Xem mẫu
- TRƯ NG I H C SƯ PH M THÀNH PH H CHÍ MINH
Ti u lu n môn: Thiên Văn H c
Tên tài:
Giáo viên hư ng d n: Ths. Tr n Qu c Hà
Nhóm th c hi n:
Nguy n H i Âu Th H ng Th m Phan Minh Ti n
Võ Th Hoa Nguy n Th Phương Th o (8-4) Nguy n Ki n Tr ch
Nguy n Th Thúy Li u Hoàng Th Thanh Th o Lưu ình Trác
Phương Nghĩa Nguy n Th Phương Th o (29-1) Nguy n Thành Trung
Nguy n Th Y n Nhi Nguy n Th Ki u Thu Lâm Hoàng Minh Tu n
Lê Thanh Nh n Nguy n Thanh Ng c Thu Bùi Th C m Tú
àng Th Kim S c oàn Th Minh Thư Tr n Bùi C m Vân
Th Thanh ng Ng c Thanh Vân
L p Lý 3 Chính Qui
TPHCM, Tháng 11 Năm 2008
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
M cl c
M c l c .............................................................................................................. 1
I. HI N TƯ NG MÂY D QUANG:............................................................... 4
I.1. Gi i thi u hi n tư ng: ......................................................................................4
I.2. Gi i thích hi n tư ng: ......................................................................................6
II. HI N TƯ NG C C QUANG: ..................................................................... 8
II.1. Gi i thi u hi n tư ng:.....................................................................................8
II.2. Gi i thích hi n tư ng:...................................................................................11
II.3. ng d ng: .....................................................................................................16
III. HI N TƯ NG NH T TH C NGUY T TH C:...................................... 17
III.1. Nh t th c .....................................................................................................17
III.1.1. Nh t th c là gì?.......................................................................................17
III.1.2. Các lo i nh t th c: ..................................................................................17
III.1.3. Quan sát nh t th c: .................................................................................20
III.2. Nguy t th c: ................................................................................................23
III.2.1. Nguy t th c là gì?...................................................................................23
III.2.2. Các lo i nguy t th c: ..............................................................................23
III.2.3. Quan sát nguy t th c : ............................................................................24
III.3. Nguyên nhân x y ra hi n tư ng nh t th c nguy t th c và chu trình nh t
th c nguy t th c: ..................................................................................................24
III.3.1. Nguyên nhân x y ra nh t th c - nguy t th c: .........................................25
III.3.2. Chu kì nh t nguy t th c: .........................................................................27
IV. HI N TƯ NG BI N I MÀU S C TRÊN B U TR I:....................... 28
IV.1. Cơ s lý thuy t:.............................................................................................28
IV.1.1. nh lu t Rayleigh:.................................................................................28
IV.1.2. Thuy t i n t v s tán x b i các h t nh (xét nh tính): ....................29
IV.2. Gi i thích hi n tư ng:..................................................................................31
IV.2.1. Màu xanh c a b u tr i : ..........................................................................31
IV.2.2. Màu c a M t tr i : ..................................................................................33
IV.2.3. Màu c a mây, sương mù :.......................................................................35
IV.2.4. T i sao b u tr i êm l i en? ..................................................................37
V. HI N TƯ NG C U VÒNG:...................................................................... 40
V.1. Gi i thi u hi n tư ng: ...................................................................................40
V.1.1. C u v ng là gì? ........................................................................................40
V.1.2. Làm th nào quan sát c u vòng? ..........................................................40
V.2. Gi i thích hi n tư ng: ...................................................................................41
V.2.1. Gi i thích hi n tư ng: ..............................................................................41
V.2.2. Vài tính toán v c u v ng:........................................................................42
Trang 1
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
V.2.3. T i sao b y s c c u v ng l i ư c s p s p theo th t như v y?...............43
V.2.4. 4/ T i sao c u v ng có d ng m t vòng cung? ...........................................43
V.2.5. Vùng Alexandre là gì? .............................................................................44
V.2.6. T i sao không n ư c chân c u v ng? ..................................................45
V.3. M t s c u v ng c bi t: ..............................................................................45
VI. HI N TƯ NG M T TR I GI : .............................................................. 49
VI.1. Gi i thi u hi n tư ng:..................................................................................49
VI.1.1. Hi n tư ng m t tr i gi là gì? .................................................................49
VI.1.2. Các nơi xu t hi n m t tr i gi :................................................................49
VI.2. Gi i thích hi n tư ng:..................................................................................51
VI.2.1. Halo:.......................................................................................................51
VI.2.2. Qu ng sáng halo ư c hình thành như th nào? ......................................53
VI.2.3. M t tr i gi hình thành như th nào?.......................................................60
Tài li u tham kh o............................................................................................ 62
Trang 2
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
L i ng
Thiên văn luôn là m t khoa h c lí thú và m i l m c dù ã t n t i t r t
lâu. Nh ng ham mu n khám phá v lĩnh v c này kh i u t vi c quan sát
các hi n tư ng v t lí x y ra trên b u tr i.
Các hi n tư ng thiên văn v t lí x y ra trên b u tr i r t phong phú và a
d ng. Vi c lí gi i chúng òi h i ph i có m t ki n th c sâu r ng. M c dù khoa
h c ngày càng phát tri n cao và t ư c nhi u thành t u kì vĩ c bi t là
ngành thiên văn vũ tr , song t m nhìn c a loài ngư i h n ch và dĩ nhiên
không tránh kh i v n còn nh ng bư c mò m m trong hành trình chinh ph c
kho tàng ki n th c sâu r ng y.
