Ảnh hưởng của bão mặt trời và tác hại khủng khiếp với trái đất

Như chúng ta đã biết, Mặt Trời giống như một quả bóng khí khổng lồ và cháy rực. Là nguồn năng lượng giúp Trái Đất của chúng ta tồn tại, nhưng đồng thời cũng là mối hiểm họa luôn dình dập chúng ta, đặc biệt là mối nguy hại đến từ những cơn bão Mặt Trời. Một hiện tượng vừa mới xảy ra trên trái đất tối ngày hôm qua, tuy nhiên do đã dự đoán được nên hậu quả không thực sự lớn như người ta lo ngại.

 

Bề mặt của Mặt Trời có rất nhiều khí nóng bị ion hóa, hay còn gọi là khí plasma. Các nguyên tử tạo nên các khí này bị đốt nóng đến mức chúng không thể giữ các eletron của mình, và khiến chúng bị tách ra. Do đó các dòng khí thổi qua bề mặt Mặt Trời luôn mang theo những electron tự do, và các electron này đều mang điện tích, mỗi một điện tích di chuyển lại tạo nên một từ trường. Điều đó giải thích tại sao Mặt Trời có một từ trường rất lớn xung quanh nó.

Các luồng không khí bị đốt nóng do đó luôn có xu hướng mở rộng ra bên ngoài, tuy nhiên khối lượng của Mặt Trời là quá lớn, do đó lực hấp dẫn làm cân bằng xu hướng mở rộng của khí nóng. Sự kết hợp giữa hai lực này khiến bề mặt Mặt Trời luôn trong tình trạng xung đột căng thẳng. Các dòng khí gây ra các dòng từ trường xoay, ngăn các dòng khí nóng khác từ cốt lõi Mặt Trời di chuyển lên bề mặt và tạo ra các vết đen.

Các vết đen có nhiệt độ thấp hơn và màu đậm hơn rất nhiều so với những khu vực xung quanh trên bề mặt Mặt Trời. Các dòng khí nóng bị mắc kẹt bên dưới vết đen gây ra một áp lực rất lớn với từ trường khi trên đường lên đến bề mặt. Đôi khi các từ trường có thể yếu đi khiến các khí nóng tràn lên bề mặt mà không gây biến động lớn nào. Nhưng đôi khi từ trường vẫn duy trì đến một mức nào đó, khiến áp lực của dòng khi lên đến cực đỉnh và bùng phát đột ngột gây ra những ngọn lửa năng lượng Mặt Trời.

Một ngọn lửa năng lượng Mặt Trời không chỉ gây ra một vụ nổ khí nóng, mà còn đẩy các sóng ánh sáng trên tất cả các quang phổ vào vũ trụ, hay còn được gọi là bão Mặt Trời. Nó bao gồm cả các bức xạ tia X và tia gamma, những bức xạ có khả năng gây nguy hiểm cho con người, nhưng may mắn là bầu khí quyển của Trái Đất có khả năng hấp thụ chúng.

Tuy nhiên các thiết bị điện tử ngoài không gian, như trên các vệ tinh hay các trạm vũ trụ có thể bị ảnh hưởng nặng nề. Khi các bức xạ mang năng lượng cao này chiếu đến một vệ tinh, nó có thể tách các electron ra khỏi kim loại, ion hóa chúng. Khi các electron này thoát ra, nó có thể tạo ra một từ trường mới và gây tổn hại đến các hệ thống trên vệ tinh.

Do được bầu khí quyển bảo vệ nên Trái Đất không bị ảnh hưởng, hoặc bị ảnh hưởng rất ít từ các cơn bão Mặt Trời. Tuy nhiên đôi khi đi kèm với những cơn bão Mặt Trời là sự giải phóng những khối vật chất cực quang (CME) mang năng lượng rất lớn, có thể gây ra tác hại nghiêm trọng cho các hệ thống điện trên Trái Đất.

Trong quá trình CME, biến động của từ trường Mặt Trời gây ra sự mở rộng bề mặt nhanh chóng, đẩy hàng tỷ tấn các hạt năng lượng vào không gian. Khác với vụ nổ khí nóng đẩy các sóng ánh sáng vào vũ trụ và tạo ra các bức xạ nguy hiểm, CME tạo ra những đợt sóng từ trường cực mạnh kéo dài hàng tỷ dặm. Nếu Trái Đất nằm trên đường di chuyển của những đợt sóng từ trường đó, từ trường của Trái Đất sẽ bị tác động mạnh mẽ. Giống như việc đặt một nam châm yếu bên cạnh một nam châm rất mạnh, từ trường của nam châm yếu sẽ bị tác động và bị hút vào từ trường mạnh hơn.

