Dự báo hoạt động năng lượng mặt trời năm 2023

Ghi chú của biên tập viên. Đăng ký nhận bản tin khoa học Lý thuyết kỳ diệu của CNN. Khám phá vũ trụ với tin tức về những khám phá hấp dẫn, tiến bộ khoa học và hơn thế nữa

CNN  — 

Khi mặt trời đạt đến đỉnh điểm của chu kỳ mặt trời hiện tại, ngôi sao của chúng ta ngày càng hoạt động mạnh mẽ hơn. Và đỉnh điểm đó có thể xảy ra sớm hơn dự đoán, theo các nhà khoa học

Cứ khoảng 11 năm một lần, mặt trời trải qua các giai đoạn hoạt động mặt trời thấp và cao, liên quan đến lượng vết đen trên bề mặt của nó. Những vùng tối này, một số trong đó có thể đạt kích thước Trái đất hoặc lớn hơn, được điều khiển bởi từ trường mạnh và dịch chuyển liên tục của Mặt trời.

Trong suốt một chu kỳ mặt trời, mặt trời sẽ chuyển từ giai đoạn yên tĩnh sang giai đoạn căng thẳng và năng động. Trong thời kỳ hoạt động cao điểm, gọi là cực đại của mặt trời, các cực từ của mặt trời đảo ngược. Sau đó, mặt trời sẽ yên tĩnh trở lại trong thời kỳ cực tiểu của mặt trời

Ban đầu, hoạt động cao điểm được dự báo sẽ bắt đầu vào tháng 7 năm 2025. Hiện tại, các chuyên gia tin rằng đỉnh chu kỳ có nhiều khả năng sẽ diễn ra vào giữa đến cuối năm 2024

Hoạt động năng lượng mặt trời tăng đột biến

Chu kỳ mặt trời hiện tại, được gọi là Chu kỳ mặt trời 25, đã có nhiều hoạt động, nhiều hơn dự kiến. Các nhà khoa học tại Trung tâm Dự báo Thời tiết Không gian của Cơ quan Khí quyển và Đại dương Quốc gia ở Boulder, Colorado, đã theo dõi nhiều vết đen mặt trời hơn những vết đen được đếm ở đỉnh điểm của chu kỳ trước

Mark Miesch, nhà khoa học nghiên cứu tại Trung tâm Dự báo Thời tiết Không gian cho biết: “Không có hai chu kỳ mặt trời nào giống nhau”. “Cực đại mặt trời này là thời tiết không gian tương đương với mùa bão. Đó là khi chúng ta chứng kiến ​​những cơn bão lớn nhất. Nhưng không giống như mùa bão kéo dài vài tháng, cực đại mặt trời kéo dài vài năm. ”

Hoạt động gia tăng còn bao gồm các tia sáng mặt trời mạnh và sự phun trào khối lượng vành, hoặc những đám mây khí bị ion hóa lớn gọi là plasma và từ trường phun trào từ bầu khí quyển bên ngoài của mặt trời. Các cơn bão mặt trời do mặt trời tạo ra có thể ảnh hưởng đến lưới điện, GPS và hàng không cũng như các vệ tinh trên quỹ đạo Trái đất thấp. Những sự kiện này cũng gây mất sóng vô tuyến và thậm chí gây rủi ro cho các sứ mệnh không gian của phi hành đoàn.

Mặt trời giải phóng một ngọn lửa mặt trời X1 vào ngày 2 tháng 10 năm 2022, được Đài quan sát Động lực học Mặt trời của NASA ghi lại. Các sự kiện cấp X là những ngọn lửa dữ dội nhất và chúng có thể tác động đến các hệ thống liên lạc trên Trái đất

Một ví dụ nổi tiếng đã xảy ra khi hàng loạt vụ phun trào khối lượng lớn ở vành nhật hoa từ Mặt trời vào ngày 29 tháng 1 năm 2022, khiến bầu khí quyển bên ngoài Trái đất nóng lên và giãn nở. Việc mở rộng này khiến 38 trong số 49 vệ tinh Starlink do SpaceX phóng lên bị cháy rụi

