Các nhà nghiên cứu cho biết cực đại Mặt trời đang đến sớm hơn dự kiến

Chúng ta có thể cảm thấy Mặt trời khá ổn định khi quỹ đạo của nó trên bầu trời cho phép chúng ta đo thời gian, và gây ra các mùa trên Trái đất. Nhưng trong nhiều khía cạnh, ngôi sao chủ của chúng ta không hề bình lặng, theo Science Alert.

Khi nhìn gần, Mặt trời cho thấy sự biến đổi và hoạt động mạnh mẽ. Những ngọn lửa của nó tạo ra những đợt bùng phát bức xạ lớn. Trong khi đó, những vùng tối mát mẻ hơn gọi là vết đen Mặt trời thường xuyên xuất hiện, di chuyển, thay đổi hình dạng và biến mất. Mặt trời cũng giải phóng vật chất vào không gian thông qua những cơn bão proton, được gọi là các sự kiện proton Mặt trời.

Hoạt động Mặt trời thay đổi theo thời gian. Nó đạt cực đại cứ sau 11 năm, và cực đại kế tiếp được dự báo sẽ đến vào tháng 7/2025. Nhưng có vẻ như cực đại này sẽ đến sớm hơn dự kiến, và có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về Mặt trời.

Hoạt động của Mặt trời cũng ảnh hưởng đến Trái đất và công nghệ mà chúng ta đang phụ thuộc vào. Các cơn bão proton từ Mặt trời có thể vô hiệu hóa các vệ tinh và làm gián đoạn lưới điện. Những hoạt động Mặt trời ảnh hưởng đến hành tinh của chúng ta thường được gọi là “thời tiết không gian”.

Cách tính mới về thời điểm cực đại Mặt trời

Để có thể đưa ra dự báo và chuẩn bị, chúng ta cần có một mô hình khoa học tốt. Trong nhiều năm, NASA và Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ đã tạo ra nhiều mô hình như vậy.

Họ đã kết hợp nhiều phương pháp khác nhau để dự đoán hoạt động của Mặt trời. Cách tiếp cận này dự đoán cực đại Mặt trời tiếp theo sẽ xảy ra vào khoảng tháng 7/2025. Cực đại này cũng được dự báo là tương đối yếu, giống như mức cực đại trong chu kỳ Mặt trời trước đó kéo dài từ khoảng tháng 12/2008 đến tháng 12/2019 và với đỉnh điểm là vào tháng 4/2014.

Tuy nhiên, một nhóm do nhà khoa học NASA Robert Leamon và Scott McIntosh, phó giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Khí quyển Quốc gia Hoa Kỳ (NCAR), dẫn đầu đã đưa ra một dự báo khác. Họ cho biết cực đại của chu kỳ Mặt trời hiện tại sẽ xảy ra sớm hơn một năm, vào giữa cuối năm 2024, và số lượng vết đen Mặt trời sẽ nhiều gấp đôi so với dự đoán chính thức trước đó, một dấu hiệu của sự hoạt động mạnh hơn. Hiện tại, các quan sát về Mặt trời đang ủng hộ dự báo mới này.

Điều thú vị là trong khi nhiều phương pháp dự báo tính thời gian của một chu kỳ dựa trên cực tiểu Mặt trời cuối cùng, thì Leamon và McIntosh đã nghiên cứu sâu hơn về các vết đen Mặt trời và đặc điểm từ tính của chúng.

Sự kết thúc của một chu kỳ Mặt trời không diễn ra ngay lập tức. Đó là một quá trình chuyển đổi nhẹ nhàng, trong đó các vết đen Mặt trời với đặc điểm từ tính liên quan đến chu kỳ cũ xuất hiện ít hơn, và các vết đen có các đặc tính liên quan đến chu kỳ mới xuất hiện nhiều hơn.

Dự đoán của Leamon và McIntosh sử dụng “điểm kết thúc” – thời điểm vết đen Mặt trời cuối cùng của chu kỳ cũ mờ đi – để xác định sự chấm dứt của chu kỳ Mặt trời. Điều này có thể dẫn đến việc các chu kỳ sẽ dài ngắn khác nhau. Ví dụ: cực tiểu cuối cùng là tháng 12/2019 nhưng thời điểm kết thúc thực sự xảy ra vào tháng 12/2021. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã phát triển các dự đoán về mức độ mạnh yếu của chu kỳ sắp tới bằng cách xem xét chu kỳ trước kéo dài bao lâu.

