Vết đen mặt trời là gì ? Có ảnh hưởng đến trái đất không ?

Vết đen Mặt Trời là hiện tượng gì ? Tại sao Vết đen Mặt Trời đang thu hút sự chú ý lớn trong năm 2025 ? Khi chu kỳ hoạt động Mặt Trời đạt đỉnh, Vết đen Mặt Trời có thể gây xáo trộn từ trường Trái Đất ảnh hưởng đến lưới điện và hệ thống năng lượng mặt trời hay không ?  Bài viết này của DAT Group sẽ giúp bạn khám phá chi tiết vết đen Mặt Trời là gì, lịch sử hình thành, từ trường đặc trưng cùng tác động thực tế đến Trái Đất.

1. Vết đen Mặt Trời là gì ?

Vết đen Mặt Trời là đại diện cho những vùng tối tạm thời trên quang cầu Mặt Trời, nơi nhiệt độ bề mặt giảm xuống còn 3500-4500°C so với mức trung bình 5500°C xung quanh. Những khu vực này hình thành do từ thông mạnh mẽ ức chế quá trình đối lưu plasma nóng từ lớp bên dưới lên bề mặt, tạo thành các đám mây từ trường xoắn cục bộ với hai cực từ đối nghịch. 

Chúng thường xuất hiện trong các vùng hoạt động, cách đường xích đạo Mặt Trời từ 8-35 độ, theo quy luật Joy’s law về vị trí và cực từ.​ Hiện tượng vết đen Mặt Trời tăng mạnh trong giai đoạn đỉnh chu kỳ mặt nhật khoảng 11 năm (Solar Maximum 2025), với số lượng lên đến hàng trăm vết mỗi tháng theo chỉ số Wolf number. 

Các vết đen riêng lẻ hoặc nhóm có thể tồn tại từ vài ngày đến vài tháng, mở rộng/co lại khi di chuyển với tốc độ tương đối vài trăm m/s trên bề mặt Mặt Trời quay theo chu kỳ 25 ngày. Kích thước dao động từ 16km đến 160.000km – gấp đôi đường kính Trái Đất – và có thể quan sát bằng mắt thường nếu lớn, hoặc qua kính lọc H-alpha/kính thiên văn nghiệp dư.​

Trước khi đi sâu vào đặc trưng kỹ thuật, cần hiểu vết đen Mặt Trời không chỉ là dấu hiệu hoạt động Mặt Trời mà còn dự báo bão mặt trời qua phun trào plasma (CME). Chúng di chuyển theo vĩ độ thấp dần qua chu kỳ, từ 35 độ về xích đạo, phản ánh dynamo từ trường nội tại Mặt Trời.

• Cấu tạo chính: Umbra (phần tối hoàn toàn, từ trường 3000-4000 Gauss) và penumbra (vùng mờ xung quanh); cực dẫn đầu (leading polarity) và cực theo sau (following) ngược chiều theo bán cầu.​
• Quan sát và theo dõi: Dễ nhận diện qua kính thiên văn với bộ lọc an toàn; NASA SOHO/SDO cung cấp hình ảnh real-time, biểu đồ lịch sử 400 năm bao gồm Maunder Minimum (ít vết đen dẫn đến Tiểu Băng Hà).​
• Chu kỳ biến đổi: Số lượng theo chu kỳ 11 năm Hale (đảo cực từ trường), với đường kính trung bình 10.000-50.000km, phân rã khi từ trường yếu đi.

2. Lịch sử hình thành 

Vết đen Mặt Trời hình thành từ quá trình đối lưu plasma trong lớp quang quyển Mặt Trời, nơi từ trường vươn lên từ dynamo nội tại và xoắn lại do hiệu ứng Coriolis của chuyển động quay. Plasma bị kẹt trong vòng từ trường mạnh (3000-4000 Gauss) không thể đối lưu lên bề mặt, dần nguội đi tạo vùng tối với nhiệt độ chỉ 3500-4500°C. Quá trình này khởi nguồn từ lớp chuyển tiếp giữa vùng đối lưu sâu và quang quyển, kéo dài từ hàng giờ đến vài ngày trước khi ổn định thành umbra và penumbra rõ nét.​

Trước khi đi sâu vào quan sát lịch sử, cần hiểu cơ chế hình thành vết đen Mặt Trời gắn liền với chu kỳ dynamo Mặt Trời 11 năm, nơi từ trường đảo cực dẫn đến biến động số lượng và vị trí vết đen từ vĩ độ cao về xích đạo. Galileo Galilei lần đầu xác nhận qua kính thiên văn năm 1610-1612, chứng minh Mặt Trời quay với chu kỳ 25 ngày và vết đen di chuyển thực sự chứ không phải đám mây đi qua.

