điện ly gây ra biến đổi từ trường.
- Hệ thống gồm điện trường, các dịng hạt mang điện trong q trình kể trên ảnh hưởng lớn đến các lớp điện ly. Cụ thể, ảnh hưởng đến hệ thống dòng yên tĩnh và dịng điện xích đạo trong lớp E, hoặc sự tích tụ điện tích (do biến đổi độ dẫn theo
khơng gian) làm hình thành điện trường phân cực (trường tĩnh điện) có thể trượt theo các đường sức từ trường đến độ cao thuộc lớp F điều khiển sự dịch chuyển
plasma trong lớp này.
Hiện nay, hoạt động triều và AGW là các chủ đề rất quan trọng trong nghiên cứu nguyên nhân gây biến thiên hàng ngày của ESF [9].