Language
Country/Area
No result found
Bí mật hình thành vết đen mặt trời: Tại sao chúng lại tối hơn khu vực xung quanh?
Vết đen, những đốm tạm thời trên bề mặt mặt trời tối hơn khu vực xung quanh, là một trong những hiện tượng mặt trời được biết đến nhiều nhất. Mặc dù chủ yếu nhìn thấy được trong quang quyển của mặt trời nhưng các vết đen mặt trời thường ảnh hưởng đến toàn bộ bầu khí quyển của mặt trời. Những đốm này hình thành do nồng độ từ thông ức chế sự đối lưu, khiến nhiệt độ bề mặt giảm. Các vết đen mặt trời thường xuất hiện theo cặp ở vùng hoạt động và thay đổi theo chu kỳ mặt trời khoảng 11 năm. Tuổi thọ của một vết đen mặt trời hoặc một nhóm vết đen mặt trời có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tháng, nhưng cuối cùng sẽ mờ dần.
Các vết đen mặt trời có thể có đường kính từ 16 km (10 dặm) đến 160.000 km (100.000 dặm), với các vết đen mặt trời lớn hơn có thể nhìn thấy được từ Trái đất mà không cần kính viễn vọng.
Vết đen mặt trời có thể đang di chuyển với tốc độ hàng trăm mét/giây, cho thấy hoạt động từ trường mạnh. Các vết đen mặt trời đi kèm với các hiện tượng ở các vùng hoạt động khác, chẳng hạn như các vòng vành, chỗ phình ra và các sự kiện kết nối lại, và hầu hết các tia sáng mặt trời và sự phun trào khối lượng vành (CME) đều bắt nguồn từ các vùng hoạt động từ tính xung quanh các nhóm vết đen mặt trời nhìn thấy được này.
Lịch sử vết đen
Những ghi chép sớm nhất về vết đen trên mặt trời có thể được truy nguyên từ Sách Dịch của Trung Quốc, được hoàn thành vào năm 800 trước Công nguyên. Trong đó, "dou" và "mei" quan sát được trên bề mặt mặt trời được mô tả, cả hai từ đều đề cập đến sự ngăn chặn của các mặt. Việc quan sát có ý thức sớm nhất về các đốm mặt trời nhìn thấy được đã được nhà thiên văn học Gander ghi lại vào năm 364 sau Công Nguyên. Đến năm 28 trước Công nguyên, các nhà thiên văn học Trung Quốc bắt đầu thường xuyên ghi lại các quan sát vết đen mặt trời trong hồ sơ chính thức. Học giả Hy Lạp cổ đại Theophrastus đã đề cập rõ ràng đến các vết đen mặt trời vào năm 300 trước Công nguyên. Sau đó, tu sĩ người Anh John Worcester đã thực hiện những bức ảnh sớm nhất về các vết đen trên mặt trời vào năm 1128.
Vào tháng 12 năm 1610, nhà thiên văn học người Anh Thomas Harriot lần đầu tiên sử dụng kính viễn vọng để quan sát các vết đen, tiếp theo là vào tháng 3 năm 1611, các nhà thiên văn học người Frisian John và David Fabricius quan sát và báo cáo.
Việc phát hiện ra các vết đen mặt trời đã thu hút sự chú ý của nhiều nhà thiên văn học, trong đó có John Hevelius nổi tiếng, người đã ghi lại 19 nhóm vết đen mặt trời trong thời kỳ Cực tiểu Makeda vào đầu thế kỷ 17. Vào đầu thế kỷ 19, William Herschel là một trong những nhà khoa học đầu tiên đưa ra giả thuyết rằng các đốm mặt trời có liên quan đến nhiệt độ Trái đất, ông tin rằng một số đặc điểm của vết mặt trời tượng trưng cho sự nóng lên của Trái đất.
Tính chất vật lý của vết đen
Điểm mặt trời có hai cấu trúc chính: vùng bóng trung tâm và vùng bán đảo xung quanh. Vùng bóng tối là phần tối nhất của vết đen mặt trời, nơi có từ trường mạnh nhất và vuông góc gần 90 độ với bề mặt mặt trời. Vùng nửa tối là vùng tương đối sáng được hình thành bởi các cấu trúc thẳng và góc từ trường lớn hơn vùng bóng. Trong một nhóm vết đen mặt trời, có thể có nhiều vùng bóng được bao quanh bởi một vùng tranh tối tranh sáng liên tục.
