Đề tài Nghiên cứu bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất

Trường Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh Khoa lí – Lớp lí 3 ΩΔΩ Đề Tài : Giảng viên HD : TSKH LÊ VĂN HỒNG Nhĩm Thực Hiện : LÊ HỒI CAO PHƯƠNG NGHĨA HÀ GIANG SƠN NGUYỄN HỒNG THÁI TP Hồ Chí Minh ngày 9 tháng 5 năm 2009 Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 1 Mục Lục Mục Lục ................................................................................................................ 1 Mở đầu .................................................................................................................. 2 Chương .1. Bão Từ............................................................................................. 3 1.1. Khái niệm Bão Từ: ............................................................................................... 3 1.2. Cơ chế hình thành Bão Từ: .................................................................................. 4 1.3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu Bão Từ: ........................................ 5 Chương .2. Những ảnh hưởng của Bão Từ đối với trái đất: ......................... 7 2.1. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: .................................................................... 7 2.2. Ảnh hưởng đến mạng thơng tin trên trái đất:...................................................... 10 2.3. Các giải pháp phịng tránh: ................................................................................. 14 Chương .3. Hoạt động của Bão Từ tại Việt Nam: ........................................ 16 3.1. Hoạt động bão từ tại Việt Nam:.......................................................................... 16 3.2. Quy luật xuất hiện bão từ trong các chu kỳ hoạt động Mặt trời : ....................... 16 3.3. Xu thế hoạt động của bão từ trong thời gian qua:............................................... 17 3.4. Hiện trạng nghiên cứu và cơ sở xây dựng sơ đồ cảnh báo bão từ: ..................... 18 Thơng tin mới ..................................................................................................... 20 LỜI KẾT ............................................................................................................. 21 Tài liệu tham khảo ............................................................................................. 22 Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 2 Mở đầu Mặt trời là ngơi sao gấn chúng ta nhất và cĩ ảnh hưởng nhiều nhất đến trái đấ nhất. Cĩ rất nhiều ảnh hưởng liên quan đến sự tồn vong của trái đất. Cũng cĩ những ảnh hưởng ảnh hưởng thể hiện rõ và cĩ thể nhận biết bằng mắt thưởng nhưng cũng cĩ những ảnh hưởng một cách lặng lẽ mà mắt thường khơng thể nhận biết được và cũng chưa được nghiên cứu một cách rõ ràng. Một trong số những ảnh hưởng đĩ là Bão Từ. Bão từ là caí tên cũng cịn xa lạ với nhiều người. Nhưng ảnh hưởng của nĩ thì ảnh hưởng trực tiếp đến trái đất và cuộc sống của con người hàng ngày khi nĩ diễn ra. Vì vậy qua đề tài này hi vọng đem đến cho mọi người hiểu thêm về bão từ và biết về những ảnh hưởng của nĩ đối với con người. Qua đĩ cĩ thể biết thêm về những biện pháp để phịng tránh hay hạn chế được những ảnh hưởng của nĩ. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 3 Chương .1. Bão Từ 1.1. Khái niệm Bão Từ: Đơi khi nhiều người cảm thấy mệt mỏi, khĩ thở, những người bệnh tim mạch thường cĩ cảm giác bệnh nặng hơn, khơng khí ngột ngạt, số tai nạn giao thơng tăng lên bất ngờ, hệ thống điện bị phá huỷ, thơng số từ vệ tinh khơng cịn chính xác... tất cả những nguyên nhân trên đều do một kẻ giấu mặt gây ra, đĩ chính là Bão từ. Bão từ hay cịn gọi là bão địa từ trên Trái Đất là những thời kỳ mà kim la bàn dao động mạnh. Bão từ là sự rối loạn từ trường trái đất trong một khoảng thời gian ngắn. Hiện tượng này xảy ra khi cĩ vụ nổ lớn trên mặt trời tạo ra những đợt sĩng lớn (do dịng hạt mang điện) đập thẳng vào từ trường của trái đất .Trên một số hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, nhất là các hành tinh cĩ từ quyển (như Sao Thổ) cũng cĩ hiện tượng tương tự thường là sau 24 tiếng đến 36 tiếng sau vụ nổ. Những đợt sĩng này gây áp lực lên quyển từ sẽ tăng hay