ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HỒ CHÍ MINH

--------------

BÀI TẬP LỚN MÔN VẬT LÝ

Chủ đề: TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

GVHD:Dương Thị Như Tranh

LỚP: DD12LT12

TPHCM,Tháng 12/2012

Từ trường Trái Đất

Mã số sinh viên Họ và Tên Kí Tên Điểm

41203930 Phạm Minh Toàn

41204108 Trần Văn Trọng

41203869 Nguyễn Hữu Tín

41204585 Lê Ngọc Vũ

41203898 Phạm Văn Tình

41203862 Lê Trương Trường Tín

41203819 Nguyễn Đức Tiến

41203845 Ung Quang Tiến

41203853 Châu Trọng Tín

Page 2

Từ trường Trái Đất

L I M Đ UỜ Ở Ầ� ù �

Nhằm góp phần hệ thống lại kiến thức cơ bản và chuyên sâu hơn về Từ trường

Trái Đất cũng như các vấn đề có liên quan, tập thể chúng em đã tiến hành thực hiện báo

cáo với đề tài: “Từ trường Trái Đất”. Qua bài báo cáo này, tập thể nhóm chúng em

muốn trao đổi nội dung học tập và góp một phần nhỏ vốn hiểu biết về Vật lý của mình

vào đại dương tri thức bao la.

Trong mỗi phần, lý thuyết được trình bày ngắn gọn. Bài báo cáo này rất hữu ích

cho các bạn yêu thích môn Vật lý, đặc biệt là các bạn đam mê về các hiện tượng liên

quan tới Trái đất.

Để hoàn thành tốt bài báo cáo này, nhóm biên soạn có tham khảo trong nhiều

nguồn tài liệu khác nhau. Song, dù đã có rất nhiều cố gắng nhưng do trình độ và thời gian

có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Tập thể nhóm báo cáo chúng em tha

thiết đón nhận ý kiến đóng góp xây dựng của quý thầy cô và các bạn sinh viên để cập

nhật chỉnh sửa cho bài báo này được đầy đủ và chính xác hơn.

Cuối cùng, chúng em kính gởi lời cảm ơn đến cô Dương Thị Như Tranh đã hỗ trợ

và tạo điều kiện cho chúng em được đảm nhận thuyết trình bài báo cáo này thành công tốt

đẹp.

Tp Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2013

Page 3

Từ trường Trái Đất

Mục lục

1. Định nghĩa về từ trường, từ trường Trái Đất………………………...5

2. Nguồn gốc của Từ trường Trái Đất…………………………….…......6

3. Đặc điểm của Từ trường Trái Đất…………………………………….8

4. Các tác dụng của từ trường nói chung và ứng dụng của nó…….….10

5. Các hiện tượng tự nhiên liên quan đến Từ trường Trái Đất….……12

Page 4

Từ trường Trái Đất

TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤTMặt trời không chỉ đem đến ánh sáng và hơi ấm mà còn là mối hiểm nguy của

con người. Lý do: mặt trời liên tục phóng ra các hạt giàu năng lượng - gió mặt trời - vào

vũ trụ và về hướng trái đất. Trước khi các hạt đó có thể chạm vào hành tinh của chúng

ta thì chúng đã bị một tấm chắn ngăn lại, đó là từ trường của trái đất. Thế Từ trường

Trái Đất là gì?

1.Định nghĩa về từ trường, từ trường Trái Đất:

1.1. Từ trường:

Từ trường là môi trường vật chất đặc biệt sinh ra quanh các điện tích chuyển

động hoặc do sự biến thiên của điện trường hoặc có nguồn gốc từ các môment lưỡng

cực từ.

Xét về bản chất, từ trường và điện trường là các biểu hiện riêng rẽ của một

trường thống nhất là điện từ trường.

1.2.Từ trường Trái Đất:

Page 5

Từ trường Trái Đất

Từ trường Trái Đất được coi như một lưỡng cực từ trường, với một cực gần cực

bắc địa lý và cực kia gần cực nam địa lý. Một đường thẳng tưởng tượng nối hai cực tạo

thành một góc khoảng 11,3° so với trục quay của trái đất.

Hình dạng của từ trường Trái Đất cũng giống như từ trường của một thỏi nam

châm. Từ trường đi ra từ bán cầu nam và đi vào phía bán cầu bắc của trái đất. Hai nơi

này được gọi là cực từ. Nó không trùng với cực nam và cực bắc địa lý mà cách nhau vài

trăm cây số.

