CỰC QUANG - DẢI LỤA XINH ĐẸP TRÊN BẦU TRỜI
Có lẽ, màn trình diễn ánh sáng tự nhiên đỉnh cao nhất mà nhân loại từng được chiêm ngưỡng chính là cực quang (aurora). Là một hiện tượng đẹp và kỳ ảo, cũng không ngạc nhiên khi cực quang quy tụ rất nhiều câu chuyện xung quanh nó.
Nhiều người tin rằng, các luồng ánh sáng này chiếu xuống mặt đất qua các lỗ hở tại vòm ngăn cách Trái đất với thiên đường, là một con đường hẹp, thắp sáng để dẫn dắt các linh hồn đến với Vườn Địa Đàng.
Tất nhiên, hiện tượng cực quang chắc chắn sẽ ít thơ mộng hơn nếu xét về góc độ khoa học, thậm chí nó còn gây “nhức não” nữa! Nhưng không sao, hãy cùng Science Realm tìm hiểu về hiện tượng thiên nhiên tuyệt đẹp này.
Cực quang xảy ra ở đâu?
Sự xuất hiện của cực quang thường ở trong một dải được gọi là “vùng cực quang”. Vùng cực quang thường trải dài từ khoảng 3 đến 6 độ theo vĩ độ và từ 10 đến 20 độ theo kinh độ. Vào ban ngày cực quang rất mờ nhạt, nhưng chúng sẽ trở nên cực kì nổi bật trên bầu trời vào ban đêm.
Đôi khi, chúng ta cũng có thể nhìn thấy nó ở các vùng có vĩ độ nhất định nằm bên ngoài “vùng cực quang”, thường là do “bão địa từ”. Một cơn bão địa từ là một sự xáo trộn tạm thời trong từ quyển của Trái Đất, khiến la bàn bị dao động mạnh. Điều này cho phép cực quang mở rộng ra các vĩ độ thấp hơn. Bão địa từ lớn sẽ xảy ra cứ sau 3 đến 11 năm.
Các dạng cực quang và màu sắc của chúng
Cực quang có hai dạng chính: dạng khuếch tán và dạng điển hình mà ta thường thấy trên các hình ảnh về cực quang - giống như chiếc rèm cửa.
Những cực quang kiểu rèm có thể sáng đến mức ta có thể quan sát chúng một cách dễ dàng mà không cần phải “nheo mắt nhăn mặt”. Mặt khác, một cực quang dạng khuếch tán tương đối không có gì đặc biệt và khá là mờ nhạt.
Cực quang thường là một màu xanh lá cây nổi bật, nhưng đôi khi nó cũng có nhiều màu khác nhau, từ đỏ đến hồng, xanh đến tím, tối đến sáng. Lý do là bởi bầu khí quyển của chúng ta được tạo thành từ nhiều hợp chất khác nhau, chẳng hạn như Oxy và Nitơ. Khi các hạt tích điện đến từ Mặt Trời va vào các nguyên tử và phân tử của khí quyển Trái Đất, chúng kích thích các nguyên tử đó, khiến nó phát sáng.
Các nguyên tử khác nhau tạo ra màu sắc khác nhau của quang phổ khi chúng bị kích thích. Một ví dụ quen thuộc là đèn neon, chứa khí neon. Khi có dòng điện chạy qua, chúng sẽ kích thích khí neon có trong đèn, khiến nó phát ra ánh sáng màu đỏ cam rực rỡ.
Như đã đề cập, các loại khí khác nhau sẽ tạo ra các màu sắc khác nhau khi chúng bị kích thích. Oxy ở độ cao 60 dặm sẽ phát ra màu vàng-xanh quen thuộc, trong khi oxy ở cao hơn (khoảng 200 dặm) lại tạo ra cực quang hoàn toàn có màu đỏ. Ion Nitơ cho ra ánh sáng màu xanh lam, trong khi Nitơ trung tính lại cho ra màu đỏ tím. Nên chắc chắn cực quang sẽ có nhiều màu sắc khác nhau, nhưng phổ biến nhất vẫn là màu xanh lá cây!
Giải thích khoa học
Một trong những yếu tố đóng góp chính cho sự hình thành cực quang là từ trường của hành tinh chúng ta.
Để hiểu hơn, trước tiên chúng ta hãy tưởng tượng Trái Đất là một thanh nam châm với hai cực Bắc - Nam. Khi rải mạt sắt xung quanh một thanh nam châm, bạn sẽ nhận thấy rằng chúng sẽ sắp xếp thành những đường cong, hình dạng đối xứng qua trục của thanh nam châm, có chiều đi ra từ cực bắc và đi vào cực Nam – gọi là đường cảm ứng từ.
Yếu tố chính tiếp theo cần xem xét là các hạt tích điện. Không gian xung quanh Trái đất được bao phủ bởi một lớp plasma bao gồm các hạt tích điện nhỏ. Chúng có hai điện tích chính, ion dương và electron (điện tích âm). Các hạt này được bắn ra từ Mặt Trời và cùng với gió mặt trời đi đến từ quyển của Trái Đất.
Cực quang xuất hiện là do khi các hạt này tiếp xúc với từ trường của hành tinh thì chúng bị đổi hướng do tác dụng của lực Lorentz. Lực này làm cho các hạt chuyển động theo quỹ đạo xoắn ốc dọc theo đường cảm ứng từ của hành tinh. Tại hai cực, các đường cảm ứng từ hội tụ lại và làm cho các hạt mang điện theo đó đi sâu vào khí quyển của hành tinh.
Khi đi sâu vào khí quyển, các hạt mang điện được tăng tốc và va chạm dữ dội với các phân tử, nguyên tử trong khí quyển hành tinh và kích thích các phân tử này phát sáng. Do thành phần khí quyển hành tinh chứa nhiều khí khác nhau, khi bị kích thích mỗi loại khí phát ra ánh sáng có bước sóng khác nhau, tức là nhiều màu sắc khác nhau do đó tạo ra nhiều dải sáng với nhiều màu sắc trên bầu trời ở hai cực.
Bây giờ, nếu được nhìn thấy cực quang thì … bạn cứ chiêm ngưỡng nó và đừng bận tâm nguyên nhân làm gì, điều này chỉ khiến cho khung cảnh nên thơ xung quanh bỗng trở nên “hại não” mà thôi!

Tuyệt vời ông mặt trời
ReplyDeleteCảm ơn bạn đã quan tâm đến blog. Mong bạn sẽ tiếp tục ủng hộ blog ạ.
DeleteThân, Dini!