Cực quang

Trong thiên văn học, cực quang là một hiện tượng quang học được đặc trưng bởi sự thể hiện đầy màu sắc của ánh sáng trên bầu trời về đêm, được sinh ra do sự tương tác của các hạt mang điện tích từ gió mặt trời với tầng khí quyển bên trên của hành tinh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Cực quang Cực quang Trong thiên văn học, cực quang là một hiện tượng quang học được đặctrưng bởi sự thể hiện đầy màu sắc của ánh sáng trên bầu trời về đêm, đượcsinh ra do sự tương tác của các hạt mang điện tích từ gió mặt trời với tầngkhí quyển bên trên của hành tinh. Các cực quang mạnh nhất thường diễn rasau sự phun trào hàng loạt của Mặt Trời. Các dải sáng này liên tục chuyểnđộng và thay đổi làm cho chúng trông giống như những dải lụa màu trên bầutrời. Đây có thể coi là một trong những hình ảnh đẹp của tự nhiên Bắc cực quang Nam cực quangTrên Trái Đất, Mộc Tinh, Thổ Tinh, Thiên Vương Tinh và Hải Vương Tinh, các cựcquang được sinh ra do tương tác của các hạt trong gió mặt trời với từ trường củahành tinh, và vì thế chúng là rõ nét nhất ở các vĩ độ cao gần các cực từ. Vì lý do này,cực quang diễn ra ở bắc bán cầu Trái Đất được gọi là bắc cực quang, hay ánh sángbắc cực; và ở nam bán cầu thì là nam cực quang. Tuy nhiên, cực quang cũng diễn ratrên Kim Tinh và Hỏa Tinh mà chúng lại gần như không có từ trường của hành tinh.Trên Kim Tinh, các phân tử của khí quyển được tích tụ năng lượng trực tiếp từ giómặt trời; trên Hỏa Tinh, các cực quang diễn ra gần các điểm dị từ khu vực tronglớp vỏ hành tinh, là tàn dư của từ trường cũ của hành tinh (giả thiết) mà ngày naykhông còn tồn tại nữa.Trên Trái Đất, cực quang diễn ra khi các đới bức xạ Van Allen trở nên quá tải vớicác hạt cao năng lượng, sau đó chúng đổ xuống các đường sức từ và va chạm vớilớp trên của bầu khí quyển Trái ĐấtNguồn gốc và biểu hiệnNguồn gốc của các cực quang là khoảng 149 triệu km tính từ Trái Đất về hướngMặt TrờiCác hạt cao năng lượng từ Mặt Trời được đưa vào không gian cùng với giómặt trời nóng và luôn luôn tồn tại. Luồng gió này đâm với tốc độ siêu nhanh vềphía Trái Đất thông qua khoảng không gian liên hành tinh với vận tốc dao độngtrong khoảng 300 đến trên 1.000 km/s, mang theo cùng với nó là từ trường mặttrời. Bắc cực quang trên South DakotaGió mặt trời làm nhiễu loạn từ trường của Trái Đất để tạo ra quyển từ chứa đầyplasma và có hình dạng tựa sao chổi. Từ trường của Trái Đất có tác dụng như mộtvật cản, bảo vệ Trái Đất trước các hạt tích năng lượng và bức xạ trong gió mặt trời.Năng lượng và xung lượng của hạt được truyền từ gió mặt trời sang quyển từthông qua một quy trình được biết như là tái kết nối từ. Trong quá trình này, cácđường sức từ liên hành tinh (xuất phát từ Mặt Trời) được kết hợp với địa từtrường. Các hạt trong gió mặt trời có thể đi vào các đường sức từ mới tạo thành.Các nhà vật lý nghiên cứu về cực quang gọi đó là đường sức từ mở (các đườngnày mở vào gió mặt trời). Do áp suất động lực của gió mặt trời, các đường sức từmới tạo thành sẽ được di chuyển đối lưu trên đỉnh cực và vào trong đuôi củaquyển từ Trái Đất. Ở đây, sự tái kết nối từ trường mới lại có thể diễn ra, tạo rađường sức từ đóng mới. Đường từ trường đối lưu sẽ chứa các hạt gió mặt trời. Mộtsố hạt sẽ có thể đi tới tầng ion trước khi đường sức từ chạm tới đuôi của quyển từ.Các hạt này tạo ra cực quang ban ngày. Cực quang ban đêm được tạo ra từ các hạtđược gia tốc từ đuôi quyển từ về hướng Trái Đất. Các hạt này bị chặn lại bởi cácđường sức từ đóng. Ảnh chụp của nam cực quang, chụp từ tàu vũ trụ trên quỹ đạo vào tháng 5 năm1991, với cực đại của địa từ trườngCác điện tử bị chặn lại trong từ trường Trái Đất (hiệu ứng gương từ) được gia tốcdọc theo từ trường về phía khu vực vùng cực và sau đó đâm vào khí quyển để tạora cực quang. Cực quang diễn ra mãnh liệt nhất vào thời gian hoạt động mạnh củacác cơn bão từ sinh ra bởi hoạt động của vết đen mặt trời. Sự phân bổ của cườngđộ cực quang theo cao độ chỉ ra mức cực đại rõ nhất ở khoảng 100 km phía trênTrái Đất.Các hạt đâm xuống địa từ trường, chạm tới tầng trung hòa của khí quyển trongmột hình gần tròn gọi là ôvan cực quang. Hình gần tròn này có tâm ở phía trên cựctừ và kích thước khoảng 3.000 km theo đường kính trong những lúc yên tĩnh. Vòngtròn này lớn nhanh khi quyển từ bị làm nhiễu loạn. Khu vực có ôvan cực quang nóichung tìm thấy trong phạm vi 60 và 70 ° tính theo vĩ độ bắc hay nam. Trong thờigian Mặt Trời hoạt động tích cực thì ôvan cực quang mở rộng và các cực quang cóthể được nhìn thấy từ các vĩ độ thấp tới 25-30 ° bắc và nam trong một số trườnghợp. Ví dụ, ngày 7 tháng 11 năm 2004, sau khi có hoạt động phun trào của MặtTrời mãnh liệt, chúng được nhìn thấy ở xa tới tận Arizona. Ở vĩ độ 45 ° cực quangcó thể nhìn thấy vào khoảng 5 lần/năm, trong khi ở trên 55 ° thì gần như nhìn thấychúng mọi đêm. Hình ảnh cực quang trên Trái Đất.Các điểm đặc trưng của cực quang là chúng có nhiều hình dạng và kích thước. Cáccung và tia cực quang cao bắt đầu sáng rõ ở cao độ 100 km trên bề mặt Trái Đất vàkéo dài lên phía trên dọc theo từ trường trong hàng trăm kilômét. Các cung h ...