Trắc nghiệm phần đọc đề thiên văn học [11_TEST 19_23-33]

The spectacular aurora light displays that appear in Earth’s atmosphere around the north and south magnetic poles were once mysterious phenomena. Now, scientists have data from satellites and ground-based observations from which we know that the aurora brilliance is an immense electrical discharge similar to that occurring in a neon sign.

To understand the cause of auroras, first picture the Earth enclosed by its magnetosphere, a huge region created by the Earth’s magnetic field. Outside the magnetosphere, blasting toward the earth is the solar wind, a swiftly moving plasma of ionized gases with its own magnetic filed. Charged particles in this solar wind speed earthward along the solar wind’s magnetic lines of force with a spiraling motion. The Earth’s magnetosphere is a barrier to the solar winds, and forces the charged particles of the solar wind to flow around the magnetosphere itself. But in the polar regions, the magnetic lines of force of the Earth and of the solar wind bunch together. Here many of the solar wind’s charged particles break through the magnetosphere and enter Earth’s magnetic field. They then spiral back and forth between the Earth’s magnetic poles very rapidly. In the polar regions, electrons from the solar wind ionize and excite the atoms and molecules of the upper atmosphere, causing them to emit aurora radiations of visible light.

The colors of an aurora depend on the atoms emitting them. The dominant greenish white light comes from low energy excitation of oxygen atoms. During huge magnetic storms oxygen atoms also undergo high energy excitation and emit a crimson light. Excited nitrogen atoms contribute bands of color varying from blue to violet.

Viewed from outer space, auroras can be seen as dimly glowing belts wrapped around each of the Earth’s magnetic poles. Each aurora hangs like a curtain of light stretching over the polar regions and into the higher latitudes. When the solar flares that result in magnetic storms and aurora activity are very intense, aurora displays may extend as far as the southern regions of the United States.

Studies of auroras have given physicists new information about the behavior of plasmas, which has helped to explain the nature of outer space and is being applied in attempts to harness energy from the fusion of atoms.

Những màn ánh sáng cực quang đặc biệt xuất hiện trong bầu khí quyển của Trái đất xung quanh cực nam và  cực bắc từng là hiện tượng bí ẩn. Giờ đây, các nhà khoa học có dữ liệu từ vệ tinh và các quan sát trên mặt đất mà từ đó chúng ta biết rằng cực quang là một sự phóng điện cực lớn tương tự như sự phóng điện xảy ra trong một dấu hiệu phản quang.

Để hiểu nguyên nhân của cực quang, trước tiên hãy hình dung Trái đất được bao bọc bởi từ quyển của nó, một vùng khổng lồ được tạo ra bởi từ trường Trái đất. Bên ngoài từ quyển, thổi về phía trái đất là gió mặt trời, một plasma Li tử (thể là trạng thái thứ tư của vật chất, không tồn tại dưới ba trạng thái thường gặp là rắn, lỏng và khí) chuyển động nhanh chóng có các khí ion hóa với từ tính riêng của nó. Các hạt tích điện trong gió mặt trời này có tốc độ hướng xuống đất dọc theo đường sức từ của gió mặt trời với chuyển động xoắn ốc. Từ quyển của Trái đất là một rào cản đối với gió Mặt trời và buộc các hạt tích điện của gió Mặt trời tự chảy xung quanh từ quyển. Nhưng ở các vùng cực,các đường sức từ của Trái đất và của gió Mặt trời chụm lại với nhau. Đây có nhiều các hạt tích điện của gió mặt trời phá vỡ từ quyển và đi vào Trái đất từ trường. Sau đó, chúng xoắn ốc qua lại giữa các cực từ của Trái đất rất nhanh. Ở các vùng cực, các electron từ gió mặt trời ion hóa và kích thích các nguyên tử và phân tử của tầng cao khí quyển, khiến chúng phát ra bức xạ cực quang của ánh sáng khả kiến.

Màu sắc của cực quang phụ thuộc vào các nguyên tử phát ra chúng. Ánh sáng trắng lục chiếm ưu thế xuất phát từ sự kích thích năng lượng thấp của các nguyên tử oxy. Trong các cơn bão từ trường khổng lồ, các nguyên tử oxy cũng trải qua kích thích năng lượng cao và phát ra ánh sáng màu đỏ thẫm. Các nguyên tử nitơ bị kích thích góp phần khiến cho các dải màu thay đổi từ xanh lam đến tím.

Nhìn từ ngoài không gian, cực quang có thể được coi là những vành đai phát sáng lờ mờ quấn quanh mỗi cực từ của Trái đất. Mỗi cực quang treo như một bức màn ánh sáng trải dài trên các vùng cực và lên các vĩ độ cao hơn. Khi mặt trời bùng sáng khiến cho bão từ và hoạt động của cực quang rất dữ dội, các màn cực quang có thể kéo dài đến tận các vùng phía nam của Hoa Kỳ.

Các nghiên cứu về cực quang đã cung cấp cho các nhà vật lý thông tin mới về hành vi của các plasmas(Li tử), giúp giải thích bản chất của không gian bên ngoài và đang được áp dụng trong nỗ lực khai thác năng lượng từ sự hợp nhất của các nguyên tử.