Cực quang xuất hiện nhiều do vết đen mặt trời?

Cực quang, thường chỉ được tìm thấy ở Bắc Cực và châu Nam Cực, đã làm nhân loại mê hoặc và tò mò trong nhiều thế kỷ và sẽ tiếp tục thu hút sự chú ý ở tương lai.

Những quầng sáng lung linh của bắc cực quang (ở Bắc Bán cầu) và nam cực quang (ở Nam Bán cầu) trong thời gian gần đây đã tạo nên các màn trình diễn ánh sáng ngoạn mục.

Bắc cực quang được chụp vào buổi đêm 27/2 bên trên hải đăng Souter ở South Shields, miền đông bắc nước Anh. Ảnh: CNN

Trong những ngày cuối tháng 2, đầu tháng 3, nhiều nhiếp ảnh gia và những người quan sát bầu trời đêm ở Bắc bán cầu đã chụp lại được những phần trình diễn đầy màu sắc này ở những địa điểm xa hơn về phía nam (hoặc ngược lại, nếu ở Nam bán cầu thì sẽ thấy về phía Bắc) so với bình thường như bang Colorado, Hoa Kỳ, phía đông nam nước Anh và bang New South Wales, Úc. Các phi công đã điều khiển máy bay bay vòng ở giữa hành trình để các hành khách có thể ngắm nhìn hiện tượng rõ ràng hơn.

Vết đen mặt trời

Cực quang là kết quả của các hoạt động của Mặt Trời, cụ thể là một loại bão Mặt Trời có tên gọi CME (hiện tượng phun trào nhật hoa) mà thải ra khí gas và các phần tử được tích điện vào không trung. Khi những phần tử được tích điện này chạm đến “khiên” từ trường Trái Đất tại cực Bắc và cực Nam (thường mất khoảng ba ngày), chúng tiến vào bầu khí quyển.

Vết đen Mặt Trời là hiện tượng trên quang cầu (lớp vỏ ngoài) của mặt trời xuất hiện các điểm tạm thời tối hơn các khu vực xung quanh. Các vết đen Mặt Trời riêng lẻ hoặc nhóm các vết đen Mặt Trời có thể tồn tại ở bất kỳ đâu từ vài ngày đến vài tháng, nhưng cuối cùng sẽ phân rã. Các vết đen Mặt Trời mở rộng và co lại khi chúng di chuyển trên bề mặt Mặt Trời, với đường kính từ 16 km tới 160.000 km. Khi vết đen có đường kính đủ lớn thì có thể quan sát từ trái đất bằng mắt thường.

Từ đây, các phần tử và năng lượng tương tác với các loại khí trong khí quyển, tạo ra ánh sáng nhiều màu trên bầu trời. Khí Ôxi tương ứng với ánh sáng xanh lá (màu thường xuyên quan sát thấy nhất), cũng như đỏ (theo Aurora Watch, Đại học Lancaster, Vương quốc Anh). Trong khi đó, khí Nitơ phát ra ánh sáng xanh dương và tím, theo Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA). Trong điều kiện thời tiết thuận lợi, việc quan sát thấy cực quang sẽ dễ dàng hơn.

Khi một cơn bão Mặt Trời tiến về phía chúng ta, một số năng lượng và các phần tử nhỏ có thể di chuyển vào bên trong “tấm khiên” từ trường ở cực Bắc và cực Nam và tác động với khí quyển Trái Đất. Minh họa: Science Learning Hub, NZ

Các nhà nghiên cứu tại Đài Quan sát Động lực học Mặt Trời của NASA nói rằng họ đã phát hiện thấy hai ngọn lửa Mặt Trời cấp M vào ngày 3 và 4/3 đã gây ra các cơn bão CME, từ đó làm tăng các hoạt động địa từ trường – dẫn đến hiện tượng cực quang cuốn hút. Các đợt bùng nổ được sắp xếp từ nhỏ đến lớn lần lượt là các cấp: A, B, C, M và X là cấp cực đại, theo NASA.

Các cơn bão Mặt Trời loại này cũng thỉnh thoảng làm gián đoạn các hoạt động của vệ tinh nhân tạo và thông tin liên lạc trên Trái Đất.

Đợt tăng số lượng các hoạt động địa từ trường này được tạo ra bởi một vết đen trên bề mặt Mặt Trời (vết đen mặt trời – hiện tượng đã được ghi nhận sớm nhất khoảng 800 năm trước công nguyên). Vết đen này “lớn và phức tạp về mặt từ trường học” có tên gọi AR3234, theo Cơ quan Khí tượng Anh.

Khung cảnh bắc cực quang tại Anchorage, bang Alaska (Hoa Kỳ), được chụp bởi cư dân Stephanie Quinn-Davidson.

Cực quang phổ biến đến mức độ nào?

Đợt hoạt động mạnh này của các hiện tượng địa từ trường được dự đoán là sẽ bắt đầu dịu bớt. Nghĩa là sẽ có ít hơn các hiện tượng bắc cực quang và nam cực quang sau những ngày cực quang hoạt động mạnh vừa qua.

Trong các năm tiếp theo, bắc cực quang có thể xuất hiện lùi xuống phía nam thường xuyên hơn, theo Robert Massey, giám đốc điều hành tại Hội Thiên văn học Hoàng gia Anh.

Mặt Trời trải qua một chu kỳ 11 năm mà ở đó mức độ của các hoạt động bão và lửa Mặt Trời dao động. Chu kỳ 25, gần đây nhất, bắt đầu từ tháng 12 năm 2019 với một đợt mà năng lượng Mặt Trời ở mức tối thiểu (solar minimum), khi mà Mặt Trời có hoạt động nhưng yên lặng hơn và có ít vết đen hơn.

Cực quang được ghi nhận trên khắp Vương quốc Anh, kể cả ở các vùng phía nam của nước này. Ảnh: Twitter

Chúng ta đang tiến tới đợt năng lượng Mặt Trời tối đa (solar maximum), được dự đoán sẽ bắt đầu vào tháng 7/2025, khi mà một số lượng lớn vết đen sẽ xuất hiện và các hoạt động của Mặt Trời sẽ tăng về số lượng.

Robert Massey nói rằng các hiện tượng Mặt Trời mà tạo nên cực quang sẽ trở nên phổ biến hơn trong quá trình chúng ta tiến đến đợt năng lượng tối đa. Các hành tinh khác trong Hệ Mặt Trời cũng có cực quang.

Sao Mộc được chìm trong các sắc màu kỳ thú tại các cực, dù cơ chế tạo nên cực quang ở hành tinh này khác biệt so với Trái Đất, theo một nghiên cứu vào 2021.