Tóm tắt Luận án Nghiên cứu các nguyên nhân gây biền thiên hàng ngày đối với sự phát triển của Spread F xích đạo

tinh GRBR (GNU Radio Beacon Receiver) từ C/NOFS hoạt động; tuy nhiên, hiện nay chỉ còn duy nhất 1 thiết bị thăm dò thẳng đứng tại Bạc Liêu, được vận hành và khai thác bởi các nhà khoa học Nhật Bản. Do vậy, cần có biện pháp khai thác hiệu quả số liệu hiện có ở nước ta theo các hướng nghiên cứu mới, đặc biệt là số liệu từ máy thăm dò điện ly thẳng đứng. Lợi ích của nghiên cứu ESF không chỉ giúp tìm kiếm thêm hiểu biết cơ bản về hiện tượng mà còn hướng đến mục tiêu từng bước ứng dụng vào thực tiễn trong nước nhằm nâng cao hiệu quả của truyền thông - định vị vệ tinh. Tuy nhiên, câu hỏi đặt ra là làm cách nào tham gia vào quá trình nghiên cứu hiện tượng này với điều kiện thực tế với số liệu quan trắc tại Việt Nam? Nghiên cứu sinh chọn giải pháp là nghiên cứu ESF tại khu vực khác (Trung tâm Thái Bình Dương), nơi có nhiều nguồn số liệu - đặc biệt dồi dào về số liệu thăm dò thẳng đứng - để hiểu rõ hơn hiện tượng và sau đó áp dụng phương pháp nghiên cứu với số liệu trong nước. Đề tài “Nghiên cứu các nguyên nhân gây biến thiên hàng ngày đối với sự phát triển của spread F xích đạo” được chọn xuất phát từ nhu cầu tiếp cận hướng nghiên cứu đang rất được quan tâm về ESF, bước đầu trang bị và nâng cao năng lực nghiên cứu chủ đề này bằng việc sử dụng tất cả các nguồn số liệu, tài liệu hiện có thu thập được tại cùng một khu vực để nghiên cứu đồng thời hai 3 nguồn kích thích trong việc tìm kiếm thêm đặc tính hình thành - xuất hiện ESF ở quy mô thời gian ngắn hơn so với tất cả các báo cáo đã công bố. Đây là bước trung gian hướng đến mục tiêu cuối cùng là nghiên cứu biến thiên ESF hàng ngày. Mục đích của luận án: bao gồm hai phần. Thứ nhất, luận án làm sáng tỏ phương pháp trích lọc thông tin từ thăm dò thẳng đứng (điện ly đồ) cho việc nghiên cứu cấu trúc dạng sóng quy mô lớn và cấu trúc bong bóng plasma xích đạo (Equatorial Plasma Bubbles - EPB). Đây là điểm quan trọng trong phương pháp sử dụng điện ly đồ cho mô tả gián tiếp hai hình thái phát triển ESF vào giai đoạn đầu tiên và cuối cùng trong bối cảnh khan hiếm số liệu quan trắc trực tiếp. Thứ hai, luận án đóng góp thêm một vài bằng chứng nhằm tiếp tục làm sáng tỏ các quan điểm hiện tại về nguyên nhân gây biến thiên hoạt động ESF hàng ngày tại khu vực nghiên cứu và đánh giá vai trò của các yếu tố điều khiển ESF. Đối tượng nghiên cứu của luận án: bao gồm hiện tượng spread F và hai nguồn gây ra sự biến đổi hoạt động này theo thời gian trong phạm vi các đảo thuộc Trung tâm Thái Bình Dương và hoạt động của spread F - cấu trúc bong bóng plasma xích đạo tại Việt Nam và khu vực lân cận. