Đề tài Bão từ và những ảnh hưởng đến Trái Đất

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "Đề tài Bão từ và những ảnh hưởng đến Trái Đất": http://123doc.vn/document/573367-de-tai-bao-tu-va-nhung-anh-huong-den-trai-dat.htm

Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
nổ trên Mặt Trời (gió Mặt Trời) tác dụng lên các đường cảm ứng từ của Trái
Đất. Trên một số hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, nhất là các hành tinh có từ
quyển (như Sao Thổ) cũng có hiện tượng tương tự.
1.2.Cơ chế hình thành Bão Từ:
Các quá trình hình thành của bão từ được miêu tả như sau
 Các dòng hạt mang điện phóng ra từ Mặt Trời sinh ra một từ trường,
có độ lớn vào khoảng 6.10
-9
tesla.
 Từ trường này ép lên từ trường Trái Đất làm cho từ trường nơi bị ép
tăng lên.
 Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra một
dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất (theo
định luật Lenz).
 Dòng điện cảm ứng này có thể đạt cường độ hàng triệu Ampe chuyển
động vòng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng lên
từ trường Trái Đất.
 Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến
thiên và kim la bàn dao động mạnh.
Nếu hướng của từ trường trong tầng điện ly hướng về phía Bắc, giống như hướng
của từ trường Trái Đất, bão địa từ sẽ lướt qua hành tinh của chúng ta. Ngược lại,
nếu từ trường hướng về phía Nam, ngược với hướng từ trường bảo vệ của Trái
Đất, các cơn bão địa từ mạnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới Trái Đất. Mặc dù khí
quyển Trái Đất chặn được các dòng hạt năng lượng cao đến từ Mặt Trời này (gồm
electron và proton), song các hạt đó làm xáo trộn từ trường của hành tinh, cụ thể
là quyeån từ, có thể gây ra rối loạn trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất
điện.

5
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
Các vụ phun trào khí và nhiễm điện từ Mặt Trời được xếp theo 3 cấp: C là yếu, M
là trung bình, X là mạnh. Tùy theo cấp cao hay thấp mà ảnh hưởng của nó lên từ
trường Trái Đất gây ra bão từ nhiều hay ít. Bão từ được xếp theo cấp từ G1 đến
G5, trong đó G5 là cấp mạnh nhất. Theo nhiều nghiên cứu thì hiện nay các cơn
bão từ xuất hiện nhiều hơn và mạnh hơn, điều này cho thấy rằng Mặt Trời đang ở
vào thời kỳ hoạt động rất mạnh.
1.3.Cơ sở lý thuyết của phương pháp nghiên cứu Bão Từ:
Theo lý thuyết của Chapman – Frrao, bão từ được gây ra do các chùm Plasma
khổng lồ trung hoà về điện của các hạt tích điện phát ra từ các vụ bùng nổ của
sắc cầu Mặt trời với tốc độ hàng nghìn K/giây. Các chùm này trên đường đi
tới Trái đất sẽ bao trùm lên Trái đất, tác động với từ quyển Trái đất, tạo ra hệ
dòng điện tròn xung quanh Trái đất, gây ra bão từ.
Hình vẽ minh họa sự tương tác giữa những phần tử của Mặt trời
với từ quyển của Trái đất
Các quá trình vật lý gây ra hiện tượng bão từ bắt đầu từ Mặt trời cách Trái đất
150 triệu km, xuyên qua khoảng không vũ trụ, tác động với từ quyển Trái đất,
với tầng điện ly để cuối cùng mới ảnh hưởng tới hệ thống truyền tải điện trên
mặt đất.

6
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
Hình vẽ minh họa từ quyển môi trường xung quanh Trái đất.
Như trên đã nói, bão từ gây ra do các chùm Plasma khổng lồ bao trùm lấy Trái
đất. Với tốc độ 1000km/s, chùm Plasma đi từ Mặt trời đến Trái đất trong vòng
khoảng 2 ngày. Độ rộng của chùm Plasma ở vị trí của Trái đất là từ vài trăm đến
hàng ngàn bán kính Trái đất. Với tốc độ quay xung quanh Mặt trời là 30km/s,
Trái đất phải đi trong thời gian từ chục giờ đến vài ngày mới ra khỏi chùm
Plasma đó. Khi gặp Trái đất các hạt tích điện của chùm Plasma tác động với từ
quyển. Trong từ quyển nhiều quá trình vật lý, hoá học xảy ra rất phức tạp.

