Luận văn tốt nghiệp đại học: Nghiên cứu bão từ năm 2003

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ Cao Thị Vĩnh Phương LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2011 1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ CAO THỊ VĨNH PHƯƠNG Ngành: SƯ PHẠM VẬT LÝ Mã số: 102 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. Trần Quốc Hà Thành phố Hồ Chí Minh – Năm 2011 2 Mục lục Mục lục .......................................................................................................................0 Danh mục các hình:.....................................................................................................4 Danh mục bảng số liệu:...............................................................................................6 Lời cảm ơn..................................................................................................................7 Mở đầu........................................................................................................................8 Chương 1 : Tổng quan về bão từ. .............................................................................10 1.1. Bão từ và những tác hại của bão từ:...................................................................10 1.1.1. Bão từ là gì?................................................................................................10 1.1.2.Tác hại của bão từ:.......................................................................................10 1.2. Từ trường Trái Đất:............................................................................................11 1.2.1.Sự biến động của từ trường Trái Đất...........................................................12 1.2.2.Từ quyển Trái Đất........................................................................................13 * Vành đai bức xạ Van Allen (Van Allen radiation belts):.................................. 15 Chương 2: Lý thuyết về bão từ.................................................................................16 2.1. Mặt Trời – nguồn gốc của bão từ:......................................................................16 2.1.1Vết đen MT:..................................................................................................16 2.1.2. Bùng nổ MT:...............................................................................................17 * Sự kiện proton (proton event):...........................................................................18 2.1.3. Sự phóng vật chất Nhật hoa (Coronal Mass Ejection – CME ):.................18 2.1.4.Gió MT:........................................................................................................19 2.2.Một số giải thích và cơ chế gây bão từ:..............................................................20 2.2.1.Một số giải thích về bão từ: .........................................................................20 2.2.1.1.Lý thuyết của Chapman – Ferraro: .......................................................20 2.2.1.2. Lý thuyết mới – thời tiết của vũ trụ:....................................................22 2.2.2.Cơ chế hình thành bão từ và hạ bão từ: .......................................................23 2.3.Một vài chỉ số liên quan đến bão từ:...................................................................26 2.3.1.Chỉ số hành tinh Kp:....................................................................................26 2.3.2.Chỉ số Ap: ....................................................................................................27 2.3.3.Chỉ số S – solar radiation storm:..................................................................28 2.3.4.Chỉ số R – radio blackout: ...........................................................................28 Chương 3: Nghiên cứu bão từ trong năm 2003 ........................................................29 3.1. Mục đích: ...........................................................................................................29 3.2. Phương pháp nghiên cứu: ..................................................................................29 3.3. Nghiên cứu chu kỳ hoạt động 23 của MT: ........................................................29 3.4. Khảo sát hoạt động của MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003................................. 31 3.4.1. Khảo sát vết đen MT từ ngày 19/10 – 05/11/ 2003:...................................31 3.4.1.1.Vùng 484:..............................................................................................32 3.4.1.2.Vùng 486:..............................................................................................33 3 3.4.1.3.Vùng 488:..............................................................................................34 3.4.2. Sự kiện proton (proton event):....................................................................35 3.4.3.Khảo sát sự phóng vật chất của Nhật hoa – CME từ 19/10 – 4/11/2003: ...37 3.4.4. Khảo sát sự biến động của chỉ số Dst từ 1/10 – 31/11/2003: .....................40 3.5. So sánh cường độ bão từ trong năm 2003 và năm 2002 – 2004, 2005:.............44 3.6.Tình hình bão từ xảy ra tại nước Việt Nam........................................................46 Chương 4: Kết luận và kiến nghị..............................................................................50 Phụ lục 1:Ảnh hưởng của bão từ lên hệ thống ống dẫn dầu.....................................51 Phụ lục 2:Ảnh hưởng của bão từ lên hệ thống tải điện.............................................53 Phụ lục 3: Các thiết bị dự báo bão Mặt Trời và bão từ.............................................55 Phụ lục 4: Dự đoán bão từ vào năm 2013................................................................. 