Trên tinh th n am mê h c h i, nhóm th c hi n n l c hoàn thành bài ti u
lu n “ Nh ng hi n tư ng v t lí trên b u tr i” c p n các hi n tư ng
quang tiêu bi u trong thiên văn.
Tài li u này cung c p nh ng ki n th c r t cơ b n và t ng quát t nhi u
ngu n tài li u. Do h n ch v hi u bi t cũng như trình ngo i ng nên
trong quá trình th c hi n không tránh kh i sai sót, nhóm 3 r t mong ngư i
c thông c m và nhi t tình óng góp ý ki n l n th c hi n sau dư c t t
hơn.
Chân thành c m ơn!
Nhóm th c hi n
Trang 3
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
I. HI N TƯ NG MÂY D QUANG:
I.1. Gi i thi u hi n tư ng:
Nh ng ám mây d quang (Noctilucent
Cloud hay Night-shining Cloud) là nh ng ám
mây cao trong b u khí quy n (85km) khúc x
ánh sáng vào lúc tr i m t i (hoàng hôn hay
bình minh) khi m t tr i ã l n. Lúc ó mây d
quang to sáng b u tr i mà không th y m t
ngu n sáng rõ r t nào c . Nh ng hình nh
hoàng hôn kỳ thú trên b u tr i v êm ã tr
thành m t trong nh ng thú vui thư giãn ph bi n trên toàn th gi i.
Dù mây d quang trông gi ng như ngoài không gian, nhưng th c ra chúng
v n trong t ng gi a khí quy n trái t( cao t 50 n 85 km). T ng này không
nh ng r t l nh (-1250C) mà còn r t khô - khô g p 100 tri u l n không khí hoang
m c Sahara.
Mây d quang là hi n tư ng tương im il n
u tiên ư c mô t vào năm 1885, hai năm sau s
ki n phun trào c a o núi l a Krakatoa (Indonesia).
Núi l a ã phun m t trùm tro b i và m nh v n lên b u
khí quy n Trái t tt i cao 80 km. S ki n này
ã nh hư ng t i khí h u và th i ti t toàn c u trong nhi u năm và có l ã t o ra nh ng
ám mây d quang u tiên.
nh hư ng c a v phun trào núi l a Krakatoa d n d n cũng m t i, nhưng
nh ng ám mây tích i n màu xanh l c b t thư ng thì v n còn l i. Chúng náu mình
trong t ng gi a m ng manh c a Trái t – ây là vùng khí quy n bên trên v i áp l c
nh hơn 10.000 l n áp l c trong nư c bi n. Chúng xu t hi n thư ng xuyên nh t vào
các tháng mùa hè t 50 n 70 B c và Nam. M t th k trư c ây, chúng b h n
ch nh ng vĩ trên 50, ph i n nh ng nơi như Anh, Scandinavi và Nga, khu v c
b c Âu và Canada m i nhìn th y ư c chúng. Trong nh ng năm g n ây, chúng ã
xu t hi n mi n Nam bang Utah và Colorado c a M .
Trang 4
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
Ngày 18/2/2003, nh ng phi hành gia trên tr m không
gian qu c t ISS ã m c kích
Mây d quang m t c nh tư ng p m t: ó là
phía trên h nh ng ám mây d quang, hay
Saimaa
còn g i là mây chi u sáng v
êm có hình dáng dài m ng
m nh màu xanh tuy t p bay lơ l ng quanh qu o trái
t.
Tháng 1/2003, phi hành gia Don Pettit cũng là m t nhà khoa h c t i Phòng thí
nghi m qu c gia Los Alamos cho bi t: “Trong nhi u tu n qua, chúng tôi ã ư c
thư ng th c quang c nh p m t c a nh ng ám mây này vùng nam bán c u. Chúng
tôi cũng thư ng th y chúng khi bay trên b u tr i c a t nư c Australia và Nam M ”.
Nh ng ngư i trái t cũng có th nhìn th y chúng t a sáng l p lánh sau khi m t tr i
l n, d u r ng nhìn t không gian v n p hơn. Pettit ư c tính chi u cao c a chúng có
th lên n 80-100 km.
Nh ng ám mây không ng ng r c sáng và trôi d n v phía vùng c c, l n u
tiên ư c v tinh ( v tinh Aeronomy of Ice in the Mesosphere c a NASA) ch p t vũ
tr . Lo i mây bí n này ư c g i là " èn êm". Các ám mây hình thành cao 80
km trên b m t t, trong t ng trên c a khí quy n g i là mesosphere, xu t hi n trong
nh ng tháng hè c c Nam cũng như trong mùa hè c c B c.
M t trong nh ng l n u Vào ngày 11/06/2007, chi c
tiên các ám mây sáng r c này camerac a v tinh nhân t o AIM
ư c quan sát t m t t, trên b u tr i (Aeronomy of Ice in the Mesosphere ) ã
Budapest, Hungary hôm 15/06/2007. cung c p d li u u tiên v nh ng ám
( nh:LiveScience) mây d quang B c c c thu c khu v c
châu Âu và B c M . Màu tr ng và xanh
sáng hi n th c u trúc ám mây d quang,
màu en là nh ng nơi không có d li u.
