Chuyên đề TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT | Vật lý 11

TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN BỈNH KHIÊM
LỚP 10L
---oOo---

BÁO CÁO
CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Thực hiện: NHÓM 2
Giáo viên: PHẠM THÙY DUNG

Năm học: 2015 - 2016


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN BỈNH KHIÊM
LỚP 10L
---oOo---

BÁO CÁO
CHUYÊN ĐỀ NGHIÊN CỨU

NHỮNG NGƯỜI THỰC HIỆN:
1. Trần Tuệ Thư – Nhóm trưởng
2. Đinh Chí Nhân
3. Nguyễn Thùy Dương
4. Lê Hồng Mỹ Châu
5. Lâm Anh Thư
6. Nguyễn Nhựt Thành

7. Huỳnh Bá Thái Hùng
8. Huỳnh Minh Nhựt
9. Trần Nguyễn Đức Thịnh
10. Nguyễn Quốc Thịnh

Năm học 2015 – 2016
Trang

2


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

MỤC LỤC
Lời nói đầu

Trang 03

I. TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

Trang 04

I.1. Từ trường Trái Đất là gì?

Trang 04

I.2. Sự phát hiện Từ trường Trái Đất:

Trang 05

I.3. Nguyên nhân của Từ trường Trái Đất:

Trang 06

I.4. Các từ cực của Trái Đất

Trang 07

II. ĐỘ TỪ THIÊN

Trang 08

III. ĐỘ TỪ KHUYNH

Trang 08

IV. BÃO TỪ - Hệ quả của Từ trường Trái Đất

Trang 09

IV.1. Mô tả quá trình

Trang 09

IV.2. Ảnh hưởng của Bão từ

Trang 09

V. VAI TRÒ CỦA TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

Trang 12

VI. NHỮNG ĐIỀU THÚ VỊ VỀ TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

Trang 13

VI.1. Bí ẩn về Từ trường Trái Đất đã được làm sáng tỏ

Trang 13

VI.2. Phỏng vấn Tiến sỹ Lê Huy Minh về Bão từ

Trang 14

VI.3. Chuyện gì sẽ xảy ra khi từ trường của TĐ đảo chiều?

Trang 16

VI.4. Hơn 3 tỷ năm trước, Trái Đất đã có từ trường rất mạnh Trang 19
VI.5. Từ trường Trái Đất bảo vệ các phi hành gia

Trang 20

VI.6. Từ trường Trái Đất mới hơn nửa tuổi đời

Trang 21

Quá trình thực hiện

Trang 22

Tài liệu tham khảo

Trang 23

Năm học 2015 – 2016
Trang

3


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

Lời nói đầu
Các bạn có bao giờ thắc mắc, tại sao kim la bàn định hướng Bắc Nam rõ ràng cho dù bạn có quay đi hướng nào đi nữa? Các bạn có từng tự
hỏi làm thế nào các mà các loài động vật có thể xác định được phương
hướng mà di cư đến phía Nam để tránh rét và quay lại phía Bắc vào mùa
xuân một cách chuẩn xác đến thế?
Như các bạn đã biết, Trái Đất của chúng ta cũng giống như một nam
châm khổng lồ vậy. Nhưng các bạn biết và hiều được bao nhiêu về chiếc
nam châm khổng lồ này của chúng ta? Các bạn có biết từ trường Trái Đất
thực chất rất quan trọng trong đời sống của chúng ta không? Nó chính là
một trong những lí do làm cho Trái Đất của chúng ta trở thành một hành
tinh có sự sống. Hay các bạn có biết về những điều rất thú vị xung quanh
lớp từ trường này không?
Chuyên đề “Từ trường Trái Đất” do nhóm 2 thực hiện sẽ phần nào

giải đáp các câu hỏi trên. Trong quá trình thực hiện, mặc dù đã rất cố gắng
nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, chúng tôi mong
nhận được sự đóng góp của các bạn để chuyên đề được hoàn thiện hơn.
Trân trọng!

Nhóm 2

Năm học 2015 – 2016
Trang

4


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

I.

Nhóm 2

TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT

I.1. Từ trường Trái Đất là gì?
Từ trường Trái Đất (và từ trường bề mặt) được coi như một lưỡng cực
từ trường, với một cực gần cực bắc địa lý và cực kia gần cực nam địa lý.
Một đường thẳng tưởng tượng nối hai cực tạo thành một góc khoảng 11,3°
so với trục quay của Trái Đất.
Quả đất là một NC khổng lồ nhưng từ trường khá yếu: B=0,5 Gauss=
0,00005 Tesla
Hình dạng của từ trường cũng giống như từ trường của một thỏi nam
châm. Từ trường đi ra từ bán cầu nam và đi vào phía bán cầu bắc của trái

đất. Hai nơi này được gọi là cực từ. Nó không trùng với cực nam và cực
bắc địa lý mà cách nhau vài trăm cây số.

