Bạn đã bao giờ mơ ước được tận mắt chứng kiến cực quang nhảy múa trên bầu trời? Những dải sáng xanh lục, tím và đỏ uốn lượn trên nền tuyết trắng như một phép màu giữa đời thực.
Nhưng ẩn sau khung cảnh ngoạn mục ấy là sự kết hợp kỳ diệu giữa khoa học, năng lượng mặt trời và lớp lá chắn vô hình của Trái Đất.
Nếu bạn tò mò muốn biết điều gì thực sự tạo nên hiện tượng aurora borealis, thì bạn sắp bước vào một hành trình đầy hấp dẫn—bắt đầu từ bề mặt mặt trời cho đến rìa cao nhất của tầng khí quyển Trái Đất.
Cực quang thực sự là gì?
Cực quang phương Bắc, hay còn gọi là aurora borealis, là hiện tượng những dải sáng rực rỡ xuất hiện chủ yếu gần các cực từ của Trái Đất. Những ánh sáng này không chỉ mang vẻ đẹp huyền ảo—chúng thực chất là kết quả của năng lượng từ mặt trời va chạm với các hạt trong bầu khí quyển.
Ngoài ra, còn có một “phiên bản phương Nam” của hiện tượng này, gọi là aurora australis hay cực quang phương Nam, xuất hiện gần Nam Cực. Cả hai đều là sản phẩm của cùng một quá trình vật lý và thường xuất hiện ở những khu vực gần cực từ, như Alaska, Na Uy, Canada hoặc Nam Cực.
Mọi thứ bắt đầu từ mặt trời
Quá trình hình thành cực quang bắt đầu từ mặt trời. Ngôi sao của chúng ta liên tục phát ra một dòng các hạt mang điện, được gọi là gió mặt trời. Dòng gió này bao gồm các electron và proton di chuyển với tốc độ cực nhanh—đôi khi vượt quá một triệu dặm mỗi giờ.
Khi mặt trời trở nên hoạt động mạnh hơn (đặc biệt trong các đợt bùng phát hoặc phun trào khối vành nhật), nó sẽ giải phóng lượng lớn các hạt mang điện. Một phần trong số đó hướng về Trái Đất và bắt đầu tương tác với từ trường của hành tinh chúng ta.
Từ trường Trái Đất giữ vai trò then chốt
May mắn thay, Trái Đất được bao phủ bởi một lớp từ trường mạnh—như một tấm lá chắn vô hình—giúp bảo vệ chúng ta khỏi phần lớn tác động từ gió mặt trời.
Tuy nhiên, tại các cực, các đường sức từ cong lại và cho phép một số hạt xâm nhập vào tầng cao của khí quyển. Khi những hạt này va chạm với các phân tử khí như oxy và nitơ, chúng truyền năng lượng và khiến các khí này phát sáng. Hiện tượng này rất giống với cách đèn neon hoạt động—electron kích thích các phân tử khí, sau đó chúng phát ra ánh sáng đầy màu sắc.
Vì sao có nhiều màu sắc đến vậy?
Màu sắc của cực quang phụ thuộc vào hai yếu tố chính:
1. Loại khí bị va chạm
2. Độ cao trong khí quyển nơi xảy ra va chạm
• Màu xanh lá là phổ biến nhất, xuất hiện khi oxy bị kích thích ở độ cao khoảng 100–300 km.
• Màu đỏ xuất hiện ở độ cao lớn hơn, khi oxy bị tác động trên 300 km.
• Các gam tím, hồng và xanh dương thường đến từ nitơ, và xuất hiện ở tầng thấp hơn.
Mỗi màu sắc là kết quả của một phản ứng hóa học riêng biệt, và sự kết hợp giữa độ cao và loại khí tạo nên màn trình diễn ánh sáng lung linh, biến đổi không ngừng.
Vì sao cực quang chủ yếu xuất hiện ở hai cực?