Từ trường vươn ra ngoài vũ trụ hơn 60.000 km. Nó tạo thành một cái vỏ bảo vệ

chung quanh trái đất. Sự bảo vệ này là cần thiết vì mặt trời không ngừng phát ra các hạt

tích điện, còn được gọi là gió mặt trời. Từ trường cản gió mặt trời và dẫn nó đi vòng qua

trái đất. Từ trường bị biến dạng bởi gió mặt trời, hướng phía mặt trời bị nén lại, còn

hướng kia thì xuất hiện một cái đuôi dài, có thể vươn vào vũ trụ đến 250.000 km.

2. Nguồn gốc của Từ trường Trái Đất:

Ai cũng biết Trái Đất có từ trường, nhưng giải thích được hiện tượng này thực ra

không đơn giản.

Nguồn gốc của Từ trường Trái Đất:

Những khảo sất địa từ từ thế kỷ 16 cho đến nay cho thấy là từ trường có 2 nguồn

gốc: nguồn gốc ở bên trong trái đất và nguồn gốc ở bên ngoài trái đất. Vectơ từ trường

Page 6

H1.Trái Đất là một nam châm khổng lồ

Từ trường Trái Đất

đo được tại một vị trí bất kì ở gẩn mặt đất được hình thành từ 3 nguồn: nguồn nằm ở

bên trong nhân trái đất, nguổn nằm trong vỏ trái đất vả nguồn nằm trong phần điện ly

và trong từ quyển của trái đất.

Năm 1940, một số nhà Vật lý đã đưa ra giả thuyết "Đynamô" để giải thích nguồn

gốc từ trường của Trái Đất. Theo thuyết này thì từ trường Trái Đất xuất hiện trong lòng

Trái Đất, được hình thành chủ yếu từ các dòng đối lưu trong chất lỏng của trái đất ở độ

sâu trên 3000 km. Nơi đó có nhân Trái Đất được cấu tạo chủ yếu là sắt (Fe). Nhân rắn

bên trong được bao bọc bởi cái vỏ bằng sắt dạng lỏng. Do sức nóng từ trong nhân, kim

loại sẽ chảy tràn lên bề mặt nhân, nguội đi và lại chìm xuống phía dưới. Đồng thời nó

chảy theo đường xoắn ốc do Trái Đất quay. Sự chuyển động của sắt có khả năng dẫn

điện sẽ làm xuất hiện một nguồn điện, tương tự như một máy phát điện khổng lồ. Và

khi có dòng điện chảy thì sẽ xuất hiện từ trường.

Gần đây, các nhà khoa học cho rằng ngoài từ trường chính của Trái Đất hình

thành từ lõi ngoài (chiếm 98%), còn có phần từ trường với nguồn gốc bên ngoài Trái Đất

(chiếm 2%), phần từ trường này lại hay biến đổi, là phần quan trọng gây ra những tác

động đối với cơ thể sống.

Các nguồn gây ra từ trường:

Từ trường được cấu thành từ một số nguồn trường chồng chất lên nhau, tương

tác lẫn nhau, đó là:

- Phần trường chính của trái đất, được tạo nên trong nhân lỏng của Trái đất chiếm 90% .

- Phần trường tạo nên bởi các dất đá nhiễm từ trong vỏ trái đất.

- Phần trường có nguổn gốc bên ngoài trái đất gây nên bởi những dòng điện chạy trong

tầng điện li và từ quyển.

- Phần trường gây nên bởi các dòng điện chạy trong vỏ trái đất ( thường là các dòng cảm

ứng bởi trường biến thiên có nguồn gốc bên ngoài trái đất).

- Phần trường gây nên bởi hiệu ứng của các dòng chảy trong đại dương.

Phần đóng góp của các nguồn này biến thiên theo thời gian bắt đầu từ mili giây (từ

mạch động) đến hàng triệu năm (đảo cực của từ trường).

Page 7

H2.Cấu tạo bên trong Trái Đất

Từ trường Trái Đất

Muốn có từ trường, ta phải có dòng điện, vậy tại sao có dòng điện chạy trong lòng trái

đất không bị mất đi do điện trở?