giảm phụ thuộc vào hoạt động của mặt trời. Thơng thường bão từ kéo dài từ 24 đến 48 giờ, nhưng một vài cơn bão cĩ thể kéo dài trong nhiều ngày.Người ta theo dõi mặt trời cùng những đám lửa bùng nổ trong vũ trụ để tính cường độ ảnh hưởng nhiều nhất của bão từ. Trên thế giới cĩ hai vùng chịu ảnh hưởng nhiều nhất của bão từ là vùng cực quang và vùng xích đạo, cĩ khi những trận bão từ mạnh nhất tại Việt Nam diễn ra vào năm 1989 với cường độ cao nhất lên tới 660 nT. Từ đầu năm đến nay thế giới cũng xảy ra một vài trận bão từ nhưng ở cường độ nhỏ. Thơng thường chu kỳ hoạt động của bão từ là 11 năm. Vào năm 2001 là năm cĩ những trận bão từ nhiều nhất với cường độ mạnh nhất, dự kiến vào năm 2012, nước ta sẽ phải hứng chịu khoảng gần 50 trận bão từ, với mỗi tháng cĩ khoảng 3 đến 4 trận bão từ cĩ cường độ mạnh. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 4 Nguyên nhân gây ra bão từ là do dịng hạt mang điện phĩng ra từ các vụ bùng nổ trên Mặt Trời (giĩ Mặt Trời) tác dụng lên các đường cảm ứng từ của Trái Đất. Trên một số hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, nhất là các hành tinh cĩ từ quyển (như Sao Thổ) cũng cĩ hiện tượng tương tự. 1.2. Cơ chế hình thành Bão Từ: Các quá trình hình thành của bão từ được miêu tả như sau  Các dịng hạt mang điện phĩng ra từ Mặt Trời sinh ra một từ trường, cĩ độ lớn vào khoảng 6.10-9 tesla.  Từ trường này ép lên từ trường Trái Đất làm cho từ trường nơi bị ép tăng lên.  Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thơng sẽ biến thiên và sinh ra một dịng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất (theo định luật Lenz).  Dịng điện cảm ứng này cĩ thể đạt cường độ hàng triệu Ampe chuyển động vịng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng lên từ trường Trái Đất.  Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến thiên và kim la bàn dao động mạnh. Nếu hướng của từ trường trong tầng điện ly hướng về phía Bắc, giống như hướng của từ trường Trái Đất, bão địa từ sẽ lướt qua hành tinh của chúng ta. Ngược lại, nếu từ trường hướng về phía Nam, ngược với hướng từ trường bảo vệ của Trái Đất, các cơn bão địa từ mạnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới Trái Đất. Mặc dù khí quyển Trái Đất chặn được các dịng hạt năng lượng cao đến từ Mặt Trời này (gồm electron và proton), song các hạt đĩ làm xáo trộn từ trường của hành tinh, cụ thể là quyển từ, cĩ thể gây ra rối loạn trong liên lạc vơ tuyến hay thậm chí gây mất điện. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 5 Các vụ phun trào khí và nhiễm điện từ Mặt Trời được xếp theo 3 cấp: C là yếu, M là trung bình, X là mạnh. Tùy theo cấp cao hay thấp mà ảnh hưởng của nĩ lên từ trường Trái Đất gây ra bão từ nhiều hay ít. Bão từ được xếp theo cấp từ G1 đến G5, trong đĩ G5 là cấp mạnh nhất. Theo nhiều nghiên cứu thì hiện nay các cơn bão từ xuất hiện nhiều hơn và mạnh hơn, điều này cho thấy rằng Mặt Trời đang ở vào thời kỳ hoạt động rất mạnh. 1.3. Cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu Bão Từ: Theo lý thuyết của Chapman – Frrao, bão từ được gây ra do các chùm Plasma khổng lồ trung hồ về điện của các hạt tích điện phát ra từ các vụ bùng nổ của sắc cầu Mặt trời với tốc độ hàng nghìn K/giây. Các chùm này trên đường đi tới Trái đất sẽ bao trùm lên Trái đất, tác động với từ quyển Trái đất, tạo ra hệ dịng điện trịn xung quanh Trái đất, gây ra bão từ. Hình vẽ minh họa sự tương tác giữa những phần tử của Mặt trời với từ quyển của Trái đất Các quá trình vật lý gây ra hiện tượng bão từ bắt đầu từ Mặt trời cách Trái đất 150 triệu km, xuyên qua khoảng khơng vũ trụ, tác động với từ quyển Trái đất, với tầng điện ly để cuối cùng mới ảnh hưởng tới hệ thống truyền tải điện trên mặt đất. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 6 Hình vẽ minh họa từ quyển mơi trường xung quanh Trái đất. Như trên đã nĩi, bão từ gây ra do các chùm Plasma khổng lồ bao trùm lấy Trái đất. Với tốc độ 1000km/s, chùm Plasma đi từ Mặt trời đến Trái đất trong vịng khoảng 2 ngày. Độ rộng của chùm Plasma ở vị trí của Trái đất là từ vài trăm đến hàng ngàn bán kính Trái đất. Với tốc độ quay xung quanh Mặt trời là 30km/s, Trái đất phải đi trong thời gian từ chục giờ đến vài ngày mới ra khỏi chùm Plasma đĩ. Khi gặp Trái đất các hạt tích điện của chùm Plasma tác động với từ quyển. Trong từ quyển nhiều quá trình vật lý, hố học xảy ra rất phức tạp. Muốn tiến hành dự báo bão từ, cần phải xác định các thời điểm các chùm Plasma phát ra từ đĩa Mặt trời, tốc độ của chúng trên đường đi tới Trái đất, sự tương tác với từ quyển Trái đất, từ đĩ tính được thời điểm xuất hiện bão từ và dự báo cường độ trên mặt đất. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 7 Chương .2. Những ảnh hưởng của Bão Từ đối với trái đất: 2.1. Ảnh hưởng đến sức khỏe con người: Bão từ là hiện tượng diễn biến của thiên nhiên, cĩ ảnh hưởng rất lớn tới cuộc sống của con người cũng như của trái đất. Sĩng mặt trời tạo ra những hạt năng lượng rất cao khiến con người cĩ khả năng bị nhiễm xạ, gây ung thư và biến đổi nhiễm sắc thể. Khơng khí và khí quyển giúp bảo vệ những người ở dưới trái đất tránh được nguồn bức xạ này, nhưng với những nhà du hành làm việc trên vũ trụ thì khơng thể tránh được. Cơn bão từ vào tháng 10 năm 1989 khiến các nhà du hành làm việc trên trạm vũ trụ Hồ Bình của Liên Xơ nhiễm bằng lượng phĩng xạ nhiễm khi sống cả 1 năm dài trên vũ trụ. Bão từ cũng cĩ tác động lớn đối với sức khoẻ con người, đặc biệt là đối với tim mạch và hệ thần kinh. Bão từ là sự biến thiên rất mạnh của từ trường Trái đất ở xung quanh chúng ta. Theo lý thuyết, bão từ được gây ra do các chùm plasma khổng lồ trung hồ về điện của các hạt tích điện phát ra từ các vụ bùng nổ của sắc cầu Mặt trời. Các chùm này trên đường đi tới Trái đất sẽ bao trùm lên Trái đất, tác động với từ quyển Trái đất, tạo ra hệ dịng điện trịn xung quanh Trái đất, gây ra bão từ. Vùng bị ảnh hưởng mạnh nhất trên thế giới là vùng Cực quang (gần các vùng cực của Trái đất) và vùng xích đạo. Việt Nam nằm ở gần xích đạo nên nằm trong vùng bị ảnh hưởng khá mạnh. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 8 Với cường độ từ trường mạnh tác động vào Trái Đất như thế, con người cĩ bị bị ảnh hưởng do Bão từ gây ra hệ dịng điện hàng triệu ămpe quay xung quanh Trái đất, Dịng điện này tạo ra từ trường bổ sung vào từ trường Trái đất, làm biến đổi rất mạnh từ trường này. Sự biến đổi đột ngột này tác động vào các tế bào mang từ trong tim và não nên ảnh hưởng khơng nhỏ tới người áp huyết cao, bệnh nhân tim mạch và thần kinh. Mấy năm gần đây xuất hiện giả thiết cho rằng tác nhân đầu tiên, đầu mối tiếp nhận tác động từ đối với cơ thể người là huyết cầu tố — chất protit cĩ trong cấu tạo của tế bào máu. Trong thành phần của chất này cĩ sắt. Trong cơ thể người liều lượng sắt là khoảng 4,5-5 gr, một nửa lượng này nằm trong các phân tử hồng cầu. Cĩ lẽ vì vậy mà máu chính là yếu tố đầu tiên phản ứng trước sự thay đổi của luồng từ. Trước hết, các nhà khoa học nghiên cứu các mao mạch trong hệ thống tuần hồn máu. Những hồng cầu lưu chuyển trong các mao mạch này, đưa ơ xy đi nuơi các mơ, rồi cũng các hồng cầu này nhận thán khí và các sản phẩm trao đổi chất. Các nhà khoa học ở Viện thần kinh học nghiên cứu đặc tính lưu biến của máu, tức là tính lưu thơng của máu, ở các bệnh nhân bị đột quỵ. Họ nhận thấy rằng trong khoảng thời gian một hai ngày trước khi cĩ bão từ thì đặc tính lưu biến này bị biến đổi. Máu lưu thơng chậm hẳn lại. Đỉnh điểm của hiện tượng này thể hiện trong ngày bão từ xuất hiện. Thống kê trên thế giới cho thấy khi bão từ xuất hiện, tỷ lệ tử vong của những đối tượng trên tăng mạnh. Chẳng hạn như Nga đã thống kê được tỷ lệ tử vong của người mắc bệnh tim mạch tăng lên 30% khi cĩ bão từ. . Để đảm bảo sức khỏe, những người mắc bệnh tim mạch nên tránh hoạt động nhiều ngồi trời, nhất là những bệnh nhân đã được cấy máy tạo nhịp tim vĩnh viễn, uống đủ nước trong ngày để tránh hiện tượng máu cơ đặc vì máu cơ đặc sẽ càng làm cho cục máu đơng hình thành dễ dàng hơn. Như vậy, đối với bệnh nhân tim mạch, thần kinh khi cĩ bão từ cĩ thể đưa các bệnh nhân tim Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 9 mạch vào lồng Faraday để tránh bão từ (Ơ Nga). Trong điều kiện Việt Nam chưa cĩ khả năng tiến hành việc này thì cách tốt nhất hiện nay là theo dõi chặt chẽ bệnh nhân để cĩ thể điều trị và cứu chữa kịp thời. Những bệnh nhân mắc bệnh mạch vành, bệnh động mạch cảnh... đang được dùng các loại thuốc chống đơng