NHỮNG DAO ĐỘNG CỦA MẶT TRỜI.
NHẬT TRẤN HỌC
Có thể bạn đọc sẽ ngạc nhiên bởi thuật ngữ là lạ ở đề mục này. Nhật chấn học ư? Có mối liên quan nào giữa Mặt Trời và những trận động đất? Hay là trên Mặt Trời cũng xảy ra động đất, hoặc chính xác hơn, động Mặt Trời (nhật chấn)? Chúng tôi sẽ tuần tự kể về những điều này.
Địa chấn học là một khoa học lấy cơ sở nghiên cứu dựa trên những đặc điểm truyền lan âm thanh trong lòng đất. Tuy nhiên, không thể lắp đặt một địa chấn ký (thiết bị dùng để ghi những rung động của đất) trên Mặt Trời. Bởi vậy, để đo những dao động của Mặt Trời, người ta áp dụng những phương pháp hoàn toàn khác. Phương pháp chính dựa trên hiệu ứng Đôple. Vì bề mặt Mặt Trời luôn nhịp nhàng nâng lên hạ xuống (dao động), nên độ xê dịch xa - gần của nó ảnh hưởng tới quang phổ của ánh sáng bức xạ. Khi nghiên cứu quang phổ của những khu vực khác nhau trên đĩa Mặt Trời, người ta có được một bức tranh về sự phân bố tốc độ tất nhiên, cảnh này thay đồi theo thời gian là các sóng chạy. Chu kỳ của những sóng này nằm trong tâm khoảng từ 3 đến l0 phút. Ngay khi lần đầu tiên phát hiện ra các sóng, trị số tìm được của chu kỳ là khoảng 5 phút. Kể từ đó tất cả các dao động này có tên gọi là dao động “5 phút”.
Bề mặt Mặt Trời có tốc độ dao động rất nhỏ: hàng chục xăngtimét trong một giây và việc đo được là vô cùng phức tạp. Nhưng thông thường điều đáng quan tâm không phải là bản thân trị số tốc độ, mà là ở chỗ trị số này thay đổi như thế nào theo thời gian (các sóng đi qua như thế nào trên bề mặt). Có thể ví như một người đang ở trong một gian phòng với những cửa sổ buông kín rèm kín mít, bên ngoài thì trời nắng, nhưng trong phòng là tranh tối tranh sáng. Và bỗng nhiên một làn gió nhẹ khẽ đẩy tấm rèm, lập tức một tia nắng chói loà đập vào mắt. Làn gió nhẹ đã gây nên một hiệu quả lớn biết nhường nào! Tương tự như thế, các nhà khoa học đang đo những thay đổi nhỏ nhất của tốc độ xuyên tâm (theo hưởng thẳng tới người quan sát) của bề mặt Mặt Trời. Những vạch hấp thụ trong quang phổ Mặt Trời đóng vai trò giống như chiếc rèm cửa trong ví dụ trên (xem mục "Phân tích ánh sóng nhìn thấy được"). Thiết bị đò độ chói của ánh sáng Mặt Trời được căn chỉnh sao cho nó chỉ cho lọt qua ánh sáng có bước sóng đúng ở chính giữa một vạch hấp thụ hẹp nào đó. Như vậy khi có một thay đổi nhỏ nhất của bước sóng, thì lọt vào cửa vào của thiết bị, không phải là một vạch tối mà là một đoạn ở liền kề có quang phổ liên tục và sáng. Nhưng đó chưa phải là tất cả.
Để đo một chu kỳ sóng thật chuẩn xác phải theo dõi sóng càng lâu càng tốt mà không ngưng nghỉ, nếu không sau đó sẽ không thể xác định được Đó là sóng nào, vẫn là sóng đang theo dõi hay là một sóng khác. Trong khi đó, Mặt Trời cứ đến chiều lại khuất dạng sau chân trời, thêm nữa, thỉnh thoảng lại có những đóm mây đen chạy ngang qua che lấp. . .
Lời giải đầu tiên của vấn đề này là chọn nơi quan sát ở trong phạm vi Vòng Nam Cực, là nơi vào mùa hè Mặt Trời hàng tuần lễ không lặn khuất dưới chân trời, và hơn nữa, lại có số ngày quang mây nhiều hơn tại vùng cực bắc. Tuy nhiên, sắp xếp tổ chức hoạt động cho các nhà thiên văn học tại vùng Nam Cực rất phức tạp và tốn kém. Có một cách khác hiển nhiên hơn, nhưng lại tốn kém hơn: quan sát từ trên vũ trụ. Những quan sát như thế đôi khi vẫn được tiến hành như những nghiên cứu phụ (chẳng hạn như trên những tàu thăm dò "Phobos" của Nga, khi những con tàu này đang bay về phía sao Hoả). Vào cuối năm 1995 người ta đã phóng ra một vệ tinh quốc tế, SOHO (Solar and Heliospheric Observatory = Trạm thiên văn Mặt Trời và nhật quyển), mang theo nhiều thiết bị do các nhà khoa học thuộc nhiều nước chuẩn bị.