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án: là góp phần làm sáng tỏ lý thuyết về yếu tố điều khiển hoạt động ESF ở quy mô thời gian hàng tháng, hướng đến việc áp dụng phương pháp nghiên cứu cho các quy mô thời gian ngắn hơn; ý nghĩa thực tiễn của luận án là khả năng áp dụng kết quả nghiên cứu vào dự báo ESF trong mối quan hệ với hoạt động của hệ thống truyền thông - định vị vệ tinh tương lai. 4 Những điểm mới của luận án: - Khẳng định bằng chứng mới về vết phản xạ nhiều lần là dấu hiệu điện ly đồ của cấu trúc dạng sóng quy mô lớn. - Nghiên cứu đồng thời vai trò của hai yếu tố kích thích đối với spread F ở quy mô thời gian hàng tháng cho thấy vận tốc nâng lên thẳng đứng cực đại của lớp F đóng vai trò quan trọng, trong đó có thể tồn tại hai nguồn kích thích khác nhau gây ra giá trị vận tốc cực đại là sự biến đổi độ lớn của dòng điện xích đạo vào phân điểm và lực triều số sóng 2 vào chí điểm. - Dấu hiệu điện ly đồ của cấu trúc bong bóng plasma xích đạo là các dạng spread F phức hợp quan trắc tại các trạm xa xích đạo phân biệt với các dạng spread F xảy ra tại khu vực xích đạo từ. Cấu trúc của luận án gồm bốn chương - ngoài phần mở đầu, kết luận và kiến nghị về các nghiên cứu tiếp theo. - Chương một: giới thiệu tổng quan về đặc tính của plasma khu vực xích đạo từ, hiện tượng spread F và thiết bị nghiên cứu. - Chương hai: giới thiệu kết quả nghiên cứu vai trò của cấu trúc dạng sóng quy mô lớn đối với spread F. - Chương ba: giới thiệu kết quả nghiên cứu về vai trò của hai yếu tố điều khiển đối với spread F. - Chương bốn giới thiệu kết quả nghiên cứu cấu trúc bong bóng plasma cho khu vực Việt Nam theo hướng mở rộng và bổ sung các nghiên cứu đã có. Kết quả của luận án đã được công bố trong 1 báo cáo poster tại hội nghị chuyên đề quốc tế, 2 bài báo quốc tế và 1 bài báo trong nước. CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN LY VÙNG XÍCH ĐẠO VÀ SPREAD F 5 1.1. Điện ly vùng xích đạo Tầng điện ly của Trái Đất là khu vực khí quyển bị ion hóa một phần nằm ở khoảng độ cao từ 60 đến 1000 km trên mặt đất. Vào ban đêm, chỉ còn lớp F tồn tại ở khoảng độ cao 250 – 500 km. 1.2. Spread F xích đạo 1.2.1. Spread F xích đạo và quan trắc spread F xích đạo Hình 1.5: Vết trải rộng độ cao (bên trái) và tần số (bên phải) ESF (phát hiện năm 1934, bắt đầu được nghiên cứu từ năm 1938) trong báo cáo về các vết F “khuếch tán” về độ cao và tần số qua số liệu thăm dò thẳng đứng thay vì là một vết mảnh bình thường. Hiện nay, ESF được chứng minh là hiện tượng bất đồng nhất plasma lớp F theo phương ngang (cấu trúc từ dưới 11 cm đến hơn 3000 km). 1.2.2. Sự hình thành và phát triển spread F xích đạo Giả sử có điện trường nhiễu loạn nhỏ ở vùng đáy đang ổn định, làm các ion di chuyển theo hướng của nó gây ra sự tích tụ điện tích tại rìa của khu vực có điện trường nhiễu loạn này. Điện trường phân cực cảm ứng ngay lập tức được hình thành để đảm bảo dòng jo liên tục. Điện trường này cùng với từ trường làm plasma dịch chuyển theo hướng như được chỉ ra trong hình 1.9. Kết quả của quá trình trao đổi plasma làm điện trường nhiễu loạn 6 ban đầu ngày càng mạnh và cả hệ thống càng bất ổn thêm. Tốc độ phát triển bất ổn định có giá trị càng lớn khi gradient mật độ điện tử tăng càng nhanh và vận tốc hấp dẫn càng lớn. Hai điều kiện này đồng thời được thỏa mãn khi độ cao của lớp điện ly càng tăng. Hai yếu tố điều