Thiết bị đo đạc mới giúp các nhà khoa học dự báo thời tiết vũ trụ chính xác hơn

Thiết bị đo đạc và các kỹ thuật quan sát mới được phát triển bởi các nhà nghiên tại trường đại học Illinois, Urbana-Champaign đang giúp các nhà khoa học hiểu biết rõ hơn và dự báo chính xác hơn thời tiết vũ trụ.

Jonathan Makela, Giáo sư chuyên ngành điện tử và tin học của trường đại học Illinois, là người đã phát triển thiết bị đo đạc mới giúp dự báo thời tiết vũ trụ chính xác hơn.

Jonathan Makela và thiết bị đo đạc mới giúp dự báo thời tiết vũ trụ chính xác hơn. (Ảnh: Sciencedaily)

Bão vũ trụ được tạo ra bởi các vụ bùng nổ trong tầng khí quyển của mặt trời và các trận phun trào vật chất ở tầng hào quang của mặt trời. Các trận bão vũ trụ có tác động xấu lên cuộc sống trên trái đất. Các vụ nổ bức xạ dữ dội ảnh hưởng đến các phi hành gia, làm gián đoạn các vệ tinh viễn thông, các hệ thống định vị và các mạng lưới điện trên trái đất.

Jonathan Makela giải thích “các trận bão này là một trong các sự kiện có tính bùng nổ dữ dội trong tầng điện ly và là một thành phần quan trọng trong việc nghiên cứu các cơn bão vũ trụ. Việc hiểu rõ hơn các quá trình vậy lý chi phối các trận bão có thể giúp chúng ta cải thiện khả năng dự bão các trận bão này. Qua đó chúng ta có thể nghĩ ra các biện pháp tốt hơn để giảm thiểu các hậu quả của chúng”.

Tầng điện ly nằm ở độ cao từ 100 đến 1000 km tính từ bề mặt trái đất. Trong tầng này, các bức xạ mặt trời làm cho các hạt electron thoát khỏi các nguyên tử và phân tử khí.Lúc mặt trời lặn, các hạt electron này tái kết hợp và phát ra ánh sáng. Ánh sáng này được gọi là lớp sáng không khí. Và các trận bão vũ trụ khi vào vùng tư xích đạo chúng suy yếu đi với sự xuất hiệu của các lớp sáng không khí. Khi các tín hiệu có bước sóng vô tuyến xuyên qua vùng hỗn loạn này thì chúng sẽ phát ra ánh sáng lấp lánh rất giống với ánh sáng lấp lánh có bước sóng quang của một ngôi sao.

Không giống như ánh ban mai trên bầu trời, lớp sáng không khí không thể nhìn thấy được bằng mắt thường mà chỉ có thể nhìn thấy thông qua hình ảnh chụp bằng các máy lọc băng thông hẹp với thời gian khoảng từ một đến hai phút.

Vào tháng năm 2006, Makela đã lắp đặt một máy chụp các lớp sáng không khí tại đài quan sát liên châu Mỹ Cerro Tololo nằm tại phía đông thành phố La Serena, nước Chile. Máy chụp hướng về phía bắc song song với vùng từ của trái đất và chiếu về vùng từ xích đạo. Hai máy quan sát sự phát sáng được định vị bằng hệ thống GPS cũng được lắp đặp tại đài quan sát và chúng được sử dụng để nghiên cứu tính không ổn định của tầng điện ly ở quy mô nhỏ hơn.

Makela cho biết thêm “các máy quan sát này sẽ giúp chúng tôi thực hiện các tính toán đơn giản của sự giao thoa và “bắt” được tốc độ di chuyển của các thay đổi mà tạo ra sự phát sáng. Bằng cách đo sự thay đổi của các tín hiệu GPS, chúng ta có thể chỉ ra sự tương quan của các kiểu phát sáng với hình ảnh lớp sáng không khí."

Makela đang cố gắng để chỉ ra sự tương quan của hình ảnh lớp sáng không khí với các quan sát bằng rada được thực hiện ở hệ thống rada Jicamarca nằm gần thủ đô Lima của Peru. Makela giải thích “bằng cách này, chúng tôi có thể nghiên cứu quan trò của vùng xích đạo và các vùng cục bộ của tầng điện ly trong quá trình tạo ra các ánh sáng lấp lánh. Qua đó, nó có thể giúp chúng ta dự đoán chính xác hơn các cơn bão vũ trụ và có các biện pháp đề phòng tốt hơn trên trái đất và các trạm vũ trong không gian và hoạch định các kế hoạch liên lạc và định vị trong quá trình diễn ra bão vũ trụ.”

Makela sẽ thuyết trình về thiết bị đo đạc mới và các kết quả gần đây nhất của mình dựa trên các dữ liệu của máy chụp ảnh, máy ghi nhận tín hiệu GPS, trạm rada Jicamrca tại hội thảo của Liên đoàn vật lý địa cầu Mỹ diễn ra từ ngày 11 đến ngày 15 tháng 12

Hiệp hội khoa học quốc gia và Phòng thí nghiệm hải quân Mỹ đã tài trợ công trình nghiên cứu của Makela.

Mộc Nhất