máu, chống kết dính tiểu cầu như Aspirin, Plavix phải dùng thuốc đều đặn theo đúng chỉ dẫn của thầy thuốc và đặc biệt là khơng được quên uống thuốc trong những ngày này dù chỉ một lần. Bệnh nhân tăng huyết áp đang được dùng thuốc chống tăng huyết áp, khơng được quên uống thuốc hạ áp vì dù chỉ quên một lần vào ngày cĩ bão từ, huyết áp cĩ thể tăng cao kịch phát gây tai biến nghiêm trọng (vỡ động mạch chủ, vỡ mạch não...). Các trường hợp đau đầu kiểu migraine cần được nghỉ ngơi, cĩ thể sử dụng các thuốc giảm đau để chống lại các cơn đau cũng như tình trạng rối loạn giấc ngủ cĩ thể xảy ra. Bệnh nhân mắc các chứng trầm cảm cần được gia đình và người thân quan tâm, săn sĩc nhiều hơn để cĩ thể duy trì chất lượng cuộc sống ở mức cao trong những ngày thời tiết khơng tốt này. Người bình thường, nhất là những người cao tuổi khi thấy những biểu hiện bất thường như đau đầu, chống váng, cĩ cơn xỉu, ngất, đau ngực, giảm hoặc yếu vận động chân tay... cần đi kiểm tra sức khoẻ tại các cơ sở y tế để phát hiện sớm và điều trị kịp thời những bệnh lý tim mạch thường gặp trong thời gian bão từ. Trong thực tế, ngay cả đối với những người khỏe mạnh, bão từ cũng gây ảnh hưởng trên tồn bộ các bộ hệ thống cơ thể: các cảm xúc, hoạt động thể lực và hoạt động trí tuệ…đều suy giảm. Tất nhiên, người khỏe mạnh thì sức đề kháng tốt hơn và quá trình hồi phục cũng nhanh chĩng hơn so với người bệnh. Ai cũng biết rằng chúng ta tự sản sinh ra chất đặc biệt tương tự như heparin, cĩ thể làm cho máu nĩng lên, giúp cho cơ thể trở lại bình thường. Thế nhưng ở các bệnh nhân chức năng này bị chậm lại. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 10 2.2. Ảnh hưởng đến mạng thơng tin trên trái đất: Khơng chỉ ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người, bão từ cịn ảnh hưởng nặng nề tới hệ thống thơng tin liên lạc. Dưới ảnh hưởng của từ trường sĩng radio bị nhiễu, lệch hướng hay bị phản hồi ngược lại. Hệ thống dị tìm và cảnh báo sớm của quân đội bị cũng gặp trục trặc khi rada tầm xa liên tục đưa ra cảnh báo sai. Đường điện thoại di động lẫn cố định bị nhiễu hay mất sĩng. Hệ thống dẫn đường như GPS, LORAN hay OMEGA cũng khơng tránh khỏi ảnh hưởng của bão từ. Máy bay và tàu thuỷ thường sử dụng sĩng ở tần số thấp để định vị. Trong suốy thời gian xảy ra bão từ vị trí được xác định cĩ khi sai đến hàng dặm, gây nên những vụ tai nạn đáng tiếc. Với vệ tinh viễn thơng, kể cả vệ tinh Vinasat 1 của Việt Nam mới được phĩng lên, bão từ cũng hạn chế khả năng truyền thơng tin, mất tín hiệu đường truyền. Các nhà địa chất học chỉ cĩ thể xác định được cấu trúc đá ngầm dưới lịng đất, dựa vào đĩ để tìm ra các mỏ quý khi và chỉ khi từ trường trái đất ổn định. Sự dao động của từ trường ảnh hưởng lớn tới việc khai thác dầu khi đồng hồ đo dịng chảy bị sai lệch thơng tin, và tỷ lệ hao mịn của đường ống tăng đáng kể. Nếu khơng chú ý để cân bằng lại các chỉ số trong lúc xảy ra bão từ, tai nạn rất dễ xảy ra. Ngồi ra bão từ cũng ảnh hưởng lớn tới hệ thống điện. Mỗi khi bão từ xảy ra các nhà máy sản xuất điện thường gặp nhiều trục trặc lớn, gây nên sự tê liệt của hệ thống điện. Điển hình nhất là cơn bão từ vào ngày 13 tháng 3 năm 1989 đã làm tê liệt hệ thống điện ở Quebec, Canada và một phần nước Mỹ. Các nhà khoa học Mỹ đang lo ngại một cơn bão từ sắp xảy ra cĩ thể vơ hiệu hĩa tồn bộ hệ thống điện, mạng điện thoại, thậm chí cả hệ thống cấp nước trên Trái Đất. Trong khoảng thời gian này, Mặt Trời giải phĩng hàng tỷ tấn vật chất xuống Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 11 Trái Đất dưới dạng một cơn bão từ, cĩ thể ảnh hưởng đến tất cả các thiết bị điện của con người. Năm 1859, một đợt "giĩ Mặt Trời" đã làm cho các đường dây điện thoại đồng loạt bị cháy. Theo Tiến sĩ Baker, tồn bộ mạng điện dễ bị ảnh hưởng và cĩ thể bị vơ hiệu hĩa hồn tồn. Hệ thống điện tê liệt sẽ dẫn đến một hiệu ứng đơminơ khủng khiếp: Tồn bộ các hệ thống vận tải, liên lạc, thương mại, cơ quan chính phủ sẽ ngừng hoạt động. Hiện tượng nhiễu loạn từ nhỏ chỉ làm xuất hiện dịng điện cảm ứng chừng 1A trong hệ thống truyền tải điện nên khơng gây ảnh hưởng. Cịn bão từ lớn (khi nhiễu loạn từ cĩ biên độ biến thiên khoảng 300nT) thường làm xuất hiện dịng điện cảm ứng lớn, tới hàng chục ămpe, trong hệ thống truyền tải điện, gây rối loạn hệ thống rơle bảo vệ, làm tê liệt các máy biến áp. Do vậy, biện pháp giảm thiểu thiện hại cho hệ thống điện là giảm cơng suất vận hành, đặt các trị số mới cho hệ thống bảo vệ, theo dõi sự bất đối xứng của điện thế AC trong các máy biến áp. Các máy bơm khơng làm việc được sẽ dẫn tới tê liệt mạng lưới cung cấp nước, rồi sau đĩ hàng loạt thuốc men, thực phẩm sẽ bị hỏng do các hệ thống làm lạnh khơng cịn làm việc. Khơng những thế, chỉ cần một vùng trên thế giới bị ảnh hưởng, cả thế giới cũng khơng tránh khỏi tác động. Bản báo cáo của NAS cho biết tồn thế giới sẽ thiệt hại từ 1 - 2 nghìn tỷ USD ngay trong năm đầu, sau đĩ là cần từ 4 đến 10 năm để khơi phục mọi thứ. Tất cả các hệ thống liên lạc vệ tinh và định vị tồn cầu (GPS) cũng đồng thời vơ dụng. Bão từ cịn gây rối loạn vơ tuyến : Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 12 Rối loạn vơ tuyến là các rối loạn mật độ điện tích trên tầng điện ly của Trái Đất, khi cĩ giĩ Mặt Trời mạnh, đặc biệt là trong các cơn bão từ, gây ảnh hưởng đến liên lạc vơ tuyến. Khí quyển Trái Đất cĩ tầng điện li. Khơng khí ở tầng này bị ion hĩa bởi các hạt năng lượng cao đến từ Mặt Trời và từ vũ trụ, tạo ra các hạt mang điện lơ lửng. Tùy theo mật độ (n) của các hạt mang điện mà tầng điện li cĩ khả năng cho truyền qua hoặc phản xạ các sĩng vơ tuyến cĩ tần số (f) khác nhau. Mật độ các hạt mang điện lớn thì sĩng phản xạ cĩ tần số phải càng lớn: n ~ f2 Để liên lạc đi xa người ta dùng các sĩng ngắn cĩ tần số thích hợp để sĩng này cĩ thể phản xạ trên tầng điện li và do vậy sĩng cĩ thể truyền tới mọi nơi trên mặt đất. Trong thời kỳ Mặt Trời hoạt động mạnh đặc biệt là khi cĩ sự bùng nổ thì các tia Rơnghen và các dịng electron và proton đến Trái Đất được tăng cường. Khi các dịng này va chạm vào khí quyển Trái Đất, khơng khí ở tầng điện li bị ion hĩa mạnh hơn dẫn đến mật độ các hạt mang điện được tăng lên rất nhiều lần. Điều này dẫn đến tần số các sĩng vơ tuyến thỏa mãn điều kiện phản xạ ở tầng điện li bị nâng cao. Các sĩng vơ tuyến mà các đài phát thường dùng khơng cịn thỏa mãn các điều kiện phản xạ nữa và do đĩ việc liên lạc bằng sĩng vơ tuyến khơng cịn diễn ra bình thường nữa, cĩ khi bị mất hẳn. Điều này dẫn đến nhiều hậu quả cho những hoạt động phụ thuộc vào liên lạc vơ tuyến trong cuộc sống của con người. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 13  Bão từ cĩ thể làm tê liệt hệ thống điện thế giới [ 1 ] Các nhà khoa học Mỹ đang lo ngại một cơn bão từ sắp xảy ra cĩ thể vơ hiệu hĩa tồn bộ hệ thống điện, mạng điện thoại, thậm chí cả hệ thống cấp nước trên Trái Đất. Đây khơng phải là lần đầu tiên, ảnh hưởng của bão từ đối với Trái Đất được nhắc tới. Năm 1859, một đợt "giĩ Mặt Trời" đã làm cho các đường dây điện thoại đồng loạt bị cháy. Viện khoa học quốc gia Mỹ (NAS) đang nghiên cứu để ra một bản báo cáo về "bão" Mặt Trời trong tương lai gần và hy vọng báo cáo sẽ là hồi chuơng cảnh tỉnh tồn nhân loại về một hiểm họa tiềm ẩn. Xác suất phá hoại của bão từ của Mặt Trời tuy nhỏ nhưng nếu xảy ra hậu quả sẽ khủng khiếp. Tiến sĩ Dan Baker, Chủ nhiệm chương trình nghiên cứu "bão" Mặt Trời của NAS cho biết Mặt Trời đang hoạt động theo một quy luật khá chặt chẽ. Cứ 11 năm, nĩ lại giải phĩng một đợt các dịng hạt điện tích tạo thành "bão" Mặt Trời. Các nhà khoa học dự tính lần tiếp theo của sự kiện trên là vào năm 2012. Bão Mặt Trời là nguyên nhân dẫn đến các trận bão từ, và nĩ cĩ liên hệ trực tiếp đến hiện tượng cực quang của Trái Đất và trên các hành tinh khác. Trong khoảng thời gian này, Mặt Trời giải phĩng hàng tỷ tấn vật chất xuống Trái Đất dưới dạng một cơn bão từ, cĩ thể ảnh hưởng đến tất cả các thiết bị điện của con người. Theo Tiến sĩ Baker, tồn bộ mạng điện dễ bị ảnh hưởng và cĩ thể bị vơ hiệu hĩa hồn tồn. [1] - thơng tin trên wesite sở khoa học cơng nghệ Lâm Đồng ngày 6/2/2009 (www.lamdong.gov.vn) Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 14 Hệ thống điện tê liệt sẽ dẫn đến một hiệu ứng đơminơ khủng khiếp: Tồn bộ các hệ thống vận tải, liên lạc, thương mại, cơ quan chính phủ sẽ ngừng hoạt động. Các máy bơm khơng làm việc được sẽ dẫn tới tê liệt mạng lưới cung cấp nước, rồi sau đĩ hàng loạt thuốc men, thực phẩm sẽ bị hỏng do các hệ thống