khiển sự xuất hiện ESF là: - Mầm mống nhiễu loạn (nguồn kích thích). - Vận tốc dịch chuyển thẳng đứng cực đại của lớp F. Hình 1.9: Mô tả quá trình xảy ra bất ổn định trao đổi ở đáy lớp F 1.3. Hai nguyên nhân gây biến thiên sự xuất hiện spread F xích đạo hàng ngày 1.3.1. Sự nâng lên của lớp F sau hoàng hôn (PSSR): ngay trước khi sự đảo chiều chuyển động thẳng đứng của lớp F xảy ra, vào khoảng sau hoàng hôn, vận tốc dịch chuyển hướng lên trên tăng đột ngột (PSSR). 1.3.1.3. Nghiên cứu mối quan hệ giữa sự nâng lên của lớp F sau hoàng hôn và spread F xích đạo c. Lý thuyết về biến thiên spread F xích đạo theo mùa: khi đường phân cách ngày – đêm thẳng hàng với đường sức từ trường thì hoàng hôn xảy ra đồng thời trên hai lớp E liên hợp ở hai nửa bán cầu. Lý thuyết STBA giải thích được hầu hết đặc tính biến 7 thiên theo mùa và theo kinh độ của sự xuất hiện ESF, trừ ba khu vực Nam Mỹ, Châu Phi và Trung tâm Thái Bình Dương. 1.3.2. Nguồn kích thích - mầm mống nhiễu loạn: Cấu trúc dạng sóng quy mô lớn (LSWS) là những biến điệu dạng sóng theo độ cao của các đường đẳng mật độ plasma điện ly đáy lớp . c. Lý thuyết về vai trò của cấu trúc dạng sóng quy mô lớn: độ lớn của sự kích thích plasma phụ thuộc vào kết quả kết hợp ion – hạt trung hòa, trong đó nhiễu loạn của gió trung hòa được chuyển thành điện trường phân cực mà đến lượt nó lại giúp vận chuyển plasma trượt thẳng đứng lên phía trên để tạo thành mầm mống nhiễu loạn. Lý thuyết được gọi tên là “sự thẳng hàng theo đường sức từ của mặt đầu sóng trọng lực”. Lý thuyết chưa áp dụng được cho vấn đề ESF yếu tại Việt Nam. 1.3.3.1. Sự kết hợp giữa sự nâng lên của lớp F sau hoàng hôn và cấu trúc dạng sóng quy mô lớn Việc cả hai lý thuyết dựa chủ yếu vào vai trò điều khiển của riêng PSSR hoặc LSWS không hoàn toàn giải thích được biến thiên mùa của ESF đã gợi ý đến khả năng kết hợp của cả hai yếu tố, trong đó LSWS xuất hiện và phát triển trong quá trình diễn ra PSSR (theo Tsunoda, 2015). 1.4. Các phương pháp thăm dò khí quyển - điện ly sử dụng trong luận án 1.4.1. Thăm dò thẳng đứng 1.4.1.1. Nguyên lý: Gồm một máy phát và máy thu. Thiết bị phát thẳng đứng sóng vô tuyến tần số cao (1- 30 MHz). Các sóng có tần số trùng với tần số plasma điện ly sẽ bị phản xạ lại, sóng có tần số cao hơn sẽ truyền qua. Thiết bị thu đo thời gian tín hiệu từ lúc phát đi đến khi nhận về sẽ cho biết độ cao biểu kiến nơi sóng 8 bị phản xạ trên tầng điện ly. Đường biểu diễn tần số sóng vô tuyến phát đi theo độ cao phản xạ gọi là điện ly đồ. 1.4.1.2. Spread F xích đạo trên điện ly đồ: là vết trải rộng độ cao/tần số khi độ dày của vết phản xạ lớn hơn 30 km và 0,3 MHz. 1.4.1.3. Dấu hiệu điện ly đồ của cấu trúc dạng sóng quy mô lớn: là các vết phản xạ nhiều lần (Multi-reflected Echo – MRE) và vết phụ (Satellite Trace – ST). Các vết được ghi nhận từ những năm 1970 nhưng chỉ mới được nghiên cứu gần đây (năm 2008) bằng một vài công trình công bố. 1.4.2. Tính toán nồng độ điện tử tổng cộng (TEC) từ vệ tinh C/NOFS 1.4.2.2. Cấu trúc dạng sóng quy mô lớn từ TEC: sự biến điệu quan trắc được trong biểu diễn TEC theo phương ngang được xem như thành phần nhiễu loạn tương tự với cấu trúc LSWS. 1.4.3. Đo bức xạ sóng dài (OLR) phát ra từ Trái Đất: giá trị thông lượng OLR 230 W/m2 có thể được sử dụng như ngưỡng để phân biệt khu vực có hoặc không có hoạt động đối lưu. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC DẠNG SÓNG QUY MÔ LỚN TỪ ĐIỆN LY ĐỒ VÀ VAI TRÒ CỦA NÓ ĐỐI VỚI SPREAD F 2.1. Trọng tâm nghiên cứu, khu vực và số liệu nghiên cứu 2.1.1. Trọng tâm nghiên cứu Làm rõ hai điểm cơ bản: - Khẳng định mối liên quan MREs – LSWS. - Tính chất của MREs để đại diện cho sự xuất hiện LSWS. 2.1.2. Khu vực và số liệu nghiên cứu 9 hChương 2 và 3 của luận án sử dụng số liệu thu thập tại khu vực trung tâm Thái Bình Dương. Vị trí (tọa độ địa lý và vĩ độ từ niên đại 2011) và thiết bị hiện có tại các địa điểm Bảng 1 và minh họa ở hình 2.1. Chương này sử dụng điện ly đồ và thông số TEC cho đêm 24/04/2011. Hình 2.1: Bản đồ các trạm có thiết bị quan trắc mô tả trong Bảng 1 (thêm trạm Baguio trong so sánh ở Chương 4) Bảng 1: Các địa điểm có số liệu sử dụng trong luận án STT Tên trạm (viết tắt) Quốc gia (Vùng lãnh thổ) Kinh độ địa lý - Đông Vĩ độ địa lý - Bắc Vĩ độ từ - Bắc Thiết bị 1 Kosrae (KOS) Liên bang Micronesia 1630 5,30 - 0,50 GRBR 2 Pohnpei (PNI) 158,20 6,960 0,40 - Thăm dò thẳng đứng - GRBR 3 Kwajalein (KWA) Cộng hòa Marshall 167,40 90 4,30 4 Majuro (MAJ) 171,50 7,10 2,90 GRBR 10 5 Phú Thụy (PTH) Việt Nam 21,030 105,90 14,3 70 Thăm dò thẳng đứng 6 Bạc Liêu (BCL) 105,710 9,30 1,60 7 Chiang Mai (CMU) Thái Lan 98,930 18,760 11,80 8 Chumphon (CPN) 99,370 10,720 30 2.1.3. Các thông tin sử dụng trong nghiên cứu 2.1.3.2. Thông tin từ điện ly đồ Sử dụng điện ly đồ từ 05h00 UT (16h10 LT) đến 11h00 UT (22h10 LT) với các thông tin về: vết phản xạ bình thường (chiều cao biểu kiến (h’) ứng với mỗi tần số nhất định 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 và 10 MHz), MRE (thời gian và tần số nhỏ nhất - lớn nhất của vết), ST (thời gian xuất hiện), vận tốc trượt thẳng đứng cực đại, ESF mạnh (ESF(5 MHz)). 2.1.3.3. Thông tin từ vệ tinh C/NOFS: vận tốc dịch chuyển ngang của ion điện ly và LSWS tính từ nhiễu loạn TEC qua 3 đường bay. 2.2. Kết quả và bàn luận 2.2.1. Vết phản xạ nhiều lần - dấu hiệu điện ly đồ của cấu trúc sóng quy mô lớn 2.2.1.1. Đặc tính cùa tầng điện ly đêm 24/04/2011 11 Hình 2.2: Diễn biến của tầng điện ly tại Kwajalein trong đêm 24/04/2011; các đường nối với chấm tròn cho biết sự thay đổi độ cao theo thời gian của các tần số phản xạ (từ 3 đến 10 MHz), hai đường thẳng đứng màu xanh cho biết hai thời điểm hoàng hôn, MREs xảy ra trong vòng tròn đánh dấu xanh đậm, các thành màu nâu thẳng đứng cho biết RSF tại 5 MHz và ba thanh màu xanh nằm ngang cho biết thời gian có đường bay C/NOFS với LSWS xảy ra ở 2 đường đầu tiên. Đêm hoạt động ESF điển hình với PSSR mạnh, MRE và ST. 2.2.1.2. Tính chất của vết phản xạ nhiều lần MREs xuất hiện liên tục trên điện ly đồ từ 18h40 - 19h25 LT ở khoàng 3-6 MHz, đa số là vết kép. 