Để giải thích được tại sao từ trường của Trái Đất tồn tại hàng tỷ năm nay mà

không mất đi thì khá phức tạp. Nói một cách ngắn gọn ra thì dòng điện được duy trì bởi

năng lượng của dòng chảy của chất lỏng dẫn điện trong lòng Trái Đất. Điều này giải thích

cho ta tại sao Mặt trăng không có từ trường. Mặt trăng nhỏ hơn Trái Đất, vật chất bên

trong đã nguội từ lâu nên ở thể rắn, và không giữ từ trường được. Nhưng có một điều ít

biết là nếu tự nhiên lõi Trái Đất hoá rắn thì từ trường của Trái Đất cũng không mất đi

ngay mà vẫn còn tồn tại một thời gian.

3 . Đặc điểm của Từ trường Trái Đất:

Hình dạng của từ trường Trái Đất cũng giống như từ trường của một thỏi nam châm. Từ

trường đi ra từ bán cầu Nam và đi vào phía bán cầu Bắc của Trái Đất. Hai nơi này được

gọi là Cực địa từ. Nó không trùng với cực nam và cực bắc địa lý mà cách nhau vài trăm

cây số.

- Từ cực Nam: có toạ độ 70° Vĩ Bắc Và 96° Kinh Tây, trên lãnh thổ Canada, cách

cực Bắc địa lý 800 km.

- Từ cực Bắc: có toạ độ 73° Vĩ Nam và 156° Kinh Đông ở vùng Nam cực, cách

cực Nam địa lý 1000 km.

Trục từ trường tạo với trục Trái Đất một góc 11,3°. Các từ cực thường có vị trí không ổn

định và có thể đảo ngược theo chu kỳ. Do đó bản đồ địa từ cũng phải thường xuyên

điều chỉnh (5 năm một lần).

Page 8

H3.Trục từ trường của Trái Đất

Từ trường Trái Đất

Các trường từ có thể mở rộng vô hạn, tuy nhiên nếu xét các điểm càng ra xa nguồn thì

chúng càng yếu dần. Từ trường của Trái Đất có tác dụng đến hàng chục ngàn km

trong vũ trụ. Các thông tin thu thập được từ vệ tinh đã giúp phát hiện ra các vành đai

bức xạ bao quanh Trái Đất ở môi trường khí quyển trên cao từ 500 - 600 km đến 60.000

- 80.000 km: đó là Từ Quyển.

Độ lớn của trường: trường gây nên do nguồn trong nhân Trái Đất là lớn nhất, còn được

gọi là phần trường chính. Gần cực từ, cường độ của trường chính xấp xỉ 60000 nT, tại

xích đạo cường độ của trường xấp xỉ 30000 nT.

Dị thường từ: từ trường gây nên bởi các nguồn trong vỏ Trái Đất rất nhỏ, chiếm khoảng

từ vài phần nT cho tới khoảng vài ngàn nT. Dị thường từ liên quan tới các thay đổi của

các đặc trưng địa chất và địa vật lí của vỏ Trái Đất. Một phần của trường này được tạo

nên bởi độ từ hóa cảm ứng do đất đá có mang từ tính chịu tác động lâu dài của phần

trường chính của Trái Đất. Độ từ hóa cảm ứng này sẽ thay đổi theo sự thay đổi của phần

trường chính, với một sự chậm pha hết sức phức tạp. Một phần khác của nguồn trường

gây dị thường từ chính là độ từ dư được giữ lại trong đất đá, kể từ khi chúng hình

thành, phần trường này lại thay đổi theo thang tuổi địa chất của đất đá.

Vai trò của tầng manti: tầng manti của Trái Đất được coi là không chứa nguồn gây ra từ

trường, vì nhiệt độ ở đây cao hơn nhiệt độ của tất cả các loại khoáng sắt từ và ferrite từ

nên không thể chứa độ từ dư, còn độ dẫn và dòng đối lưu lại thấp. Điều đó cho phép coi

là dòng đối lưu và trường gây nên trong manti là không đang kể.

Nguồn trường bên ngoài Trái Đất: nguồn trường này biến đổi theo thời gian, có chu kì

thay đổi từ giây cho đến ngày, và tại gần mặt đất có cường độ biến thiên từ vài phần nT

đến hàng ngàn nT. Hệ thống dòng bên ngoài Trái Đất nằm trên ranh giới từ quyển của

Trái Đất và tầng điện li. Mặc dù các hệ dòng luôn tồn tại, nhưng cường độ và vị trí chúng

thay đồi rất mạnh giữa các ngày yên tĩnh và những ngày từ trường nhiễu loạn.

