Dự báo thời tiết vũ trụ

Đó là một trong nhiều dịch vụ hết sức giá trị và đa dạng mà Tổng cục khí tượng thuỷ văn đang cung cấp cho xã hội. Ở nhiều nước trên thế giới, việc dự báo thời tiết đã trở nên một yếu tố cấp thiết và không thể thiếu được trong cuộc sống, từ việc chọn loại cây và thời gian trồng cây cho hợp thời tiết, chọn thời gian nghỉ hè thích hợp, cho đến cả các việc hoạch định chương trình quân sự quốc gia và quốc tế. Ở nước ta, việc dự báo thời tiết cũng quan trọng không kém, nhất là nhu cầu dự báo chính xác thời gian đổ bộ của bão, lũ. Những bản tin dự báo thời tiết đang góp phần đáng kể trong việc tăng trưởng kinh tế quốc dân và giảm bớt rủi ro do thiên tai gây nên. Song muốn có được những thông tin có giá trị này, phải chi phí nhiều tiền của. Chắc bạn chưa thể hình dung là để có một bản tin dự báo thời tiết như thế này ở nước ta, hàng ngàn quan trắc viên đã phải ngày đêm cần mẫn đo nhiệt độ, áp suất khí quyển, tốc độ gió, lượng mưa... tại hàng trăm trạm khí tượng, nằm rải rác từ các vùng duyên hải tới các vùng cao nguyên, thậm chí trên cả những đỉnh núi cao nhất. Các số liệu đo đạc này được truyền liên tục về trung tâm dự báo thời tiết. Tại Trung tâm này, căn cứ vào những số liệu quan trắc nói trên, cũng như qua các tư liệu của vệ tinh khí tượng, qua các tư liệu về thời tiết thu nhận được từ các nước hoặc các khu vực lân cận, các chuyên gia dự báo sẽ vẽ lên các bản đồ dự báo những thông số mà chúng ta cần biết trong bản tin dự báo thời tiết hàng ngày.

Thời tiết vũ trụ là gì?

Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học, người ta bắt đầu nói tới một dạng thời tiết mới, đó là thời tiết vũ trụ. Và để phân biệt, trong một số trường hợp loại hình thời tiết vừa nêu ở trên phải gọi rõ là thời tiết trên mặt đất. Vậy thời tiết vũ trụ là gì? “Thời tiết vũ trụ” là một khái niệm mới trong vật lý vũ trụ. Nó bao hàm những điều kiện hết sức đa dạng trong vũ trụ, có thể ảnh hưởng tới các hoạt động của con người: đó là số lượng vết đen và sự bùng nổ sắc cầu trên mặt trời với cường độ khác nhau, là các tác động hết sức đa dạng của hoạt động mặt trời tới các luồng gió mặt trời; rồi đến lượt mình, gió mặt trời lại tác động lên từ quyển của trái đất, lên tầng mây điện ly, làm thay đổi đột ngột nồng độ điện tử trong tầng điện ly và tầng khí quyển trên cao. Những điều kiện nói trên lại luôn thay đổi theo thời gian, tạo nên cái mà ta gọi là thời tiết vũ trụ.

Nhu cầu dự báo thời tiết vũ trụ

Thời tiết vũ trụ được coi như là một nguyên nhân quan trọng gây hư hỏng cho hàng loạt các vệ tinh viễn thông, từ đó dẫn tới việc mất tín hiệu cho các kênh truyền hình, radio và các hệ thống thông tin khá. Thời tiết vũ trụ cũng đóng một vai trò hết sức quan trọng đối với các hoạt động của con người trong vũ trụ. Đặc biệt, khi các nhà du hành vũ trụ phải ra thám hiểm bên ngoài con tàu vũ trụ, thì họ sẽ chịu tác động của các luồng bức xạ trực tiếp với một cường độ lớn. Do đó họ phải được dự báo trước về tình trạng thời tiết vũ trụ.

Khi tồn tại trong vũ trụ, rõ ràng là các vệ tinh nhân tạo, rõ ràng là không tiếp đất được. Việc tích điện có thể xảy ra ngay trên bề mặt của con tàu, nếu số lượng các electron và proton va chạm vào nó không như nhau, sẽ dẫn tới là một phía của vệ tinh sẽ tích điện nhiều hơn phía kia, việc phóng điện là không tránh khỏi. Việc phóng điện sẽ phá huỷ các thiết bị trên bề mặt của vệ tinh, ví dụ như các bộ phận của pin mặt trời cung cấp năng lượng cho chúng hoạt động.

