Cực quang là một hiện tượng tự nhiên, xuất hiện dưới dạng các dải ánh sáng có màu sắc rực rỡ trên tầng cao của khí quyển ở các khu vực gần hai địa cực của trái đất. Hiện tượng này đẹp nhất vào ban đêm, thu hút sự quan tâm của nhiều người. Thầy Nguyễn Thành Nam - giáo viên giảng dạy môn Vật lý tại Hệ thống Giáo dục Hocmai.vn đã có những chia sẻ về quá trình hình thành hiện tượng cực quang, trên cơ sở vận dụng kiến thức Vật lý lớp 11.
Trong chương trình Vật Lý lớp 11, học sinh đã được học về sự chuyển động của điện tích trong từ trường. Khi các điện tích như ion, electron, proton... chuyển động bên trong từ trường, dưới tác dụng của lực từ (Lô-ren-xơ), điện tích sẽ chuyển động theo quỹ đạo hình lò xo dọc theo chiều các đường sức của từ trường. Bản thân Trái đất giống như một thanh nam châm, nó tạo ra từ trường riêng với các đường sức từ của nam châm trái đất đi vào cực Bắc địa lý và đi ra ở cực Nam địa lý.
Dải ánh sáng uốn lượn trên bầu trời. Ảnh: Twitter
Xung quanh trái đất là tầng khí quyển dày đặc chứa chủ yếu là oxi và nitơ. Tầng trên cùng của khí quyển chịu sự bắn phá mạnh của các chùm tia có năng lượng cao từ vũ trụ hoặc mặt trời nên chúng bị ion hóa mạnh, trong khu vực này xuất hiện rất nhiều các điện tích tự do, nên được gọi là tầng điện ly. Dưới tác dụng của từ trường trái đất, các điện tích tự do sẽ chuyển động xoắn theo hình lo xo dọc theo đường sức từ về phía hai cực.
Kết quả, trong vùng không gian khí quyển ở hải cực của trái đất sẽ xuất hiện những khu vực có mật độ điện tích cao và chuyển động với tốc độ lớn, các điện tích này sẽ tương tác với phần tử khác bên trong bầu khí quyển và tạo ra bức xạ đặc trưng ở vùng hồng ngoại và vùng ánh sáng nhìn thấy. Tùy vào điều kiện thực tế mà ánh sáng phát có thể là màu xanh, màu vàng, màu hồng, màu tím hoặc một màu sắc đặc trưng nào đó ấn tượng. Khu vực khí quyền bức xạ mạnh ánh sáng có màu đặc trưng đó chính là cực quang.
Thông qua loạt video chia sẻ kiến thức trong chương trình Khoa học kỳ thú, học sinh cũng có thể áp dụng kiến thức Hóa học, Sinh học, Toán học của khối THPT để giải thích các hiện tượng khoa học khác một cách gần gũi và dễ hiểu hơn.
Dù cực quang chỉ được quan sát thấy ở những quốc gia gần các cực của Trái ddất như Nauy, Phần Lan, Thụy Điển, Canada... Nhưng với sự phát triển của khoa học công nghệ, internet được kết nối khắp mọi nơi nên dù tại Việt Nam không thể quan sát hiện tượng này, các bạn có thể tự tìm hiểu thông tin, tìm kiếm hình ảnh trên internet để mở mang kiến thức.
Thầy Nguyễn Thành Nam chia sẻ về quá trình hình thành hiện tượng cực quang, trên cơ sở vận dụng kiến thức Vật lý lớp 11.
Thế Đan