Sự thay đổi về dòng chảy plasma dưới bề mặt của Mặt trời có thể là nguyên nhân dẫn đến hiện tượng tần suất xuất hiện của các vết đen Mặt trời thấp một cách khác thường trong thời gian gần đây.

Tần suất xuất hiện của các vết đen Mặt trời thấp một cách khác thường trong thời gian gần đây. (NASA Goddard SDO)

Hiện tại, một nhóm nghiên cứu, đứng đầu là Giáo sư Dibyendu Nandy từ Viện Nghiên cứu Giáo dục Khoa học Ấn Độ tại Kolkata, đã phát triển một mô hình dựa trên mô phỏng dynamo từ tính. Mô hình này có thể giúp giải thích vì sao một số chu kỳ Mặt trời lại kém hơn so với các chu kỳ khác.

Ông Nandy cho biết các vết đen Mặt trời được tạo ra bởi các đường từ trường chịu ảnh hưởng của dòng chảy plasma dưới bề mặt của Mặt trời. Vòng quay khác biệt của Mặt trời khiến các đường từ trường này xoắn lại và cuối cùng bung ra thành các vết đen. Sau đó, các điểm này vỡ ra, giải phóng năng lượng và plasma vào vũ trụ và đôi khi xuống Trái đất, gây ra một số thiệt hại.

Chu kỳ xuất hiện vết đen vào khoảng xấp xỉ 11 năm. Vết đen thường xuất hiện thành từng nhóm đặc biệt là các nhóm đôi, từ trường của các nhóm đôi thường khác cực. Những vết đen rộng nhất, đường kính vào cỡ 104 km, tồn tại khoảng 2 tháng, còn hầu hết các vết đen chỉ tồn tại vài ngày sau đó được thay thế bởi các vết đen khác.

Ông Nandy và đồng sự đã nghiên cứu các tư liệu quan sát vết đen Mặt trời liên tục trong bốn thế kỷ từ thời Galileo Galilei tới nay. Ông Nandy cho biết ngoại lệ duy nhất là thời kỳ nhật ban tối thiểu Maunder trong khoảng thời gian từ năm 1645 đến 1715, khi đó các nhà thiên văn học hầu như không quan sát được vết đen Mặt trời nào. Thời kỳ này thường được gọi là ‘Kỷ băng hà nhỏ’ bởi nhiệt độ hạ xuống cực thấp và sông Themes đóng băng.

Tiếp theo, nhóm đã nghiên cứu chu kỳ Mặt trời gần đây nhất. Chu kỳ này đạt đỉnh điểm vào năm 2001. Nhóm nghiên cứu nhận thấy thời kỳ này cũng có điểm nhật ban tối thiểu thấp khác thường với số lượng vết đen Mặt trời rất hiếm hoi.

Đa dạng về tốc độ

Sử dụng mô hình, các nhà nghiên cứu đã mô phỏng 210 chu kỳ vết đen Mặt trời với tốc độ quay vòng plasma giữa các cực và xích đạo khác nhau.

Các nhà nghiên cứu phát hiện thấy tốc độ khác nhau làm thay đổi số lượng vết đen Mặt trời trên bề mặt. Một dòng chảy nhanh trong nửa đầu chu kỳ Mặt trời, kéo theo sau bởi một dòng chảy chậm hơn trong nửa cuối chu kỳ, khiến số lượng vết đen Mặt trời thấp hơn và mức mức nhật ban tối thiểu giảm sâu hơn.

Theo ông Nandy, hoạt động của Mặt trời bước vào giai đoạn nhật ban tối thiểu kéo dài về phía cuối của chu kỳ Mặt trời vừa qua. Chu kỳ này bị ảnh hưởng bởi một từ trường vùng cực rất yếu và rất nhiều ngày không có vết đen Mặt trời một cách bất thường. Mô hình của nhóm nghiên cứu có thể tái tạo những đặc điểm này.
Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ chuyển dịch mô hình và tìm hiểu chu kỳ Mặt trời tiếp theo.

Tàu Vũ trụ quan sát Mặt trời SDO của NASA sẽ cung cấp các dữ liệu địa chấn học Mặt trời về dòng chảy plasma dưới bề mặt. Dữ liệu này sẽ giúp nhóm nghiên cứu dựng mô hình mô phỏng và đưa ra những dự đoán.

Nguồn How the Sun loses its spots

Theo bayvut