Vào ngày 1 tháng 9 năm 1859, những người thợ mỏ vàng ở Colorado đã thức dậy khi trời sáng nhưng sự thật không như họ nghĩ. Đồng hồ chỉ mới 1 giờ khuya, họ vô cùng kinh ngạc khi bầu trời không được chiếu sáng bởi Mặt trời, mà là bởi những dải ánh sáng rực rỡ. Ánh sáng rực rỡ có thể được nhìn thấy xa đến tận vùng Caribê, khiến người dân ở nhiều khu vực tin rằng các thành phố lân cận đang gặp hỏa hoạn. Nhưng nguyên nhân thực sự là do cơn bão mặt trời lớn nhất trong lịch sử được ghi nhận lại hay còn được biết đến với cái tên Sự kiện Carrington.
Bão mặt trời là một trong nhiều hiện tượng vật lý thiên văn gây ra bởi từ trường. Từ trường được tạo ra bởi chuyển động của các hạt mang điện như proton và electron. Từ trường của Trái đất được tạo ra bởi các kim loại nóng chảy tích điện lưu thông trong lõi hành tinh.
Còn từ trường của Mặt trời được tạo ra bởi các chuyển động đối lưu lớn của plasma. Khi các vùng plasma chuyển động xoáy, nó tạo ra các khu vực có hoạt động từ trường cường độ cao được gọi là vết đen mặt trời. Các từ trường hình thành gần các vùng này thường bị xoắn và cong. Và khi có một tác động làm chúng bị kéo giãn ra quá xa, chúng giải phóng năng lượng phóng plasma ra khỏi Mặt trời. Những vụ nổ này gọi là “bão Mặt trời” hay “phun trào cực quang”.
Bão mặt trời là một trong nhiều hiện tượng vật lý thiên văn gây ra bởi từ trường. Từ trường được tạo ra bởi chuyển động của các hạt mang điện như proton và electron. Từ trường của Trái đất được tạo ra bởi các kim loại nóng chảy tích điện lưu thông trong lõi hành tinh.
Còn từ trường của Mặt trời được tạo ra bởi các chuyển động đối lưu lớn của plasma. Khi các vùng plasma chuyển động xoáy, nó tạo ra các khu vực có hoạt động từ trường cường độ cao được gọi là vết đen mặt trời. Các từ trường hình thành gần các vùng này thường bị xoắn và cong. Và khi có một tác động làm chúng bị kéo giãn ra quá xa, chúng giải phóng năng lượng phóng plasma ra khỏi Mặt trời. Những vụ nổ này gọi là “bão Mặt trời” hay “phun trào cực quang”.
Quảng cáo
Plasma - chủ yếu gồm proton và electron tăng tốc nhanh chóng trong không gian và dễ dàng đạt được vận tốc hàng nghìn km/giây. Một cơn bão Mặt trời điển hình chỉ mất vài ngày để đi từ Mặt trời đến Trái đất. Và các vật chất đi qua quỹ đạo Trái đất sẽ bị hút vào đường sức từ và rơi vào bầu khí quyển tại 2 vùng cực của hành tinh.
Làn sóng các hạt năng lượng cao này kích thích các nguyên tử trong khí quyển như oxy và nitơ, khiến chúng giải phóng các photon với mức năng lượng khác nhau, tạo nên một màn trình diễn ánh sáng tuyệt đẹp mà chúng ta gọi là cực quang. Mặc dù hiện tượng này thường chỉ có thể nhìn thấy gần các cực của Trái đất, nhưng với các cơn bão Mặt trời mạnh có thể mang đủ các hạt năng lượng cao để kéo dài dải cực quang ra một vùng rộng lớn.
Từ trường trong hệ mặt trời của chúng ta không là gì so với các thiên thể trong vũ trụ bao la ngoài kia. Sao neutron tạo ra từ trường mạnh gấp 100 tỷ lần so với từ trường của vết đen Mặt trời. Và từ trường xung quanh các lỗ đen siêu lớn phóng ra các "cơn bão" đi xa hàng nghìn năm ánh sáng.
Tuy nhiên, đối với chúng ta, ngay cả những cơn bão Mặt trời yếu cũng là một điều đáng ngại. Trong khi phần lớn các cơn bão Mặt trời vô hại đối với con người, nhưng đối với các thiết bị điện thì hoàn toàn khác. Các hạt năng lượng cao rơi vào bầu khí quyển sẽ tạo ra từ trường thứ cấp, từ đó tạo ra dòng điện lớn gây đoản mạch thiết bị điện.
Trong Sự kiện Carrington, công nghệ điện phổ biến lúc bấy giờ chỉ là điện báo. Nhưng kể từ đó, chúng ta ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào hệ thống điện. Năm 1921, một cơn bão mặt trời mạnh khác đã khiến điện thoại và thiết bị điện báo trên toàn cầu bốc cháy. Tại New York, toàn bộ hệ thống đường sắt bị ngừng hoạt động và hỏa hoạn bùng phát trong các tòa nhà điều khiển trung tâm. Các cơn bão tương đối yếu khác vào năm 1989 và 2003 cũng đã làm tắt mạng lưới điện tại nhiều khu vực ở Canada và làm hỏng nhiều vệ tinh. Nếu ngày nay, ta phải hứng chịu một cơn bão mạnh như Sự kiện Carrington thì thật khó có thể hình dung mức độ tàn phá của nó khủng khiếp đến mức nào vì mọi nơi đều là thiết bị điện.
Quảng cáo
May mắn thay, chúng ta vẫn có cách ứng phó với hiện tượng này. Sau nhiều thế kỷ quan sát các vết đen Mặt trời, các nhà khoa học nhận thấy rằng hoạt động từ trường thông thường của Mặt trời tuân theo chu kỳ 11 năm, giúp chúng ta biết được thời điểm các cơn bão Mặt trời có nhiều khả năng xảy ra nhất và có các biện pháp giảm thiểu thiệt hại.
Lưới điện có thể được ngắt trước khi có bão Mặt trời, trong khi các tụ điện có thể được lắp đặt để hấp thụ dòng năng lượng đột ngột. Nhiều vệ tinh và tàu vũ trụ hiện đại được trang bị lớp che chắn đặc biệt để hấp thụ tác động của bão Mặt trời. Nhưng ngay cả với những biện pháp bảo vệ này, vẫn rất khó để hình dung sẽ ra sao nếu chúng ta phải đối mặt với một cơn bão Mặt trời lớn hơn. Nếu điều này xảy ra thì rất có thể ánh sáng duy nhất soi đường cho chúng ta khi đêm xuống chỉ còn lại cực quang trên cao.
Nguồn: TED-Ed