2.2.1.3. Tính chất của biến thiên nồng độ điện tử tổng cộng a. Kết quả quan trắc Hình 2.5. Ba đường bay của C/NOFS (a) và thành phần nhiễu loạn TEC tương ứng từ ba đường bay (theo giờ địa phương) lúc 17h47 (b), 19h31 (c) và 21h15 (d) - LSWS xuất hiện và phát triển với bước sóng khoảng 270 - 410 km. 12 - Sự suy giảm TEC không định xứ ngay trên vị trí quan trắc mà xuất hiện về hai phía, gợi ý cho mô hình đáy điện ly mới giải thích sự tạo thành vết kép phản xạ nhiều lần. b. Minh giải về biến thiên nồng độ điện tử tổng cộng Hình 2.6. Đáy điện ly giả định từ tính toán theo đường cong thành phần nhiễu loạn TEC thu được lúc 19h28 (giờ địa phương) Xây dựng thành công mô hình đơn giản đáy điện ly có biên độ nhiễu loạn 6 km để tạo thành các vết phản xạ nhiều lần bậc 5 đến 7, chứng minh mối liên hệ LSWS – MRE. 2.2.2.2. Tính chất của cấu trúc dạng sóng quy mô lớn a. Dịch chuyển ngang: gần bằng không trong giai đoạn ban đầu b. Sự hình thành và phát triển của cấu trúc sóng quy mô lớn: LSWS xuất hiện vào chiều muộn và phát triển trong quá trình diễn ra PSSR. c. So sánh với nhiễu loạn điện ly di chuyển: hai cấu trúc hoàn toàn khác biệt về cơ chế hình thành và phương thức dịch chuyển. 2.3. Kết luận - MREs và STs bậc cao nhiều khả năng liên quan đến LSWS. - LSWS là cấu trúc không biến đổi theo không gian trong suốt quá trình phát triển ban đầu của nó. 13 - Chúng tôi đề nghị quá trình bao gồm mầm mống nhiễu loạn do LSWS xuất hiện trước thời gian xảy ra PSSR theo sau bởi sự phát triển ESF (EPB). CHƯƠNG 3: SỰ NÂNG LÊN CỦA LỚP F SAU HOÀNG HÔN, CẤU TRÚC DẠNG SÓNG QUY MÔ LỚN VÀ SPREAD F XÍCH ĐẠO 3.1. Trọng tâm nghiên cứu, khu vực và số liệu nghiên cứu 3.1.2. Trọng tâm nghiên cứu - Vai trò điều khiển của PSSR, đặc biệt vào điểm chí? - Vai trò của LSWS đối với ESF và PSSR (nếu có) 3.1.3. Khu vực và số liệu nghiên cứu Số liệu thăm dò thẳng đứng và bản đồ OLR ở Kwajalein, thời gian 1/2011 - 1/2012. Các kết quả tham khảo khác dùng trong so sánh được mô tả trong Bảng 2 và 3. Bảng 2: Kết quả đã công bố về ESF/EBP và nhấp nháy điện ly STT Vệ tinh Chuỗi số liệu SSN 1 TACSAT 11/197 – 06/1972 67 - 69 2 Wideband 10/1976-10/1977 28 3 AE-E 01/1978 – 9/1980 93 4 DMSP 1989–1992 1993 1998 1999–2002 2000 2003 2011 135 55 64 107 120 64 50 5 ROCSAT-1 03/1999 – 6/2004 89 14 2000 2003 120 64 6 CHAMP 01/2001 – 2/2004 104 7 INTERSAT 09/1970 – 10/1971 67 8 MARISAT 02/197 – 12/1979 155 Bảng 3: Các kết quả đã công bố về PSSR STT Thiết bị Chuỗi số liệu SSN 1 AE-E 5,6,7,8/1978-1979 93 2 ROCSAT-1 03/1999 – 6/2004 2000 2003 89 120 64 3 ALTAIR 07-08/1990 143 24/7/1979 125 3.2. Các thông tin sử dụng trong nghiên cứu 3.2.1. Tính toán thời điểm xảy ra hoàng hôn lớp E tại hai vùng liên kết: phát triển từ Tsunoda (1985) cho Kwajalein. 3.2.2. Thông tin về spread F xích đạo 3.2.2.1. Thông tin từ các công trình đã công bố: bảng 2 3.2.2.2. Thông tin từ điện ly đồ: RSF (3MHz) trong giai đoạn trước nửa đêm, tính trung bình tháng. 