Nhiệt độ bề mặt của vết đen khoảng 3000 đến 4500 K, trong khi vật chất xung quanh khoảng 5780 K nên vết đen xuất hiện đặc biệt rõ ràng trên bề mặt mặt trời.
Một vết đen mặt trời bị cô lập sẽ xuất hiện sáng hơn Mặt trăng tròn, ngay cả khi so sánh với quang quyển xung quanh. Ở một số điểm mặt trời hình thành và phân hủy, các vùng vật chất sáng tương đối hẹp cũng có thể xuất hiện xuyên qua hoặc phân chia hoàn toàn vùng bóng, gọi là cầu ánh sáng, thường yếu hơn và mạnh hơn từ trường của bóng. những vùng có cùng độ cao.
Vòng đời của đốm nắng
Sự xuất hiện của các đốm nắng có thể kéo dài từ vài ngày đến vài tháng, nhưng tuổi thọ của các vùng hoạt động liên quan đến chúng thường là vài tuần đến vài tháng. Các vết đen mở rộng và co lại khi chuyển động trên bề mặt mặt trời, có đường kính từ 16 km đến 160.000 km.
Sự hình thành và biến mất của đốm nắng
Mặc dù thông tin chi tiết về cách các vết đen hình thành vẫn đang được nghiên cứu nhưng các nhà khoa học nhìn chung đều đồng ý rằng chúng là những biểu hiện có thể nhìn thấy được của các ống dòng điện từ trong tầng đối lưu của Mặt trời xuyên qua quang quyển ở các vùng hoạt động. Bởi vì từ trường mạnh ngăn chặn sự đối lưu, điều này làm giảm dòng năng lượng bên trong Mặt trời, kéo theo đó là nhiệt độ bề mặt giảm xuống.
Dạng đốm ban đầu là một vùng tối nhỏ, theo thời gian, chúng sẽ tăng kích thước và di chuyển gần nhau hơn, tạo thành những cấu trúc phức tạp hơn.
Tuổi thọ của đốm nắng thường dao động từ vài ngày đến vài tuần. Các vết đen mặt trời có thể tiếp tục xuất hiện bất chấp lực tác dụng của áp suất từ trường làm mất đi sự tập trung của từ trường. Bằng cách quan sát sóng âm của Mặt trời (heloseismology cục bộ), các nhà khoa học có thể phát triển hình ảnh cấu trúc ba chiều bên dưới các vết đen mặt trời, xác định các dòng chảy mạnh bên dưới mỗi vết đen mặt trời.
Quan sát và ứng dụng hiện đại
Việc quan sát các vết đen mặt trời dựa vào kính thiên văn mặt trời đặt trên mặt đất và quay quanh Trái đất, sử dụng kỹ thuật lọc và chiếu để quan sát trực tiếp. Vì nhìn thẳng vào mặt trời có thể gây tổn hại vĩnh viễn cho thị lực của con người nên các nhà thiên văn nghiệp dư thường sử dụng các bộ lọc bảo vệ hoặc quan sát qua hình ảnh được chiếu. Hoạt động cao ở các vết đen mặt trời là nguồn gây phấn khích trong cộng đồng vô tuyến nghiệp dư vì nó mang lại điều kiện lan truyền tầng điện ly tốt, dẫn đến phạm vi vô tuyến tăng lên rất nhiều.
Mặc dù các vết đen mặt trời và các quá trình từ tính khác có rất ít tác động đến bức xạ mặt trời nhưng sự tồn tại của các vết đen mặt trời vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc truyền năng lượng và động lượng trong bầu khí quyển mặt trời.
Vì vậy, việc nghiên cứu vết đen mặt trời không chỉ là vấn đề thiên văn học mà còn là vấn đề quan trọng liên quan đến truyền thông công nghệ cao và biến đổi khí hậu trái đất. Vì vậy, khi sự hiểu biết của chúng ta về các vết đen ngày càng sâu sắc, liệu nó có thay đổi quan điểm của chúng ta về mặt trời và những ảnh hưởng của nó không?
