Lý thuyết

Mặt Trời tạo ra một dòng điện tích của các electron và proton vào khoảng 300 đến 400 km/s, được biết đến như là gió Mặt Trời. Thông thường, Mặt Trời cùng giải phóng ra lượng vật chất cực quang hay còn gọi là CME (coronal mass ejections) với năng lượng hoạt động lớn. Các CME này di chuyển với vận tốc lớn hơn vận tốc nền của gió Mặt Trời. Nếu như CME có vận tốc đủ lớn thì nó sẽ dẫn trước luồng gió này để hình thành nên các mũi sốc bình phong (shock front), gần giống với các luồng sóng trên Trái Đất, ở đó sự đứt quãng, rời rạc của vận tốc, mật độ, nhiệt độ và độ lớn từ trường của các cơn gió Mặt Trời sẽ được quan sát. Ảnh hưởng của các mũi sốc bình phong Mặt Trời này sẽ tác động đến từ trường của Trái Đất. Kết quả của các trận bão từ sẽ tác động rõ rệt đến hoạt động của cực quang trên toàn thế giới, nếu như sự phân bố của CME đủ lớn. Các CME lớn có khả năng tạo ra các cực quang khả kiến ở các vùng nhiệt đới của Trái Đất.

Nghiên cứu về hiện tượng gió, cùng với các mũi bình phong Mặt Trời đã phát hiện ra nhiều kết quả bất ngờ. Trong nghiên cứu của tiến số Echer và Ganzalez qua việc quan sát 574 mẫu bình phong sóng Mặt Trời khác nhau, từ 1973 đến 2000. Trong thời gian đó, các nhà nghiên cứu đã cho rằng các bình phong sóng Mặt Trời sẽ hoạt động một cách tương tự và mang các đặc điểm giống nhau theo chu kỳ hàng tháng. Ví dụ, nếu một mũi bình phong được quan sát mỗi tháng thì tỉ lệ quan sát được của mũi này trong một tháng phải là 1/12 = 8,3%. Tuy nhiên kết quả quan sát đã không giống như vậy. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng trong tháng 7 khả năng quan sát của mũi diễn ra với hiệu suất 10,4%, và nhảy lên 13,9% trong tháng 11. Điều này chứng tỏ cần phải có một lý thuyết nào đó để giải thích cơ chế tăng khả năng xuất hiện của mũi bình phong ở tháng 7 và tháng 11 này.

Qua việc phân tích các dữ liệu thu thập được ở từng giải đoạn trước, các nhà nghiên cứu đã phát hiện thấy tần số xuất hiện của mũi bình phong tăng chính là việc có các điều kiện thuận lợi để hình thành bình phong này hơn, như việc vận tốc gió Mặt Trời thấp hơn, mật độ cao hơn. Các tham số vận tốc và mật độ thu được từ số liệu năm 1965 có thể được biến đổi để thích hợp với các kết quả thực nghiệm sau đó, tuy nhiên, điều ngạc nhiên chính là việc nó dự đoán cường độ mũi bình phong xuất hiện ở tháng 7 lớn hơn tháng 11. Điều này chỉ ra rằng đã có một cơ chế nào đó tác động và ảnh hưởng đến sự xuất hiện, cũng như cường độ của gió Mặt Trời. Các mô hình lý thuyết mới cần được đề xuất, và kiểm chứng để giải thích cho các số liệu đã thu thập được.

Thực nghiệm

Gió Mặt Trời là một trong những hướng nghiên cứu chính trong vật lý Thái dương hệ. Song song với việc xây dựng các lý thuyết và đưa ra các dự đoán, việc xây dựng các dự án thăm dò, để thu thập dữ liệu cho lý thuyết đóng một vai trò vô cùng quan trọng.

Tàu thăm dò Ulysses

Ulysses là tàu vũ trụ được thiết kế để phục vụ cho việc khám phá các vùng không gian chưa được biết đến trên cực bắc và cực nam của Mặt Trời. Ulysses là kết quả của sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ châu Âu (European Space Agency, ESA) và Cục Không gian và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA). ESA có nhiệm vụ thiết kế tàu vũ trụ cùng với tập huấn đội ngũ điều khiển tàu dưới mặt đất. NASA có nhiệt vụ phóng tàu, bằng tàu con thoi Discovery tháng 10 năm 1990, và chịu trách nhiệm thông tin cũng như thu thập dự liệu của toàn bộ phi vụ. Tàu thăm dò Ulysses bay tới Sao Mộc tháng 2 năm 1992, nhưng đó chỉ là một bước nghỉ chuyển tiếp trước khi đi vào quỹ đạo của Mặt Trời. Sứ mệnh của Ulysse là nghiên cứu từ trường của Mặt Trời, dòng plasma gió Mặt Trời và tia vũ trụ thoát ra từ Mặt Trời. Có tất cả 12 thiết bị được đặt trên tàu thăm dò Ulysses để giúp cho các nhà khoa học thu thập các dữ liệu cần thiết.

Các hiện tượng nghiên cứu bởi tàu thăm dò Ulysses có ảnh hưởng mật thiết đến chu kỳ 11 năm của Mặt Trời. Sứ mệnh đầu tiên đã hoàn thành tháng 9 năm 1995, khi nó bay trên một nửa chu kỳ của Mặt Trời. Sứ mệnh thứ hai sẽ được thực hiện ở nửa chu kỳ còn lại. Khi đó nó sẽ nghiên cứu các tia sáng rực của Mặt Trời, cùng dòng vật chất cực quang.

Tàu thăm dò SOHO

Đôi lúc khi nghe radio, âm thanh bị ngắt quãng, có ai đã nghĩ rằng các hoạt động của Mặt Trời ảnh hưởng đến sự ngắt quãng này không? Các nhà khoa học đang tìm hiểu và nghiên cứu ảnh hưởng của các sự kiện diễn ra trên Mặt Trời với tác động của nó trên Trái Đất. SOHO (viết tắt cho Solar and Heliospheric Observatory) có nhiều hy vọng sẽ có câu trả lời cho câu hỏi trên. SOHO cũng là kết quả của sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ châu Âu và NASA. Dự án này được xây dựng từ năm 1995, với nhiệm vụ nghiên cứu ảnh hưởng của các đợt hoạt động mạnh của Mặt Trời. Sứ mệnh đầu tiên của nó đã hoàn thành năm 1997, tuy nhiên các nhà nghiên cứu vẫn mong đợi nhiều kết quả đến sau đó. Cũng với cùng 12 thiết bị, mỗi thiết bị có một nhiệm vũ khác nhau như nghiên cứu điện tích trong của Mặt Trời, và vùng ngoài khí quyển, cũng như nguồn gốc của gió Mặt Trời.

Một trong những kết quả cần phải kể đến của tàu SOHO đó là việc phát hiện các trận lốc trên bề mặt của Mặt Trời, cũng như sao chổi Hale-Bopp, có bán kính hạt tâm lên đến 15–19 km, lớn hơn rất nhiều so với dự đoán ban đầu, từ 3–4 km.