Vì sao quầng sáng màu thường hay xuất hiện trên bầu trời hai cực Nam, Bắc?

Khoảng 7 giờ tối ngày 2 tháng 3 năm 1957 ở miền sông Mạc và thành Hôma hoặc tỉnh Hắc Long Giang vùng biên giới Đông Bắc Trung Quốc xuất hiện quầng sáng màu mấy chục năm qua chưa hề có. Một ráng mây sáng đỏ bỗng nhiên nổi lên không trung rồi một chốc biến thành một dải màu vòng cung. Phía trên của nó từ Bắc Hắc Long Giang vươn về chân trời phía Nam. Nó tồn tại 45 phút trên bầu trời đêm.

Tối ngày 29, 30 tháng 9 cùng năm đó, cả một vùng rộng lớn ở 40 vĩ độ Bắc cũng xuất hiện một quầng sáng màu rất ít thấy, làm ửng đỏ cả bầu trời phương Bắc. Mọi người đua nhau xem với niềm hứng thú lạ thường vì đó là hiện tượng tự nhiên rất ít gặp.

Các quầng sáng màu từ xưa tới nay vốn rất hấp dẫn mọi người. Theo những ghi chép chưa đầy đủ thì Trung Quốc từ năm 30 TCN đến năm 1975 đã có 53 lần xuất hiện quầng sáng màu.

Cùng với tiến bộ của khoa học kỹ thuật nhiều nhà vật lý đã làm thí nghiệm chứng minh quầng sáng màu là do tác dụng của những hạt mang điện trong lớp khí quyển loãng trên cao gây ra. Ở tầng khí quyển có độ cao 80 - 1200 km, không khí rất loãng quầng sáng màu xuất hiện ở đó. Mặt Trời là một khối cầu khổng lồ nóng bỏng. Bên trong và bề mặt Mặt Trời liên tiếp diễn ra các phản ứng nhiệt hạch của các nguyên tố hóa học sản sinh ra những luồng hạt li ti mang điện rất mạnh từ Mặt Trời phóng ra khắp bốn phương với tốc độ cực lớn.

Luồng hạt mang điện này khi phóng đến tầng cao có lớp khí quyển Trái Đất, sẽ va đập mạnh với các phân tử khí thưa thớt ở đó mà sản sinh ra hiện tượng phát quang, đó chính là quầng sáng màu.

Quầng sáng màu phần nhiều xuất hiện ở vùng Nam Cực và Bắc Cực (cực quang), rất ít xuất hiện ở vùng xích đạo. Vì sao vậy? Đó là vì Trái Đất giống như một nam châm khổng lồ, cực của nó ở hai đầu Nam, Bắc. Như chúng ta đã biết, kim chỉ nam luôn chỉ theo phương Bắc - Nam, đó là do ảnh hưởng từ trường Trái Đất. Luồng hạt mang điện từ Mặt Trời phóng đến cũng chịu ảnh hưởng từ từ trường Trái Đất, nó vận động theo hình xoắn ốc hướng tới hai cực Bắc, Nam. Vì vậy quầng sáng màu phần nhiều xuất hiện trên không hai cực Bắc Nam. Phát sinh ở cực Nam gọi là quầng sáng màu Nam Cực (Nam Cực quang), xuất hiện ở cực Bắc gọi là quầng sáng màu Bắc Cực (Bắc Cực quang). Trung Quốc thuộc Bán cầu Bắc, vì vậy các vùng đông bắc chỉ có thể nhìn thấy quầng sáng màu Bắc.

Vì sao quầng sáng màu có năm màu? Đó là vì không khí do các khí oxy, nitơ, neon, heli, v.v. cấu tạo nên. Dưới tác dụng của luồng hạt mang điện, các chất khí khác nhau sẽ phát ra ánh sáng khác nhau, vì thế mà quầng sáng màu có màu sắc và hình dạng khác nhau. Có những quầng sáng màu giống cái màn, có cái giống cung tròn, có cái thành hình đai, có cái thành luồng sáng, có cái màu đỏ da cam, có cái màu đỏ tím, có cái màu nhạt, có cái màu đậm. Có lúc cả năm màu đan xen lẫn nhau trông rất đẹp mắt.

Chu kỳ hoạt động của Mặt Trời khoảng 11 năm. Ở thời kỳ hoạt động cao trào, trên Mặt Trời thường xuất hiện những vết đen xoắn ốc khổng lồ, bề mặt Mặt Trời có những vụ nổ lớn sản sinh ra luồng hạt mang điện rất mạnh. Khi luồng này bay đến tầng khí quyển của Trái Đất sẽ kích thích tạo nên những quầng sáng màu rất đẹp. Vì vậy số lần xuất hiện quầng sáng màu nhiều hay ít có liên quan với hoạt động của Mặt Trời mạnh hay yếu. Ở thời kỳ Mặt Trời hoạt động mạnh, số lần xuất hiện quầng sáng màu cũng nhiều hơn.