Các biến động từ trường trên Trái Đất có thể làm là bàn không hoạt động, tệ hơn nữa nó có thể gây quá tải toàn bộ hệ thống điện. Bởi một từ trường biến thiên có thể tạo ra dòng điện, bất kì một dây dẫn điện nào cũng bị tác động bởi hiện tượng cảm ứng điện từ, từ đó tạo ra những dòng điện vô cùng lớn gây quá tải tất cả các hệ thống điện.

Trong khi một cơn bão Mặt Trời là không đủ sức để gây nguy hiểm đến Trái Đất, nhưng một cơn bão Mặt Trời đi kèm với hiện tượng CME lại là chuyện hoàn toàn khác. Trong quá khứ, cũng đã có những lần Trái Đất phải chịu ảnh hưởng của CME, tuy nhiên thời đó chúng ta chưa phụ thuộc quá nhiều vào hệ thống điện, và các hệ thống chưa có công suất lớn như hiện nay.

Đó là vào năm 1859, một cơn bão Mặt Trời kèm theo CME đã tác động rất mạnh đến từ trường của Trái Đất. Những người sống ở xa phía Nam đã chứng kiến hiện tượng ánh sáng kỳ lạ ở phương Bắc (cực quang). Đồng thời la bàn các các thiết bị điện tín không hoạt động. Các nhà khoa học đã tranh luận về nguyên nhân của những hiện tượng đó, mà sau này người ta đã tìm được nguyên nhân là do hiện tượng CME.

Ngày nay, các hệ thống điện của chúng ta lớn hơn, công suất cũng lớn hơn so với năm 1859, và chúng ta hoàn toàn phụ thuộc vào các thiết bị điện, điện tử. Nếu như bây giờ chúng ta gặp phải một cơn bão như năm 1859, nó sẽ không đơn giản là những hiện tượng kỳ lạ mà sẽ là một thảm họa thực sự. Sự thay đổi từ trường sẽ tạo ra dòng điện trong bất kỳ dây dẫn nào và đặc biệt là các dây điện cao thế. Nó sẽ làm quá tải hệ thống điện cao thế, gây mất điện toàn bộ, thậm chí gây cháy nổ các trạm biến áp.

Mất điện trên diện rộng vẫn chưa phải điều tồi tệ nhất. Sự biến động của từ trường có thể gây ảnh hướng đến sóng radio, tín hiệu từ đài phát thanh, thông tin liên lạc và hệ thống vệ tinh sụp đổ. Chúng ta sẽ hoàn toàn bị cô lập, không có một thông tin cảnh báo nào, không có một sự hướng dẫn nào và không có một sự liên kết nào. Mỗi con người khi bị cô lập sẽ mất đi sức mạnh đoàn kết, không cập nhật được thông tin chúng ta sẽ không biết phải phản ứng hay xử lý thế nào, các đơn vị nhà nước cũng không có cách nào chỉ đạo cả một quốc gia nếu không có hệ thống thông tin. Đó mới chính là thảm họa!

 

Tuy nhiên chúng ta vẫn có những cách hạn chế tác động của hiện tượng CME. Bằng cách xây dựng các mạng lười và hệ thống điện thông minh. Phát triển các tấm chắn cho các cơ sở hạ tầng điện để giảm thiểu các tác động càng nhiều càng tốt. Ngay cả một kịch bản tồi tệ nhất, khi có một cơn bão Mặt Trời kèm hiện tượng CME càn quét qua, nó vẫn không đủ sức để quét sạch hệ thống điện trên khắp hành tinh. Vẫn có một số khu vực không bị ảnh hưởng, hoặc ảnh hưởng ít. Nhưng chắc chắn một cơn bão CME dù nhỏ nhất cũng sẽ gây ra những thiệt hại vô cùng lớn cho loài người. Vũ trụ vẫn luôn bí ẩn và tiềm tàng những mối nguy hiểm mà không ai có thể lường trước được.

Phá hoại vệ tinh

PGS.TS Hà Duyên Châu, nguyên Viện trưởng Viện Vật lý Địa cầu cho biết, bão mặt trời là sự bùng nổ khối sắc cầu plasma có khối lượng hàng tỷ tấn từ mặt trời dội vào vũ trụ. Các vệ tinh được phóng lên vũ trụ thường có khoảng cách với bề mặt Trái đất từ 100 – 500km. Vì thế, khi bão mặt trời xuất hiện, chùm plasma sẽ tác động đến các vệ tinh đầu tiên, trước khi ụp xuống Trái Đất.