Ảnh hưởng của hoạt động Mặt trời

Nhưng hoạt động Mặt trời tăng lên có ý nghĩa gì đối với chúng ta khi chu kỳ hiện tại sắp đạt đến đỉnh điểm?

Khi Mặt trời giải phóng những lượng năng lượng khổng lồ dưới dạng tia lóa hoặc vật chất vào không gian, một số trong đó có khả năng sẽ va vào Trái đất nếu chúng ta ở trong tầm ảnh hưởng của chúng. Nhưng may mắn là Trái đất có từ trường để bảo vệ.

Khi các hạt và bức xạ từ Mặt trời đến chúng ta, trước tiên chúng tương tác với từ trường của Trái đất, làm cho chúng bị va đập và nén lại. Từ trường Trái đất cũng buộc các hạt Mặt trời di chuyển theo cách nó quy định, ngăn chúng chạm vào bề mặt Trái đất.

Mặc dù “lá chắn” từ trường của Trái đất mang lại một mức độ bảo vệ nào đó, hoạt động của Mặt trời vẫn ảnh hưởng đến chúng ta. Một ví dụ về tiêu biểu là cực quang. Những hiện tượng này xảy ra khi các hạt Mặt trời đi vào tầng khí quyển cao và “kích thích” các nguyên tử ở đó, khiến chúng chuyển sang trạng thái năng lượng cao. Khi các nguyên tử đó chuyển về trạng thái năng lượng thấp hơn, chúng phát ra ánh sáng có các màu sắc khác nhau – như màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam. Hiện tượng tuyệt đẹp này thường được quan sát thấy ở gần các cực từ của hành tinh chúng ta.

Ngoài ra, hoạt động Mặt trời còn có thể gây gián đoạn các đường dây truyền tải dài sử dụng trong lưới điện. Ví dụ như vụ mất điện năm 1989 ở Quebec, Canada.

Các ảnh hưởng khác bao gồm sự thay đổi mật độ hạt trong bầu khí quyển cao. Điều này có thể gây ra những lỗi nhỏ trên các thiết bị sử dụng GPS.

Hoạt động Mặt trời cũng có thể làm bầu khí quyển bên ngoài của chúng ta nóng lên một chút, khiến nó nở rộng vào không gian và làm tăng độ dày của bầu khí quyển đối với các vệ tinh ở quỹ đạo Trái đất thấp.

Điều này có thể khiến chúng bị mất độ cao và đôi khi bị cháy. Một sự kiện như vậy đã ảnh hưởng đến một loạt vệ tinh StarLink mới do SpaceX phóng vào tháng 2/2022. Sự kiện này xảy ra khi hoạt động Mặt trời chỉ bằng một nửa so với hiện nay.

Khi hoạt động của Mặt trời ngày càng trở nên mạnh mẽ hơn, nhiều khả năng một cơn bão Mặt trời có thể tấn công chúng ta, gây ra sự cố về điện trên các vệ tinh. Do đó, những vệ tinh này có thể cần được đưa vào “chế độ an toàn” với nhiều hệ thống bị tắt, cho phép chúng chờ cơn bão đi qua.

Xã hội của chúng ta không ngừng phát triển theo hướng khiến chúng ta phụ thuộc nhiều hơn vào cơ sở hạ tầng điện. Chúng ta cũng đang mở rộng công nghệ sang lĩnh vực không gian, nơi chúng ta dễ bị tổn thất nếu không theo dõi thời tiết không gian và Mặt trời. Nếu biết điều gì sắp xảy ra, chúng ta có thể chuẩn bị. Các lưới điện đang được thiết kế để ít bị tăng đột biến hơn và các vệ tinh đang được thiết kế để xử lý thời tiết không gian tốt hơn.

Nhưng chúng ta cần hiểu biết sâu sắc hơn về Mặt trời. Các chuyên gia đã lưu lại nhật ký chi tiết về các quan sát Mặt trời trong quá khứ và không ngừng mở rộng các quan sát này và thời tiết không gian thông qua việc sử dụng vệ tinh. Chúng ta cũng đang cải tiến các mô hình khoa học cho phép dự đoán tốt hơn hoạt động của Mặt trời.

Theo Science Alert