Trường từ của Trái Đất, đường thẳng nối hai cực từ tạo thành một góc
11,3° so với trục quay của Trái Đất

Năm học 2015 – 2016
Trang

5


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

I.2. Sự phát hiện Từ trường Trái Đất:
Năm 1600, nhà vật lí người Anh W. Gilbert đã đưa ra giả thuyết Trái
đất là một nam châm khổng lồ. Ông đã làm một quả cầu lớn bằng sắt
nhiễm từ, gọi nó là "Trái đất tí hon" và đặt các từ cực của nó ở các địa cực.
Đưa la bàn lại gần trái đất tí hon ông thấy trừ ở hai cực, còn ở mọi điểm
trên quả cầu, kim la bàn đều chỉ hướng Nam Bắc. Hiện nay vẫn chưa có
sự giải thích chi tiết và thỏa đáng về nguồn gốc từ tính của Trái Đất.
Năm 1940, một số nhà vật lý đã đưa ra giả thuyết "Đinamô" để giải
thích nguồn gốc từ trường của trái đất. Theo thuyết này thì từ trường Trái
đất chủ yếu được hình thành từ các dòng đối lưu trong chất lỏng của trái
đất ở độ sâu trên 3000 km. Sự khác biệt về nhiệt độ trong chất lỏng của
trái đất đã làm xuất hiện các dòng đối lưu. Nếu trong nhân của trái đất có
một" từ trường nguyên thuỷ " thì các dòng đối lưu trên sẽ có vai trò như
một cuộn dây trong máy phát điện. Dòng điện nhờ đó được hình thành và

chính nó đã tạo ra từ trường cho trái đất. Tuy nhiên thuyết vẫn còn một số
điểm chưa rõ ràng. Trong quá trình hình thành từ trường trái đất, cần có
"từ trường nguyên thuỷ", nhưng từ trường này được hình thành từ bao giờ
và bằng cách nào? Đây là một trong những tồn tại chưa giải quyết được
của các ngành khoa học về Trái Đất.

Năm học 2015 – 2016
Trang

6


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

I.3. Nguyên nhân của Từ trường Trái Đất:
a) Thí nghiệm:
- Từ trường của Trái đất có thể được tạo ra bởi các chuyển động
mạnh của các chất dẫn điện lỏng trong lòng đất... đó là khám phá
mới của các nhà khoa học Pháp, được đăng tải trên tờ Le Figaro
ngày 12/3/2007.
- Bằng cách tạo ra sự chuyển động mạnh của dung dịch natri lỏng
trong ống nghiệm, một nhóm các nhà nghiên cứu thuộc Trung tâm
nghiên cứu khoa học Pháp (CNRS), Trung tâm nghiên cứu khoa học
về Trái đất và môi trường (CEA) và các trường ĐH sư phạm tại Paris
và Lyon đã tạo ra được từ trường Trái đất trong phòng thí nghiệm.
- Các nhà nghiên cứu nhận thấy từ trường được tạo ra mang nhiều
đặc điểm giống với từ trường tự nhiên của Trái đất.
b) Kết luận:

Từ trường trái đất tạo thành bởi các dòng đối lưu sắt (Fe) nóng lỏng bên
trong lõi trái đất. Ngoài ra nó còn chảy theo đường xoắn ốc do trái đất
quay. Từ trường cũng giống như từ trường của nam châm . Nó hướng ra từ
bán cầu nam và hướng vào phía bán cầu bắc của trái đất .Hai vị trí này
được gọi là cực từ (cách vị trí địa lý của 2 cực vài trăm km).

Năm học 2015 – 2016
Trang

7


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

I.4. Các từ cực của Trái Đất:
- Cực địa lý và cực từ không trùng nhau và ngược nhau.
- Trái Đất có 2 cực địa từ, không trùng với 2 cực địa lý.
+ Cực từ Bắc có toạ độ 70° vĩ Bắc Và 96° kinh Tây, trên lãnh thổ
Canada, cách cực Bắc địa lý 800 km.
+ Cực từ Nam có toạ độ 73° vĩ Nam và 156° kinh Đông ở vùng
Nam cực, cách cực Nam địa lý 1000 km.
+ Trục từ trường tạo với trục trái đất một góc 11°.
- Cực từ có vị trí không ổn định và có thể đảo ngược theo chu kỳ. Do
đó, bản đồ địa từ được cập nhật 5 năm một lần.

Năm học 2015 – 2016
Trang

8


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

II.

Nhóm 2

ĐỘ TỪ THIÊN:

- Độ từ thiên là góc lệch giữa kinh tuyến từ và kinh tuyến địa lý.
- Kinh tuyến từ là các đường sức từ của trái đất vẽ trên mặt đất.
- Kí hiệu là: D.
Ví dụ: Ở Vinh D= -0 độ 12 phút ; Cao Bằng: D=-0 độ 37 phút
- Ở Việt Nam, độ từ thiên biến đổi từ –1⁰ ở Cao Bằng đến 0⁰ ở Đà
Nẵng và đạt +1⁰ tại Cà Mau.

III.

ĐỘ TỪ KHUYNH:

- Độ từ khuynh là góc hợp bởi vector từ trường trái
đất với mặt phẳng ngang. Được đo bằng la bàn từ
khuynh.
- Độ từ khuynh ở 2 cực là max 90 độ.
- Kí hiệu: I
Thí dụ: Cà Mau I=0; Quảng trị I=+18 độ 22 phút.

La bàn từ khuynh

Năm học 2015 – 2016
Trang

9


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

IV.

Nhóm 2

BÃO TỪ - Hệ quả của Từ trường Trái Đất:

IV.1. Mô tả quá trình:
Các dòng hạt mang điện phóng ra từ Mặt Trời sinh ra một từ trường,
có độ lớn vào khoảng 6.10 -9 tesla. Từ trường này ép lên từ trường Trái Đất
làm cho từ trường nơi bị ép tăng lên.
Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra một
dòng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất (theo định luật
Lenz). Dòng điện cảm ứng này có thể đạt cường độ hàng triệu ampe
chuyển động vòng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng
lên từ trường Trái Đất.
Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến
thiên và kim la bàn dao động mạnh.
Nếu hướng của từ trường trong tầng điện ly hướng về phía Bắc,
giống như hướng của từ trường Trái Đất, bão địa từ sẽ lướt qua hành tinh
của chúng ta. Ngược lại, nếu từ trường hướng về phía Nam, ngược với
hướng từ trường bảo vệ của Trái Đất, các cơn bão địa từ mạnh sẽ ảnh
hưởng trực tiếp tới Trái Đất. Mặc dù khí quyển Trái Đất chặn được các

dòng hạt năng lượng cao đến từ Mặt Trời này (gồm electron và proton),
song các hạt đó làm xáo trộn từ trường của hành tinh, cụ thể là quyển từ,
có thể gây ra rối loạn trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện.
Các vụ phun trào khí và nhiễm điện từ Mặt Trời được xếp theo 3 cấp:
C là yếu, M là trung bình, X là mạnh. Tùy theo cấp cao hay thấp mà ảnh
hưởng của nó lên từ trường Trái Đất gây ra bão từ nhiều hay ít. Bão từ
được xếp theo cấp từ G1 đến G5, G5 là cấp mạnh nhất. Theo nhiều
nghiên cứu thì hiện nay các cơn bão từ xuất hiện nhiều hơn và mạnh hơn,
điều này cho thấy rằng Mặt Trời đang ở vào thời kỳ hoạt động rất mạnh.
IV.2. Ảnh hưởng của Bão từ:
- Sức khỏe con người
- Kinh tế
- Khoa học công nghệ vũ trụ
- Các cực quang tuyệt đẹp
Năm học 2015 – 2016
Trang

