Vết đen Mặt Trời

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Vết đen Mặt Trời là các khu vực tối trên bề mặt Mặt Trời. Độ sáng bề mặt của vết đen vào khoảng 1/4 độ sáng của những vùng xung quanh (độ sáng này là rất nguy hiểm đối với mắt người). Nguyên nhân xuất hiện vết đen là do nhiệt độ của chúng thấp hơn các vùng xung quanh (nhiệt độ vết đen vào khoảng 4000 đến 5000 K, theo định luật Stefan-Boltzmann, trong khi vùng xung quanh vào khoảng 6000 K), một hiện tượng gây ra bởi các biến đổi từ trường rất mạnh trên Mặt Trời. Trong quá trình phát triển từ trường của vết đen cũng tăng dần.

Vết đen thường xuất hiện thành từng nhóm đặc biệt là các nhóm đôi, từ trường của các nhóm đôi thường khác cực. Những vết đen rộng nhất, đường kính vào cỡ 10⁴ km, tồn tại khoảng 2 tháng, còn hầu hết các vết đen chỉ tồn tại vài ngày sau đó được thay thế bởi các vết đen khác.

Sự phân bố vết đen chủ yếu tập trung trong phạm vi từ 8 độ đến 35 độ hai bên đường xích đạo của Mặt trời.

Vùng hoạt động mạnh mang số hiệu 9393 chụp bởi máy MDI trên vệ tinh SOHO cho thấy những nhóm vết đen lớn. Ngày 30 tháng 3 năm 2001, diện tích của các nhóm vết đen này trải rộng gấp 13 lần diện tích bề mặt của Trái Đất. Chúng là nguồn phóng ra nhiều cuộn lửa, trong đó có cuộn lửa lớn nhất từng thấy trong 25 năm trước đó, phóng vào ngày 2 tháng 4 2001. Từ trường rất mạnh nằm sâu bên dưới vết đen, làm chúng nguội hơn so với các vùng lân cận, và do đó trông tối hơn.

Cảnh báo: Việc nhìn trực tiếp hay bằng các thiết bị tự tạo vào Mặt Trời, để quan sát các vết đen dù chỉ vài giây thôi, có thể gây tổn thương vĩnh viễn cho võng mạc và thị lực của người quan sát. Chỉ nên quan sát Mặt Trời qua ảnh chụp, hoặc các thiết bị của chuyên gia!

[sửa] Từ trường

Từ trường của Mặt Trời phải do các dòng điện trong lòng Mặt Trời tạo ra. Nhiều nguyên tử trong khí Mặt Trời bị ion hoá. Khi các electron và các hạt mang điện chuyển động tương đối đối với các nguyên tử và các ion, sẽ có các dòng điện xuất trong lòng Mặt Trời.

Có thể mô hình hoá vết đen Mặt Trời, theo phương diện điện từ học, bằng solenoid (các vòng dây được quấn quanh một ống hình trụ). Các "vòng dây" của solenoid tương ứng với khí ở biên giới của vết đen (khoảng 10³ km) tạo ra từ trường là đồng nhất (đúng cho trường hợp solenoid dài hơn rất nhiều so với đường kính của nó).

Một solenoid "dài vô hạn" được quấn bởi n vòng dây trên một mét mang dòng điện I ampe sẽ tạo ra từ trường đồng nhất ở bên trong với cường độ:

B = 4 π 10^-7 nI tesla

Giá trị quan sát được của B trong vết đen Mặt Trời là 0,15 T, suy ra nI có giá trị 1,2 10⁵ A/m, dòng điện quanh solenoid dọc theo mỗi mét dài.

Độ sâu thực sự của một vết đen và từ trường của nó ước tính là 3,10⁴ km, suy ra dòng điện tổng cộng quay quanh vết đen Mặt Trời là 4,10¹² A.

Có một sự khác biệt giữa vết đen Mặt Trời với solenoid trong phòng thí nghiệm. Các vòng dây của solenoid có điện trở và dòng điện chạy qua sẽ toả ra nhiệt lượng. Dòng điện trên vết đen Mặt Trời không có cản trở và không toả nhiệt, như trong nam châm siêu dẫn, chạy mãi cho đến khi có ngoại lực làm nó biến mất.