Luận văn Khảo sát chu kỳ hoạt động thứ 24 của mặt trời

nhận thấy có sự lặp lại của chỉ số này nó có tính chu kỳ, vì vậy đã có khá nhiều chu kỳ được đề xuất như chu kỳ 11 năm (Schwabe cycle), 22 năm (Hale cycle), 87 năm (Gleissberg cycle), 210 năm (Suess cycle), 2300 năm (Hallstatt cycle), 6000 năm (Xapsos and Burke). Hiện nay, người ta còn dùng đồng vị phóng xạ CP14P để xây dựng số liệu VĐMT, có một số chu kỳ được đề xuất như chu kỳ 105 năm, 131 năm, 232 năm, 385 năm, 504 năm, 805 năm, 2,241 năm (Damon and Sonnett, 1991). Nhìn chung trong những chu kỳ đề xuất phổ biến nhất vẫn là chu kỳ 11 năm và 22 năm. Chu kỳ 11 năm thường được sử dụng hơn chu kỳ 22 năm, đối với chu kỳ 11 năm số vết đen tăng lên trong bốn năm đầu và giảm đi trong bảy năm sau, khi chu kỳ đạt cực đại ứng với số vết đen cao nhất, sau cực đại số vết đen giảm dần rồi sau đó đạt cực tiểu ở cuối chu kỳ. Khi khảo sát hình dạng chu kỳ VĐMT, người ta nhận thấy nó có dạng hoạt động của một chiếc nôi, nâng lên rồi giảm xuống; riêng chu kỳ 22 năm liên quan đến sự đảo cực từ của Mặt trời, tôi sẽ đề cập ở phần sau. Về tài liệu VĐMT thì có khá nhiều, người ta chọn năm 1755 làm mốc để bắt đầu tính chu kỳ thứ nhất, từ 02/1755 đến 04/1766 là chu kỳ thứ nhất, tính cho đến nay đã trải qua 23 chu kỳ, hiện tại, Mặt trời đang bước vào chu kỳ thứ 24 (bắt đầu vào năm 2008). Tuy nhiên cũng cần lưu ý là không phải chu kỳ nào cũng là 11 năm, trong quá khứ có những chu kỳ kết thúc rất sớm 9 năm (chu kỳ 2 từ 1766 - 1775 ) có chu kỳ kéo dài đến gần 14 năm (chu kỳ 4 từ 1784 - 1798). Bản chất và nguyên nhân của các chu kỳ Mặt trời vẫn còn đang là điều bí ẩn đối với các nhà khoa học mặc dù hiện tại ta đã biết khá nhiều thông tin cũng như những quá trình đóng vai trò chủ yếu trong việc tạo nên các VĐMT.  Tính chất của chu kỳ: Đến thế kỷ XX, các nhà thiên văn học đã nắm được một số tính chất diễn biến của chu kỳ Mặt trời thông qua các định luật Sporer, Joy, Waldmerier, Hale_ Nicholson.  Định luật Sporer: Định luật Sporer dự đoán sự xuất hiện của VĐMT theo vĩ độ trong thời gian một chu kỳ hoạt động. Vào đầu chu kỳ, các vết đen thường xuất hiện trong khoảng 30 ° - 45 ° vĩ Bắc hay Nam trên bề mặt của Mặt trời. Trong suốt chu kỳ, các vết đen có dấu hiệu trôi dần về phía xích đạo, khi chu kỳ đạt cực đại vết đen ở vào khoảng 15 ° vĩ Bắc hoặc Nam. Đến cuối chu kỳ các vết đen vẫn tiếp tục trôi về vĩ độ thấp hơn, khoảng 7 ° tiến gần về xích đạo Mặt trời. Chu kỳ tiếp theo lặp lại như vậy. Mô hình này đã được Maunder minh hoạ dưới dạng giản đồ bướm (Butterfly- Diagram). Hình 1.16. Giản đồ bướm (Internet)  Định luật Joy: Các vết đen Mặt trời không xuất hiện riêng lẻ mà chúng tồn tại thành từng cặp đôi, vết đen xuất hiện trước gọi là vết dẫn trước, vết đen xuất hiện sau gọi là vết kéo theo và đặc biệt giữa chúng có sự định hướng Đông –Tây, vết dẫn trước ở phía Đông và vết kéo theo ở phía Tây. Sự định hướng này không phải theo vĩ tuyến mà vị trí của chúng có sự chênh lệch về vĩ độ. (Ảnh minh hoạ).  