( nh: LiveScience)
Trang 5
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
I.2. Gi i thích hi n tư ng:
Tro núi l a Krakatoa có th là nguyên nhân c a năm 1885, nhưng không th gi i
thích ư c cho hi n tư ng c a ngày nay. Nh ng ám mây g n trái t có th l y b i t
bão gió sa m c, nhưng th t khó mà b c b i lên n t n t ng gi a c a khí quy n. i u
này có th là do b i vũ tr . M i ngày trái t ti p xúc v i hàng t n thiên th ch - nh ng
m u v n ch t th i t các sao ch i và hành tinh nh . a s chúng có kích thư c phù
h p v i các ám mây d quang.
M t nhà v t lý h c plasma Paul M. Bellan – giáo sư v t lý ng d ng t i Vi n công
ngh California (Caltech) cu i cùng ã tìm ra l i gi i áp cho c i m kỳ l c a
nh ng ám mây d quang, ch m d t bí n kéo dài nhi u th p k . Ông cho bi t : “Ph m
vi có mây d quang dư ng như ang tăng lên, có l vì khí h u toàn c u ang m d n
lên”.
Mây d quang là m t hi n tư ng x y ra vào mùa hè b i b u khí quy n cao 85
km l nh nh t khi mùa hè n, thúc y quá trình hình thành h t băng t o nên ám mây.
Các tinh th nư c á trong mây c n hai i u ki n phát tri n: các phân t nư c và
m t cái gì ó chúng bám vào, ch ng h n như b i. Nư c t t p trên b i t o thành
nh ng gi t nư c hay các tinh th nư c á là m t ti n trình ư c g i v i cái tên “s c u
thành h t nhân” và chúng x y ra trong t t c các ám mây bình thư ng.
Theo các nhà nghiên c u t i Poker Flat (Alaska), hai mươi lăm năm v trư c h ã
phát hi n c tính khác thư ng r ng ám mây ph n chi u m nh v i ra- a. Gi i thích:
các h t băng trong mây d quang ư c bao ph b i m t l p kim lo i m ng có thành
ph n bao g m natri và s t. L p màng kim lo i ã khi n sóng ra- a ph n x g n sóng
trong ám mây gi ng như hi n tư ng tia X ph n x t lư i tinh th (Theo s ra tháng 8
t Journal of Geophysical Research-Atmospheres).
Nguyên t Natri và s t thu th p ư c trong t ng khí quy n bên trên sau khi sao băng
siêu nh n tung trên b u tr i. Các nguyên t kim lo i này nh cư trong l p hơi nư c
m ng ngay trên cao nơi x y ra mây d quang. Các nhà thiên văn h c m i ây ã
s d ng l p Natri t o ra ngôi sao ch d n nhân t o chi u sáng nh tia laze cho chi c
kính vi n v ng quang h c thích nghi nh m lo i b hi u ng gây nhi u lo n c a b u
khí quy n có ư c nh ng b c hình v b u tr i rõ nét hơn.
Các bi n pháp xác nh m c c a các l p hơi nư c có nguyên t natri và
s t cho th y hơi nư c kim lo i gi m i t i 80% khi có mây d quang hi n di n. Giáo
Trang 6
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
sư Bellan cho bi t: “Mây d quang gi ng như m t cái b y ru i i v i nguyên t natri
và s t”. Qua các thí nghi m th c hi n trong phòng thí nghi m, các nhà nghiên c u
khác cũng phát hi n ra r ng nhi t l nh l o (-123 C) bên trong ám mây d
quang, nguyên t trong hơi nư c có natri s nhanh chóng ng l i trên b m t băng
hình thành màn kim lo i.
Giáo sư Bellan nói: “N u có các h t băng ph kim lo i trong mây d quang thì
ra a s ph n ng r t m nh. Hi n tư ng này không ph i là t ng h p c a các ph n ng
i v i t ng h t băng. Trên th c t các h t băng không gây ra ph n ng m nh n th .
i u m u ch t chính là các ư ng g n sóng c a ám mây có ch a h t băng ph kim
lo i ã ph n x cùng nhau và c ng c cho nhau, hi n tư ng này gi ng như m t oàn
di u hành u bư c qua c u và khi n cây c u rung chuy n”.
K t lu n:
Mây d quang ư c c u t o t nh ng tinh th nư c á nh xíu, tương ương v i
kích thư c c a các phân t khói thu c lá. Ánh m t tr i ph n chi u t nh ng tinh th
này khi n cho chúng có màu xanh c trưng. Các h t băng trong mây d quang ư c
bao ph b i m t l p kim lo i m ng có thành ph n bao g m Natri và s t. Natri và s t
âu ra ?
Do tro b i và m nh v n phun trào t núi l a lên b u khí quy n Trái t tt i
cao vào c 80 km.
Nguyên t Natri và s t thu th p ư c trong t ng khí quy n bên trên sau khi sao
băng siêu nh n tung trên b u tr i. Các nguyên t kim lo i này nh cư trong l p hơi
nư c m ng ngay trên cao nơi x y ra mây d quang.
**************
Trang 7
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
II. HI N TƯ NG C C QUANG:
II.1. Gi i thi u hi n tư ng:
C c quang là m t hi n tư ng hi m th y trên Trái t, thư ng xu t hi n vào
bu i êm, trên vùng tr i hai c c Trái t. C c quang di n ra B c bán c u Trái t
ư c g i là b c c c quang, hay ánh sáng b c c c; và nam bán c u thì là nam c c
quang hay ánh sáng nam c c..