Khi xuất hiện bão mặt trời, hàng tỷ tấn plasma, dạng vật chất thứ tư của vật chất, sẽ “xả” xuống Trái Đất, mà các vệ tinh sẽ là nơi hứng chịu đầu tiên. Các chùm hạt này sẽ tác động vào vỏ hoặc vào các linh kiện của vệ tinh dẫn đến mất tín hiệu đường truyền, hỏng hóc, giảm tuổi thọ.

Vào năm 1997, vệ tinh AT&T của Mỹ đã bị phá hủy bởi một trận bão mặt trời mạnh. Thiệt hại lúc đó tính toán lên đến 200 triệu USD. Khi đó, công nghệ sản xuất vệ tinh chưa tốt, chưa có công nghệ bảo vệ trước các trận bão mặt trời.Một trận bão mặt trời có thời gian diễn ra từ hàng chục giờ đến vài ba ngày. Sự cố này có thể gây ra tình trạng mất tín hiệu vệ tinh, nhiễu loạn sóng radio, việc điều khiển bay bị gián đoạn. Bão từ mạnh cũng có khả năng ảnh hưởng tới đường dây tải điện và các ống dẫn dầu khí.

Trận bão từ xảy ra vào năm 1989 đã làm hệ thống truyền tải điện 700KV ở Quebec (Canada) bị tê liệt trong 9h gây thiệt hại hàng tỷ USD. Ngày nay người ta khắc phục điều này bằng cách lắp đặt hệ thống bù điện cho trạm biến áp. Khi có bão từ thì dòng điện cảm ứng này sẽ bị triệt tiêu.ThS Phan Văn Đồng, chuyên gia vật lý thiên văn, Phó Chủ tịch Hội Thiên văn Việt Nam cho biết thêm: Cứ 11 năm sẽ đến thời kỳ mặt trời hoạt động mạnh, đỉnh của chu kỳ trước vào năm 2000, do vậy năm 2012 sẽ có một cơn bão mặt trời. Đây là cơn bão vô cùng mạnh và chưa thể dự đoán chính xác thời gian đổ bộ của bão mặt trời khi tấn công Trái Đất.

Thiên taiTheo PGS.TS Hà Duyên Châu, trong dự báo ngắn hạn có thể dự báo trước khoảng 2 – 3 ngày khi bão mặt trời xảy ra. Việc dự báo này sẽ dựa trên việc quan sát các vết đen và các bùng nổ sắc cầu xuất hiện ở mặt trời. 

Khi trên bề mặt mặt trời xuất hiện các vết đen và các bùng nổ sắc cầu này thì cũng có nghĩa là các chùm plasma có thể được tung xuống Trái Đất. Trận bão mặt trời mạnh thì sau khoảng 1 ngày chùm plasma sẽ tới được Trái đất, bình thường sẽ là 2 – 3 ngày.Tính toán theo chu kỳ 11 năm hoạt động mặt trời thì vào khoảng cuối năm 2012, đầu 2013 sẽ xuất hiện những trận bão mặt trời lớn. Ở Việt Nam, chưa có một dự án nào trực tiếp nghiên cứu về tác động của bão mặt trời đến vệ tinh. Mới chỉ có các đề tài nghiên cứu về tác động của bão từ đối với đường dây 500KV và tác động đối với đường ống dẫn dầu khí.ThS Phan Văn Đồng, cảnh báo, bão mặt trời có thể cắt đứt sự cung ứng điện, sóng điện thoại, gây tê liệt các thiết bị vệ tinh và ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người. Các bức xạ hạt làm thay đổi sóng vô tuyến, gây ra những hiện tượng tự động ngắt mạch của các thiết bị điều khiển của các đường dây tải điện, các máy hoạt động tự động trên các vệ tinh.

Tiếp đến chúng sẽ đi vào tầng khí quyển, thay đổi tầng ion, tác động đến tầng ozon, thâm nhập sâu trong khí quyển gây ra các bệnh ung thư da, tăng các bệnh về tim mạch, thần kinh.“Bão mặt trời là một hiện tượng tự nhiên, giống như động đất hay sóng thần, nên không thể tránh được. Người ta chỉ có thể dự báo trước và có các công nghệ sản xuất vệ tinh bền vững hơn để ứng phó với các trận bão từ mạnh. Tuy nhiên, không thể tránh khỏi vệ tinh bị giảm tuổi thọ, hoặc các linh kiện bị hư hỏng, khi có những trận bão mặt trời cực mạnh xảy ra”, PGS.TS Hà Duyên Châu nhấn mạnh.