58 Phụ lục 5: Chỉ số Dst tháng 10 – 11/2003. ...............................................................61 Phụ lục 6: Các kí hiệu viết tắt...................................................................................63 Tài liệu tham khảo.....................................................................................................64 4 Danh mục các hình: Hình 1.1. Hệ thống đường dây điện và hệ thống ống dẫn dầu. ................................11 Hình 1.2: Từ trường Trái Đất....................................................................................12 Hình 1.3: Hình dạng từ quyển Trái Đất. ..................................................................13 Hình 1.4: Các vành đai bức xạ: màu đỏ - vành đai trong ; màu xám - vành đai ngoài..............................................................................................................................15 Hình 2.1. Số vết đen MT quan sát trung bình hàng năm từ năm 1900 – 2000.........16 Hình 2.2: ảnh chụp CME ........................................................................................19 Hình 2.3: CME được phóng ra từ MT. .....................................................................19 Hình 2.4: Vòng điện bao quanh T Đ.........................................................................20 Hình 2.5: Các lớp điện tích và các dòng điện trong từ quyển T Đ ..........................22 Hình 2.6: Các đường sức từ của IMF .......................................................................23 Hình 2.8: IMF kết nối với từ trường Trái Đất..........................................................24 Hình 2.9: Quá trình đóng mở của các đường sức của T Đ dưới tác động của gió MT và IMF....................................................................................................................25 Hình 2.10 : Các pha của hạ bão từ:..........................................................................25 Hình 2.11: Cực quang ở phía trên núi lửa Eyjafjallajökull tại Iceland.....................26 Hình 3.1: Nhóm vết đen 484 ....................................................................................32 Hình 3.2: Sự thay đổi kích thước vùng 484..............................................................32 Hình 3.3: Nhóm vết đen 486 ....................................................................................33 Hình 3.4: Sự thay đổi kích thước vùng 486..............................................................33 Hình 3.5: Nhóm vết đen 488 ....................................................................................34 Hình 3.6: Sự thay đổi kích thước vùng 488..............................................................34 Hình 3.7: Biểu đồ mô tả mật độ hạt và mức năng lượng tương ứng trong các ngày 28/10 – 6/11/2003 .........................................................................................................36 Hình 3.8: Tốc độ của CME từ 21/10 – 4/11/2003. ...................................................39 Hình 3.9: Sự thay đổi vận tốc gió MT từ 19/10 – 4/11/2003....................................39 Hình 3.10 : Chỉ số Kp từ ngày 29/10 – 1/11/2003....................................................39 Hình 3.11: Chỉ số Dst của từng ngày trong suốt tháng 10 và 11/2003.....................41 Hình 3.12: Chỉ số GIC ..............................................................................................42 Hình 3.13: Chỉ số Dst của tháng xuất hiện bão từ có cường độ mạnh nhất trong năm 2002, 2004, 2005...................................................................................................46 Hình 3.14: Sơ đồ vị trí các trạm dự báo bão từ Sapa, Phú Thụy, Đà Lạt, Bạc Liêu.48 Hình 3.15 : Đồ thị mô tả sự biến thiên của thành phần H tại hai trạm Bạc Liêu và Phú Thụy trong năm 2005.............................................................................................48 Hình 1: Mô hình dòng điện GIC chạy trong ống dẫn...............................................51 Hình 2 : Mô hình thiết bị bảo vệ ống dẫn chống bị bào mòn do dòng GIC. ............52 Hình 3 : Trường địa từ và sự thay đổi điện thế giữa ống dẫn và đất quan sát tại Canada vào tháng 6-7 năm 2000...................................................................................52 Hình 4 : Mô hình điện thế bề mặt T Đ – ESP tạo dòng GIC chạy qua hệ thống tải điện................................................................................................................................53 Hình 5: SOHO spacecraft. .......................................................................................55 ... - --nqh--