B c c c quang Nam c c quang
Nơi ã x y ra hi n tư ng c c quang: Alaska (M ), ph n l n lãnh th Canada,
hay vùng n m t vĩ 60 tr lên.
C c quang vùng B c c c quang trên M t nh ch p c c
nam Australia South Dakota quang Canada.
C c quang Na Uy, thư ng x y ra
t tháng 9 n tháng 10 và t tháng 3 n tháng 4.
Sau ây là m t s hình nh B c c c quang ư c
nhìn th y trên b u tr i Longyearbyen, Na Uy sáng
s m 10-3-2008.
Trang 8
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
T i Juneau, Alaska,
M
B c c c quang Alaska
Nam c c
quang trên
Swifts Creek,
Victoria, Úc
Trong thiên văn h c, c c quang là m t hi n tư ng quang h c ư c c trưng
b i s th hi n y màu s c c a ánh sáng trên b u tr i v êm. Các d i sáng này liên
t c ng và thay i làm cho chúng trông gi ng như nh ng d i l a màu trên b u tr i.
ây có th coi là m t trong nh ng hình nh p c a t nhiên.
Bi u hi n:
Màu s c c c quang:
Nh ng d i ánh sáng màu h ng, lam,
vàng, tím… r c r và bi n o khôn
lư ng. Tia này v a t t i, tia khác l i
xu t hi n, nh y múa, lung linh màu
s c...
Ph n l n các c c quang có màu
vàng ánh l c nhưng ôi khi các tia cao
s có màu nh và d c theo g
Trang 9
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
th p c a chúng. Trong m t ít trư ng h p, ánh sáng M t Tr i s va ph i ph n nh c a
các tia c c quang t o ra màu lam nh t. Trong m t s r t ít trư ng h p ( kho ng 1 l n
trong 10 năm) c c quang có th có màu s m như máu t nh n áy.
Hình nh c c quang:
Các i m c trưng c a c c quang là chúng có nhi u hình d ng và kích thư c. Có
lúc chúng ch là m t tia sáng mong manh, có khi mang hình d qu t, hình ng n l a, r i
l i hóa thành nh ng vòng cung màu lá cây v t trên n n tr i.
Các cung và tia c c quang cao b t u sáng rõ cao 100 km trên b m t Trái
t và kéo dài lên phía trên d c theo t trư ng trong hàng trăm kilômét. Các cung hay
màn này có th m ng ch kho ng 100 mét khi m r ng ra ư ng chân tr i. Các cung
c c quang có th g n như ng im và sau ó t a như bàn tay, chúng t o ra m t cái
màn cao, b t u nh y múa và i hư ng. Sau n a êm quy n rũ, c c quang có th có
hình dáng loang l và các m thông thư ng nh p nháy sau kho ng m i 10 giây cho
n t n r ng ông.
Âm thanh c c quang:
Ngư i ta thư ng cho r ng vi c nhìn th y c c quang bao gi cũng kèm theo các
ti ng n tanh tách hay ti ng kêu r n.
i v i ngư i Inuit và các n n văn hóa b c Canada, ngư i ta ã bi t m t th c t là
s di n ra c a các ti ng kêu hay các ti ng hát là i u có th t. Các âm thanh này nghe
th y ch y u khi ngư i quan sát ã r i xa các các ch n ào hay có chi u sáng - thông
thư ng trong các ch l nh giá và không có gió c a êm ông. Vi c nghe th y các âm
thanh l ư c ví v i các s ki n tâm linh và nó ư c kh c sâu trong trí nh c a m i cá
nhân trong cu c ih .
Các âm thanh c c quang này ư c so sánh v i âm thanh c a h p xư ng r ng ông.
Trư ng i h c công ngh Helsinki ã th c hi n vi c ki m tra và ghi âm các âm
thanh này. Theo báo Kaleva, ngư i ta ã ghi nh n có các ti ng kêu r n, ti ng m và
ti ng n khi có các c c quang vùng c c v i m c sáng cao.
C c quang trong văn hoá nhân gian:
Trong th n tho i Bullfinch năm 1855 c a Thomas Bulfinch ã có kh ng nh r ng
trong th n tho i Na Uy có k :
Các Valkyrie là các cô gái ng trinh t a chi n binh cư i ng a ư c trang b áo
giáp và giáo. Khi h i v phía m c tiêu c a mình, áo giáp c a h t a ra ánh sáng l p
Trang 10
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
lòe kỳ l , nó chi u sáng toàn b b u tr i phương b c, t o ra cái mà con ngư i g i là
"b c c c quang" hay "ánh sáng phương b c".
Trong khi nó là m t khái ni m gây n tư ng thì l i không có gì trong văn h c c a
Na Uy c h tr vi c xác nh n nó. M c dù c c quang là ph bi n Scandinavia và
Iceland ngày nay, nhưng kh năng là c c b c c a a t trư ng ã xa m t cách
áng k v i khu v c này trong các th k trư c khi có các tư li u v th n tho i Na Uy,
i u này gi i thích s thi u v ng các m i liên quan.