Muốn tiến hành dự báo bão từ, cần phải xác định các thời điểm các chùm
Plasma phát ra từ đĩa Mặt trời, tốc độ của chúng trên đường đi tới Trái đất, sự
tương tác với từ quyển Trái đất, từ đó tính được thời điểm xuất hiện bão từ và
dự báo cường độ trên mặt đất.

7
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
Chương .2. Những ảnh hưởng của Bão Từ đối với trái đất:
2.1.Ảnh hưởng đến sức khỏe con người:
Bão từ là hiện tượng diễn biến của thiên nhiên, có ảnh hưởng rất lớn tới cuộc
sống của con người cũng như của trái đất.
Sóng mặt trời tạo ra những hạt năng lượng rất cao khiến con người có khả
năng bị nhiễm xạ, gây ung thư và biến đổi nhiễm sắc thể.
Không khí và khí quyển giúp bảo vệ những người ở dưới trái đất tránh được
nguồn bức xạ này, nhưng với những nhà du hành làm việc trên vũ trụ thì
không thể tránh được.
Cơn bão từ vào tháng 10 năm 1989 khiến các nhà du hành làm việc trên trạm
vũ trụ Hoà Bình của Liên Xô nhiễm bằng lượng phóng xạ nhiễm khi sống cả 1
năm dài trên vũ trụ.
Bão từ cũng có tác động lớn đối với sức khoẻ con người, đặc biệt là đối với
tim mạch và hệ thần kinh.
Bão từ là sự biến thiên rất mạnh của từ trường Trái đất ở xung quanh chúng ta.
Theo lý thuyết, bão từ được gây ra do các chùm plasma khổng lồ trung hoà về
điện của các hạt tích điện phát ra từ các vụ bùng nổ của sắc cầu Mặt trời. Các
chùm này trên đường đi tới Trái đất sẽ bao trùm lên Trái đất, tác động với từ
quyển Trái đất, tạo ra hệ dòng điện tròn xung quanh Trái đất, gây ra bão từ.
Vùng bị ảnh hưởng mạnh nhất trên thế giới là vùng Cực quang (gần các vùng
cực của Trái đất) và vùng xích đạo. Việt Nam nằm ở gần xích đạo nên nằm
trong vùng bị ảnh hưởng khá mạnh.

8
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
Với cường độ từ trường mạnh tác động vào Trái Đất như thế, con người có bị
bị ảnh hưởng do Bão từ gây ra hệ dòng điện hàng triệu ămpe quay xung quanh
Trái đất, Dòng điện này tạo ra từ trường bổ sung vào từ trường Trái đất, làm
biến đổi rất mạnh từ trường này.
Sự biến đổi đột ngột này tác động vào các tế bào mang từ trong tim và não nên
ảnh hưởng không nhỏ tới người áp huyết cao, bệnh nhân tim mạch và thần
kinh. Mấy năm gần đây xuất hiện giả thiết cho rằng tác nhân đầu tiên, đầu mối
tiếp nhận tác động từ đối với cơ thể người là huyết cầu tố — chất protit có
trong cấu tạo của tế bào máu. Trong thành phần của chất này có sắt. Trong cơ
thể người liều lượng sắt là khoảng 4,5-5 gr, một nửa lượng này nằm trong các
phân tử hồng cầu. Có lẽ vì vậy mà máu chính là yếu tố đầu tiên phản ứng trước
sự thay đổi của luồng từ.
Trước hết, các nhà khoa học nghiên cứu các mao mạch trong hệ thống tuần
hoàn máu. Những hồng cầu lưu chuyển trong các mao mạch này, đưa ô xy đi
nuôi các mô, rồi cũng các hồng cầu này nhận thán khí và các sản phẩm trao đổi
chất. Các nhà khoa học ở Viện thần kinh học nghiên cứu đặc tính lưu biến của
máu, tức là tính lưu thông của máu, ở các bệnh nhân bị đột quỵ. Họ nhận thấy
rằng trong khoảng thời gian một hai ngày trước khi có bão từ thì đặc tính lưu
biến này bị biến đổi. Máu lưu thông chậm hẳn lại. Đỉnh điểm của hiện tượng
này thể hiện trong ngày bão từ xuất hiện. Thống kê trên thế giới cho thấy khi
bão từ xuất hiện, tỷ lệ tử vong của những đối tượng trên tăng mạnh. Chẳng hạn
như Nga đã thống kê được tỷ lệ tử vong của người mắc bệnh tim mạch tăng lên
30% khi có bão từ.
. Để đảm bảo sức khỏe, những người mắc bệnh tim mạch nên tránh hoạt động
nhiều ngoài trời, nhất là những bệnh nhân đã được cấy máy tạo nhịp tim vĩnh
viễn, uống đủ nước trong ngày để tránh hiện tượng máu cô đặc vì máu cô đặc
sẽ càng làm cho cục máu đông hình thành dễ dàng hơn. Như vậy, đối với bệnh
nhân tim mạch, thần kinh khi có bão từ có thể đưa các bệnh nhân tim mạch vào