Từ trường của Trái đất có thể được tạo ra bởi các chuyển động mạnh của các

chất dẫn điện lỏng trong lòng đất... đó là khám phá mới của các nhà khoa học Pháp:

bằng cách tạo ra sự chuyển động mạnh của dung dịch natri lỏng trong ống nghiệm, một

nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Trung tâm nghiên cứu khoa học Pháp (CNRS), Trung

Page 9

Từ trường Trái Đất

tâm nghiên cứu khoa học về Trái đất và môi trường (CEA) và các trường ĐH sư phạm tại

Paris và Lyon đã tạo ra được từ trường Trái đất trong phòng thí nghiệm.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy từ trường được tạo ra mang nhiều đặc điểm giống

với từ trường tự nhiên của Trái đất.

Phần lớn các vật chất thiên văn trong vũ trụ như hành tinh, các vì sao và các dải

thiên hà đều có từ trường. Các từ trường này đóng vai trò quan trọng trong quá trình

phát triển của các vật chất trong không gian.

4. Các tác dụng của từ trường nói chung và ứng dụng của nó:

Từ trường là tấm lá chắn bảo vệ Trái Đất, nhưng là tấm lá chắn vô hình, nên không ai có

thể nhìn thấy Từ trường Trái Đất. Song, chính cực quang lại tiết lộ cho chúng ta biết nó ở

đâu. Mặt trời không chỉ đem đến ánh sáng và hơi ấm mà còn là mối nguy hiểm của con

người vì Mặt trời liên tục phóng ra các hạt giàu năng lượng, Gió Mặt Trời,… vào vũ trụ và

về hướng Trái Đất. Trước khi các hạt đó có thể chạm vào hành tinh chúng ta thì chúng

đã bị một tấm chắn ngăn lại, đó là Từ trường của Trái Đất. Nếu không có từ trường,

chúng ta sẽ không ngừng bị các vật chất độc hại tấn công và cuộc sống không thể duy trì

trên Trái Đất.Các nhà Vật lý khẳng định rằng từ trường ngày càng yếu đi và sẽ dẫn đến

sự thay đổi cực.

Page 10

H4.Từ trường là tấm lá chắn vô hình bảo vệ Trái Đất

Từ trường Trái Đất

Từ trường cũng giúp cho một số loài động vật thực hiện một số chức năng sống của

chúng như là chức năng định hướng.Các nhà khoa học Mỹ nói rằng chim bồ câu di

chuyển bằng cách ghi nhận thông tin về từ trường của Trái Đất, sử dụng các tế bào não

như một chiếc la bàn sinh học. Khám phá trên làm sáng tỏ việc làm thế nào nhiều loài

chim có thể di chuyển hàng nghìn cây số, bay cả ngày lẫn đêm, cả khi mặt trời và các

ngôi sao bị mây che khuất. Các nhà khoa học Đức gần đây phát hiện, loài chim có thể

quan sát được từ trường Trái Đất bằng mắt phải, đồng thời dựa vào đó để tìm phương

hướng.

Từ trường là nguồn năng lượng của tương lai. Tuy nhiên, từ trường có hạn chế là gây

ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và sinh vật khi tiếp xúc với từ tính. Nếu vấn đề

này được khắc phục thì đây chính là nguồn năng lượng đáng mong đợi vì hiệu quả mà

chúng mang lại là quá lớn, chi phí sản xuất vận hành và sử dụng lại rất ít tốn kém, đem

lại hiệu quả kinh tế cao. Ví dụ như tàu siêu tốc chạy nệm từ trường chúng đi với vận tốc

khá cao, có thể đạt vận tốc hơn 500km/h và không gây tai nạn như các phương tiện

chạy bằng các năng lượng khác.

Page 11

H5.Tàu siêu tốc một ứng dụng tuyệt vời dựa trên việc sử dụng từ trường

để di chuyển

Từ trường Trái Đất

5. Các hiện tượng tự nhiên liên quan đến Từ trường Trái Đất:

5.1. Hiện tượng Cực quang:

Một hiện tượng vô hại nhưng rất ấn tượng: Mặt Trời luôn phóng vào vũ trụ một khối

lượng khổng lồ các hạt mang năng lượng, kể cả hướng Trái Đất. Nhưng Trái Đất đã may mắn

được từ trường bảo vệ, ngoại trừ ở cực Bắc và cực Nam. Nơi đó thì tấm chắn bảo vệ có thể

bị xuyên qua được. Ở đây các hạt năng lượng cao của Gió Mặt Trời có thể xâm nhập vào

vùng khí quyển trên cùng và làm nó phát sáng. Những dải, vòng cung hoặc băng ánh sáng

xuất hiện trên trời, đó là cực quang.