Thay vì th , tư li u c nh t c a ngư i Na Uy v norðrljós ư c tìm th y trong biên
niên s c a ngư i Na Uy Konungs Skuggsjá có vào kho ng năm 1250. Ngư i ghi chép
s ã nghe v hi n tư ng này t nh ng ng bào tr v t Greenland, và ông ta ã
ưa ra ba gi i thích có kh năng nh t: i dương ư c bao quanh b ng các ng n l a
bao la hay ánh sáng m t tr i có th n ư c t i ph n êm c a th gi i ho c các sông
băng có th tích tr năng lư ng cu i cùng chúng tr thành huỳnh quang.
Tên g i c trong ngôn ng c a ngư i Scandinavia cho ánh sáng phương b c ư c
d ch ra như là ánh sáng cá trích. Ngư i ta tin r ng ánh sáng phương B c là s ph n
chi u màu s c c a các àn cá trích l n lên b u tr i.
Trong ti ng Ph n Lan, tên g i c a ánh sáng phương B c là revontulet, l a c a cáo.
Theo truy n thuy t, nh ng con cáo t o ra l a s ng Lapland, và revontulet là các tia
l a t o ra khi chúng ph t uôi c a chúng lên trên tr i.
Ngư i Sami tin r ng ngư i ta c n ph i c bi t c n th n và im l ng khi b quan sát
b i guovssahasat.
Trong văn hóa dân gian c a ngư i Inuit, ánh sáng phương B c là các thánh th n
c a s ch t chóc ang chơi bóng b ng u lâu h i mã trên tr i.
II.2. Gi i thích hi n tư ng:
Vào nh ng năm 80 c a th k 19, ngư i ta khám phá ra r ng t trư ng c a trái t
có liên quan n hi n tư ng kỳ o này. Khi electron va vào m t v t th nào ó, nó có
th t o ra ánh sáng ( i u này cũng tương t như nguyên lý ho t ng c a màn hình tivi
và máy tính). K t qu nghiên c u khoa h c vào các năm 1957-1958 cho r ng khi trên
m t tr i xu t hi n các v t en, gió m t tr i t t vào trái t, mang theo m t dòng h t
năng lư ng cao gây ra hi n tư ng c c quang (CQ). Các electron và proton trong dòng
h t này i vào b u khí quy n. Dư i nh hư ng c a a t , chúng b hút v hai c c trái
Trang 11
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
t. T i ây, chúng va ch m và nh ch p
kích thích các phân t khí, làm c a nam c c
quang, ch p
các phân t này phát ra b c x t tàu vũ tr
trên qu o
i n t dư i d ng ánh sáng nhìn vào tháng 5
th y. B u khí quy n có r t nhi u năm 1991,
v ic c i
ch t như ôxy, nitơ, hêli, hy rô, c a at
trư ng
nêon… Dư i tác ng c a dòng
h t mang i n, ánh sáng do các
ch t khí khác nhau t o ra cũng
khác nhau, vì th CQ có muôn
màu ngàn s c khi các dòng h t
mang i n tích trong vũ tr va
ch m v i b u khí quy n. Hình nh c c quang trên Trái t
CQ m nh nh t có xu hư ng
di n ra sau s phun trào hàng lo t Hình nh
c c quang
c a M t Tr i. CQ khi xu t hi n trên Sao
m nh thư ng i kèm v i nh ng Th
thay i trong a t và kéo theo
giao thoa sóng vô tuy n, sóng i n tho i…Th i kỳ m nh, y u c a CQ có liên quan
ch t ch t i chu kỳ ho t ng c a m t tr i. Khi m t tr i nh chu kỳ, (ho t ng
m nh nh t), nó b c x nhi u hơn m c bình thư ng. Dòng h t mang i n va ch m
nhi u hơn v i khí quy n, do ó, CQ s xu t hi n r t nhi u và kỳ vĩ.
CQ ư c sinh ra do s tương tác c a các h t mang i n tích t gió m t tr i v i l p
trên c a b u khí quy n và v i t trư ng c a hành tinh. Vì th chúng là rõ nét nh t
các vĩ cao g n các c c t .
Ngu n g c:
Ngu n g c c a các CQ là kho ng 149 tri u km tính t Trái t v hư ng M t Tr i.
Các h t cao năng lư ng t M t Tr i ư c ưa vào không gian cùng v i gió m t tr i
nóng và luôn luôn t n t i. Lu ng gió này âm v i t c siêu thanh v phía Trái t
thông qua kho ng không gian liên hành tinh v i v n t c dao ng trong kho ng 300
n trên 1.000 km/s, mang theo cùng v i nó là t trư ng m t tr i. Gió m t tr i làm
nhi u lo n t trư ng c a Trái t t o ra quy n t ch a y plasma và có hình d ng
Trang 12
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
t a sao ch i. T trư ng c a Trái t có tác d ng như m t v t c n, b o v Trái t
trư c các h t tích năng lư ng và b c x trong gió m t tr i. Năng lư ng và xung lư ng
c a h t ư c truy n t gió m t tr i sang quy n t thông qua m t quy trình ư c bi t
như là "tái k t n i t ". Trong quá trình này, các ư ng s c t liên hành tinh (xu t phát
t M t Tr i) ư c k t h p v i a t trư ng. Các h t trong gió m t tr i có th i vào
các ư ng s c t m i t o thành. Các nhà v t lý nghiên c u v CQ g i ó là " ư ng
s c t m " (các ư ng này m vào gió m t tr i). Do áp su t ng l c c a gió m t tr i,
các ư ng s c t m i t o thành s ư c di chuy n i lưu trên nh c c và vào trong
uôi c a quy n t Trái t. ây, s tái k t n i t trư ng m i l i có th di n ra, t o ra
ư ng s c t óng m i. ư ng t trư ng i lưu s ch a các h t gió m t tr i. M t s
h t s có th i t i t ng ion trư c khi ư ng s c t ch m t i uôi c a quy n t . Các
h t này t o ra CQ ban ngày. CQ ban êm ư c t o ra t các h t ư c gia t c t uôi
quy n t v hư ng Trái t. Các h t này b ch n l i b i các ư ng s c t óng.