10


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

- …

Năm học 2015 – 2016
Trang

11

Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

IV.2.a) Ảnh hưởng của Bão từ đến Sức khỏe con người:
Khoa học đã chứng minh rằng các tế bào động vật có dư điện tích
âm bên trong màng tế bào và có dư điện tích dương ở bên ngoài màng.
Điện áp giữa 2 mặt của màng tế báo là 90 mV. Khi tế bào bị kích thích hoạt
động, có sự dịch chuyển của các điện tích qua màng tế bào, tạo ra một
xung điện thế hoạt động. Các xung điện thế này đặc biệt mạnh ở cơ tim. Vì
thế, khi bão từ xuất hiện, nó tác động đến các tế bào trong tim và não nên
ảnh hưởng đến người huyết áp cao, bệnh nhân tim mạch và thần kinh, gây
mất ngủ, đau đầu, gãy xương.
IV.2.b) Ảnh hưởng của Bão từ đến Kinh tế:
Điện lực: Khi bão từ xuất hiện sẽ tạo ra dòng điện tròn xung quanh
Trái Đất. Dòng điện này tạo ra từ trường bổ sung vào từ trường Trái Đất,
làm biến đổi rất mạnh từ trường này. Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ
thông sẽ biến thiên và sinh ra dòng điện cảm ứng hàng triệu ampe đối
nghịch với dòng điện trên mặt đất, gây tê liệt hệ thống điện.
Bưu chính viễn thông: làm hỏng vệ tin truyền hình gây gián đọan cho
việc truyền tín hiệu của các trạm quan sát và những vệ tinh trong quỹ đạo
Trái Đất.
Hàng không: gây nhiễu sóng vô tuyến làm cho máy không thể xác
định được phương hướng và liên lạc với mặt đất nên tai nạn hàng không
tăng lên.
Dầu khí: vì đây là ống dẫn kim loại nên khi có bão từ, chắc chắn xuất
hiện một dòng điện cảm ứng mạnh trong đường ống dẫn dầu ,dẫn khí làm
cho ống bị ăn mòn và có thể thủng.

IV.2.c) Ảnh hưởng của Bão từ đến Khoa học công nghệ vũ trụ:
Làm cho vệ tinh truyền thông bị hư hại, tất cả mọi dữ liệu quan trọng
truyền về trái đất dều bị gián đọan, làm cho họat động tại vài thành phố lớn
tê liệt hoàn toàn.

Năm học 2015 – 2016
Trang

12


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

IV.2.d) Ảnh hưởng của Bão từ tạo nên Các cực quang tuyệt đẹp:

Năm học 2015 – 2016
Trang

13


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

V.

Nhóm 2

VAI TRÒ CỦA TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT:

Từ trường bao quanh trái đất tạo thành
một lớp từ quyển. Lớp từ quyển này có
một vai trò cực kì quan trọng. Chúng giúp
bảo vệ Trái Đất khỏi những cơn bão từ dữ
dội của Mặt Trời.
Không chỉ bảo vệ sự sống trên Trái Đất,
lớp từ quyển này còn bảo vệ cả những phi
hành gia đang mạo hiểm tính mạng của mình ở nơi vũ trụ rộng lớn kia.
Những phi hành gia thám hiểm mặt trăng sẽ được bảo vệ khỏi luồng phân
tử điện từ mặt trời khi mặt trăng nằm trong từ trường của trái đất khoảng 7
ngày liên tiếp mỗi tháng.
Và nhờ có từ trường Trái Đất mà các loài động
vật có thể định hướng rõ ràng được phương
hướng trong những cuộc di cư.
Con người lợi dụng từ trường của Trái Đất và
chế tạo ra la bàn để định hướng Nam- Bắc, đây là
một trong những phát minh quan trọng của con
người.

Năm học 2015 – 2016
Trang

14


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

VI.

Nhóm 2

NHỮNG ĐIỀU THÚ VỊ VỀ TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT:

VI.1. Bí ẩn về Từ trường Trái Đất đã được làm sáng tỏ:
Từ trường của Trái đất có thể được tạo ra bởi các chuyển động mạnh
của các chất dẫn điện lỏng trong lòng đất... đó là khám phá mới của
các nhà khoa học Pháp, được đăng tải trên tờ Le Figaro ngày 12-3.
Bằng cách tạo ra sự chuyển động mạnh của dung dịch natri lỏng trong ống
nghiệm, một nhóm các nhà nghiên
cứu thuộc Trung tâm nghiên cứu khoa
học Pháp (CNRS), Trung tâm nghiên
cứu khoa học về Trái đất và môi
trường (CEA) và các trường ĐH sư
phạm tại Paris và Lyon đã tạo ra được
từ trường Trái đất trong phòng thí
nghiệm.