Từ trường Trái Đất có hình dạng giống như một chiếc bánh vòng, với các đường sức hội tụ ở hai cực. Đây là lý do phần lớn cực quang xuất hiện trong vùng được gọi là “hình oval cực quang”—một vành đai bao quanh hai cực. Mặc dù thường chỉ thấy được ở các khu vực như Na Uy hay Canada, trong những đợt hoạt động mặt trời mạnh, cực quang có thể xuất hiện xa hơn nhiều—thậm chí tới miền bắc nước Mỹ hoặc châu Âu.
Có thể dự đoán cực quang không?
Có, ở một mức độ nhất định! Nhờ vào các vệ tinh và hệ thống theo dõi thời tiết không gian từ NASA hay Cơ quan Vũ trụ châu Âu (ESA), các nhà khoa học có thể theo dõi hoạt động mặt trời và dự đoán cực quang trước vài ngày. Hiện nay, có nhiều trang web và ứng dụng cung cấp dự báo cực quang theo thời gian thực dựa trên chỉ số bão từ. Nếu bạn đang ấp ủ giấc mơ ngắm cực quang, hãy theo dõi những dự báo này để biết khi nào và ở đâu nên ngước nhìn bầu trời.
Cực quang có nguy hiểm không?
Đối với hầu hết mọi người, cực quang hoàn toàn vô hại. Về cơ bản, chúng chỉ là những dải sáng kỳ diệu trên trời và không ảnh hưởng gì trực tiếp đến cuộc sống dưới mặt đất. Tuy nhiên, khi hoạt động mặt trời trở nên dữ dội, các cơn bão từ có thể gây nhiễu GPS, vệ tinh và thậm chí ảnh hưởng đến lưới điện. Đó là lý do vì sao các nhà khoa học vẫn không ngừng nghiên cứu hiện tượng này—không chỉ vì vẻ đẹp của nó, mà còn vì những tác động tiềm ẩn trong thế giới công nghệ hiện đại.
Các chuyên gia nói gì?
Trung tâm Không gian Goddard của NASA từng chia sẻ rằng cực quang là “dấu hiệu rõ ràng cho thấy Trái Đất của chúng ta có mối liên kết phức tạp với mặt trời thông qua hệ thống từ trường và năng lượng điện”. Các nhóm nghiên cứu như sứ mệnh THEMIS hay vệ tinh Swarm của ESA đang không ngừng theo dõi cách năng lượng từ gió mặt trời di chuyển vào khí quyển Trái Đất, giúp dự đoán chính xác hơn và hiểu sâu hơn về hiện tượng này. Các nhà khoa học thậm chí còn nghiên cứu cực quang trên các hành tinh khác—như sao Mộc, sao Thổ và cả sao Thiên Vương—nhằm khám phá thêm về khí quyển và từ trường của chúng.
Thời điểm và địa điểm lý tưởng để ngắm cực quang
Nếu ngắm nhìn cực quang là điều bạn ao ước, hãy lên kế hoạch vào khoảng thời gian từ tháng 9 đến tháng 3—lúc đêm dài nhất ở Bắc bán cầu. Những địa điểm nổi bật gồm:
• Tromsø, Na Uy
• Fairbanks, Alaska
• Yellowknife, Canada
• Reykjavik, Iceland
• Bắc Phần Lan hoặc Thụy Điển
Hãy theo dõi các trang web dự báo cực quang và chọn những nơi bầu trời quang đãng, xa ánh đèn thành phố. Lần tới khi bạn thấy hình ảnh những vệt sáng xanh hồng nhảy múa trên trời, hãy nhớ—đó là kết quả của một chuỗi phản ứng vũ trụ bắt đầu từ cách đây 150 triệu km.
Cực quang không chỉ đẹp mê hoặc mà còn là lời nhắc nhở kỳ diệu rằng Trái Đất luôn kết nối không ngừng với mặt trời. Bạn đã từng tận mắt chứng kiến cực quang chưa? Nếu chưa, bạn có sẵn sàng lên đường để được chiêm ngưỡng? Hãy chia sẻ kế hoạch săn cực quang của bạn—biết đâu màn trình diễn tiếp theo đang chờ bạn ngay gần đó!