Các h t âm xu ng a t trư ng, ch m t i t ng trung hòa c a khí quy n trong m t
hình g n tròn g i là ôvan CQ. Hình g n tròn này có tâm phía trên c c t và kích
thư c kho ng 3.000 km theo ư ng kính trong nh ng lúc yên tĩnh. Vòng tròn này l n
nhanh khi quy n t b làm nhi u lo n. Khu v c có ôvan CQ nói chung tìm th y trong
ph m vi 60 và 70 ° tính theo vĩ b c hay nam. Trong th i gian M t Tr i ho t ng
tích c c thì ôvan CQ m r ng và các CQ có th ư c nhìn th y t các vĩ th p t i
25-30 ° b c và nam trong m t s trư ng h p. Ví d , ngày 7 tháng 11 năm 2004, sau
khi có ho t ng phun trào c a M t Tr i mãnh li t, chúng ư c nhìn th y xa t i t n
Arizona. vĩ 45 ° c c quang có th nhìn th y vào kho ng 5 l n/năm, trong khi
trên 55 ° thì g n như nhìn th y chúng m i êm.
B n ch t v t lý:
C c quang có th sinh ra b ng tương tác c a các h t
cao năng lư ng (thông thư ng là i n t ) v i các
nguyên t trung hòa trong l p trên c a khí quy n Trái
t. Các h t cao năng lư ng này có th kích thích (do
va ch m) các i n t hóa tr ư c liên k t v i nguyên
Kristian Birkeland và t trung hòa. Các i n t b kích thích sau ó có th tr
th c nghi m mô hình v tr ng thái th p năng lư ng nguyên th y c a chúng
Trái t c a ông.
và trong quá trình ó gi i phóng ra các photon (ánh
Trang 13
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
sáng). Quá trình này gi ng như s phóng i n plasma trong èn neon.
M t trong nh ng nhà khoa h c u tiên ti n hành mô hình hóa CQ là Kristian
Birkeland (ngư i Na Uy). Mô hình t trư ng trái t c a ông, ch ra r ng các i n t
cao năng lư ng âm tr c ti p vào mô hình trái t ư c d n d t v phía các c c t và
sinh ra các vòng ánh sáng xung quanh các c c. Ông cũng gi thi t xa hơn n a "Các
dòng i n như th ư c hình dung là có th t n t i ch y u nh các hi u ng th c p
c a các h t tích i n t m t tr i b lôi kéo vào không gian" (năm 1908). Các dòng i n
như v y sau này ã ư c ng h l n trong bài báo c a Hannes Alfvén. Năm 1969,
Milo Schield, Alex Dessler và John Freeman, s d ng tên g i "các dòng i n
Birkeland" l n u tiên, mà s t n t i c a chúng cu i cùng ã ư c xác nh n năm
1973 nh v tinh Triad c a h i quân.
Màu s c c c quang:
Màu c th nào ó c a CQ ph thu c vào lo i khí c th c a khí quy n và tr ng thái
tích i n c a chúng cũng như năng lư ng c a các h t âm vào khí c a khí quy n. ôxy
nguyên t ch u trách nhi m cho hai màu chính là l c( bư c sóng 557.7nm) và ( 630
nm) các cao cao. Nitơ sinh ra màu lam (427.8 nm) cũng như màu bi n i
nhanh t ranh gi i th p c a các cung CQ ang ho t ng.
CQ xu t hi n là do các h t mang i n trong lu ng v t ch t t M t Tr i phóng t i
hành tinh, khi các h t này ti p xúc v i t trư ng c a hành tinh thì chúng b i hư ng
do tác d ng c a l c Lorentz. L c này làm cho các h t chuy n ng theo qu o xo n
c d c theo ư ng c m ng t c a hành tinh. T i hai c c các ư ng c m ng t h i t
l i và làm cho các h t mang i n theo ó i sâu vào khí quy n c a hành tinh.
Khi i sâu vào khí quy n các h t mang i n va ch m v i các phân t , nguyên t
trong khí quy n hành tinh và kích thích các phân t này phát sáng. Do thành ph n khí
quy n hành tinh ch a nhi u khí khác nhau, khi b kích thích m i lo i khí phát ra ánh
sáng có bư c sóng khác nhau, t c là nhi u màu s c khác nhau do ó t o ra nhi u d i
sáng v i nhi u màu s c trên b u tr i hai c c.
Ngoài ra t o ra ánh sáng thì các h t ch a năng lư ng cũng sinh ra nhi t. Nhi t b
làm tiêu tan b i b c x h ng ngo i hay b mang i xa b i các tr n gió m nh trong l p
trên c a khí quy n.