Lịch sử quan sát vết đen Mặt Trời ghi nhận sớm nhất từ Trung Quốc cổ đại trong Kinh Dịch (trước 800 TCN) mô tả “dou và mei” – che khuất nhỏ dưới Mặt Trời, và ghi chép có chủ ý năm 364 TCN bởi nhà thiên văn Gan De. Đến năm 28 TCN, triều đình Trung Quốc thường xuyên ghi nhận trong sử sách chính thức. Phương Tây đề cập rõ ràng từ năm 300 TCN qua Theophrastos (học trò Platon-Aristoteles), vẽ đầu tiên bởi tu sĩ John of Worcester năm 1128 tại Anh.​

Quan sát kính thiên văn bắt đầu tháng 12/1610 bởi Thomas Harriot (Anh), theo sau Johannes và David Fabricius (Frisia) năm 1611, rồi Christoph Scheiner và Galileo công bố độc lập 1612. Thế kỷ 19, William Herschel liên hệ vết đen ít (1795-1800) với giá lúa mì cao ở Anh, dù sau này Richard Carrington (1865) và John Poynting (1884) bác bỏ mối tương quan này. Năm 1859, Carrington Event từ vết đen lớn nhất gây bão địa từ mạnh nhất lịch sử, hỏng điện báo châu Âu và cực quang xích đạo.​

Chu kỳ nổi bật qua 400 năm bao gồm Maunder Minimum (1645-1715) chỉ <10 vết/năm trùng Tiểu Băng Hà, Dalton Minimum, và đỉnh Modern Maximum. Chu kỳ 25 (2025) dự báo 150-200 vết/tháng theo NASA, với vùng hoạt động như AR 9393 (2001) rộng gấp 13 lần Trái Đất gây phun trào lớn.​

Trong bối cảnh Việt Nam hướng Net Zero 2050, nắm lịch sử vết đen Mặt Trời giúp doanh nghiệp dự đoán rủi ro cho hệ thống điện mặt trời quy mô lớn. Dat Group với 10.000 hệ thống (900MWp) khuyến nghị hybrid lưu trữ Lithium Valley tránh gián đoạn do nhiễu địa từ, đảm bảo sản lượng ổn định cho hộ gia đình và nhà xưởng.

3. Từ trường của vết đen Mặt Trời 

Từ trường vết đen Mặt Trời đạt 0.1-0.4 T (1000-4000 Gauss, gấp 8000 lần từ trường Trái Đất), sinh từ dòng điện plasma ion hóa với electron-ion chuyển động tương đối. Mô hình solenoid (khí biên ~1000km) cho B = μ₀ nI (μ₀=4π×10^{-7}), đo thực B=0.15T suy ra nI=1.2×10^5 A/m, dòng tổng 4×10^{12} A sâu 30.000km – siêu dẫn không tỏa nhiệt.​

Từ trường xoắn theo Joy’s law: cực dẫn đầu (leading) và theo sau (following) ngược dấu theo bán cầu, tạo umbra (3000-4000 Gauss, nhiệt độ chỉ 3500°C) và penumbra (nghiêng). Phân rã thả plasma gây CME, tăng X-quang/UV/radio nhiễu. 2025, delta spots hỗn loạn gấp đôi, rủi ro CME hướng Trái Đất 20-30% (NASA SDO/HMI).​

Từ trường vết đen Mặt Trời quyết định bão mặt trời, đòi hỏi năng lượng tái tạo Việt Nam chống đột biến.​

• Bảo vệ plasma: Ngăn đối lưu, duy trì 1-2 tuần với dòng 4×10^{12} A, dự báo địa từ 3-5 ngày (SDO/HMI 70%).​
• Đo lường: Magnetogram B=0.15T, solenoid nI=1.2×10^5 A/m tránh GIC lưới Việt Nam.​
• Tác động: Induced current dây >100km, cần surge hybrid; sâu 30.000km siêu dẫn.​

4. Vết đen Mặt Trời có ảnh hưởng đến Trái Đất không ?

Vết đen Mặt Trời ảnh hưởng Trái Đất chủ yếu qua bão địa từ (geomagnetic storm) khi CME (Coronal Mass Ejection) từ vết đen va chạm từ quyển sau 1-3 ngày du hành. Sóng địa từ gây dòng điện cảm ứng địa từ (GIC) lên đến 100A trong đường dây truyền tải dài, làm hỏng biến thế, gián đoạn GPS, vệ tinh và sóng vô tuyến. Sự kiện Quebec 1989 blackout 9 giờ do vết đen lớn minh chứng tác động nghiêm trọng đến hạ tầng điện.​

Bão địa từ phân cấp NOAA G1-G5 dựa trên chỉ số Kp và Dst, với G5 gây mất điện diện rộng và nhiễu radio toàn cầu. Năm 2025 đỉnh chu kỳ 25, dự báo 5-10 sự kiện G4-G5 từ vết đen phức hợp, tương tự Carrington 1859 (cực quang xích đạo, điện báo cháy). Tại Việt Nam, rủi ro bão địa từ tăng cao với lưới EVN miền Nam do vị trí địa lý gần xích đạo từ trường yếu hơn.​

Việc theo dõi vết đen Mặt Trời qua NASA Space Weat sẽ giúp dự báo bão địa từ sớm 3-5 ngày. Việt Nam cần chuẩn bị hạ tầng điện trước đỉnh chu kỳ 25 2025.

Nguồn tham khảo :
Wikipedia, “Vết đen Mặt Trời – các vùng hoạt động và chu kỳ khoảng 11 năm”
International Scholars Journals, “The solar cycle and its impact on Earth’s climate”

National Weather Service (NOAA), “The Sun and Sunspots”