Một cơn bão mặt trời có thể gây gián đoạn vệ tinh, ảnh hưởng lưới điện và tê liệt hàng không… nhưng các nhà khoa học chưa thể dự báo do không đủ thiết bị để đo đếm.
Hình ảnh cận cảnh của lóa mặt trời, vụ nổ bức xạ điện từ bắt nguồn từ bầu khí quyển của Mặt Trời. Ảnh: NASA
Thách thức mà các nhà khoa học phải đối mặt khi dự đoán bão mặt trời là không thể biết rõ sức gió mạnh đến mức nào hoặc liệu nó có gây mất điện hay không cho đến khi chỉ còn vài phút trước lúc nó ập đến. Con người có thể phát hiện các vụ phun trào bão mặt trời, theo dõi tốc độ của chúng và ước tính thời điểm chúng đến Trái Đất, đôi khi với cảnh báo trước một ngày. Tuy nhiên, theo Space, một thông tin quan trọng vẫn nằm ngoài tầm với cho đến phút chót là hướng của từ trường bão, được gọi là thành phần Bz.
Khi một cơn phun trào vành nhật hoa (CME) xảy ra từ Mặt Trời, nó mang theo plasma và từ trường từ ngôi sao. Hướng của từ trường có thể là Bz hướng bắc hoặc nam, hoặc kết hợp cả hai, và hướng từ trường này quyết định mức tương tác của bão mặt trời với từ trường Trái Đất mạnh mẽ ra sao. Một Bz hướng nam dễ kết nối với từ trường của Trái Đất hơn, cho phép năng lượng tràn vào và tăng cường cực quang, thậm chí gây gián đoạn vệ tinh, tín hiệu vô tuyến, lưới điện và GPS. Ngược lại, một Bz hướng bắc có thể đi qua mà không gây ảnh hưởng đáng kể.
Theo các nhà khoa học, hiểu rõ thành phần Bz của CME đang đến có thể tạo ra khác biệt đáng kể trong việc chuẩn bị cho tác động của bão mặt trời. Phần lớn công tác theo dõi hiện nay đến từ điểm quan sát duy nhất là tàu vũ trụ nằm quanh điểm Lagrange 1 (L1), cách Trái Đất khoảng 1,5 triệu km. Những tàu vũ trụ như nhiệm vụ ACE và DSCOVR của NASA, có thể phát hiện các đặc điểm gió mặt trời và đo Bz nhưng chỉ khi cơn bão đã đến rất gần Trái Đất.
Để thực sự dự báo sức mạnh của bão mặt trời trước khi nó ập đến, nhà khoa học cần thực hiện phép đo sớm hơn. Lý tưởng nhất là đặt các vệ tinh ở nhiều điểm Lagrange (vị trí mà vật thể bay đến đó có xu hướng đứng yên do sự cân bằng lực hấp dẫn, giúp tàu vũ trụ tiết kiệm nhiên liệu) ngoài L1, cho phép quan sát cấu trúc từ khi chúng đang rời khỏi Mặt Trời. Theo Martínez Pillet, đặt vệ tinh quan sát Mặt Trời tại L5, L4 và L3 có chi phí không rẻ nhưng rất khả thi.
Dự báo thời tiết vũ trụ hiện chưa được đầu tư nhiều như dự báo thời tiết Trái Đất dù tầm quan trọng ngày càng tăng. Khi thế giới ngày càng phụ thuộc vào vệ tinh, định vị và cơ sở hạ tầng điện toàn cầu, con người ngày càng dễ bị tổn thương trước diễn biến cực đoan của thời tiết vũ trụ. Những cải tiến cần thiết có thể mất nhiều thập kỷ để thực hiện đầy đủ ngay cả khi có sự đầu tư liên tục và ưu tiên rõ ràng cho cơ sở hạ tầng thời tiết vũ trụ.
Những cơn bão mặt trời cực đoan như sự kiện Carrington nổi tiếng năm 1859 hiếm khi xảy ra, nhưng vẫn có khả năng xuất hiện. Ngày nay, một sự kiện như vậy có thể gây thiệt hại hàng nghìn tỷ USD trên toàn cầu khi làm tê liệt vệ tinh, gây mất điện trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng, gián đoạn nghiêm trọng liên lạc và hàng không. Sự phụ thuộc ngày càng tăng vào công nghệ khiến con người dễ bị ảnh hưởng bởi bão mặt trời hơn bao giờ hết.
Các nhà nghiên cứu đang tích cực sử dụng một số công cụ đáng tin cậy để theo dõi Mặt Trời đã và đang hoạt động tích cực, trong đó có Mạng lưới Dao động Toàn cầu hay GONG. Mạng lưới toàn cầu gồm 6 kính viễn vọng giống hệt nhau theo dõi Mặt Trời gần như liên tục. Theo NSO, điều hành bởi Đài quan sát Mặt trời Quốc gia Mỹ, GONG theo dõi hoạt động của Mặt Trời từ thập niên 1990 và là một phần quan trọng trong bộ công cụ dự báo thời tiết vũ trụ.
GONG cung cấp dòng hình ảnh liên tục cho thấy toàn bộ bề mặt Mặt Trời, cập nhật mỗi phút. Những hình ảnh này bao gồm thông tin về chuyển động Mặt Trời và từ trường, thành phần chính trong việc dự đoán các vụ phun trào mặt trời có thể xảy ra khi nào và ở đâu. Mạng lưới thậm chí còn giúp nhà khoa học theo dõi phía xa của Mặt Trời, sử dụng rung động để phát hiện vùng hoạt động không thể thấy trực tiếp. Tất cả giúp nhà dự báo phát hiện cơn bão mặt trời tiềm năng trước khi chúng bùng phát và tinh chỉnh mô hình ước tính cơn bão có thể ảnh hưởng như thế nào tới Trái Đất.
Một công cụ quan trọng khác của hệ thống cảnh báo thời tiết vũ trụ hiện nay là Đài quan sát Khí hậu Không gian sâu (DSCOVR) nằm tại điểm Lagrange 1 (L1). Tương tự phao cảm biến trên biển cảnh báo về cơn sóng thần sắp tới, DSCOVR cung cấp dữ liệu thời gian thực về gió mặt trời, giúp nhà dự báo phát hành cảnh báo về cơn bão địa từ đang đến. Tùy thuộc tốc độ gió mặt trời, DSCOVR có thể cung cấp cảnh báo từ 15 đến 60 phút trước khi cơn bão mặt trời ập đến Trái Đất. Khoảng thời gian ngắn đó rất quan trọng đối với nhà điều hành vệ tinh, lưới điện và hệ thống thông tin liên lạc.
An Khang (Tổng hợp)