9
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
lồng Faraday để tránh bão từ (Ơ Nga). Trong điều kiện Việt Nam chưa có khả
năng tiến hành việc này thì cách tốt nhất hiện nay là theo dõi chặt chẽ bệnh
nhân để có thể điều trị và cứu chữa kịp thời.
Những bệnh nhân mắc bệnh mạch vành, bệnh động mạch cảnh đang được
dùng các loại thuốc chống đông máu, chống kết dính tiểu cầu như Aspirin,
Plavix phải dùng thuốc đều đặn theo đúng chỉ dẫn của thầy thuốc và đặc biệt là
không được quên uống thuốc trong những ngày này dù chỉ một lần.
Bệnh nhân tăng huyết áp đang được dùng thuốc chống tăng huyết áp, không
được quên uống thuốc hạ áp vì dù chỉ quên một lần vào ngày có bão từ, huyết
áp có thể tăng cao kịch phát gây tai biến nghiêm trọng (vỡ động mạch chủ, vỡ
mạch não ). Các trường hợp đau đầu kiểu migraine cần được nghỉ ngơi, có thể
sử dụng các thuốc giảm đau để chống lại các cơn đau cũng như tình trạng rối
loạn giấc ngủ có thể xảy ra.
Bệnh nhân mắc các chứng trầm cảm cần được gia đình và người thân quan tâm,
săn sóc nhiều hơn để có thể duy trì chất lượng cuộc sống ở mức cao trong
những ngày thời tiết không tốt này. Người bình thường, nhất là những người
cao tuổi khi thấy những biểu hiện bất thường như đau đầu, choáng váng, có
cơn xỉu, ngất, đau ngực, giảm hoặc yếu vận động chân tay cần đi kiểm tra sức
khoẻ tại các cơ sở y tế để phát hiện sớm và điều trị kịp thời những bệnh lý tim
mạch thường gặp trong thời gian bão từ.
Trong thực tế, ngay cả đối với những người khỏe mạnh, bão từ cũng gây ảnh
hưởng trên toàn bộ các bộ hệ thống cơ thể: các cảm xúc, hoạt động thể lực và
hoạt động trí tuệ…đều suy giảm. Tất nhiên, người khỏe mạnh thì sức đề kháng
tốt hơn và quá trình hồi phục cũng nhanh chóng hơn so với người bệnh. Ai
cũng biết rằng chúng ta tự sản sinh ra chất đặc biệt tương tự như heparin, có
thể làm cho máu nóng lên, giúp cho cơ thể trở lại bình thường. Thế nhưng ở
các bệnh nhân chức năng này bị chậm lại.