3.2.3. Thông tin về sự nâng lên sau hoàng hôn của lớp F 3.2.3.1. Thông tin từ các công trình đã công bố: bảng 3 3.2.3.2. Thông tin từ điện ly đồ: cực đại vận tốc dịch chuyển VPSSR (18h10–20h10 LT). 3.2.3.4. Thông tin từ mô hình: mô hình toàn cầu cho giá trị VPSSR cực đại được xây dựng bởi Scherliess và Fejer (1999), ký hiệu là SF99 trong hình vẽ. 15 3.2.4. Thông tin về vết phản xạ nhiều lần: tần suất xuất hiện tính trung bình tháng. 3.2.5 Thông tin về gió trung hòa; về vận tốc của thành phần vĩ hướng của gió trung hòa tính từ mô hình tính vận tốc của thành phần nằm ngang- HWM93. 3.2.6. Thông tin về độ hoạt động mặt trời: số vệt đen mặt trời trung bình tháng trong thời gian khảo sát. 3.2.7. Thông tin về hoạt động đối lưu: sử dụng bản đồ OLR trung bình tháng (1/2011 – 1/2012). 3.3. Kết quả và bàn luận hHình 3.6: Kết quả so sánh tổng hợp: tỉ lệ EPB từ DMSP (a-f); ESF, nhấp nháy điện ly, vận tốc trượt thẳng đứng cực đại (g) Hình 3.6 thể hiện kết quả quan trắc và trích lọc từ tất cả các công trình đã công bố liên quan đến ESF/EPB/nhấp nháy điện ly và vận tốc trượt thẳng đứng cực đai. Hình 3.7 thể hiện kết quả so sánh vận tốc trượt thẳng đứng đại quan 16 trắc và từ các công trình công bố, đồng thời với MRE. Hình 3.10 cho biết sự xuất hiện của vùng hoạt động đối luu. Hình 3.7. So sánh tổng hợp giữa (a) vận tốc cực đại PSSR từ mô hình của Scherliss và Fejer (1999), (b) tỉ lệ phần trăm sự xuất hiện RSF trong mối quan hệ với MRE và (c) tỉ lệ phần trăm sự xuất hiện MRE trong mối quan hệ với RSF Hình 3.10. Bản đồ OLR cho khu vực Kwajalein từ tháng 01/2011 đến tháng 01/2012 3.3.6.1. Các kết quả chính a) Biến thiên của tần suất xuất hiện spread F xích đạo theo tháng: cực đại phân điểm (xung quanh hạ chí) giai đoạn độ hoạt động mặt trời mạnh (yếu). 17 b) Mối liên hệ giữa POFESF với VPSSR: sự không thẳng hàng của biến thiên POFESF và VPSSR. Phát hiện này dẫn đến hai giải thích: (1) VPSSR không hoàn toàn điều khiển POFESF và (2) sự khác biệt trong thể hiện của VPSSR vào phân điểm và hạ chí chỉ ra hai nguồn khác nhau gây ra biến thiên VPSSR. c) Cấu trúc sóng quy mô lớn: mầm mống kích thích: Cực đại rõ rệt của POFMRE vào tháng 7 phù hợp với sự hiện diện của vùng hoạt động đối lưu sâu. POFRSF+MRE cho thấy sự liên quan đến hoạt động EPBs và nhấp nháy ở dải siêu cao tần. POFMRE+RSF có ưu thế trong giai đoạn diễn ra PSSR trong khi POFMRE-RSF có ưu thế vào các giờ sau khi PSSR kết thúc. 3.3.6.2. Giả thuyết kiến nghị a. Biến thiên theo tháng của POFESF tại Kwajalein: biến thiên của POFESF ở khu vực KWA thể hiện kết quả của ảnh hưởng bởi hai quá trình. b. Vai trò của lực triều và thời điểm xảy ra nút hoàng hôn vào thời kỳ phân điểm: kết quả về sự không thẳng hàng của hai cực đại đang xét với nút hoàng hôn – là điểm không phù hợp với kết quả dự báo từ lý thuyết. Từ đây có thể suy ra rằng giá trị nền của VPSSR không phải bất biến theo tháng; thay vào đó, nó có thể thay đổi và đạt cực đại tại các thời điểm không trùng với nút hoàng hôn: biến thiên theo độ lớn dòng điện xích đạo. c. Lực triều vào hạ chí: lực triều số so1ng 2 giải thích cực đại ESF vào hạ chí, tương