làm lạnh khơng cịn làm việc. Khơng những thế, chỉ cần một vùng trên thế giới bị ảnh hưởng, cả thế giới cũng khơng tránh khỏi tác động. Bản báo cáo của NAS cho biết tồn thế giới sẽ thiệt hại từ 1 - 2 nghìn tỷ USD ngay trong năm đầu, sau đĩ là cần từ 4 đến 10 năm để khơi phục mọi thứ. Tất cả các hệ thống liên lạc vệ tinh và định vị tồn cầu (GPS) cũng đồng thời vơ dụng. Thời tiết trên Mặt Trời khơng hề giống trên Trái Đất. Các nhà khí tượng học cĩ thể dự báo thời tiết của hành tinh chúng ta trước vài ngày để cảnh báo kịp thời cho dân chúng, nhưng đến nay các nhà khoa học khơng cách gì dự báo được "thời tiết" của vũ trụ. 2.3. Các giải pháp phịng tránh: Bão từ là một hiện tượng thiên nhiên xảy ra ngồi tầm kiểm sốt của con người. Cũng như động đất, nĩ cĩ thể gây ra những tổn thất khơng thể lường trước được. Nhất là trong giai đoạn hiện nay của nền cơng nghiệp hiện đại, với những cơng trình xây dựng to lớn, tầm cỡ xuyên quốc gia hoặc xuyên lục địa, với những hệ thống máy mĩc hiện đại và vơ cùng tinh xảo, vấn đề càng trở nên cấp thiết. Trong những năm tới đây, vấn đề càng trở nên cấp bách vì hoạt động Mặt trời đang dần đến cực đại vào những năm 2000, 2001. Số bão từ mạnh sẽ tăng lên, các bão từ cực mạnh sẽ xuất hiện, vì vậy việc nghiên cứu, tìm ra các biện pháp phịng ngừa là khơng thể khơng thực hiện. Để ngăn ngừa những tổn thất khơng thể kiểm sốt được do thiên nhiên gây nên đối với hệ thống truyền tải điện, cơng nghiệp năng lượng cần phải liên kết với cộng đồng khoa học để nghiên cứu hiện tượng khơng bình thường này. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 15 Tác động của hoạt động Mặt trời nên trường từ Trái đất sẽ làm tăng hoạt động bão từ, cĩ thể minh hoạ bằng mối liên hệ giữa số vệt đen Mặt trời với chỉ số Ap, để thể hiện sự tương quan giữa bão từ và hoạt động Mặt trời. Người bị bệnh tim mạch khơng nên ra ngồi trong các ngày cĩ bão từ thay vào đĩ nên đến bệnh viện khu nghỉ dưỡng để cĩ biện pháp hỗ trợ khắc phục khi cĩ sự cố về sức khoẻ xảy. Thiết bị dự bão bão từ: Lần đầu tiên, trái đất cĩ một hệ thống cảnh bão sớm hiện tượng bùng nổ theo chu kỳ của mặt trời. Ngày 22/9/2006, vệ tinh Solar B do Nhật Bản, Mỹ và Anh cùng chế tạo sẽ được phĩng lên từ Trung tâm Uchinoura ở miền nam Nhật Bản. Trong tháng 10, thêm 2 thiết bị thám sát khác cĩ tên gọi Stereo cũng sẽ được đưa vào khơng gian để cùng với Solar hợp thành một hệ thống quan sát - dự báo khí quyển mặt trời. Hình ảnh tổng hợp từ kính viễn vọng đặt trên 2 trạm thăm dị này sẽ giúp xây dựng mơ hình 3 chiều cực kỳ chi tiết và ấn tượng về các "bướu mặt trời" sinh ra từ vụ nổ, thậm chí cĩ thể đem chiếu tại các rạp phim nổi. Cho đến nay, dự báo các vụ bùng nổ của mặt trời vẫn chưa thể thực hiện được, mặc dù ảnh hưởng của nĩ đến đời sống con người được chứng minh từ lâu. Nĩ cĩ thể làm tê liệt các vệ tinh viễn thơng, làm gián đoạn hoạt động hàng khơng, làm hỏng hệ thống truyền dẫn điện hay thậm chí giết chết các phi hành gia trên tàu vũ trụ. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 16 Chương .3. Hoạt động của Bão Từ tại Việt Nam: 3.1. Hoạt động bão từ tại Việt Nam: Nhìn chung các trận bão từ xuất hiện ở Việt Nam khơng khác nhiều so với quy luật xuất hiện bão từ trên thế giới, tuy nhiên diễn biến của chúng vẫn cịn mang nhiều những nét đặc trưng địa phương của các nước nĩi chung cũng như các vùng nĩi riêng. Cụ thể, ngay trong lãnh thổ Việt Nam, biên độ bão từ cũng rất khác nhau ở các đài trạm địa từ khác nhau đi từ Bắc vào Nam. Biên độ bão đối với các đài trạm địa từ ở vùng gần xích đạo thường lớn hơn khá nhiều so với các đài trạm địa từ ở những vùng xa xích đạo, ta cĩ thể nhận thấy rất rõ biên độ bão ở trạm Bạc Liêu (gần xích đạo) so với biên độ bão ở trạm Phú Thụy (xa xích đạo). Nhờ cĩ mạng lưới đài trạm địa từ ở nước ta, chúng tơi đã ghi được hầu hết các trận bão từ đã xảy ra. Theo kết quả đã thống kê được từ các năm 1994 đến năm 2004 đúng vào chu kỳ 11 năm hoạt động Mặt trời. Ta nhận thấy rằng vào các năm Mặt trời hoạt động mạnh bão từ xảy ra nhiều hơn và biên độ bão thường mạnh, đặc biệt là vào năm 2001 năm Mặt trời hoạt động cực mạnh trong suốt chu kỳ 11 năm hoạt động của nĩ, biên độ bão cĩ thể nên tới trên 600nT. Tuy nhiên, đối với những năm Mặt trời khơng hoạt động mạnh bão từ vẫn thường xuyên xảy ra, nhận thấy ở các năm 2003 và 2004. 