Mỗi giây trôi qua,
một triệu tấn vật chất bị thổi bay khỏi Mặt Trời
với vận tốc hơn 1.600.000 km/h,
lên đường va chạm với Trái Đất.
Rất may, đây không phải là
mở đầu một phim mới của Michael Bay.
Đây là Cuộc hành trình của Cực Quang
Bắc và Nam cực quang, còn gọi là ánh sáng phương Bắc
và ánh sáng phương Nam,
xảy ra khi các hạt năng lượng từ Mặt Trời
va vào nguyên tử trung hoà trong khí quyển.
Năng lượng từ va chạm này tạo một cảnh tượng ánh sáng
mà nhân loại đã chiêm ngưỡng từ xa xưa.
Nhưng chuyến đi của các hạt không đơn giản
chỉ là đi từ Mặt Trời tới Trái Đất.
Như một chuyến đi xuyên đất nước,
có những khúc ngoặt không ai rõ phương hướng.
Hãy theo dấu chuyến xuyên thiên hà này,
với ba điểm mấu chốt:
rời Mặt Trời, dừng tại từ trường Trái Đất
và về tới tầng khí quyển của chúng ta.
Hạt proton và điện tử tạo ra bắc cực quang
khởi hành từ vành nhật hoa.
Vành nhật hoa là tầng ngoài cùng của khí quyển Mặt Trời
và là một trong các vùng nóng nhất.
Nhiệt độ cao làm rung các nguyên tố hidro và heli
và bắn ra các hạt proton và electron
như rũ bỏ một lớp áo trong ngày nắng nóng.
Nôn nóng và sẵn sàng xuất phát,
tốc độ của những proton và electron này
vượt qua trọng lực của Mặt Trời,
chúng hợp thành plasma, một trạng thái khí tích điện.
Luồng plasma bất biến này di chuyển ra khỏi Mặt Trời,
được gọi là gió Mặt Trời.
Nhưng Trái Đất sẽ chặn gió Mặt Trời không cho đi thẳng vào hành tinh
bằng một khúc quanh - từ quyển.
Từ quyển được hình thành từ các dòng sức từ của Trái Đất
và bảo vệ Trái Đất khỏi gió Mặt Trời
bằng cách gửi đi các hạt bao quanh Trái Đất.
Cơ hội để tiếp tục đi xuyên tầng khí quyển
chỉ tới khi từ quyển bị mất kiểm soát bởi một đoàn "du hành khách" mới.
Đây là "cơn phun trào cực quang",
xảy ra khi Mặt Trời phóng ra
quả cầu plasma khổng lồ vào gió Mặt Trời.
Khi dòng phun trào này va vào Trái Đất,
nó lấn át từ quyển và tạo ra một cơn bão từ.
Cơn bão này ép lên từ quyển, cho đến khi từ quyển bật lại
như một sợi dây cao su,
làm văng ra các hạt bay về phía Trái Đất.
Lực hút của từ trường lúc đó kéo các hạt này xuống tới oval cực quang
cũng là nơi xảy ra Bắc và Nam cực quang.
Kết thúc hành trình 93 triệu dặm xuyên thiên hà,
các hạt từ gió Mặt Trời có màn trình diễn ánh sáng ngoạn mục
với trợ giúp từ vài người bạn.
Cách bề mặt Trái Đất từ 20 tới 200 dặm,
các electron và proton mừng rỡ khi được gặp mặt
các nguyên tử oxy và nitơ.
Các hạt từ Mặt Tời đập tay ăn mừng, truyền năng lượng
vào nguyên tử trung hoà oxy và nitơ từ Trái Đất.
Khi các nguyên tử trong khí quyển tiếp xúc với các hạt,
chúng phấn khích và giải phóng các photon.
Photon là các lượng tử ánh sáng.
Màu của cực quang trên bầu trời
phụ thuộc vào tần số của photon nguyên tử.
Nguyên tử oxy bị kích thích sinh ra màu lục và màu đỏ,
còn nguyên tử nitơ bị kích thích sinh ra màu lam và màu đỏ đậm.
Tất cả những cuộc va chạm này
tạo nên Bắc và Nam cực quang.
Cực quang thấy rõ nhất vào đêm trời quang
ở những vùng gần cực Bắc và cực Nam.
Ban đêm là lí tưởng nhất
vì Cực quang yếu hơn ánh sáng Mặt Trời,
không thể thấy được vào ban ngày.
Hãy nhớ quan sát bầu trời và tra cứu mô hình năng lượng Mặt Trời,
đặc biệt về vết đen và vết sáng Mặt Trời,
chúng là chỉ dẫn tốt khi dự đoán hiện tượng cực quang.