ứng với khu vực đang xét và Châu Phi. d. Vai trò của vùng đối lưu và cấu trúc sóng quy mô lớn: liên quan chặt chẽ. 3.5. Kết luận 18 - Nguồn gây ra ESF vào giai đoạn chí điểm: giá trị VPSSR lớn đồng thời với sự xuất hiện cấu trúc sóng quy mô lớn. - VPSSR không có tác động hoàn toàn đến POFESF. - Các nguồn khác nhau gây ra các giá trị VPSSR khác nhau vào chí điểm (lực triều số sóng 2) và phân điểm (sự biến đổi độ lớn của dòng điện xích đạo). - LSWS ảnh hưởng đến POFESF - LSWS có khả năng gây ảnh hưởng đến giá trị đo đạc của VPSSR. CHƯƠNG 4: CẤU TRÚC BONG BÓNG PLASMA XÍCH ĐẠO QUAN TRẮC TẠI VIỆT NAM 4.1. Trọng tâm nghiên cứu, khu vực và số liệu nghiên cứu 4.1.1. Trọng tâm nghiên cứu -Sự phát triển và dịch chuyển của EPB từ xích đạo đến các vùng vĩ độ cao hơn. - Làm rõ sự xuất hiện EPB ở vị trí quan trắc. 4.1.2. Khu vực và số liệu nghiên cứu Số liệu thăm dò thẳng đứng tại Việt Nam (Phú Thụy, Bạc Liêu), Thái Lan (Chiang Mai, Chumphon), so sánh với kết quả tại Philippines (Baguio giai đoạn 1953 – 1955) và quan trắc EPB từ vệ tinh (DMSP, C/NOFS) cho khu vực kinh độ qua Việt Nam (1050E). Các giai đoạn độ hoạt động mặt trời thấp, yên tĩnh từ trong khoảng thời gian 18h00 – 05h45 LT. 4.2. Kết quả và bàn luận 4.2.1. Spread F tại khu vực xa xích đạo và bong bóng plasma tại khu vực xích đạo từ 19 Chúng tôi tính được giá trị độ cao EPB khoảng 761 km để có thể thấy SF tại Phú Thụy. Hình 4.1. Hình 2b trong Whalen et al. (1997) với các ký hiệu bổ sung cho biết vị trí của trạm Phú Thụy trong mặt phẳng kinh tuyến từ, mũi tên màu đỏ chỉ hướng của tín hiệu thăm dò thẳng đứng, mũi tên màu xanh lá cây chỉ hướng của dịch chuyển với các đường sức từ của cấu trúc plasma điện ly ngay trên xích đạo từ Hình vẽ mô tả mặt phẳng kinh tuyến từ. Nhận thấy rằng thông tin ta thu được từ tia phản xạ không giống như trường hợp đối với hướng mũi tên màu xanh do cấu trúc điện ly theo hai hướng này là hoàn toàn khác nhau - đặc biệt trong trường hợp có EPBs định xứ trong khu vực lân cận. 4.2.2. Quan hệ giữa spread F tại Phú Thụy và cấu trúc bong bong plasma xích đạo Hình 4.2 biểu diễn tổng hợp tất cả các kết quả quan trắc biến thiên theo tháng của EPBs và SF cho khu vực kinh tuyến qua Phú Thụy. Các hình a-c là kết quả từ C/NOFS (05/2007 – 03/2009), các hình d-f là từ DMSP (2007 - 2009) và hình g tổng hợp kết quả cho SF từ thiết bị tại Phú Thụy (2007 - 2010) và kết quả công bố của Marasigan. Kết quả cho thấy rõ cực đại nổi bật của cả POFEPB và POFSF vào xung quanh hạ chí, với SF tại Phú Thụy ít 20 nhất. Có thể nhận xét rằng các kết quả thăm dò thẳng đứng tại chỗ phù hợp với giải thích về sự phụ thuộc của hoạt động của EPBs theo độ cao, tương ứng với sự phụ thuộc của hoạt động SF vào vĩ độ từ - vĩ độ từ càng cao, hoạt động SF càng thấp. Hình 4.2. So sánh tổng hợp giữa EPBs từ C/NOFS (a, b, c), DMSP (d, e, f) trong khoảng kinh tuyến khu vực Việt Nam, POFSF tại Phu Thuy các năm 2007–2010 và tại Baguio các năm 1953– 1955 (g) 4.2.3. Giải thích mới về dạng spread F tại Phú Thụy Các kết quả đã công bố