Canada nằm ở vị trí thuận lợi bậc nhất thế giới để quan sát hiện tượng này, và lý do nằm ở địa lý từ trường chứ không phải địa lý thông thường.
| Nguồn | hạt mang điện từ mặt trời |
|---|---|
| Cơ chế dẫn hướng | từ trường trái đất đưa hạt về vùng gần cực |
| Màu xanh lục | oxy ở độ cao khoảng trăm kilômét |
| Vùng quan sát tốt | một vành đai quanh cực từ, không phải cực địa lý |
Chuỗi sự kiện
Cơ chế gồm ba bước, và mỗi bước giải thích một đặc điểm quan sát được.
Bước một: mặt trời phóng ra dòng hạt mang điện. Đây là dòng liên tục, mạnh yếu thay đổi theo hoạt động của mặt trời. Khi có các đợt bùng phát trên mặt trời, dòng này mạnh lên đáng kể.
Bước hai: từ trường trái đất dẫn hướng các hạt đó. Từ trường hoạt động như một tấm khiên — nó làm lệch phần lớn dòng hạt đi vòng qua trái đất.
Nhưng ở gần các cực từ, đường sức từ chụm lại và đi vào khí quyển. Các hạt bị dẫn theo đường sức đó và đi xuống được tầng khí quyển cao ở vùng gần cực.
Điều này giải thích vì sao cực quang chỉ thấy ở vùng vĩ độ cao: đó là nơi tấm khiên có lối vào.
Bước ba: hạt va vào các phân tử khí và làm chúng phát sáng. Khi một hạt mang điện tốc độ cao va vào nguyên tử oxy hoặc phân tử nitơ, nó truyền năng lượng làm nguyên tử đó bị kích thích. Khi nguyên tử trở về trạng thái ban đầu, nó nhả năng lượng ra dưới dạng ánh sáng ở một bước sóng đặc trưng.
Vì sao màu xanh lục là màu phổ biến nhất
Đây là phần thú vị nhất, vì màu cho biết loại khí và độ cao.
Xanh lục — do oxy ở độ cao khoảng một trăm kilômét. Đây là màu thường thấy nhất vì ở độ cao đó mật độ oxy và năng lượng hạt kết hợp thuận lợi nhất.
Đỏ — cũng do oxy nhưng ở độ cao lớn hơn nhiều. Ở đó khí loãng hơn, và cơ chế phát sáng đỏ cần thời gian lâu hơn trước khi nguyên tử va chạm với hạt khác. Vì khí loãng nên va chạm hiếm, quá trình đó kịp xảy ra — đây là lý do màu đỏ chỉ xuất hiện ở tầng rất cao.
Tím và xanh lam — do nitơ, thường thấy ở rìa dưới của các dải sáng.
Nghĩa là một bức ảnh cực quang thực chất là một biểu đồ thành phần khí quyển theo độ cao. Biết điều này thì nhìn hiện tượng khác hẳn.
Một lưu ý về màu sắc: mắt người kém nhạy màu trong bóng tối. Cực quang yếu có thể trông xám nhạt bằng mắt trong khi máy ảnh phơi sáng lâu bắt được màu xanh rõ. Đây không phải máy ảnh nói dối — nó chỉ nhạy hơn mắt.
Vì sao Canada thuận lợi
Điểm mấu chốt: vùng quan sát tốt nhất là một vành đai quanh cực từ, và cực từ không trùng với cực địa lý.
Vị trí của cực từ khiến vành đai này đi qua một phần lớn lãnh thổ phía bắc Canada. Nghĩa là bạn không cần lên tới vĩ độ cực cao — nhiều nơi ở Canada đã nằm trong vành đai hoặc gần nó.
Một số thị trấn phía bắc trở thành điểm quan sát nổi tiếng nhờ ba yếu tố cộng lại: nằm đúng vành đai, có khí hậu khô nên trời quang nhiều đêm, và ở xa nguồn ánh sáng đô thị.
Cách tăng xác suất nhìn thấy
Cực quang không phải thứ đặt lịch được, nhưng có thể cải thiện xác suất đáng kể:
- Đêm phải tối. Nghĩa là mùa đông ở vĩ độ cao — mùa hè ở đó trời gần như không tối hẳn. Đây là ràng buộc quan trọng nhất
- Trời phải quang. Mây che thì không thấy gì, bất kể hoạt động mạnh tới đâu. Vùng khô có lợi thế lớn
- Tránh ô nhiễm ánh sáng. Ra xa thành phố, và để mắt thích nghi với bóng tối ít nhất hai mươi phút — không nhìn màn hình điện thoại trong lúc đó
- Ở lại nhiều đêm. Đây là lời khuyên thực tế nhất. Một chuyến đi một đêm là canh bạc; ba tới bốn đêm thì xác suất cao hơn hẳn
- Theo dõi dự báo hoạt động địa từ — có các chỉ số công bố công khai, cùng dự báo ngắn hạn
- Kiên nhẫn về giờ. Thường mạnh nhất trong khoảng quanh nửa đêm theo giờ địa phương, nhưng có thể xuất hiện bất kỳ lúc nào trong đêm
Một chi tiết thú vị: hoạt động thường được ghi nhận mạnh hơn quanh thời điểm xuân phân và thu phân. Nguyên nhân liên quan tới góc giữa từ trường trái đất và từ trường mang theo dòng hạt mặt trời — ở các thời điểm đó, điều kiện kết nối thuận lợi hơn.
Chuẩn bị thực tế
Quan sát cực quang nghĩa là đứng yên ngoài trời nhiều giờ trong đêm mùa đông — và đứng yên thì lạnh hơn nhiều so với đi lại.
- Áp dụng nguyên tắc mặc lớp, và mặc ấm hơn mức bạn nghĩ là cần
- Giữ pin dự phòng trong lớp áo trong — pin sụt rất nhanh trong lạnh
- Mang đồ uống nóng và có chỗ trú để vào sưởi định kỳ
- Nếu chụp ảnh: cần chân máy, và đừng mang máy từ ngoài lạnh vào phòng ấm đột ngột — hơi nước sẽ ngưng tụ trên và trong ống kính. Cho máy vào túi kín trước khi vào nhà
Câu hỏi thường gặp
Vì sao cực quang chỉ thấy ở vùng vĩ độ cao?
Vì từ trường trái đất làm lệch phần lớn dòng hạt, chỉ ở gần các cực từ thì đường sức chụm lại và dẫn hạt xuống được tầng khí quyển cao — đó là nơi tấm khiên có lối vào.
Vì sao màu xanh lục phổ biến nhất?
Vì nó do oxy ở độ cao khoảng một trăm kilômét, nơi mật độ oxy và năng lượng hạt kết hợp thuận lợi nhất. Màu đỏ cũng do oxy nhưng ở tầng cao hơn nhiều, nơi khí loãng.
Vì sao ảnh chụp có màu rõ hơn mắt nhìn?
Vì mắt người kém nhạy màu trong bóng tối, còn máy ảnh phơi sáng lâu thì nhạy hơn. Không phải máy nói dối.
Lời khuyên thực tế nhất để tăng xác suất là gì?
Ở lại nhiều đêm. Một chuyến một đêm là canh bạc; ba tới bốn đêm thì xác suất cao hơn hẳn.