10
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
2.2.Ảnh hưởng đến mạng thông tin trên trái đất:
Không chỉ ảnh hưởng đến sức khoẻ của con người, bão từ còn ảnh hưởng
nặng nề tới hệ thống thông tin liên lạc. Dưới ảnh hưởng của từ trường sóng
radio bị nhiễu, lệch hướng hay bị phản hồi ngược lại.
Hệ thống dò tìm và cảnh báo sớm của quân đội bị cũng gặp trục trặc khi rada
tầm xa liên tục đưa ra cảnh báo sai. Đường điện thoại di động lẫn cố định bị
nhiễu hay mất sóng. Hệ thống dẫn đường như GPS, LORAN hay OMEGA
cũng không tránh khỏi ảnh hưởng của bão từ.
Máy bay và tàu thuỷ thường sử dụng sóng ở tần số thấp để định vị. Trong
suốy thời gian xảy ra bão từ vị trí được xác định có khi sai đến hàng dặm, gây
nên những vụ tai nạn đáng tiếc.
Với vệ tinh viễn thông, kể cả vệ tinh Vinasat 1 của Việt Nam mới được phóng
lên, bão từ cũng hạn chế khả năng truyền thông tin, mất tín hiệu đường truyền.
Các nhà địa chất học chỉ có thể xác định được cấu trúc đá ngầm dưới lòng đất,
dựa vào đó để tìm ra các mỏ quý khi và chỉ khi từ trường trái đất ổn định.
Sự dao động của từ trường ảnh hưởng lớn tới việc khai thác dầu khi đồng hồ
đo dòng chảy bị sai lệch thông tin, và tỷ lệ hao mòn của đường ống tăng đáng
kể. Nếu không chú ý để cân bằng lại các chỉ số trong lúc xảy ra bão từ, tai nạn
rất dễ xảy ra.
Ngoài ra bão từ cũng ảnh hưởng lớn tới hệ thống điện. Mỗi khi bão từ xảy ra các
nhà máy sản xuất điện thường gặp nhiều trục trặc lớn, gây nên sự tê liệt của hệ
thống điện. Điển hình nhất là cơn bão từ vào ngày 13 tháng 3 năm 1989 đã làm
tê liệt hệ thống điện ở Quebec, Canada và một phần nước Mỹ. Các nhà khoa học
Mỹ đang lo ngại một cơn bão từ sắp xảy ra có thể vô hiệu hóa toàn bộ hệ thống
điện, mạng điện thoại, thậm chí cả hệ thống cp nước trên Trái Đất. Trong khoảng
thời gian này, Mặt Trời giải phóng hàng tỷ tấn vật chất xuống Trái Đất dưới
dạng một cơn bão từ, có thể ảnh hưởng đến tất cả các thiết bị điện của con người.

11
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
Năm 1859, một đợt "gió Mặt Trời" đã làm cho các đường dây điện thoại đồng
loạt bị cháy.
Theo Tiến sĩ Baker, toàn bộ mạng điện dễ bị ảnh hưởng và có thể bị vô hiệu hóa
hoàn toàn. Hệ thống điện tê liệt sẽ dẫn đến một hiệu ứng đôminô khủng khiếp:
Toàn bộ các hệ thống vận tải, liên lạc, thương mại, cơ quan chính phủ sẽ ngừng
hoạt động.
Hiện tượng nhiễu loạn từ nhỏ chỉ làm xuất hiện dòng điện cảm ứng chừng 1A
trong hệ thống truyền tải điện nên không gây ảnh hưởng. Còn bão từ lớn (khi
nhiễu loạn từ có biên độ biến thiên khoảng 300nT) thường làm xuất hiện dòng
điện cảm ứng lớn, tới hàng chục ămpe, trong hệ thống truyền tải điện, gây rối
loạn hệ thống rơle bảo vệ, làm tê liệt các máy biến áp. Do vậy, biện pháp giảm
thiểu thiện hại cho hệ thống điện là giảm công suất vận hành, đặt các trị số mới
cho hệ thống bảo vệ, theo dõi sự bất đối xứng của điện thế AC trong các máy
biến áp.
Các máy bơm không làm việc được sẽ dẫn tới tê liệt mạng lưới cung cấp nước,
rồi sau đó hàng loạt thuốc men, thực phẩm sẽ bị hỏng do các hệ thống làm lạnh
không còn làm việc. Không những thế, chỉ cần một vùng trên thế giới bị ảnh
hưởng, cả thế giới cũng không tránh khỏi tác động.
Bản báo cáo của NAS cho biết toàn thế giới sẽ thiệt hại từ 1 - 2 nghìn tỷ USD
ngay trong năm đầu, sau đó là cần từ 4 đến 10 năm để khôi phục mọi thứ. Tất cả
các hệ thống liên lạc vệ tinh và định vị toàn cầu (GPS) cũng đồng thời vô dụng.
Bão từ còn gây rối loạn vô tuyến :
Rối loạn vô tuyến là các rối loạn mật độ điện tích trên tầng điện ly của Trái Đất,
khi có gió Mặt Trời mạnh, đặc biệt là trong các cơn bão từ, gây ảnh hưởng đến
liên lạc vô tuyến.

