Có rất ít hiện tượng tự nhiên hấp dẫn và mê hoặc con người như cực quang. Những dải sáng rực rỡ mang sắc xanh lục, đỏ, tím và xanh lam có thể thắp sáng bầu trời đêm, tạo nên khung cảnh kỳ ảo như đến từ một thế giới khác.
Mặc dù cực quang đã khiến con người say mê suốt nhiều thế kỷ, các nhà khoa học ngày nay đã hiểu rõ những quá trình vật lý đứng sau sự hình thành của hiện tượng này.
Những dải sáng ngoạn mục ấy là minh chứng sống động cho sự tương tác liên tục giữa Mặt Trời, từ trường Trái Đất và bầu khí quyển bao quanh hành tinh của chúng ta.
Mặt Trời Khởi Đầu Mọi Thứ
Cực quang bắt nguồn từ Mặt Trời. Ngôi sao trung tâm của hệ Mặt Trời liên tục phát tán vào không gian một dòng hạt mang điện được gọi là gió Mặt Trời. Phần lớn các hạt này bị từ trường Trái Đất chặn lại và làm lệch hướng. Từ trường hoạt động như một tấm lá chắn tự nhiên bảo vệ hành tinh khỏi các tác động từ không gian.
Tuy nhiên, một phần các hạt mang điện vẫn bị giữ lại trong từ trường và được dẫn dọc theo các đường sức từ hướng về hai vùng cực, nơi chúng đi vào tầng khí quyển phía trên Trái Đất.
Vì Sao Cực Quang Xuất Hiện Gần Hai Cực
Từ trường Trái Đất điều hướng các hạt mang điện đến hai khu vực có dạng hình bầu dục bao quanh các cực từ. Vì vậy, cực quang thường xuất hiện nhiều nhất ở khu vực gần Bắc Cực và Nam Cực.
Hiện tượng xuất hiện ở bán cầu Bắc được gọi là cực quang phương Bắc, còn hiện tượng tương tự ở bán cầu Nam được gọi là cực quang phương Nam. Trong những giai đoạn hoạt động mạnh của Mặt Trời, cực quang đôi khi có thể được quan sát ở những khu vực xa các vùng cực hơn rất nhiều so với thông thường.
Điều Gì Tạo Nên Ánh Sáng Rực Rỡ
Khi các hạt từ Mặt Trời va chạm với nguyên tử và phân tử trong tầng khí quyển phía trên, năng lượng sẽ được truyền sang các hạt này. Quá trình đó khiến các electron chuyển lên trạng thái năng lượng cao hơn.
Khi các electron trở về trạng thái bình thường, chúng giải phóng phần năng lượng dư thừa dưới dạng ánh sáng. Hàng tỷ va chạm diễn ra đồng thời tạo nên những dải sáng, vòng cung và làn sóng phát sáng đặc trưng mà chúng ta nhìn thấy trong các màn cực quang.
Vì Sao Cực Quang Luôn Chuyển Động
Cực quang không đứng yên. Những hình dạng mềm mại và các hoa văn liên tục thay đổi của chúng được kiểm soát bởi các đường sức từ của Trái Đất.
Khi các hạt mang điện di chuyển dọc theo những đường dẫn vô hình này, ánh sáng dường như gợn sóng, uốn lượn và nhảy múa trên bầu trời. Chính điều đó tạo nên những chuyển động đầy sống động và khác biệt khiến cực quang trở nên đặc biệt hấp dẫn.
Ý Nghĩa Đằng Sau Những Màu Sắc
Các loại khí khác nhau trong khí quyển sẽ tạo ra những màu sắc khác nhau khi được kích thích bởi các hạt mang điện từ không gian.
Màu xanh lục, màu sắc phổ biến nhất của cực quang, được tạo ra bởi các nguyên tử oxy ở độ cao khoảng từ 100 đến 240 km phía trên bề mặt Trái Đất.
Cực quang màu đỏ cũng được tạo ra bởi oxy nhưng xuất hiện ở độ cao lớn hơn nhiều. Trong khi đó, các sắc xanh lam, tím và hồng chủ yếu được sinh ra bởi nitơ.
Sự kết hợp giữa độ cao, thành phần khí quyển và năng lượng của các hạt mang điện sẽ quyết định màu sắc xuất hiện trong mỗi màn cực quang.
Khi Nào Cực Quang Dễ Quan Sát Hơn
Mặt Trời trải qua một chu kỳ hoạt động kéo dài khoảng 11 năm. Trong những giai đoạn hoạt động mạnh hơn, số lượng hạt mang điện bay đến Trái Đất tăng lên đáng kể.
Kết quả là cực quang trở nên sáng hơn, xuất hiện thường xuyên hơn và có thể được nhìn thấy trên phạm vi rộng hơn. Một số sự kiện đặc biệt mạnh thậm chí cho phép cực quang xuất hiện ở những khu vực cách xa vùng cực hàng nghìn kilômét.
Cực Quang Không Chỉ Có Trên Trái Đất
Cực quang không phải là hiện tượng riêng của Trái Đất. Nhiều hành tinh khác có khí quyển và từ trường cũng ghi nhận những màn trình diễn ánh sáng tương tự.
Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương đều đã được xác nhận có hoạt động cực quang. Sao Hỏa cũng xuất hiện những hiện tượng tương tự cực quang, mặc dù việc thiếu một từ trường toàn cầu mạnh khiến chúng hoạt động theo cách khác với những gì diễn ra trên Trái Đất.
Cực quang là kết quả có thể nhìn thấy được của sự tương tác không ngừng giữa Mặt Trời và khí quyển Trái Đất. Các hạt mang điện di chuyển xuyên qua không gian va chạm với các loại khí trong khí quyển, tạo nên những màn trình diễn ánh sáng rực rỡ chuyển động theo từ trường của hành tinh. Hiện tượng đầy màu sắc này là minh chứng tuyệt vời cho việc những quá trình diễn ra cách xa hàng triệu kilômét vẫn có thể tạo nên những cảnh tượng ngoạn mục và đáng kinh ngạc trên bầu trời đêm của Trái Đất.