Trang 14
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
Âm thanh c c quang:
S lan truy n c a các âm thanh này trong khí quy n (gi ng như khi ngư i ta nói
làm dao ng các phân t trong không khí) là không ch c ch n. C c quang di n ra
kho ng 100 km phía trên Trái t trong các i u ki n không khí c c kỳ loãng, có
nghĩa là chúng không th truy n các âm thanh nghe ư c xa có th ch m t i m t
t.
M t kh năng là các sóng i n t ư c bi n i thành sóng âm b i các v t th g n
v i ngư i quan sát, ho c tr c ti p nh hư ng t i cơ quan thính giác c a ngư i quan
sát.
Bi n ng M t Tr i:
M t Tr i là ngôi sao v i m t s c trưng dao ng l n theo thang th i gian t vài
gi n hàng trăm năm. Hư ng c a t trư ng liên hành tinh cũng như v n t c và m t
c a gió m t tr i ư c i u ch nh b i ho t ng c a M t Tr i. Chúng có th thay
i r t m nh và nh hư ng t i ho t ng c a a t trư ng. Khi ho t ng c a at
trư ng tăng lên thì rìa dư i c a ôvan CQ thông thư ng s d ch chuy n t i các vĩ
th p hơn. Tương t , s phun trào c a M t Tr i cũng x y ra ng th i v i s m r ng
c a các ôvan c c quang. N u t trư ng liên hành tinh có hư ng ngư c v i a t
trư ng thì nó làm tăng lu ng năng lư ng vào trong quy n t và do ó làm tăng lu ng
năng lư ng trong vùng c c c a Trái t. i u này s t o ra h qu là s tăng cư ng
ho t ng c a CQ.
Các nhi u lo n trong quy n t Trái t g i là bão t . Các tr n bão t này có th t o
ra s thay i t ng t trong sáng và chuy n ng c a c c quang, g i là các bão t
ph . Các dao ng t trư ng c a các tr n bão t và bão t ph này có th sinh ra các
thay i l n trong các lư i i n và ôi khi làm h ng các thi t b i n trong lư i i n,
t o ra s m t i n hàng lo t. Chúng cũng nh hư ng t i ho t ng c a liên l c vi n
thông b ng sóng vô tuy n theo các h th ng v tinh-m t t và các h th ng hoa tiêu.
Các tr n bão trong quy n t có th kéo dài vài gi hay vài ngày, và các bão t ph có
th di n ra vài l n trong ngày. M i tr n bão ph có th gi i phóng hàng trăm TJ năng
lư ng, nhi u ngang v i lư ng i n năng tiêu th M trong 10 gi .
Trang 15
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
II.3. ng d ng:
Du l ch c c quang:
B c nh bên ư c ch p b i nhà nhi p
nh chuyên nghi p Jeff Hapeman khi
ông t i ng m sao trên h Superior t i
Michigan, Hoa Kì.
Trong nh ng năm g n ây, s ph bi n c a “Du l ch c c quang” ã em m t lư ng
l n du khách t i nhi u i m v truy n th ng là không ư c trong th i gian di n ra
mùa ông vùng c c. Nh có nh hư ng làm m c a các dòng h i lưu m và tương i
d ti p c n c a mình nên Iceland và B c Scandinavia là các i m n ph bi n nh t.
có th quan sát CQ thì ngoài ho t ng c a CQ c n có các i u ki n như tr i quang
mây và ít ánh sáng không t nhiên (ánh sáng èn). Vi c ch p nh CQ òi h i các máy
nh ph i ư c trang b sao cho c a ch n sáng ph i m trên 5 giây. Các pin máy nh k
thu t s b hao r t nhanh trong i u ki n l nh, vì th m t l i khuyên h u ích là c n
em theo các pin d phòng.
o c a t trư ng:
a t trư ng có th ư c o v i các d ng c g i là t k . D li u c a nhi u t k
cho phép ngư i quan sát l n theo d u v t c a tr ng thái hi n t i c a a t trư ng. Các
s li u c a t k thông thư ng ư c ưa ra trong d ng các ch s 3 gi ưa ra phép
o nh tính c a m c ho t ng c a a t trư ng. M t trong nh ng ch s như v y
g i là ch s K. Giá tr c a ch s K dao ng t 0 t i 9 và là liên quan tr c ti p v i
lư ng dao ng (tương ng v i ngày yên tĩnh) c a a t trư ng trong kho ng th i
gian 3 gi . Ch s K càng cao thì kh năng di n ra c c quang càng l n. Ch s K như
v y c n thi t ph i g n li n v i m t khu v c quan sát c th . i v i nh ng khu v c
không có tr m quan sát, ngư i ta có th ư c tính giá tr cho ch s K này b ng cách
xem d li u c a các i m quan sát g n ó. Trung bình t ng th c a ho t ng c c
quang ư c chuy n i thành ch s Kp.
**************
Trang 16
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
III. HI N TƯ NG NH T TH C NGUY T TH C:
III.1. Nh t th c
III.1.1. Nh t th c là gì?
"Nh t th c" là hi n tư ng khi M t Trăng i qua gi a Trái t và M t Tr i và che
khu t hoàn toàn hay m t ph n M t Tr i khi quan sát t Trái t.