Định luật Hale- Nicholson: Định luật Hale- Nicholson nói về hiện tượng phân cực của các nhóm VĐMT. Hầu hết các vết đen xuất hiện thành cặp, định hướng Đông -Tây (định luật Joy), các vết dẫn trước ở cùng một bán cầu sẽ có sự phân cực giống nhau, nhưng sẽ là ngược lại với các vết dẫn trước ở bán cầu kia. Trong chu kì tiếp theo sự phân cực của các vết dẫn trước ở bán cầu đó sẽ ngược lại với chu kỳ trước đó. Như vậy phải sau 22 năm, sự phân cực của các cặp vết đen ở mỗi bán cầu mới được lặp lại. Bên cạnh sự đảo cực của các cặp vết đen, người ta còn nhận thấy rằng cực từ Mặt trời cũng có sự đảo cực trong mỗi chu kỳ 11 năm, sự đảo cực này sẽ được giải thích ở phần sau, và Mặt trời cũng phải mất 22 năm mới lặp lại sự phân cực như trước đó.Vì vậy, chu kì 22 năm liên quan đến hoạt động từ trường của Mặt trời hay còn gọi là chu kỳ hoạt động từ Mặt trời (The Solar Magnetic Cycle). Hình 1.18. Định luật Hale –Nicholson (Internet) Hình 1.17. Định luật Joy (Internet)  Hiệu ứng Waldmeier ( Waldmeier Effect) Các chu kỳ hoạt động của Mặt trời diễn ra không giống nhau về cường độ, thời gian kéo dài của một chu kỳ, cũng như thời điểm chu kỳ đạt cực đại, (tức là thời điểm trong chu kỳ mà Mặt trời có nhiều vết đen nhất), cực tiểu (tức là thời điểm trong chu kỳ mà Mặt trời có ít vết đen nhất) Những chu kỳ mà Mặt trời hoạt động mạnh thì thời gian đạt đến cực đại của chu kỳ nhanh hơn những chu kỳ hoạt động yếu, và cực đại lệch về phía đầu chu kỳ nhiều hơn những chu kỳ hoạt động yếu. Người ta nhận thấy rằng giữa thời gian đạt cực đại và cực tiểu cũng như biên độ (giá trị cực đại của số VĐMT) của chu kỳ trước có liên quan đến cực đại và cực tiểu cũng như biên độ của chu kỳ tiếp theo. Trong đó: A(n) : là khoảng thời gian tính từ cực tiểu của chu kỳ thứ n-1 đến cực đại của chu kỳ thứ n. Hình 1.19. Hiệu ứng Waldmeier (Internet) D(n) : là khoảng thời gian tính từ cực đại của chu kỳ thứ n đến cực tiểu của chu kỳ thứ n+1. K (n,n+1) : là khoảng thời gian giữa cực đại của chu kỳ thứ n và n+1. M (n) : là biên độ cực đại của chu kỳ thứ n. Hoạt động Mặt trời bao gồm hai nhóm: HRV (high rising velocity): tức là có A(n) tăng nhanh, và LRV (low rising velocity) : tức là có A(n) tăng chậm. HRV bao gồm các chu kỳ 1, 5, 7, 9,19 và 21. LRV bao gồm các chu kỳ 2, 3, 4, 6, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 22, và 23. M(n) = 311,64 – 36,96 A(n) (1.5), đối với các chu kỳ nhóm HRV. M(n) = 263,30 – 37,93 A(n) (1.6), đối với các chu kỳ nhóm LRV. Và: K (n,n+1) = 1,95 D(n) -3,14 (1.7) Trên thực tế khi nghiên cứu về chu kỳ hoạt động Mặt trời ta vẫn có thể vận dụng tính chất này để phục vụ cho việc tiên đoán cho những chu kỳ kế tiếp sau chu kỳ hiện tại. Sự sụt giảm các vết đen tức là sự sụt giảm của hoạt động Mặt trời có thể gây ra các “thời kì băng giá nhỏ”, làm nhiệt độ trên toàn cầu giảm từ 0,5  1 độ. Thực tế trong quá khứ có một thời kì dài từ năm 1645 đến 1715 Mặt trời ít hoạt động, gọi là “cực tiểu Mauder”, đặt theo tên của nhà thiên văn người Anh đã phát hiện ra nó. Khoảng thời gian này cũng tỏ ra khá phù hợp với “thời kì băng giá nhỏ” ở Bắc Âu vào cuối thế kỉ XVII. Trước