Cụ thể:

Cực quang xuất hiện là do các hạt mang điện trong luồng vật chất từ Mặt Trời

phóng tới hành tinh, khi các hạt này tiếp xúc với từ trường của hành tinh thì chúng bị đổi

hướng do tác dụng của lực Lorentz. Lực này làm cho các hạt chuyển động theo quỹ đạo

xoắn ốc dọc theo đường cảm ứng từ của hành tinh. Tại hai cực các đường cảm ứng từ

hội tụ lại và làm cho các hạt mang điện theo đó đi sâu vào khí quyển của hành tinh.

Page 12

H6.Cực quang ở Canada

Từ trường Trái Đất

Khi đi sâu vào khí quyển các hạt mang điện va chạm với các phân tử, nguyên

tử trong khí quyển hành tinh và kích thích các phân tử này phát sáng. Do thành phần khí

quyển hành tinh chứa nhiều khí khác nhau, khi bị kích thích mỗi loại khí phát ra ánh sáng

có bước sóng khác nhau, tức là nhiều màu sắc khác nhau do đó tạo ra nhiều dải sáng với

nhiều màu sắc trên bầu trời ở hai cực.

Màu cụ thể nào đó của cực quang phụ thuộc vào loại khí cụ thể của khí quyển và

trạng thái tích điện của chúng cũng như năng lượng của các hạt đâm vào khí của khí

quyển. Ôxy nguyên tử chịu trách nhiệm cho hai màu chính là lục (bước sóng 557,7 nm)

và đỏ (630,0 nm) ở các cao độ cao. Nitơ sinh ra màu lam (427,8 nm) (các ion) cũng như

màu đỏ biến đổi nhanh từ ranh giới thấp của các cung cực quang đang hoạt động.

5.2. Bão từ:

Nguyên nhân:

Bão từ là kết quả hoạt động của Mặt Trời. Ngoài photon (ánh sáng) Mặt trời còn

phát ra vô số hạt điện tích như proton, hạt nhân Heli (hạt α) và những hạt mang điện

khác. Những hạt đó tạo thành Gió Mặt trời. Chúng bay đến vùng lân cận của Trái Đất và

tác dụng tương hỗ với từ trường Trái Đất.

Page 13

H7.Các điện tích từ Mặt Trời tương tác với Từ trường của Trái Đất

Từ trường Trái Đất

Quá trình:

Hành tinh của chúng ta được ví như một nam châm khổng lồ mà cực Nam và

cực Bắc nằm ở gần hai địa cực. Càng gần các cực thì từ trường Trái Đất càng mạnh. Các

hạt tích điện bay từ mặt trời, chịu ảnh hưởng của từ trường Trái Đất, chạy xoay quanh

đường sức của nó theo hình xoắn ốc và tạo thành lớp bức xạ nắm phía trên tầng khí

quyển. Khi Mặt trời tăng tần suất tác động thì các hạt tích điện tác dụng tương hỗ với Từ

trường Trái Đất lớn hơn bình thường, sự cân bằng của Từ trường Trái Đất bị phá vỡ và

cường độ của từ trường càng tăng lên. Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ siến

thiên và sinh ra một dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất (theo

định luật Lenz). Dòng điện cảm ứng này có thể đạt cường độ hàng triệu Ampe chuyển

động vòng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng lên từ trường Trái

Đất. Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến thiên và kim la

bàn dao động mạnh.

Ảnh hưởng của bão từ đến sức khỏe :

Qua nhiều năm, tác động của Bão từ lên con người được nghiên cứu và theo dõi.

Người ta ghi nhận được rằng, trong khoảng thời gian có bão từ :

- Số bệnh nhân bệnh tim mạch và tử vong vì bệnh đó tăng đáng kể.

- Tình trạng bệnh nhân bị tâm thần cũng trầm trọng hơn.

- Mức độ nhạy cảm của người bình thường cũng giảm đi.Cụ thể là số tai nạn

đường bộ và đường không tăng lên một cách chóng mặt.