12
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
Khí quyển Trái Đất có tầng điện li. Không khí ở tầng này bị ion hóa bởi các hạt
năng lượng cao đến từ Mặt Trời và từ vũ trụ, tạo ra các hạt mang điện lơ lửng.
Tùy theo mật độ (n) của các hạt mang điện mà tầng điện li có khả năng cho
truyền qua hoặc phản xạ các sóng vô tuyến có tần số (f) khác nhau. Mật độ các
hạt mang điện lớn thì sóng phản xạ có tần số phải càng lớn:
n ~ f
2

Để liên lạc đi xa người ta dùng các sóng ngắn có tần số thích hợp để sóng này
có thể phản xạ trên tầng điện li và do vậy sóng có thể truyền tới mọi nơi trên
mặt đất.
Trong thời kỳ Mặt Trời hoạt động mạnh đặc biệt là khi có sự bùng nổ thì các tia
Rơnghen và các dòng electron và proton đến Trái Đất được tăng cường. Khi các
dòng này va chạm vào khí quyển Trái Đất, không khí ở tầng điện li bị ion hóa
mạnh hơn dẫn đến mật độ các hạt mang điện được tăng lên rất nhiều lần. Điều
này dẫn đến tần số các sóng vô tuyến thỏa mãn điều kiện phản xạ ở tầng điện li
bị nâng cao. Các sóng vô tuyến mà các đài phát thường dùng không còn thỏa
mãn các điều kiện phản xạ nữa và do đó việc liên lạc bằng sóng vô tuyến không
còn diễn ra bình thường nữa, có khi bị mất hẳn. Điều này dẫn đến nhiều hậu quả
cho những hoạt động phụ thuộc vào liên lạc vô tuyến trong cuộc sống của con
người.
 Bão từ có thể làm tê liệt hệ thống
điện thế giới
[ 1 ]

Các nhà khoa học Mỹ đang lo ngại một
cơn bão từ sắp xảy ra có thể vô hiệu hóa

13
Bão từ và những ảnh hưởng đến trái đất GVHD : TSKH LÊ VĂN HOÀNG
toàn bộ hệ thống điện, mạng điện thoại, thậm chí cả hệ thống cấp nước
trên Trái Đất. Đây không phải là lần đầu tiên, ảnh hưởng của bão từ đối
với Trái Đất được nhắc tới. Năm 1859, một đợt "gió Mặt Trời" đã làm
cho các đường dây điện thoại đồng loạt bị cháy.
Viện khoa học quốc gia Mỹ (NAS) đang nghiên cứu để ra một bản báo cáo
về "bão" Mặt Trời trong tương lai gần và hy vọng báo cáo sẽ là hồi
chuông cảnh tỉnh toàn nhân loại về một hiểm họa tiềm ẩn. Xác suất phá
hoại của bão từ của Mặt Trời tuy nhỏ nhưng nếu xảy ra hậu quả sẽ khủng
khiếp.
Tiến sĩ Dan Baker, Chủ nhiệm chương trình nghiên cứu "bão" Mặt Trời
của NAS cho biết Mặt Trời đang hoạt động theo một quy luật khá chặt
chẽ.
Cứ 11 năm, nó lại giải phóng một đợt các dòng hạt điện tích tạo thành
"bão" Mặt Trời. Các nhà khoa học dự tính lần tiếp theo của sự kiện trên
là vào năm 2012. Bão Mặt Trời là nguyên nhân dẫn đến các trận bão từ,
và nó có liên hệ trực tiếp đến hiện tượng cực quang của Trái Đất và trên
các hành tinh khác.
Trong khoảng thời gian này, Mặt Trời giải phóng hàng tỷ tấn vật chất
xuống Trái Đất dưới dạng một cơn bão từ, có thể ảnh hưởng đến tất cả
các thiết bị điện của con người. Theo Tiến sĩ Baker, toàn bộ mạng điện dễ
bị ảnh hưởng và có thể bị vô hiệu hóa hoàn toàn.
[1] - thông tin trên wesite sở khoa học công nghệ Lâm Đồng ngày 6/2/2009 (www.lamdong.gov.vn)
Hệ thống điện tê liệt sẽ dẫn đến một hiệu ứng đôminô khủng khiếp: Toàn
bộ các hệ thống vận tải, liên lạc, thương mại, cơ quan chính phủ sẽ ngừng
hoạt động. Các máy bơm không làm việc được sẽ dẫn tới tê liệt mạng lưới
cung cấp nước, rồi sau đó hàng loạt thuốc men, thực phẩm sẽ bị hỏng do
các hệ thống làm lạnh không còn làm việc.

14