kia, người ta biết đến hoạt động Mặt trời qua vết đen Mặt trời, ngày nay, các nhà khoa học đã biết được những dạng hoạt động khác của Mặt trời như tai lửa, trường sáng, bùng nổ Mặt trời trong Sắc cầu và Nhật hoa hay CME, tất cả các dạng hoạt động này có mối liên hệ với nhau, cái này có thể là nguyên nhân của cái kia, và tất cả chúng cũng thể hiện tính quy luật hoạt động có chu kỳ. Ở những thời điểm chu kỳ đạt cực đại, Mặt trời hoạt động mạnh, có nhiều vụ BNMT, BNMT tuỳ mức độ có thể dẫn đến hiện tượng CME. BNMT và CME thường đi cùng nhau. Có BNMT sẽ có CME nhưng có CME lại chưa chắc có BNMT, vào cuối chu kỳ lại hay xảy ra các trận bão Mặt trời (gồm BNMT và CME), như chu kỳ 23 vừa qua. Ngoài ra, khi khảo sát thông lượng bức xạ của Mặt trời như bức xạ UV, EUV và thông lượng bức xạ vô tuyến F10,7 cm (hay 2800 MHz) cũng có sự biến thiên theo chu kỳ 11 năm, tương tự như chu kỳ VĐMT, ở giai đoạn đầu chu kỳ các bức xạ này được ghi nhận có giá trị thấp và sau đó tăng dần đến cực đại của chu kỳ và giảm xuống đạt cực tiểu vào cuối chu kỳ, vì vậy, đây cũng là một thông số được dùng để đánh giá cũng như tiên đoán chu kỳ hoạt động Mặt trời. 1.8. Từ trường Mặt trời Mặt trời có từ trường rất mạnh và phức tạp, từ trường tại một điểm trên bề mặt trung bình vào khoảng 1 Gauss gấp hai lần từ trường Trái đất. Từ trường Mặt trời mở rộng ra không gian và đến tận hành tinh xa nhất (Pluto), được gọi là từ trường liên hành tinh IMF (Interplanetary Magnetic Field), khi gió mặt trời phát ra đi vào không gian vũ trụ mang theo IMF đến các hình tinh tương tác với từ trường của các hành tinh tạo nên hiện tượng cực quang. Từ trường đóng một vai trò quan trọng trong hầu hết các khía cạnh hoạt động của Mặt Trời (các vết đen, trường sáng, BNMT, CME, gió mặt trời, và tính chất của quầng nhật hoa). Việc giải thích nguồn gốc và bản chất từ trường của Mặt trời còn là một câu hỏi lớn và nan giải với giới khoa học. Việc tìm hiểu từ trường Mặt trời liên quan đến việc nghiên cứu hoạt động Mặt trời. Ngày nay, nhờ sử dụng lý thuyết từ thuỷ động học (Magneto- hydro- dynamics: MHD), người ta nhận thấy rằng từ trường Mặt trời có nhiều biến động hơn từ trường Trái đất, đồng thời được chia thành các thành phần sau: từ trường tổng (Global), từ trường mạng (Network), từ trường của các dạng hoạt động Mặt trời. Bảng 1.3. Các dạng từ trường Mặt trời Tên Giá trị (Tesla) Từ trường tổng 0,0001 Hình 1.20. Dự đoán F10,7cm (Internet) Từ trường mạng Từ trường của VĐMT Từ trường của trường sáng 0,002 0,2 0,02 Từ trường tổng của Mặt trời là một từ trường yếu trong tất cả các dạng từ trường, có sự phân cực Bắc –Nam, từ trường tổng thay đổi theo chu kỳ 11 năm, nó có thể là sự tổng hợp những tàn dư của từ trường còn sót lại vào giai đoạn cực tiểu của mỗi chu kỳ, sau mỗi chu kỳ lại có sự đảo cực từ, điều này liên quan đến chu kỳ 22 năm của HĐMT. Như vậy, chu kỳ hoạt động thực sự của Mặt trời là 22 năm và chu kỳ vết đen 11 năm mà tôi sẽ khảo sát sau đây được xem là một phần riêng của chu kỳ hoạt động năng lượng từ trường của Mặt trời2T. Từ trường của vết đen là mạnh nhất của Mặt trời, Mặt trời được xem là một nam châm khổng lồ với các đường sức từ xuyên qua nó và ló ra ở gần các cực từ Bắc và Nam. Do Mặt trời chuyển động vi sai làm kéo, dãn, xoắn, trộn các đường sức từ thành những vòng sức từ, một số ló ra ở bề mặt Mặt trời hình thành nên các vết đen Mặt trời, vành khí và tai lửa. Ở nhật hoa từ trường tạo nên một mạng lưới phức tạp. Các đường sức từ liên kết giữa các vết đen trong nhóm và giữa các nhóm vết đen tạo thành những vòng dây từ trường có cực từ Bắc –Nam gọi là các đường sức đóng, những đường sức từ còn lại gần như thẳng góc với bề mặt Mặt trời gọi là đường sức mở. Ở vị trí những đường sức mở là hốc nhật hoa, thường xuất hiện ở vùng cực. Hình 1.21. Mô hình giải thích sự hình thành VĐMT (Internet) Magnetic Flux: đường sức từ Differential rotation: chuyển động vi sai Do Mặt trời có cấu trúc lớp, mỗi lớp lại chuyển động với vận tốc khác nhau nên những đường sức từ bị xoắn chặt vào nhau tạo thành những bó cuộn đường sức từ, đây chính là nguyên nhân gây nên hiện tượng bùng nổ Mặt trời, bản thân những bó đường sức từ này là những dòng plasma, khi các đường vòng xoắn chặt vào nhau có thể xảy ra hiện tượng phun trào plasma (CME). 1.9. Mô hình giải thích hoạt động Mặt trời Như chúng ta đã biết hoạt động Mặt trời chính là sự biến đổi điện từ trường của nó. Nguyên nhân chính gây nên từ trường của Mặt trời là các dòng chuyển động plasma. Từ trường của Mặt trời rất lớn và phức tạp, do đó để có thể giải thích cặn kẽ cơ chế hoạt động của Mặt trời là điều không dễ dàng. Các nhà khoa học với sự trợ giúp của kĩ thuật hiện đại và những vệ tinh họ đã đề xuất một số mô hình giải thích các hoạt động của Mặt trời nhằm mục đích giải thích cơ chế hoạt động từ trường của Mặt trời. Đã có nhiều mô hình được nêu ra nhưng trong số đó đáng chú ý nhất là mô hình của Babcock (1961) sau đó được Leighton bổ sung (1964,1969), mô hình Babcock dựa trên nền cơ sở là thuyết từ thủy động học MHD (the magnetohydrodynamical ), theo Babcock từ trường Mặt trời gồm hai thành phần là trường cực (Poloidal field lines), dọc theo kinh tuyến, và trường xoắn (Toroidal field lines), bao quanh Mặt trời theo vĩ tuyến. Vào đầu mỗi chu kỳ, từ trường phân cực Bắc – Nam dọc theo trục cực như một lưỡng cực từ (diople), các đường sức từ phân bố dọc theo kinh tuyến. Do chuyển động vi sai giữa các lớp Mặt trời có vận tốc khác nhau tùy thuộc vào vĩ độ nên các đường sức từ bị xoắn lại tạo thành trường xoắn. Quá trình này gọi là hiệu ứng Ω . Do Mặt trời quay từ Tây sang Đông các đường sức từ bị kéo dãn quấn quanh Mặt trời, khi cường độ đủ mạnh chúng trồi lên bề mặt và có sự vặn xoắn các đường sức từ theo Hình 1.22. Từ trường Nhật hoa (Internet) phương kinh tuyến tạo thành những vòng đường sức từ (magnetic loops), kết quả tạo thành những cặp vết đen định hướng Đông – Tây, vết dẫn trước ở phía Đông, vết kéo theo ở phía Tây (giải thích được định luật Joy). Vết dẫn trước ở hai nửa bán cầu có phân cực ngược nhau. Vết kéo theo thì gần cực hơn và có phân cực ngược với cực từ của