Để hiểu rõ hơn vì sao Bão từ lại có tác động đến con người, người ta đã tiến hành

nghiên cứu ảnh hưởng của Bão Từ đối với bệnh nhân bị bệnh tim mạch. Kết quả cho thấy

trong thời gian có Bão vài ba ngày sau đó, số bệnh nhân cảm thấy khó chịu tăng lên gấp

rưỡi. Nếu cho bệnh nhân này ở trong phòng đặc biệt có lớp bảo vệ của từ trường thì nhịp

tim của họ sẽ trở lại bình thường. Trong thời gian có bão, máu con người trở nên đặc hơn,

máu bị ngưng chảy ở một vài mao mạch nào đó làm nhịp tim thay đổi, cũng vì vậy mà quá

trình trao đổi oxi trong máu kém đi, làm cho người ta cảm thấy đau đầu và chóng mặt vì bộ

Page 14

Từ trường Trái Đất

não của con người rất nhạy cảm với việc thiếu oxy. Như vậy ta có thể khẳng định được rằng

Bão từ có tác động lên cơ thể con người và nó có tác động xấu.

Ảnh hưởng của bão từ đến kinh tế:

- Điện lực: Khi bão từ xuất hiện sẽ tạo ra dòng điện tròn xung quanh Trái Đất. Dòng

điện này tạo ra từ trường bổ sung vào từ trường Trái Đất, làm biến đổi rất mạnh từ

trường này. Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra dòng

điện cảm ứng hàng triệu ampe đối nghịch với dòng điện trên mặt đất, gây tê liệt hệ

thống điện.

- Bưu chính viễn thông: làm hỏng vệ tinh truyền hình gây gián đọan cho việc truyền

tín hiệu của các trạm quan sát và những vệ tinh trong quỹ đạo Trái Đất.

- Hàng không: gây nhiễu sóng vô tuyến làm cho máy không thể xác định được phương

hướng và liên lạc với mặt đất nên tai nạn hàng không tăng lên.

- Dầu khí: vì đây là ống dẫn kim loại nên khi có bão từ, chắc chắn xuất hiện một dòng

điện cảm ứng mạnh trong đường ống dẫn dầu ,dẫn khí làm cho ống bị ăn mòn và có

thể thủng.

- Vũ trụ: Làm cho vệ tinh truyền thông bị hư hại, tất cả mọi dữ liệu quan trọng truyền

về trái đất dều bị gián đọan, làm cho họat động tại vài thành phố lớn tê liệt hoàn

toàn.

5.3. Hiện tượng đảo cực điện từ:

Nguyên nhân:

Dữ liệu địa lý cho thấy Trái Đất đã trải qua hàng trăm lần đổi cực trong suốt lịch

sử của nó. Từ trường của Trái Đất có hình dạng gần giống như một lưỡng cực từ, với các

cực từ gần trùng với các địa cực của Trái Đất. Theo thuyết “Dynamo”, từ trường Trái Đất

được tạo ra trong vùng lõi ngoài nóng chảy của Trái Đất, nơi mà nhiệt lượng tạo ra các

chuyển động đối lưu của các vật chất dẫn điện, tạo ra dòng điện. Các dòng điện này đến

lượt mình tạo ra từ trường. Tình trạng đảo cực từ trường xảy ra khi dòng sắt nóng chảy

di chuyển quanh lớp nhân ngoài của Trái đất thay đổi quá trình tuần hoàn, các đám

nguyên tử sắt ở lớp lõi ngoài ở dạng lỏng sắp hàng theo hướng ngược lại. Khi đến điểm

Page 15

Từ trường Trái Đất

tới hạn, cường độ của từ trường giảm xuống trước khi nhịp điệu tuần hoàn được thiết

lập lại và tình trạng phân cực mới bắt đầu, cực từ trái đất sẽ đảo ngược. Việc đảo ngược

này còn làm thay đổi các cực Nam và cực Bắc, lúc đó, la bàn thay vì chỉ hướng Bắc sẽ chỉ

hướng Nam. Điều này không chỉ làm các loài chim di trú bị mất phương hướng, các vệ

tinh bị vô hiệu hóa, mà nó còn khiến cho sự sống trên trái đất phải đối mặt với các bức

xạ nguy hiểm chết người từ mặt trời.

