Quan sát “vũ điệu” từtrường gần
trái đất bằng kỹthuật 3D
Các nhà khoa họcđã chụpđược tấmảnh 3D đầu tiên của “vũ điệu” từ
trường kết nối với nhau trong không gian gần trái đất, được biếtđến nhưlà
các hoạtđộng tái kết nối từtrường.
Các dữliệu từvệtinh Cluster của ESA sẽgiúp chúng ta hiểu rõ hơn vềhiện
tượng tái kết nối từtrường, một quá trình có liên quan đến sựhình thành sao, các
vụnổmặt trời và sựthâm nhập của năng lượng gió mặt trời vào môi trường gần
trái đất.
Hiện tượng tái kết nối từtrường là một quá trình các đường sức từtrường
từ, vùng từtrường khác nhau va nhau và tái kết nối, rồi kết hợp với plasma bịtách
ra trướcđó. Plasma là một loại khí gồm có ion, electron nhưng lại không mang
điện, chiếm một khoảng không gian rộng lớn trong vũtrụvà được dẫn hướng bởi
hoạtđộng củađiện trường và từtrường.
Hiện tượng tái kết nối từtrường chuyểnđổi năng
lượng của từtrường thành năng lượng phần tử, tạo ra
các luồng và nung nóng plasma. Điều này ảnh hưởng
đến trên
trái đất
bởi nó có
khảnăng
ảnh
hưởng
đến vệ
tinh viễn
thông và
ngăn cản
việc sản xuấtđiện hiệu quảtrong các lò phảnứng tổng
hợp hạt nhân có kiểm soát. Trên trái đất, chúng ta
còn có thểnhìn thấyảnh hưởng này ởcác biểu hiện cực mạnh của Northern Light -
Bắc cực quang.
Vào ngày 1 tháng 10 năm 2001, 4 vệtinh Cluster bay theo đội hình cách trái
đất khoảng 110.000km ởvùng magnetotail, một vùng giống nhưmột chiếcđuôi
dài nằmởbềmặt ban đêm của từtrường trái đất. Các vệtinh bay lòng vòng quanh
vùng tái kết nối trong khoảng gần 15 phút.
Trong suốt hiện tượng tái kết nối, hình học của từtrường hình thành
thành hình chữX, còn được gọi là null từtrường.
(Trong điện tửvô tuyến, null là một vùng hoặc vectơmà trong vùng này tín
hiệu từ2 hoặc nhiều hơn 2 yếu tốanten trong một hệthống anten triệt tiêu nhau
Biểuđồ minh
họađường null-null
được quan sát bởi 4
vệtinh Cluster trong
vùng magnetotail của
trái đất vào ngày 10
tháng 1 năm
2001. (Ảnh: Biểuđồ
lồng: Chinese
Academy of Sciences
(C. Xiao), ảnh nền:
NASA)
hầu nhưhoàn toàn). Phân tích bằng kỹthuật 2D, các dữliệu vềtừtrường, tỷtrọng
plasma và vận tốc dòng thu thậpđược trong suốt hiện tượng này cho thấy, các vệ
tinh chỉnhìn thấyđược một vùng tái kết nối với hình dạng X, hay null từtrường.
Một nhóm nhà khoa học do các nhà nghiên cứu Trung Quốc dẫnđầuđã
thách thức kết quảnày, họcho rằng hiện tượng này có thể được nhìn thấy bằng kỹ
thuật 3D.
Các nhà khoa họcđã kiểm tra kết quảlý thuyếtđược xuất bản cách đây 20
năm vềtrước, kết quảdự đoán rằng, bất cứsựthay đổi nhỏvềchuyểnđộng nào
trong một khu vực tái kết nối nhưthếsẽtạo ra không chỉmột mà là hai vùng tái
kết nối liên kết vềmặt từtrường với nhau, một cặp null từtrường và có hình học
tái kết nối có liên kết với nhau vềmặt từtrường.
Bằng cách phân tích một tập hợp con của cùng dữliệuđó theo kỹthuật 3D
vớiđộ phân giải thời gian cao hơn, họ đã phát hiện ra hai vùng tái kết nối từ
trường được nhìn thấy rất rõ cùng vớiđường null-null, đường này liên kết hai null
từtrường, một hiện tượng chưa từng được quan sát trướcđó.
Vệtinh Cluster (Ảnh: ESA)
Chỉkhi nhìn thấy bằng kỹthuật 3D cùng các góc nhìn của vệtinh Cluster, các
nhà khoa học mới xác định được thật sựcó hai hiện tượng liên kết với nhau, xảy ra
cùng một lúc.
Khi giảm xuống hai chiều, hình học từtrường 3D phức tạp này vẫn phù
hợp với kết quảtrướcđó, kết quả đạtđược theo giả định bằng kỹthuật 2D, giả
định cho rằng đường null-null được nhìn thấy là mộtđiểm X. Nó còn phù hợp với
các kết quảtrướcđó được phát hiện trong phòng thí nghiệm và các kết quảtrong
vũtrụcó được từvệtinh Cluster .
“Đây là lầnđầu tiên sựliên kết giữa hai khu vực tái kết nối từtrường được
quan sát ở đúng chỗcủa chúng bằng kỹthuật 3D. Kết quảnày là một thành tựu
khoa học quan trọnn khác của vệtinh Cluster nhờvào sựhợp tác khoa học thành
công của các nhà nghiên cứu Trung Quốc, Mỹvà Châu Âu,” Ông Philippe Escoubet,
nhà khoa học dựán Cluster and Double Star của CơQuan Hàng Không Châu Âu,
phát biểu.