vết dẫn trước ở bán cầu đó. Quá trình tiếp theo là sự tái lặp từ trường cực, vào giai đoạn cuối của mỗi chu kỳ các cặp vết đen lưỡng cực mất dần liên kết với các đường sức từ. Vết dẫn trước trôi về xích đạo, tại đây có sự triệt tiêu từ trường lẫn nhau, còn vết kéo theo ở hai bán cầu sẽ trôi về phía cực từ, tại cực từ có sự triệt tiêu với từ trường ban đầu và hình thành nên lưỡng cực từ mới, ngược hướng với từ trường ban đầu, giải thích sự đảo cực từ của từ trường Mặt trời, kết thúc một chu kỳ hoạt động Mặt trời, quá trình này gọi là hiệu ứng α , như vậy, sau một chu kỳ kế tiếp thì sự phân cực từ trường Mặt trời mới được lặp lại. Mô hình Babcock đã cơ bản giải thích được một số tính chất của hoạt động Mặt trời nhưng vẫn chưa đề cập đến chu kỳ 11 năm, nguyên nhân hiệu ứng α và nguồn gốc từ trường ban đầu.  Mô hình dòng chảy kinh: Ngày nay ta biết rằng Mặt trời có cấu trúc lớp và sự tự quay của các lớp khí không giống nhau, giả thuyết đặt ra là lớp quay chuyển tiếp giữa vùng bức xạ và vùng đối lưu là nguyên nhân gây nên hiện tượng Dynamo Mặt trời. Mô hình dòng chảy kinh do bà Mausumi Dikpati và Paul Chabonneau đề xướng, trong đó dòng chảy kinh (Meridional Flow) là những dòng chảy trên bề mặt trời theo hướng kinh tuyến, dòng chảy này thực chất là những dòng plasma và là một vòng khép kín, dòng chảy bắt đầu từ vĩ độ thấp gần xích đạo đi ngược về phía cực từ sau đó chuyển xuống dưới vùng đối lưu (≈ 0,7 R) trở về xích đạo, tốc độ dòng chảy ở nhánh trên lớn hơn tốc độ dòng chảy ở nhánh dưới. Những dòng chảy này “chở” các vết đen về phía vùng cực làm triệt tiêu chúng và thiết lập cực từ mới gây nên sự đảo cực từ trường Mặt trời, như vậy, theo bà Mausumi Dikpati việc đảo cực từ trường nhanh hay chậm là do tốc độ của dòng chảy kinh và chiều dài của một chu kỳ có liên quan đến tốc độ này. Hình 1.25. Mô hình dòng chảy kinh (Internet) Ở mỗi chu kỳ tốc độ dòng chảy này khác nhau, chu kỳ có tốc độ dòng chảy nhanh thì kết thúc nhanh hơn và ngược lại. Sự bổ sung của mô hình này cho phép giải thích được việc đảo cực chậm của chu kỳ 23 vừa qua, là do tốc độ dòng chảy kinh “chở” các vết kéo theo về cực Nam chậm hơn về cực Bắc nên dẫn đến việc cực Nam đảo cực từ chậm hơn cực Bắc. Nếu tính được tốc độ của những dòng chảy kinh trong những chu kỳ hoạt động Mặt trời sẽ rất có ích trong việc tiên đoán cũng như khảo sát chu kỳ hoạt động thực tiễn sẽ diễn ra. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHU KỲ HOẠT ĐỘNG MẶT TRỜI THỨ 24 Chúng ta đều biết rằng sự sống trên Trái đất tồn tại được là nhờ Mặt trời. Mặt trời là nguồn cung cấp ánh sáng và nhiệt năng cho Trái đất. Nhưng có rất ít người biết tường tận về cấu trúc Mặt trời cũng như ảnh hưởng của nó đối với môi trường khí hậu. Do đó, có những nhầm lẫn, và những luồng thông tin lệch lạc, mê tín dị đoan gây hoang mang trong cộng đồng. Chính vì vậy, chúng ta càng thấy được nhiệm vụ quan trọng của thiên văn vật lý là làm rõ những hiện tượng liên quan đến thời tiết vũ trụ và đặc biệt là những biến đổi khí hậu trên Trái đất. Liệu rằng, những hoạt động