Khi thời tiết vũ trụ thay đổi đột ngôt sẽ tác động mạnh lên cơ thể một số bệnh nhân về thần kinh và tim mạch, làm cho bệnh tình của họ trở nên trầm trọng hơn. Nếu dự báo được những ngày có bão từ, bão điện ly là “những ngày xấu” trong thời tiết vũ trụ thì có thể có những biện pháp phòng tránh cho họ. Bão từ, bão điện ly còn có thể gây ra điện trường, cảm ứng mạnh làm tổn thất tới các đường dây truyền tải điện cao thế.

Nhân loại đang tiến vào vũ trụ và ngày càng nhiều hệ thống thông tin vũ trụ mới đang trở thành hiện thực, vì vậy nhu cầu về dự báo thời tiết vũ trụ sẽ không ngừng tăng lên. Thế giới hiện còn chưa sẵn sàng cho một kênh thời tiết vũ trụ trên các phương tiện truyền hình, nhưng các nhà khoa học và các nhà chính trị đã sẵn sàng cho ngày đó. Đó là ngày mà việc dự báo thời tiết vũ trụ có thể đưa ra các biện pháp hữu hiệu đối với người sử dụng các phương tiện viễn thông, các chuyên gia vận hành các hệ thống vũ trụ, cũng như các nhà nghiên cứu vũ trụ và các bác sỹ chữa bệnh.

Làm thế nào để dự báo thời tiết vũ trụ?

Dự báo thời tiết vũ trụ hiện mới chỉ ở giai đoạn bắt đầu. Cũng tương tự như việc lập bản đồ thời tiết, cần phải có một hệ thống quan trắc liên tục, sau đó tổng hợp những tư liệu quan trắc thành một bức tranh về môi trường vũ trụ. Thay vì các tầng mây phủ hoặc áp suất khí quyển trong bản đồ dự báo thời tiết trên mặt đất, là sự phân bố các dòng hạt tích điện, nhiệt độ và nồng độ của Plasma trong bản đồ thời tiết vũ trụ. Thay vì phông khí quyển lạnh trong bản đồ thời tiết trên mặt đất, là vị trí của các điều kiện biên của quyển plasma trong vũ trụ, là thời điểm bắt đầu bão từ và cường độ của nó. Ngoài ra còn phải lưu ý tới hàng loạt các yếu tố ảnh hưởng tới thời tiết vũ trụ khác nữa.

Hiện nay đã có thể thực hiện được các bản đồ thông tin thời tiết vũ trụ của các dòng hạt năng lượng cao trên cơ sở những dữ liệu liên tục và đều đặn từ các vệ tinh nhân tạo và các con tàu vũ trụ. Trên thế giới hiện có trên 400 trạm quan trắc địa từ, hàng trăm trạm thăm dò điện ly thẳng đứng, nhiều trạm quan trắc khí quyển tầng cao... Các đài, trạm quan trắc này trao đổi thông tin với nhau qua vệ tinh nhân tạo qua hệ thống Internet, sẽ cung cấp cho các nhà dự báo một lượng thông tin khổng lồ. Nhờ các chương trình xử lý hữu hiệu trên các hệ thống máy tính lớn, có thể nhanh chóng đưa ra các thông số dự báo cần thiết. Các chuyên gia trong lĩnh vực khoa học mới này mong muốn là tập bản đồ thời tiết vũ trụ phải làm ở dạng đủ đơn giản để một người không phải là chuyên gia cũng có thể sử dụng được, nhưng lại phải chứa đủ các thông số kỹ thuật để có thể sử dụng một cách hữu hiệu cho các nghiên cứu khoa học. Việc phát triển các bản đồ thời tiết vũ trụ là một bước cực kỳ quan trọng trong khoa học hiện nay. Nó còn cho phép hoàn thiện các phép đo đạc khoa học hiện thời với mục đích là đưa ra các dữ liệu có thể dễ dàng minh giải ở bất kỳ cấp độ nào.