Nhưng sự gia tăng hoạt động không phải là bất thường và nó sẽ chỉ tiếp tục khi cực đại mặt trời tiếp cận

Tiến sĩ nói: “Đó là điều hoàn toàn bình thường”. Alex Young, phó giám đốc khoa học thuộc Phòng Khoa học Vật lý Mặt trời của NASA tại Trung tâm Bay Không gian Goddard ở Greenbelt, Maryland. “Những gì chúng ta đang thấy nhìn chung là hoàn toàn được mong đợi. Khi bạn tiến gần đến cực đại mặt trời, bạn sẽ thấy nhiều vết đen mặt trời xuất hiện thành từng đám hơn. Những cục đó có khi sẽ to hơn và tồn tại lâu hơn. ”

Khi cực đại mặt trời đến gần, các đám vết đen mặt trời sẽ hình thành với tần suất ngày càng lớn hơn, dẫn đến hoạt động tăng cao.

Hình minh họa này cho thấy sự giải phóng khối lượng vành. Hiện tượng mặt trời được tạo ra từ tính có thể gửi hàng tỷ tấn plasma vào không gian và có thể tới Trái đất trong vòng một đến ba ngày, ảnh hưởng đến các hệ thống điện tử cả trong vệ tinh và trên mặt đất

Miesch cho biết: “Khi chúng ta ngày càng phụ thuộc nhiều hơn vào công nghệ, vào lưới điện, vệ tinh, máy bay và GPS, tác động của thời tiết không gian sẽ tăng lên vì đây là những loại hệ thống bị ảnh hưởng bởi bão mặt trời”. “Mặc dù chu kỳ đặc biệt này không có gì đáng chú ý theo quan điểm của mặt trời, nhưng theo quan điểm của chúng tôi thì nó. ”

Dự đoán mặt trời sẽ làm gì

Các dự đoán mới về cực đại mặt trời được dẫn dắt bởi Scott McIntosh, phó giám đốc Trung tâm nghiên cứu khí quyển quốc gia và Robert Leamon, nhà khoa học nghiên cứu liên kết tại Viện Vật lý mặt trời hành tinh Goddard, cùng với các cộng tác viên của họ. Viện này là sự hợp tác của Đại học Maryland, Quận Baltimore, Đại học Maryland, College Park và Đại học Mỹ với NASA

Thay vì theo dõi các vết đen mặt trời, các nhà nghiên cứu tập trung vào cái mà họ gọi là “điểm kết thúc”, thời điểm khi hoạt động của một chu kỳ mặt trời biến mất khỏi bề mặt mặt trời, sau đó là hoạt động mặt trời tăng mạnh trong chu kỳ mới.

Các vết đen mặt trời được coi là nền tảng của việc dự đoán chu kỳ mặt trời, nhưng Leamon cho biết ông và các đồng nghiệp tin rằng việc theo dõi hoạt động từ tính dẫn đến các vết đen mặt trời có thể mang lại những dự đoán chính xác hơn

Khi đạt đến mức tối đa của mặt trời, hoạt động này có thể tồn tại trong nhiều năm

Trên thực tế, số lượng tia sáng mặt trời đạt cực đại sau mức tối đa, Leamon cho biết. Sự gia tăng xảy ra ở pha tăng của các chu kỳ mặt trời được đánh số chẵn và trong pha giảm dần của các chu kỳ lẻ.

Các nhà khoa học đã sử dụng mô hình máy tính và dữ liệu từ Đài quan sát Động lực học Mặt trời của NASA để tạo ra cái nhìn về từ trường phức tạp của mặt trời vào ngày 10 tháng 8 năm 2018

Ông nói: “Đỉnh điểm của hậu quả là sau mức tối đa vài năm, vì vậy những ảnh hưởng lớn nhất trên Trái đất sẽ xảy ra sau mức tối đa”. “Đó là lúc bạn mong đợi được xem màn pháo hoa lớn nhất. Ngay cả khi có ít vết đen hơn, chúng vẫn có năng suất cao hơn. ”

Miesch cho biết: Mặc dù thường mất khoảng bốn năm để chuyển từ mức tối thiểu sang mức tối đa của mặt trời, nhưng không có đỉnh đơn giản nào cho mức tối đa vì mặt trời rất thay đổi.

Đôi khi hai đỉnh xảy ra trong một số chu kỳ mặt trời khi bán cầu bắc và nam của mặt trời không đồng bộ, Young nói. Điều này có thể xảy ra khi số lượng vết đen mặt trời ở một bán cầu đạt đỉnh vào thời điểm khác với bán cầu kia, gây ra cực đại kéo dài

Miesch cho biết, cực đại mặt trời có thể tồn tại khoảng hai năm trước khi mọi thứ biến mất, có nghĩa là khả năng xảy ra bão mặt trời có thể duy trì ở mức cao lâu hơn đỉnh điểm thực tế.

Đèn phía bắc và phía nam

Tuy nhiên, một tác dụng phụ tích cực hơn của việc tăng cường hoạt động của mặt trời là các cực quang nhảy múa quanh các cực của Trái đất, được gọi là đèn phía bắc, hay cực quang, và đèn phía nam, hay cực quang australis.

Khi các hạt mang năng lượng từ sự phóng khối lượng của vành nhật hoa chạm tới từ trường Trái đất, chúng tương tác với các chất khí trong khí quyển để tạo ra ánh sáng có màu sắc khác nhau trên bầu trời.

Một vết đen mặt trời khổng lồ có đường kính gần 80.000 dặm (128.748 km) xuất hiện trên mặt trời vào ngày 23 tháng 10 năm 2014

Các cơn bão địa từ do mặt trời tạo ra vào tháng 2 và tháng 4 đã khiến cực quang xuất hiện ở những nơi hiếm khi được nhìn thấy, bao gồm cả những nơi xa về phía nam như New Mexico, Missouri, Bắc Carolina và California ở Hoa Kỳ, cũng như miền đông nam nước Anh và các vùng khác.

Young cho biết, tùy thuộc vào vị trí, cực quang có thể không phải lúc nào cũng được nhìn thấy ở trên cao, nhưng chúng cũng có thể gây ra hiện tượng đầy màu sắc ở đường chân trời.

Đối với những người muốn nhìn thấy cực quang dữ dội hơn trong tương lai, có thể nên thực hiện một chuyến đi đến Alaska, Canada, Iceland, Na Uy, Scandinavia hoặc bán đảo phía trên của Michigan, Young nói.

Anh nói: “Được chứng kiến ​​cực quang, chúng là một trong những điều tuyệt vời nhất mà tôi từng trải qua”.

Theo dõi bão mặt trời

Miesch cho biết mặc dù thời điểm có khả năng xảy ra bão mặt trời cao nhất là ở thời điểm cực đại nhưng chúng có thể xảy ra bất cứ lúc nào trong chu kỳ.

Các nhóm tại Trung tâm Dự báo Thời tiết Không gian sử dụng dữ liệu từ các đài quan sát trên mặt đất và trên không gian, bản đồ từ tính của bề mặt mặt trời và quan sát tia cực tím của bầu khí quyển bên ngoài của mặt trời để xác định thời điểm mặt trời có nhiều khả năng phát ra các tia sáng mặt trời, sự phóng khối lượng vành và

Bill Murtagh, điều phối viên chương trình của trung tâm, cho biết trung tâm cung cấp dự báo, theo dõi, cảnh báo và cảnh báo sớm nhất có thể cho những người bị ảnh hưởng bởi thời tiết không gian, trước thời hạn từ vài giờ đến vài tuần.

