Chu kỳ Mặt Trời là chu kỳ hoạt động 11 năm gây ra bởi sự thay đổi từ trường của Mặt Trời. Trong thời gian diễn ra của một chu kỳ, số lượng vết đen (sunspots) sẽ thay đổi cùng với đó là loá Mặt Trời (solar flares) trên bề mặt cũng như là các vụ phun trào nhật hoa (coronal mass ejection, CME) phóng ra từ bề mặt Mặt Trời.
Chu kỳ này được Heinrich Schwabe, một nhà thiên văn học người Đức, phát hiện ra khi ông thực hiện quan sát Mặt Trời kể từ năm 1826 cho đến năm 1843, vậy nên chúng ta còn có thể gọi đây là chu kỳ Schwabe. Đồng thời, ông cũng là người xác định được chu kỳ tự quay của Mặt Trời quanh trục của nó, rơi vào khoảng 27 ngày. Cho đến nay, các nhà thiên văn học đã ghi nhận 24 chu kỳ hoạt động kể từ khi bắt đầu thu thập dữ liệu vào năm 1755 và chúng ta (tại thời điểm viết) đang ở trong chu kỳ Mặt Trời thứ 25.
Nguyên nhân xuất hiện chu kỳ Mặt Trời
Cứ mỗi 11 năm hoặc hơn, khi mà hai cực từ của Mặt Trời hoán đổi vị trí cho nhau, từ cực Bắc đổi thành từ cực Nam và ngược lại dẫn đến sự hình thành của chu kỳ Mặt Trời. Trong khoảng thời gian này, từ trường của Mặt Trời sẽ yếu dần về 0 sau đó đảo cực và mạnh dần lên. Sự thay đổi đột ngột từ trường của Mặt Trời dẫn đến sự mở rộng vùng ảnh hưởng của thái dương quyển, vùng không gian chịu ảnh hưởng bởi gió Mặt Trời, vượt ra hẳn bên ngoài quỹ đạo của sao Diêm Vương. Điều này sẽ gây ảnh hưởng nặng nề cho những hành tinh không có sự hiện diện của từ trường, ví dụ điển hình vào 2006, bầu khí quyển của Sao Kim đã bị thổi bay một lượng lớn thành phần khí oxi gây ra bởi gió Mặt Trời.
Chu kỳ Mặt Trời diễn ra như thế nào?
Thời gian diễn ra trung bình của một chu kỳ sẽ kéo dài 11 năm, thời điểm kết thúc chu kỳ trước cho đến khi bắt đầu chu kỳ tiếp theo được dựa trên số lượng vết đen quan sát được trên bề mặt Mặt Trời khi đó là nhỏ nhất và bắt đầu tăng dần trở lại. Do đó, chu kỳ Mặt Trời còn có tên gọi khác là chu kỳ vết đen hay “sunspot cycle”. Một chu kỳ Mặt Trời khá là khó để xác định thời gian diễn ra chính xác của nó, có thể kéo dài lâu nhất là 14 năm và ngắn nhất là 8 năm.
Chu kỳ Mặt Trời gắn liền với sự hiện diện của các vết đen, khu vực tối trên bề mặt Mặt Trời gây ra bởi từ trường của nó và thường xuất hiện theo cặp. Thông thường, trong vòng 4 năm đầu, các vết đen sẽ dần xuất hiện nhiều hơn cho đến khi đạt cực đỉnh ở hai chí tuyến (của Mặt Trời), sẽ có khoảng trên 20 nhóm quan sát được trên bề mặt tại thời điểm này. Và 7 năm tiếp theo sau đó, số lượng các vết đen sẽ giảm dần theo thời gian và tập trung tại vùng xích đạo, có những lúc hầu như không còn vết đen nào quan sát được trên bề mặt Mặt Trời.
Ảnh hưởng của chu kỳ Mặt Trời đến Trái Đất
Bên cạnh các vết đen, chu kỳ Mặt Trời còn kèm theo sự tăng mạnh các đợt bùng phát trên bề mặt của nó, cả những cơn bão bức xạ và sự phóng ra đáng kể của từ trường và khối lượng plasma từ vành nhật hoa của Mặt Trời. Những điều này có thể ảnh hưởng đến đường truyền sóng vô tuyến trên tầng điện ly của Trái Đất, gây gián đoạn hệ thống liên lạc của chúng ta. Ngoài ra, các cơn bão địa từ gây ra bởi Mặt Trời còn có thể tác động lên hệ thống điện trên mặt đất. Một ví dụ điển hình đã được ghi lại vào tháng 8 năm 1972, một cơn bão từ cực mạnh đã vô tình kích nổ nhiều ngư lôi của Hải quân Hoa Kỳ trên vùng biển Hải Phòng, Việt Nam. Các vệ tinh và trạm vũ trụ ngoài không gian cũng không phải là ngoại lệ, những phi hành gia trên trạm không gian được yêu cầu tìm nơi trú ẩn và dừng mọi hoạt động bên ngoài trạm cho đến khi bão Mặt Trời đi qua.
Tuy nhiên, còn một tác động khác đến Trái Đất từ sự tăng cường hoạt động của Mặt Trời đó chính là cực quang. Những dải sáng đầy màu sắc này có thể xuất hiện ở khu vực gần hai cực của Trái Đất do sự tương tác của một lượng lớn các hạt mang điện phóng ra từ Mặt Trời với bầu khí quyển. Màu sắc của cực quang tuỳ thuộc vào loại vật chất có trong khí quyển mà các hạt này tương tác, chẳng hạn, màu tím và xanh dương phát xạ bởi khí nitơ hay màu đỏ hoặc xanh lá do phát xạ bởi khí oxi.
Chu kỳ Mặt Trời thứ 25
Hiện nay, chúng ta đang trong giai đoạn cực đỉnh của chu kỳ Mặt Trời thứ 25, đến sớm hơn 1 năm so với dự kiến ban đầu của NASA, khi mà hàng loạt các đợt bùng nổ mãnh liệt trên bề mặt của Mặt Trời được ghi nhận kể từ đầu tháng 5/2024. Kể từ khi bắt đầu vào năm 2019 và được dự đoán là sẽ kết thúc vào năm 2030, tần suất xuất hiện của các vết đen đã tăng 28% trong giai đoạn 2020 - 2022 so với cùng kỳ của chu kỳ thứ 24. Cho thấy một sự tăng trưởng trở lại trong cường độ hoạt động của Mặt Trời, 24 là chu kỳ có cường độ thấp nhất 100 năm trở lại đây. Điển hình là cơn bùng phát gần đây được ghi lại vào 14/05 đạt đến cấp độ X8.7, mạnh nhất trong gần một thập kỷ qua. Và hiện tượng cực quang hiếm gặp gần đây được chia sẻ rộng rãi trên thế giới, được cho là gây ra bởi cơn bão từ mạnh nhất trong 2 thập kỷ qua và có thể là một trong những sự kiện cực quang lớn nhất trong vòng 500 năm trở lại đây.
Tham khảo
[1] Solar cycle: What is it and why does it matter?
[2] The Solar Cycle | Space Technology 5.
[3] What Is the Solar Cycle? | NASA Space Place – NASA Science for Kids.
[4] Solar Cycle Progression | NOAA / NWS Space Weather Prediction Center.
[6] Solar activity may peak 1 year earlier than thought. Here is what it means for us.
[7] How NASA Tracked the Most Intense Solar Storm in Decades - NASA Science.