Nhưng đa phần các quan sát đều vẫn tiến hành từ mặt đất. Để tránh khỏi bị gián đoạn do đêm tối và thời tiết xấu Mặt Trời thường được quan sát từ nhiều lục địa. Bởi vì khi ở Bán cầu Đông là đêm thì ở Bán cầu Tây là ngày và ngược lại. Những phương pháp hiện đại cho phép thể hiện các quan sát như vậy như một chuỗi quan sát liên tục không gián đoạn. Để làm được điều này, một điều kiện không kém phần quan trọng là những kính thiên văn và các thiết bị máy móc phải hệt như nhau. Những quan sát tương tự đang được tiến hành trong khuôn khổ của những dự án quốc tế lớn.
Người ta đã biết được những gì về Mặt Trời khi nghiên cứu các sóng âm khác thường, không có âm thanh này? Thời kỳ đầu, những hiểu biết về bản chất những sóng loại này không khác gì lắm so với những gì đã biết về những dao động của vỏ Trái Đất. Các nhà khoa học khi đó hình dung các quá trình trên Mặt Trời (ví dụ như sự tạo hạt) kích thích các sóng này và rồi chúng chạy khắp bề mặt Mặt Trời, tựa như sóng biển trên mặt nước đại dương.
Nhưng sau này, đã phát hiện một thực tế rất lý thú: hoá ra, một số sóng ở những vùng khác nhau trên đĩa Mặt Trời có liên quan với nhau (nói theo kiểu các nhà vật lý: có cùng một pha). Điều này có thể hình dung như sau: dường như toàn bộ bề mặt được phủ một mạng lưới sóng đồng đều, nhưng ở một số nơi sóng không phát hiện thấy được trong khi ở nơi khác lại xuất hiện lên rất rõ. Thành ra những vùng khác nhau vẫn có cùng một cảnh tượng dao động hài hoà với nhau. Các nhà nghiên cứu rút ra kết luận rằng những dao động của Mặt Trời mang tính chất toàn cầu: các sóng chạy qua những khoảng cách rất lớn và ở các chỗ khác nhau trên đĩa Mặt Trời thấy rõ sự xuất hiện của cùng một loại sóng. Và như vậy, có thể nói rằng Mặt Trời “kêu như chuông”, tức là như một khối toàn thể.
Như trong trường hợp với Trái Đất, những dao động của bề mặt Mặt Trời chỉ là âm hưởng của các sóng lan toả trong lòng sâu Mặt Trời. Một số sóng tới được tâm Mặt Trời, một số sóng khác đã tắt dần giữa đường đi. Chính điều này giúp cho việc tìm hiểu tính chất của những phần khác nhau trong lòng Mặt Trời. Nhờ nghiên cứu các sóng lan truyền tới những độ sâu khác nhau người ta đã xây dựng nên hàm số tốc độ âm thanh phụ thuộc vào độ sâu. Mà theo lý thuyết thì tại ranh giới phía dưới của vùng đối lưu tốc độ âm thanh phải có sự thay đổi đột ngột. Nhờ đó, đã xác định được nơi bắt đầu vùng đối lưu trong Mặt Trời. Cho đến nay, đây là một trong những thành tựu quan trọng nhất của nhật chấn học.
Nhật chấn học cũng có những vấn đề riêng của mình. Chẳng hạn như đến nay chưa làm sáng tỏ được nguyên nhân dẫn đến nhưng dao động trên bề mặt Mặt Trời. Người ta cho rằng nguồn gốc dao động đáng tin nhất là sự tạo hạt: những dòng plasma bị nung nóng thoát lên bề mặt tương tự những đài phun mạnh, tạo nên các sóng tỏa đi khắp phía. Tuy nhiên, trong thực tế mọi điều không đơn giản như vậy; và các nhà lý thuyết hiện vẫn chưa thể mô tả tường tận những quá trình này. Ví dụ như, chưa rõ tại sao các sóng lại bền vững tới mức chúng có thể chạy vòng khắp Mặt Trời mà không tắt dần đi.
Nhờ những phương pháp của nhật chấn học, đã xác định được rằng phần bên trong Mặt Trời (lõi) quay nhanh hơn hẳn so với những lớp bên ngoài. Sự quay không đồng đều của Mặt Trời ảnh hưởng tới sự dao động của chính nó, cũng như ảnh hưởng của vết rạn nứt đối với cái chuông. Kết quả là "tiếng chuông" trở nên không trong lắm chu kỳ dao động đang tồn tại bị thay đổi vờ xuất hiện chu kỳ mới. Điều này giúp nghiên cứu được sự quay của những lớp bên trong mà bằng những phương pháp khác hiện chưa làm được. Người ta cho rằng chính nhờ quay không đồng đều mà Mặt Trời có từ trường.
Thế là, một lĩnh vực khoa học quá ư mới mẻ và hiện đang phát triển rầm rộ đã ra đời, khởi nguồn từ những đo đạc chuyển động của bề mặt Mặt Trời những do đạc dường như chẳng có gì đáng để tâm.