Quá trình:

“Sự thay đổi đáng kể nhất khi các cực từ đảo là mật độ của toàn bộ từ trường

giảm đi trên diện rộng” Our Amazing Planet dẫn lời Jean – Pierre Valet, người nghiên

cứu hiện tượng này tại Viện Vật Lý Trái Đất Paris. Từ trường Trái Đất mất từ 1.000 đến

10.000 năm mới hoàn tất quá trình trên. Do vậy, đừng suy diễn rằng mọi chuyện sẽ đột

ngột diễn ra trong ngày một ngày hai. “Đó không phải là một vụ đảo cực tức thời, mà là

một quá trình chậm chạp và trong suốt tiến trình này, sức mạnh của Từ trường trở nên

yếu đi. Nhiều khả năng từ trường sẽ trở nên phức tạp và có thể xuất hiện nhiều hơn hai

cực từ trong một thời điểm, kế đến nó lại phục hồi sức mạnh và sau đó chính thức đảo

cực”, Monika Korte, Giám đốc khoa học của Đài quan sát địa từ Niemegk thuộc GFZ

Potsdam (Đức) nhận xét. Còn Bradford Clement, Giáo sư tại Đại học Quốc tế Florida ở

Miami đã phân tích dấu vết trong các mẫu đá trầm tích, lấy từ nhiều khu vực trên thế

giới. Các mẫu vật này lắng đọng trong bốn thời kỳ khác nhau và ghi lại dấu vết của từ

trường ở ngững giai đoạn đó. “Những nhân chứng đá tiết lộ rằng, mất khoảng 7.000

năm để các cực đảo xong chiều cho nhau”, Clement nói.

Clement cũng cho biết thêm là sự đảo chiều này không diễn ra đột ngột, nó diễn

ra sớm hơn ở Xích đạo (khoảng 2.000 năm) nhưng lại chậm hơn ở các vĩ độ cao, gần về

phía hai cực (khoảng 10.000 năm). Nguyên nhân của tình trạng này là khi không có từ

trường Bắc – Nam, nhân Trái Đất đã tạo ra một từ trường thứ hai yếu hơn, có rất nhiều

cực mini tại bề mặt của nó. Cuối cùng khi hai cực chính được thiết lập lại, từ trường thứ

cấp biến mất.

Page 16

Từ trường Trái Đất

Hiện tượng đảo ngược cực từ trường như diễn ra ngẫu nhiên về thời gian và

không thể dự đoán được, có thể 20.000 - 30.000 năm và cũng có thể lên tới 50 triệu

năm.

Hậu quả:

Không ai biết được hậu quả của hiện tượng này nhưng nhiều chuyên gia cho

rằng hậu quả của sự đảo cực từ trường là đời sống sẽ bị đảo lộn, mọi người phải đi lại

bằng la bàn. Từ trường còn là lá chắn bảo vệ Trái Đất khỏi các vụ nổ bức xạ nguy hiểm

từ mặt trời, nếu mất đi lá chắn này thì con người phải tiếp xúc nhiều hơn với bức xạ, các

hạt từ Mặt Trời sẽ lao vào thượng tầng khí quyển, làm ấm nó và có thể làm thay đổi khí

hậu. Các chuyên gia dự đoán rằng giai đoạn yếu đi của từ trường sẽ gây khó khăn nhiều

nhất cho cư dân Trái Đất. Theo John Tarduno, giáo sư địa vật lý ở Đại học Rochester,

một từ trường mạnh mới đủ sức bảo vệ địa cầu trước những cơn bão bức xạ xuất phát

từ Mặt Trời. “Những sự phun trào vật chất vành nhật hoa (CME) thỉnh thoảng xuất hiện,

và đôi khi quất thẳng đến trái đất”, Tarduno nói. Một số dạng hạt điện tích nguy hiểm

liên quan đến CME có thể bị từ trường Trái Đất cản lại. Do vậy, tác động bảo vệ này sẽ

kém hiệu quả nếu từ trường yếu đi. Những hạt điện tích xuất phát từ bão mặt trời tấn

công trái đất có thể tạo nên những lỗ thủng trên bầu khí quyển và điều này có thể gây

hại đến con người, giống như trường hợp tầng ozone bị thủng trên bầu trời Nam cực.

Page 17

H8.Từ trường phức tạp có thể xuất hiện nhiều hơn hai cực từ trong cùng một thời điểm

Từ trường Trái Đất

Dù không tồn tại vĩnh viễn, những lỗ hổng này có thể xuất hiện từ 1 đến 10 năm, đủ làm

tăng đột biến tỷ lệ ung thư da trong thời gian này.