Mặt trời có liên quan đến những thiên tai (động đất, sóng thần,..) đã và đang diễn ra trên hành tinh chúng ta hay không, trong luận văn này, bên cạnh nghiên cứu về chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 24, tôi cũng sẽ tìm hiểu về vấn đề này. Như đã trình bày ở trên, việc giải thích tường tận tính chất, hoạt động của từ trường Mặt trời không phải là một việc dễ dàng, do đó, việc nghiên cứu chu kỳ hoạt động Mặt trời rất khó khăn và phức tạp. Nhưng Mặt trời có một đặc điểm là nó có sự nhớ từ, vì vậy người ta dựa vào những từ trường còn sót lại của chu kỳ trước để đưa ra những tiên đoán cho chu kỳ tiếp theo về hình dạng, cường độ, và chiều dài của chu kỳ mới; khi chu kỳ mới bắt đầu thì tiếp tục theo dõi, so sánh giữa hoạt động thực tiễn với những gì đã dự đoán, vì những mô hình giải thích hoạt động của Mặt trời cũng chỉ cho ta những dự đoán tương đối, không mô hình nào có khả năng dự đoán chính xác hoạt động Mặt trời, nên có rất nhiều dự đoán khác nhau. Trong bài này, tôi cũng sẽ trình bày theo trình tự như trên, tôi sẽ đi từ những dự đoán cho chu kỳ hoạt động thứ 24 và sau đó là khảo sát hoạt động thực tiễn của Mặt trời ở giai đoạn đầu của chu kỳ đã bắt đầu được 2 năm. 2.1. Những thông số đánh giá hoạt động Mặt trời: 2.1.1. Số vết đen Mặt trời. Hai số VĐMT được sử dụng chính là: Số VĐMT quốc tế được tính và báo cáo bởi trung tâm dữ liệu về số VĐMT (SIDC) ở Brussels, Bỉ. Số VĐMT Boulder: được tính và báo cáo bởi hiệp hội NOAA của SEC tại Boulder, Colorado, Hoa Kì. Bên cạnh số vết đen còn có cả số nhóm vết đen, diện tích và vị trí của vết đen, những thông số này được thu thập từ đài quan sát hoàng gia Greenwich từ tháng 3 năm 1847 nhưng đến năm 1976 thì ngưng lại. Tiếp đó, Hiệp hội khí quyển học và đại dương học quốc gia Hoa kỳ (NOAA) thực hiện công việc này từ năm 1976 cho đến nay. Trong bài báo cáo này, tôi sẽ sử dụng dữ liệu số vết đen của trung tâm phân tích dữ liệu về tác động của Mặt trời (SIDC), Brussel, Bỉ. Những số liệu này được tập hợp từ khoảng 70 trạm quan sát phân bố trên khắp thế giới (10% ở Bỉ, 60% ở châu Âu, phần còn lại ở các châu lục khác), tất cả những chỉ số vết đen này đều được tính theo công thức của Wolf với hệ số k ở mỗi trạm quan sát khác nhau là khác nhau. Ban đầu, SIDC tập hợp số liệu của khoảng 40 trạm sau đó công bố, nhưng số vết đen này chỉ được xem là số vết đen tạm thời mà thôi. Sau khi đã tập hợp đủ số liệu của tất cả các đài quan sát chuyển về, SIDC mới tính toán cho ra số vết đen lần thứ hai, nếu giá trị có sự sai lệch không vựơt quá 5% thì số liệu vết đen ban đầu được xem là số vết đen chính thức, nếu vượt quá 5% thì số vết đen lần hai được xem là số vết đen chính thức và được công bố lại. Vì số vết đen ở mỗi trạm quan sát khác nhau thì khác nhau, và số vết đen cũng thay đổi hằng ngày, vì vậy để cho tiện trong việc tính toán, người ta đã tìm cách làm trơn số vết đen (Smoothed Sunspot Number), thực chất là tính tổng trung bình của 13 tháng trong đó tập trung vào tháng cần làm trơn. Công thức làm trơn số vết đen tháng: 6 6 5 4 3 2 1 1 2 3 4 5 2 2 12 ms R RR R R R R R R R R R R R − + − − − − − + + + + ++ + + + + + + + + + + + = (1.8) Trong đó: RRmsR: số vết đen tháng đã được làm trơn. R: số vết đen của tháng cần làm trơn. RR+iR: số vết đen của tháng sau tháng cần làm trơn i tháng. RR-iR: số vết đen của tháng trước tháng cần làm trơn i tháng. Các số liệu vết đen này có thể được lấy từ trang web sau: 5TUwww.sidc.oma.beU5T.  