đều sử dụng kiểu phân loại đặc trưng cho vùng xích đạo từ trong định dạng SF quan trắc tại trạm xa xích đạo. Vì thế, câu hỏi đặt ra là, dạng trải rộng độ cao thực sự 21 tại trạm xa xích đạo có hình thái thế nào. Và, liệu rằng còn những dạng SF nào khác được quan trắc tại trạm ngoài xích đạo? Hình 4.4. Một vài điện ly đồ cho thấy các cấu trúc plasma phức hợp khác nhau quan trắc ở Phú Thụy (các vết phụ được tô đậm bằng vệt tương tự màu đỏ) Vì EPBs có thể đến Phú Thụy bằng cả hai đường (trượt dọc theo đường sức từ trường từ xích đạo, dịch chuyển tới từ hướng Tây) nên tia phản xạ nghiêng quay trở lại máy thăm dò có thể đã bị phản xạ trước đó bởi hai mặt phản xạ nghiêng tương ứng theo hướng Đông – Tây và Bắc – Nam, tạo ra hình thái SF phức hợp. Ba điện ly đồ tiêu biểu có sự xuất hiện đồng thời của vết chính (SF và không SF) cho thấy trải rộng độ cao bị nghiêng, có khi xuất hiện 2 vết phụ hoàn toàn khác nhau “dấu hiệu EPB”. 4.2.4. Ví dụ về nguồn gây spread F tại Phú Thụy Chúng tôi xác định các kiểu SF tại Phú Thụy (độ cao, tần số, hỗn hợp và “dấu hiệu EPB”), kết quả thể hiện trong hình 4.5 cho biết diễn biến chính của tầng điện ly trong 2 đêm khảo sát với dạng SF mới chỉ thị sự hoạt động của EPBs. Đêm 24/06/2007, có khả năng tồn tại 3 mảng hoạt động EPBs – hình thành tại phía Đông Chumphon - đi qua khu vực Phú Thụy trong suốt thời gian xảy ra SF trên điện ly đồ, phù hợp với ESF tại Bạc Liêu và chỉ có vết phụ yếu tại Chumphon. 22 Đêm 25/10/2010, có thể tồn tại hai nhánh EPB hình thành phía Đông Chiang Mai, phù hợp với việc không quan trắc thấy ESF ở Bạc Liêu và Chiang Mai. Hình 4.5. Các diễn biến xảy ra trong tầng điện ly quan trắc tại Phú Thụy trong hai đêm 24/06/ 2007 (a) và 25/10/2010 (b). Các thanh màu ngắn thẳng đứng cho biết: vết phụ – màu vàng, kiểu trải rộng độ cao – màu đỏ, kiểu hỗn hợp – màu tím, kiểu trải rộng tần số – màu xanh dương, kiểu khác (dấu hiệu EPB) – màu đen 4.3. Kết luận 23 - Cực đại sau nửa đêm địa phương và xung quanh hạ chí của SF cho thấy bằng chứng chắc chắn về mối liên hệ giữa SF tại Phú Thụy với EPB phát triển tại vùng xích đạo từ. - SF dạng trải rộng độ cao tại các trạm xa xích đạo là kết quả của sự kết hợp phức tạp các phản xạ nghiêng do cấu trúc EPB định xứ tại điểm quan trắc hoặc tồn tại trong khu vực lân cận. - Chúng tôi đề nghị một dạng SF mới với tên gọi “dấu hiệu EPB” xuất hiện trên điện ly đồ xa khỏi vùng xích đạo từ và phải được phân biệt với ESF - hiện tượng ở vùng xích đạo. - Để tiến đến dự báo sự xuất hiện EPB tại một vị trí cụ thể, cần tính đến sự dịch chuyển của cấu trúc nhiễu loạn từ phía Đông. KẾT LUẬN Sử dụng số liệu quan trắc từ thiết bị thăm dò thẳng đứng, từ thiết bị thu tín hiệu vệ tinh C/NOFS, kết hợp với các tài nguyên sẵn có trong cộng đồng nghiên cứu thế giới (bản đồ OLR, mô hình về gió trung hòa, mô hình về vận tốc dịch chuyển thẳng đứng cực đại), đồng thời trích lọc và so sánh tổng hợp với tất cả các kết quả nghiên cứu đã công bố về hoạt động ESF và EPB tại xích đạo, hoạt động SF tại các trạm xa xích