Khoảng cách ngắn nhất giữa các lần đảo chiều là khoảng 20.000 đến 30.000 năm

và dài nhất là 50 triệu năm. Trong 78 triệu năm qua, từ trường Trái Đất mới đảo chiều

171 lần, và lần gần đây nhất là 780.000 năm trước. Chính vì vậy, phải vài nghìn năm nữa,

từ trường Trái Đất mới thực hiện một lần đảo chiều mới. Trong khi đó, lần đảo cực từ

trường gần đây nhất đã không hề có chuyện gì xảy ra: không có sự hủy diệt sinh thái,

không có sự hỗn loạn ở tầng khí quyển.

Chuyên gia Valet của Viện Vật lý trái đất Paris đồng ý với giả thuyết rằng từ

trường yếu có thể dẫn đến sự hình thành những “vết thủng” trên tầng ozone. Trong một

báo cáo hồi năm ngoái, ông đưa ra khả năng có sự liên hệ trực tiếp giữa sự tuyệt chủng

của người Neanderthal với sự sụt giảm đáng kể của mật độ từ trường của trái đất, vốn

xảy ra trong cùng thời điểm. Lúc đó tiến trình đảo cực bị ngưng lại, có nghĩa là từ trường

yếu đi. Từ trường còn là lá chắn bảo vệ Trái Đất khỏi các vụ nổ bức xạ nguy hiểm từ Mặt

Trời, nếu mất đi lá chắn này thì con người phải tiếp xúc nhiều hơn với bức xạ, các hạt từ

Mặt Trời sẽ lao vào thượng tầng khí quyển, làm ấm nó và có thể làm thay đổi khí hậu.

Tuy nhiên, các chuyên gia khác không bị thuyết phục với giả thuyết rằng đảo cực

từ có thể dẫn đến sự diệt chủng trên diện rộng của các loài. Điều đáng lưu ý là toàn bộ

các loài dựa vào các cực địa từ để di trú, trong đó có ong, cá hồi, rùa, cá voi, có thể bị

mất phương hướng khi quá trình trên diễn ra. Còn về viễn cảnh thiên tai do các thềm lục

địa và đại dương rúng động, kết quả ghi nhận địa chất không hề phản ánh bất cứ sự

thay đổi nào về cấu trúc vỏ Trái Đất với tình trạng đảo cực từ.

Chưa ai biết được hậu quả của hiện tượng này, nhưng nhiều chuyên gia cho rằng

hậu quả của sự đảo cực từ trường chắc chắn sẽ ảnh hưởng đảo lộn đến đời sống, chí ít

là mọi người phải đi lại bằng la bàn.

Page 18

Từ trường Trái Đất

Nguồn tham khảo:

http://www.khoahocphattrien.com.vn/news/khoahoclythu/?art_id=3873

http://vi.wikipedia.org/wiki/T%E1%BB%AB_tr%C6%B0%E1%BB%9Dng_Tr

%C3%A1i_%C4%90%E1%BA%A5t

http://vi.wikipedia.org/wiki/B%C3%A3o_t%E1%BB%AB

http://vi.wikipedia.org/wiki/Gi%C3%B3_M%E1%BA%B7t_Tr%E1%BB%9Di

http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BA%A3o_c%E1%BB%B1c_

%C4%91%E1%BB%8Ba_t%E1%BB%AB

http://damtson.wordpress.com/2012/12/01/geomagnetic/

http://chuyenquangtrung.com.vn/forums/printthread.php?tid=2635

http://chuyenquangtrung.com.vn/forums/thread-2635.html

http://m.go.vn/edu/pages/e-tap-chi/MagazinePage.aspx?m=6&mc=22&n=9008

http://www.khoahoc.com.vn/timkiem/t%E1%BB%AB+tr%C6%B0%E1%BB%9Dng+tr

%C3%A1i+%C4%91%E1%BA%A5t/index.aspx

http://www.khoahoc.com.vn/khampha/kham-pha/37933_Dieu-gi-xay-ra-khi-trai-dat-dao-

cuc.aspx

http://www.khoahoc.com.vn/bandoc/ban-doc/37614_Tu-truong-nguon-nang-luong-cua-

tuong-lai.aspx

http://vietbao.vn/Khoa-hoc/Tu-truong-trai-dat-bi-dao-cuc/40027992/188/

http://vnmedia.vn/VN/quocte/chuyenla/10_280359/

nguy_co_dai_tham_hoa_trai_dat_bi___lat_nguoc.html

http://dethi.violet.vn/present/show?entry_id=7961020

http://lophoc.thuvienvatly.com/mod/glossary/view.php?id=627&mode=cat&hook=42

Page 19