Số liệu hằng ngày có cấu trúc như sau: Cột thứ nhất: năm, tháng và ngày. Cột thứ hai: năm và phần trăm của năm (theo năm Julian: 365,25 ngày). Cột thứ ba: số vết đen. Cột thứ tư và thứ năm: số vết đen ở nửa cầu Bắc và nửa cầu Nam của Mặt trời. Ví dụ: số liệu vết đen hằng ngày từ ngày 01/01/2008 đến ngày 05/01/2008. (1) (2) (3) (4) (5) 20080101 2008.000 7 0 7 20080102 2008.003 7 0 7 20080103 2008.005 7 0 7 20080104 2008.008 10 0 10 20080105 2008.011 8 8 0  Số liệu hàng tháng: là trung bình số vết đen của tháng được công bố, có cấu trúc như sau: Cột thứ nhất: năm và tháng. Cột thứ hai; năm và phần trăm của năm (năm Julian =365,25 ngày). Cột thứ ba : số vết đen. Cột thứ tư: số vết đen hàng tháng đã được làm trơn. Ví dụ: số vết đen từ 01/2008 đến 08/2008. (1) (2) (3) (4) 200801 2008.041 3.3 4.2 200802 2008.123 2.1 3.6 200803 2008.205 9.3 3.3 200804 2008.287 2.9 3.4 200805 2008.372 3.2 3.5 200806 2008.454 3.4 3.3 200807 2008.539 0.8 2.8 200808 2008.624 0.5 2.7  Số vết đen hằng năm: là trung bình số vết đen của năm được công bố. Cột thứ nhất: năm (lấy ngay giữa). Cột thứ hai: số vết đen trung bình năm. Ví dụ: số vết đen từ năm 2008 và 2009. (1) (2) 2008.5 2.9 2009.5 3.1 2.1.2. Các chỉ số địa từ Các vụ bùng nổ Mặt trời, các tai lửa và CME theo gió Mặt trời đến Trái đất làm biến đổi từ trường của Trái đất. Vì vậy các chỉ số địa từ cũng là một thông số đánh giá hoạt động mặt trời một cách hiệu quả. Có các chỉ số từ như là: Dst, Kp, Ap. Chỉ số nhiễu loạn Dst (Disturbance Storm Time Index): là chỉ số biểu diễn sự biến thiên của thành phần nằm ngang của từ trường Trái đất, do Sugiura đề xuất 1964. Chỉ số hành tinh Kp (Planetary Index): chỉ số này thể hiện mối quan hệ giữa gió Mặt trời và mức nhiễu loạn của trường địa từ, do Bartel đề xuất năm 1930, chỉ số này được rút ra từ các trạm đo đạc trên khắp thế giới và được tính trên thang giả Logarith. Chỉ số ap: tương tự như chỉ số Kp nhưng lấy trên thang giả tuyến tính. Chỉ số Ap (A Index): là chỉ số thể hiện sự biến thiên của địa từ trong một ngày và được lấy trên thang đo tuyến tính. Bảng 2.1. Mối liên hệ giữa Kp và Ap K Giá trị biến thên nT A 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0-4 5-9 10-19 20-39 40-69 70-119 120-199 200-329 330-499 ≥ 500 0 3 7 15 27 48 80 140 240 400 Các chỉ số Dst ,Kp và Ap có thể lấy từ trang web: 5TU Số liệu từ trang web này có cấu trúc như sau: Cột (1): năm, tháng, ngày. Kp có 8 giá trị từ 0, 0+, 1- ..... 