Nhìn từ xa, Mặt trời trông có vẻ bình lặng, chiếu ánh sáng rực rỡ nuôi dưỡng vạn vật trên Trái đất. Nhưng nhìn gần, Mặt trời là một chiến trường hỗn loạn mà các nhà vật lý thiên văn không ngờ tới cho đến khoảng một năm trở lại đây.
Andrew Gerrard, chủ nhiệm khoa và giám đốc Trung tâm nghiên cứu Mặt trời-Trái đất tại Viện Công nghệ New Jersey nhận định: "Chúng tôi không nghĩ Mặt trời sẽ hoạt động mạnh như vậy trong chu kỳ cụ thể này, nhưng các quan sát lại hoàn toàn ngược lại".
Chúng ta đang ở đỉnh chu kỳ hoạt động của Mặt trời
Chu kỳ Mặt trời thường xảy ra sau mỗi 11 năm. Trong khoảng thời gian đó, hoạt động của Mặt trời dao động từ tối thiểu đến tối đa, với hoạt động tối đa đạt đỉnh vào giữa chu kỳ khi từ trường của Mặt trời đảo ngược.
Chu kỳ Mặt trời gần đây nhất là từ năm 2008 đến năm 2019. Lúc này, chúng ta đang ở giữa chu kỳ Mặt trời hiện tại và đang tiến gần đến hoạt động từ trường tối đa.
Hoạt động từ trường Mặt trời tăng cao đã phát triển trong vài năm qua mạnh đến mức nó làm nghẹt năng lượng từ sâu bên trong Mặt trời, ngăn không cho nó đến bề mặt. Điều này gây ra các túi lạnh hơn trên bề mặt Mặt trời xuất hiện dưới dạng các đốm đen, được gọi là vết đen Mặt trời.
Những vết đen trên Mặt trời xuất hiện ngày càng nhiều.
Các nhà khoa học như Gerrard có thể biết được mức độ hoạt động của Mặt trời bằng cách đếm các vết đen Mặt trời. Chúng đã đạt mức cao kỷ lục trong khoảng một năm trở lại đây.
Đầu tháng này, Viện Đại dương và Khí quyển quốc gia (NOAA) thông báo rằng các quan sát sơ bộ đã phát hiện 299 vết đen Mặt trời, tất cả đều xuất hiện trong vòng 24 giờ. Con số này là kỷ lục về vết đen Mặt trời hằng ngày cao nhất trong hơn 22 năm.
Việc theo dõi các vết đen Mặt trời rất quan trọng vì chúng là điểm xuất phát của các đợt bùng phát năng lượng Mặt trời lớn (được xếp là loại X) và các vụ phun trào lớn được gọi là các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa. Những vụ phun trào này có thể gây ra mối đe dọa cho Trái đất, gây ra tình trạng mất sóng vô tuyến và mất điện lưới, làm gián đoạn định vị GPS và thậm chí kích hoạt các vệ tinh không gian rơi tự do.
Alex James, một nhà vật lý học về Mặt trời tại Đại học College London phân tích rằng: Không phải tất cả các vết đen Mặt trời đều tạo ra một vụ phun trào và khi chúng xảy ra, không phải tất cả các vụ phun trào đều gây ra mối đe dọa vì các tia năng lượng có thể không đi qua Trái đất. Tuy nhiên, việc học cách dự đoán trước các cơn bão Mặt trời là một lĩnh vực quan trọng vì nó có thể giúp chúng ta có thêm thời gian chuẩn bị.
Mặt trời hoạt động mạnh hơn chúng ta nghĩ
Các đợt bùng phát Mặt trời loại X và các vụ phun trào khối lượng vành nhật hoa rất đẹp để chiêm ngưỡng. Nhưng khi chúng bùng nổ, chúng sẽ ném các chùm hạt năng lượng cao vào không gian với tốc độ hàng ngàn cây số mỗi giờ. Nếu trên đường đi quét qua Trái đất, các hạt đó có thể tương tác với từ trường và tầng khí quyển trên của hành tinh chúng ta, gây ra các cơn bão địa từ.
Các cơn bão địa từ có thể tạo ra cực quang phương bắc và phương nam tuyệt đẹp. Gần đây ở bán cầu bắc, những màn trình diễn đầy màu sắc này đã xuất hiện ở xa hơn về phía nam so với bình thường, ngay cả ở các tiểu bang như Texas và Colorado cũng có thể quan sát được. Đó là do hoạt động của Mặt trời gia tăng.
Nhưng Gerrard cho biết những hạt năng lượng cao đó cũng giống như “những virus” có thể gây ra đủ loại hỗn loạn cho các bức xạ vô tuyến tần số cao mà quân đội, các hãng hàng không và hệ thống GPS sử dụng.
Kể từ tháng 1, các cơn bão địa từ đã gây ra tình trạng mất sóng vô tuyến ở bốn châu lục: Bắc Mỹ và Nam Mỹ, châu Âu và châu Phi.
Điều này có thể khiến GPS hoạt động bất ổn, thậm chí gây sự cố lưới điện. Nó đặc biệt ảnh hưởng đến hoạt động hàng không vì các cơ quan quản lý hàng không sẽ không bao giờ cho phép máy bay cất cánh mà không đảm bảo liên lạc vô tuyến và vệ tinh.
Một mối quan tâm khác là tàu vũ trụ. Gerrard phân tích: "Nếu có sự phóng vật chất vành nhật hoa và nếu vật chất đó đến Trái đất, nó sẽ làm cho mật độ trong tầng khí quyển trên của Trái đất cao hơn. Và điều đó sẽ tạo ra nhiều lực cản hơn, và lực cản lớn hơn sẽ kéo tàu vũ trụ xuống".
Vào tháng 2/2022, một cơn bão địa từ đã góp phần khiến 38 vệ tinh Starlink rơi khỏi quỹ đạo ban đầu xuống quỹ đạo chuyển tiếp thấp hơn.Các nhà khoa học nghi ngờ rằng quỹ đạo thấp hơn kết hợp với một cơn bão địa từ, khiến chúng rơi xuống Trái đất và cháy trong bầu khí quyển.
Và vào tháng 5 năm ngoái, cơn bão địa từ lớn nhất trong hai thập niên đã tấn công Trái đất và khiến dịch vụ từ Starlink bị ảnh hưởng. Rất may, không có vệ tinh nào rơi khỏi quỹ đạo trong cơn bão đó.
Hoạt động năng lượng Mặt trời đang đạt cực đại
Hoạt động của Mặt trời dự kiến sẽ tiếp tục tăng cho đến khi đạt đến mức hoạt động đỉnh điểm, mà các nhà khoa học gọi là năng lượng Mặt trời cực đại.
James cho biết: "Các dự đoán hiện tại cho thấy năng lượng Mặt trời cực đại sẽ xảy ra vào nửa cuối năm 2025, nhưng chúng ta sẽ chỉ thực sự biết khi nào cực đại thực sự xảy ra sau khi hoạt động bắt đầu suy giảm trở lại".
Theo Mathew Owens, giáo sư vật lý vũ trụ tại Đại học Reading, mặc dù năng lượng Mặt trời cực đại của chu kỳ này được dự đoán là mạnh hơn so với dự đoán ban đầu của các nhà khoa học, nhưng xét trong bối cảnh lịch sử rộng hơn thì cũng ở mức trung bình.
Tuy nhiên, James cho biết chúng ta có khả năng dễ bị ảnh hưởng bởi chỉ số năng lượng Mặt trời cực đại hơn bao giờ hết vì chúng ta ngày càng phụ thuộc vào công nghệ vệ tinh.