Khái ni m "Nh t th c" có th ư c m r ng ra không ch cho vi c ánh sáng M t
Tr i chi u xu ng Trái t b che khu t, mà có th là hi n tư ng ánh sáng t m t ngôi
sao t a sáng nào ó ( nh tính) chi u xu ng m t hành tinh ang quay trong qu ob
chi ph i c a nó, b che khu t b i m t thiên th nào ó.
i u này ch có th x y ra t i th i i m sóc trăng non ư c quan sát th y t Trái
t, khi M t Tr i và M t Trăng giao h i.
Do m t trăng cùng trái t t quay t tây sang ông, b i v y nh t th c bao gi cũng
b t u xu t hi n t phía tây.
III.1.2. Các lo i nh t th c:
Lý do có m t s ki u nh t th c là s ph
thu c vào qu o hình elíp c a M t Trăng quanh Trái
t.
M t trong nh ng s trùng h p áng lưu tâm
nh t trong t nhiên là:
M t Tr i n m cách xa kho ng 400 l n so v i
kho ng cách t Trái t n M t Trăng.
M t Tr i cũng có ư ng kính l n g p kho ng
400 l n so v i M t Trăng.
Vì th , khi quan sát t Trái t, M t Tr i và M t
Trăng có v có cùng kích thư c trên b u tr i - kho ng
1/2 n u o góc. B i vì qu o c a M t Trăng quanh Trái t là hình elíp ch
không ph i là hình tròn. Vì v y, m t s kho ng th i gian M t Trăng xa hơn và lúc
khác nó l i g n Trái t hơn so v i kho ng cách trung bình.
Trang 17
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
Có b n ki u nh t th c:
Nh t th c toàn ph n: x y ra khi M t Tr i b M t Trăng che l p hoàn toàn do
M t Trăng g n Trái t nh t (g n i m c n a) nên nó l n che khu t hoàn
toàn c ĩa sáng c a M t Tr i. ĩa M t Tr i phát sáng b che khu t b i vành t i c a
M t Trăng, và có th quan sát th y v ng hào quang nh t bên ngoài là ánh sáng nt
vành ai nh t hoa c a M t Tr i .
Nh t th c toàn ph n ch có th ư c quan sát th y t m t d i h p trên b m t Trái
t. T i m t i m c nh, nh t th c toàn ph n ch kéo dài vài phút (t i a 7 phút).Ví
d nh t th c toàn ph n Vi t Nam vào năm 1995 ch kéo dài g n 2 phút.
Khi nh t th c toàn ph n x y ra,
m t trăng che khu t h n m t tr i
Nh t th c hình khuyên: x y ra khi M t Trăng xa
Trái t nh t (g n i m vi n a), M t Tr i và M t Trăng
n m chính xác trên m t ư ng th ng và kích c bi u ki n
c a M t Trăng nh hơn kích c bi u ki n c a M t Tr i,
không th che khu t hoàn toàn M t Tr i .Vì th M t Tr i
v n hi n ra như m t vòng ai r c r bao quanh M t Trăng.
Nh t th c hình khuyên
Nh t th c lai: là m t ki u trung gian gi a nh t th c
toàn ph n và nh t th c hình khuyên. m ts i m trên Trái
t, nó ư c quan sát th y là nh t th c toàn ph n; nh ng
nơi khác nó l i là nh t th c hình khuyên.
Thu t ng chung cho nh t th c toàn
nh t th c m t ph n
ph n, hình khuyên hay nh t th c lai là
nh t th c trung tâm.
Trang 18
- Ti u lu n môn thiên văn h c GVHD:Th.S Tr n Qu c Hà
Nh t th c m t ph n: x y ra khi M t Tr i và M t Trăng không n m chính xác
trên cùng m t ư ng th ng, và M t Trăng ch che khu t m t ph n c a M t Tr i. Hi n
tư ng này thư ng ư c quan sát th y nhi u nơi trên Trái t bên ngoài ư ng i c a
nh t th c trung tâm. Tuy nhiên, m t s ki u nh t th c ch có th ư c quan sát th y
như là nh t th c m t ph n, b i vì ư ng trung tâm không bao gi giao nhau v i b
m t c a Trái t.
Trư c và sau khi x y ra nh t th c hình khuyên, ta s nhìn th y nh t th c m t ph n.
Nh t th c hình khuyên thư ng x y ra hơn so v i nh t th c toàn ph n b i vì nói chung
M t Trăng n m xa Trái t kho ng cách ít khi che khu t hoàn toàn ư c M t Tr i.
T l gi a kích thư c bi u ki n c a M t Trăng và c a M t Tr i ư c g i là l n
c a nh t th c.
1. Vùng t i hoàn toàn sau lưng m t trăng (moon).
2. Vùng t i m t ph n.
3. D i en th m trên trái t (earth), nơi nh t th c toàn ph n quét qua.
Vì ngư i quan sát nh t th c (ho c nguy t th c) ng v trí khác nhau trên trái t
và kho ng cách gi a trái t v i m t tr i cũng khác nhau nên m i ngư i nhìn th y
c nh này di n ra không gi ng nhau: Trong hình bên, n u chúng ta ng trong d i t i
(3) trên trái t, t c là trong ph m vi bóng t i mà m t trăng che khu t hoàn toàn, khi
ó ta s th y nh t th c toàn ph n. Nhưng n u chúng ta ng trong vùng s m nh t (2),
ta s nhìn th y m t tr i b che khu t m t ph n, ó là nh t th c m t ph n.
Trang 19
nguon tai.lieu . vn