Bão mặt trời có thể ảnh hưởng đến thông tin liên lạc và GPS gần như ngay lập tức vì chúng phá vỡ tầng điện ly của Trái đất hoặc một phần của bầu khí quyển phía trên

Các hạt năng lượng do mặt trời giải phóng cũng có thể phá vỡ các thiết bị điện tử trên tàu vũ trụ và ảnh hưởng đến các phi hành gia nếu không có sự bảo vệ thích hợp trong vòng 20 phút đến vài giờ.

Vật chất được gửi đi với tốc độ cao khỏi mặt trời trong quá trình phóng khối lượng vành nhật hoa có thể đến Trái đất trong khoảng từ 30 đến 72 giờ sau đó, gây ra các cơn bão địa từ ảnh hưởng đến vệ tinh và tạo ra dòng điện ở tầng khí quyển phía trên truyền qua mặt đất và có thể tác động đến năng lượng điện.

Theo nghiên cứu của Cơ quan Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ, các khu vực ngay phía đông Dãy núi Appalachian, ở Thượng Trung Tây và Tây Bắc Thái Bình Dương dễ bị gián đoạn lưới điện hơn vì mặt đất dẫn dòng điện khác nhau ở những khu vực đó dựa trên thành phần của nó.

Các cơn bão cũng ảnh hưởng đến lịch trình bay của các hãng hàng không thương mại, vốn được hướng dẫn tránh xa các cực của Trái đất khi có bão địa từ do mất khả năng liên lạc hoặc điều hướng.

Một ngọn lửa mặt trời cỡ trung bình và sự phun trào khối lượng vành nhật hoa phun ra từ một vùng hoạt động lớn vào ngày 14 tháng 7 năm 2017. Các cuộn dây là các hạt xoắn ốc dọc theo đường sức từ, chúng đang tự tổ chức lại sau khi vụ nổ gián đoạn. Hình ảnh được chụp ở bước sóng cực tím

Khó dự đoán khi nào cơn bão mặt trời lớn tiếp theo sẽ tác động đến Trái đất. Những cơn bão cực đoan đã từng xảy ra trước đây, chẳng hạn như cơn bão làm mất mạng lưới điện ở Quebec năm 1989 và Sự kiện Carrington năm 1859

Sau này vẫn là cơn bão địa từ dữ dội nhất từng được ghi nhận, khiến các trạm điện báo phát tia lửa và bốc cháy

Nếu một sự kiện như vậy xảy ra ngày hôm nay, nó có thể gây ra thiệt hại trị giá hàng nghìn tỷ đô la và làm sập một số lưới điện trong một khoảng thời gian đáng kể.

Murtagh nói: “Chúng tôi không biết khi nào trận đại dịch tiếp theo sẽ xảy ra. “Nó có thể xảy ra trong vài tuần nữa hoặc 50 năm nữa. ”

Làm sáng tỏ những bí mật còn lại của mặt trời thông qua các nhiệm vụ như có thể cải thiện khả năng dự đoán. Và các nhà khoa học sẽ có cơ hội nghiên cứu về mặt trời trong lần nhật thực toàn phần vào ngày 8/4/2024

Mặt trời và những bí ẩn của nó đã mê hoặc loài người trong nhiều thiên niên kỷ. Mặt trời neo giữ hệ mặt trời của chúng ta và cung cấp nhiệt và ánh sáng cần thiết cho sự sống tồn tại, tuy nhiên vẫn còn nhiều câu hỏi về phần bên trong của nó, điều khiển hoạt động từ tính của nó

Miesch nói: “Một mặt, nó ảnh hưởng đến cuộc sống hàng ngày của chúng tôi”. “Ngay từ đầu chúng ta đã tổ chức xã hội của mình theo các mùa mặt trời. Nhưng đồng thời, nó là cửa sổ dẫn vào vũ trụ. ”

Sẽ có hiện tượng bùng phát năng lượng mặt trời vào năm 2023?

Dự báo địa từ cho năm 2023 là gì?

Điều gì sẽ xảy ra với Mặt Trời vào năm 2023?

Những dự đoán về hoạt động của mặt trời là gì?