3.2. Quy luật xuất hiện bão từ trong các chu kỳ hoạt động Mặt trời : Nhờ mạng lưới đài địa từ Việt Nam, chúng tơi đã ghi được hầu hết các trận bão từ xảy ra, cũng như biến thiên ngày đêm Mặt trời Sq để phục vụ cho thực tiễn cũng như nghiên cứu khoa học. Theo kết quả nghiên cứu của chúng tơi, nhìn chung quy luật xuất hiện bão từ trên lãnh thổ Việt Nam khơng khác nhiều so với các vùng khác trên thế giới, nghĩa là xuất hiện nhiều và mạnh vào thời kỳ Mặt trời hoạt động mạnh, vào các thời kỳ phân điểm (tháng 3, 4, 9, 10). Đặc biệt do ảnh hưởng của dịng Electrojet xích đạo, biên độ bắt đầu bất ngờ của bão từ tăng Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 17 dần khi tiến dần đến xích đạo trong những giờ ban ngày, cịn trong những giờ ban đêm thì giảm dần. Thường thường một cơn bão từ cĩ diễn biến như sau: thoạt tiên, các thành phần từ trường Trái đất đột nhiên biến đổi; thành phần H tăng lên. Đây là pha đầu của bão từ. Trong pha đầu H cĩ thể tăng lên đến ba bốn chục nT, kéo dài một vài giờ đến mươi giờ. Nếu bão từ bắt đầu bằng một xung và xuất hiện gần như đồng thời trên tồn hành tinh (thường trong vịng một đến hai phút) thì đĩ là bão từ bắt đầu bất ngờ, ký hiệu là Ssc. ở loại bão từ bắt đầu từ từ , ký hiệu là Gsc, trong pha đầu, thành phần H chỉ tăng từ từ. Thời gian bắt đầu cĩ thể lệch nhau hàng giờ tại các điểm khác nhau trên địa cầu. Tiếp theo pha đầu là pha chính được đặc trưng bởi sự giảm cường độ H. Pha chính cĩ thể kéo dài từ vài giờ đến dưới một ngày. Sau khi giảm cường độ đến cực tiểu, giá trị H tăng lên và trở lại giá trị ban đầu. Pha cuối cùng này gọi là pha hồi phục. Pha này cĩ thể kéo dài từ mươi giờ đến vài ba ngày tuỳ theo từng trận bão. + Pha đầu tiên gây ra do sự tác động trực tiếp của dịng hạt Mặt trời lên từ quyển Trái đất. Chúng nén ép mạnh các đường sức của từ trường Trái đất tại ranh giới xảy ra tương tác. Dưới tác động của sự nén đĩ, từ trường tăng lên theo đúng định luật của từ thủy động học. + Pha chính: Xuất hiện khi bắt đầu hình thành vịng điện trịn chạy theo hướng Tây trong mặt phẳng xích đạo xung quanh Trái đất. Vịng điện này tạo ra từ trường ngược chiều với từ trường Trái đất, làm cho từ trường này bị giảm đi. + Pha hồi phục: Xảy ra khi các dịng vịng bắt đầu bị tắt dần do sự khuếch tán của các hạt tích điện cấu tạo nên vịng dịng. Khi các vịng dịng bị tắt hết, nhiễu loạn từ dừng lại. 3.3. Xu thế hoạt động của bão từ trong thời gian qua: Theo thống kê của Viện Vật lý Địa cầu, từ năm 1981-2004, bão từ xảy ra nhiều nhất là vào năm 1989 (44 trận). Trong đĩ, năm 2000 xảy ra 40 trận; năm 2004 cĩ 27 trận. Bão từ ít xuất hiện nhất là năm 1986 (17 trận). Vẫn theo bản thống Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 18 kê này, các năm từ 2001-2004, bão từ cĩ cường độ rất mạnh. Cường độ bão từ năm 2001 lên tới 650 nT/trận (ngày 31/3/2001với cường độ trên 600 nT). Năm 2002, trận bão từ cĩ cường độ cao nhất là 320 nT. Năm 2003, trận cao nhất lên tới 620 nT. Năm 2004 cĩ trận bão từ đạt cường độ 500 nT. Thơng thường khi mặt trời hoạt động mạnh, mỗi năm cĩ thể xảy ra 60 – 70 lần bão từ. Tuy nhiên, hiện nay chúng ta đang trong chu trình hoạt động yếu của mặt trời (chu trình kéo dài 11 năm), do đĩ, khả năng tác động của bão từ đến các lĩnh vực đời sống, sức khỏe con người là khơng lớn. Chu kỳ hoạt động của Mặt trời là 11 năm và đã đạt đỉnh vào năm 2001 - khi Mặt trời hoạt động cực mạnh và cĩ rất nhiều bão từ. Trong năm 2007 Sẽ cĩ khoảng 20 trận bão từ xảy ra, tuy nhiên theo quy luật, năm 2007 lại nằm trong giai đoạn hoạt động yếu của bão từ. Dự báo tới năm 2007 Mặt trời mới yên tĩnh hồn tồn. Như vậy theo chu kỳ này, cực đại các năm hoạt động mạnh của bão từ giai đoạn tới sẽ xảy ra vào năm 2010-2011. 