9-, 9. ap có 8 giá trị từ 0, 2, 3, 4, ...... Ap có một giá trị. Ví dụ chỉ số Kp và Ap từ ngày 01/0102008 đến ngày 10/01/2008. (1) Kp [8] sum ap [8] Ap 20080101 2-2-1-1 1-1-1-1 8 6 6 3 4 3 3 3 4 4 20080102 0+0 0+0+0+1-1 0+ 3+ 2 0 2 2 2 3 4 2 2 20080103 0 1-0+0+0+0 0+1- 3- 0 3 2 2 2 0 2 3 2 20080104 0 0 0 1-1-1 0+2- 4+ 0 0 0 3 3 4 2 6 2 20080105 2 3 4-4-4-3 4-4 27- 7 15 22 22 22 15 22 27 19 20080106 3-4-3 2+3 4-4-3+ 25+ 12 22 15 9 15 22 22 18 17 20080107 4 4-2+3 3 1+1+3- 21+ 27 22 9 15 15 5 5 12 14 20080108 2+3 3-3 2+4-3+3 23+ 9 15 12 15 9 22 18 15 14 20080109 3+2+2+2-1 1 1 2- 14+ 18 9 9 6 4 4 4 6 8 20080110 2 1-1 1 1+1 1-1 9- 7 3 4 4 5 4 3 4 4 2.1.3. Thông lượng 10,7 cm: Thông lượng 10,7 cm (F10,7 cm) là năng lượng bức xạ toàn phần của Mặt trời trong một đơn vị thời gian qua một diện tích cho trước xung quanh bước sóng vô tuyến 10.7 cm, tương đương với tần số 2,8 GHz. Số liệu này được công bố từ tháng 2 năm 1947, đơn vị là sfu (solar flux unit). 1sfu = 10P-22P.mP-2P.HzP-1 Số liệu về F10,7 được công bố trên trang web: 5TU có cấu trúc như sau: Cột thứ nhất: năm . Cột thứ hai: tháng. Cột thứ ba: ngày. Cột thứ tư: thông lượng bức xạ F10,7 cm. Ví dụ: F10,7 cm từ ngày 01/01/2008 đến 05/01/2008. 2008 01 01 79 2008 01 02 80 2008 01 03 79 2008 01 04 79 2008 01 05 80 2.1.4. Bùng nổ Mặt trời. Khi công bố số liệu bùng nổ Mặt trời người ta chỉ quan tâm đến 3 loại C, M, X vì loại B có năng lượng bức xạ không đáng kể. Số liệu bùng nổ Mặt trời có thể lấy trên trang web U Số liệu này được cho cùng với thông lượng bức xạ F10,7 cm, số vết đen, diện tích vết đen,trong đó các loại bức xạ trong bùng nổ Mặt trời thể hiện ở cột 10, 11, 12 tương ứng với ba cấp C - M – X. Ví dụ: C M X 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12. 13 14 15 16 2008 01 01 79 11 30 0 -999 A0.0 1 0 0 1 0 0 0 2008 01 02 80 13 30 0 -999 A0.0 1 0 0 0 0 0 0 2008 01 03 79 13 20 0 -999 A0.0 0 0 0 0 0 0 0 2008 01 04 79 26 30 1 -999 A0.0 0 0 0 0 0 0 0 2008 01 05 80 12 20 0 -999 A0.0 0 0 0 0 0 0 0 2.2. Dự báo về chu kỳ hoạt động Mặt trời thứ 24. Nhìn chung việc dự đoán hoạt động Mặt trời dựa trên nghiên cứu hoạt động của các chu kỳ trước. Những dự đoán cho một chu kỳ thường đựợc đưa ra vào thời gian cực tiểu của chu kỳ trước đó. Hiện có rất nhiều dự đoán cho chu kỳ thứ 24 với việc sử dụng những phương pháp khác nhau chẳng hạn như: phương pháp khí hậu học (Climatology _C), phương pháp khí hậu học hiện tại (Recent Climatology _R), phương pháp dựa trên mô hình Dynamo Mặt trời (Dynamo Model_D), phương pháp dựa vào quang phổ (Spectral_S), phương pháp dựa vào từ trường còn sót lại của những chu kỳ trước (Precursor_P), phương pháp dựa vào mạng Nơtron (Neutral Network_N), được thống kê trong bảng sau. Bảng 2.2. Tập hợp những tiên đoán cho chu kỳ hoạt động thứ 24 của Mặt trời. Số VĐMT cực đại Thời gian đạt cực đại Phương pháp dự đóan Tác giả và thời gian dự đoán 185 2010 – 2011 C Horstman (2005) 180± 32 - P Thompson (1993) 180 2014 S Tsirulnik, Kuznetsova, and Oraevsky (1997) 152–197 - P Podladchikova, Lefebvre, and Van der Linden (2006) 155–180 - D Dikpati, de Toma, and Gilman (2006) 160± 25 - P Hathaway and Wilson (2006) 160± 54 2010.6 R Current work 148 P aa_min (2006) 145 2009.96 N Maris and Oncica (2006 145± 30 2010 D Hathaway and Wils