3.4. Hiện trạng nghiên cứu và cơ sở xây dựng sơ đồ cảnh báo bão từ: Hồn thiện hệ thống quan trắc địa từ, tăng cường tập trung quan trắc tại các vùng cĩ nguy cơ chịu ảnh hưởng mạnh của bão từ gây ra. Thiết lập trung tâm liên kết và xử lý số liệu địa từ của các trạm quan trắc riêng lẻ, liên thơng trao đổi số iệu với mạng lưới đài trạm quan trắc số liệu của khu vực và trên thế giới. Hồn thiện quy trình phân tích và xử lý số liệu hiện đại, thiết lập hệ thống thơng tin cảnh báo cho đại chúng, cơ quan chức năng, trường học, bệnh viện, các cơ sở sản xuất giễ bị ảnh hưởng từ đĩ cĩ giải pháp phịng tránh kịp thời. Xây dựng quy trình đánh giá ảnh hưởng của bão từ đến con người: Sử dụng hệ thơng tin Địa lý và cơng nghệ GIS trong quản lý và sử dụng số liệu quan trắc địa từ. Xây dựng các bản đồ đánh gía nguy cơ ảnh hưởng của bão từ đến các khu vực, các vùng trọng điểm... Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 19 Sơ đồ nghiên cứu và đánh giá ảnh hưởng của bão từ đến con người Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 20 Thơng tin mới Bão từ cĩ ảnh hưởng tới vệ tinh Vinasat-1? Theo viện Vật lý địa cầu (viện Khoa học cơng nghệ Việt Nam), bão từ sẽ xuất hiện gia tăng nhiều hơn vào năm 2009, và cĩ thể ảnh hưởng đến vệ tinh nhân tạo. PGS-TS Hà Duyên Châu, quyền viện trưởng viện Vật lý địa cầu, cho biết từ trường cĩ thể phá hỏng các linh kiện trong vệ tinh, ảnh hưởng đến khả năng truyền thơng tin liên lạc, làm mất tín hiệu đường truyền, hoặc làm sai lạc các dữ liệu. Chưa cĩ số liệu chính thức cho thấy vệ tinh Vinasat-1 của Việt Nam cĩ thể bị ảnh hưởng khi bão từ xuất hiện mạnh trở lại vào năm 2012, nhưng khơng loại trừ khả năng vệ tinh này bị tác động bởi bão từ. Các chuyên gia của viện Vật lý địa cầu giải thích rằng bão từ hoạt động theo chu trình 11 năm. Năm 2001 bão từ đã đạt cực đại, nên từ năm 2009 trở đi bão từ sẽ xuất hiện nhiều hơn, khoảng 20 trận với biên độ dao động 300 - 400nT (nano Tesla). Bão sẽ hoạt động mạnh nhất với cường độ 500 - 600nT vào năm 2012 - 2013. Cũng theo TS Châu, bão từ cĩ cường độ nhỏ dưới 200nT thường khơng gây ảnh hưởng xấu. Nhưng nếu bão từ mạnh cĩ thể ảnh hưởng tới sức khỏe, đặc biệt là với những người mắc bệnh tim, khớp, thần kinh. Ngồi ra, bão từ cũng cĩ khả năng ảnh hưởng tới đường dây tải điện và đường ống dẫn dầu khí. TS Châu cũng cho biết hiện tượng thời tiết đang nắng nĩng ở Nam bộ và nồm ẩm ở Bắc bộ khơng liên quan gì đến bão từ. Nắng nĩng hay nồm ẩm là do ảnh hưởng của tia sáng mặt trời tới trái đất, cịn bão từ xảy ra khi xuất hiện nhiều vết đen trên bề mặt của mặt trời làm bùng nổ các chùm plasma lan đến trái đất, tác động vào từ trường trái đất gây biến thiên mạnh gọi là bão từ. Khoa học chưa thể dự đốn được sự xuất hiện của vết đen và bão từ. Khi các chùm plasma tới trái đất cĩ tạo thành bão từ hay khơng chỉ cĩ thể biết trước 30 phút. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 21 LỜI KẾT Bão từ là một hiện tượng thiên nhiên thường xuyên diễn ra và cĩ ảnh hưởng khá nhiều đến cụơc sống trên trái đất. từ những thơng tin ở trên ta đã cĩ thể hình dung phấn nào về Bão Từ và cũng nhận biết được những ảnh hưởng của nĩ đối vời sự sống trên trái đất. Một nhận xét cĩ thể đưa ra sau khi tìm hiểu về Bão Từ đĩ là bão từ diễn ra ta khơng thể ngăn cảng đựơc nhưng với những hiểu biết của chúng ta về nĩ ta cĩ thể phịng tránh được và hạn chế được những ảnh hưởng của nĩ. Đề tài náy cũng là lời nhắc nhở những nhà khoa học những cơ quan cĩ trách nhiệm cần quan tâm đến Bão từ để nghiên cứu xâu hơn. Nhất là trong thời đại ngày nay khí hậu luơn diễn biến bất thường và những hậu quả của thay đổi khí hậu ngày càng rõ rệt. chúng ta càng cần phải tìm hiểu kỹ về tất cả mọi hiện tượng cĩ ảnh hưởng đến sự sống trên trái đất, để cĩ những dự báo chính xác và đưa ra những biện pháp phịng tránh hạn chế ảnh hưởng của chúng. Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HỒNG 22 Tài liệu tham khảo  wikipedia.org/wiki/Bão_từ  thienvanbachkhoa.org/news/tin-tuc-thien-van/thien-van-viet-nam/...  www.giaothongvantai.com.vn/.../Bao_tu_voi_suc_khoe_con_nguoi  www.vnexpress.net/GL/Khoa-hoc  vietbao.vn/Khoa-hoc/Bao-tu-anh-huong-o-Bac-ban-cau  www.lamdong.gov.vn/vi-VN/a/.../bao-ah-toi-he-thong-dien-tg.aspx  www.cesti.gov.vn/left/stinfo/sukien  www.baomoi.com/Info/Nam-2009-Co-khoang-20-tran-bao- tu/79/2473938.epi  vietnamnet.vn/ngày 21.2.2009/năm 2009 sẽ cĩ nhiều trận bão từ mạnh  www.tuoitre.com.vn/26.2.2009/bài phỏng PGS-TS Hà Duyên Châu, quyền viện trưởng viện Vật lý địa cầu .  www.baodatviet.vn/11.5.2009/bài phỏng vấnTiến sĩ Lê Huy Minh, Phĩ Viện trưởng Viện Vật lý địa cầu (Bộ Khoa học - Cơng nghệ)