Các nhà nghiên cứu nhận thấy từ trường được tạo ra mang nhiều đặc
điểm giống với từ trường tự nhiên của Trái đất.
Phần lớn các vật chất thiên văn trong vũ trụ như hành tinh, các vì sao và
các dải thiên hà đều có từ trường. Các từ trường này đóng vai trò quan
trọng trong quá trình phát triển của các vật chất trong không gian.
Từ trường của Trái đất cũng rất quan trọng với cuộc sống trên hành tinh.
Nó bảo vệ chúng ta, giúp ta tránh được những tác động có hại của các tia
vũ trụ và gió Mặt trời. Nếu không có từ trường, chúng ta sẽ không ngừng bị
các vật chất độc hại tấn công và cuộc sống không thể duy trì trên Trái đất.
Tìm hiểu cơ cấu phát sinh ra từ trường Trái đất, các hành tinh và các vì
sao là mục tiêu mà rất nhiều nhà khoa học trên thế giới theo đuổi.
Từ năm 1919, Joseph Larmor, một nhà vật lý người Anh, đã đưa ra giả

thuyết cho rằng từ trường của Mặt trời được sinh ra do sự chuyển động
của các chất lỏng dẫn điện. Giờ đây, giả thuyết này của ông đã được các
nhà khoa học hậu sinh khẳng định.

Năm học 2015 – 2016
Trang

15


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

VI.2. Phỏng vấn Tiến sỹ Lê Huy Minh về Bão từ:
-

Bão
mặt
trời
xảy
ra
khi
nào,
thưa ông?
Bão mặt trời xảy ra nhiều lần rồi chứ không phải bây giờ mới xuất
hiện. Hiện tượng bão từ chính là do hiện tượng bão mặt trời hình thành.
Bão mặt trời chính là nguyên nhân gây ra bão từ.
Khi có sự bùng nổ của mặt trời sẽ xuất hiện những luồng tia rất
mạnh. Những luồng tia đó bay tới, tương tác với từ quyển của Trái đất gây

ra hiện tượng gọi là bão từ. Các nhà khoa học quan sát được thường
xuyên hiện tượng bão từ trong từ quyển của Trái đất.
- Bão từ gây ảnh hưởng thế nào tới Trái
đất?
Nó gây ảnh hưởng trực tiếp tới đời
sống của chúng ta, đặc là hệ thống kĩ thuật.
Nó gây ra nhiều hiện tượng bất thường.
Chẳng hạn có năm nó làm cho hệ thống
truyền tải điện cao thế ở Canada bị hư hỏng
nặng.
Bão từ cũng có thể khiến người ta tử
vong đặc biệt là những người bị bệnh tim,
mạch. Khi bão từ mạnh, còn tùy vào hiện
trạng bệnh tật, người ta dễ bị đe dọa tính
mạng. Tuy nhiên, nó cũng không quá nguy
hiểm so với nhiều hiện tượng tự nhiên khác.

Bão từ cũng có thể
khiến người ta tử
vong đặc biệt là
những người bị
bệnh
tim, mạch.
Tuy nhiên, nó cũng
không quá nguy
hiểm so với nhiều
hiện
tượng
tự
nhiên khác.

Tiến sỹ Lê Huy Minh
Phó viện trưởng
Viện Vật lý địa cầu

- Gần đây Việt Nam thường xuất hiện
những đợt nắng nóng kéo dài. Liệu điều này có liên quan gì tới việc
hoạt động của mặt trời đạt cực đại không, thưa ông?
Không. Hai hiện tượng đó hoàn toàn khác nhau. Hiện tượng thời tiết
liên quan tới cường độ bức xạ hoặc chu kì quay của mặt trời còn bão từ là
một yếu tố khác.
Nói chung, những hiện tượng thời tiết như nắng nóng khiến người ta
khó chịu hơn là hiện tượng bão từ. Mức độ cảm nhận về ảnh hưởng của
bão từ không rõ rệt như các hiện tượng thời tiết: bão gió, nắng nóng.
- Viện vật lý địa cầu có thể dự báo về bão từ không, thưa ông?
Viện chỉ có nhiệm vụ quan sát liên tục từ trường của Trái đất còn việc

Năm học 2015 – 2016
Trang

16


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

khảo sát xem bão từ ảnh hưởng thế nào tới người dân, chúng tôi chưa có
nghiên cứu nào.
Trên thế giới, hiện người ta có thể dự báo được 20 phút trước khi
bão từ xảy ra nhờ những vệ tinh bay cách Trái đất khoảng 1,5 triệu km của

Mỹ. Khi luồng hạt bay từ mặt trời tới Trái đất, phải đi qua điểm đó, sau đó
mất 20 – 40 phút chúng mới tác động được tới quyển từ của Trái đất. Nhờ
vậy, người ta có thể dự báo trước bão từ.
Còn tại Việt Nam, do chưa phát triển về công nghệ không gian
nên những cái đó chưa được quan tâm tới.
- Chúng ta có thể ngăn chặn được bão từ từ việc dự báo sớm trên
không?
Nói chung không thể ngăn chặn được bão từ. Mức độ ảnh hưởng
của nó là trên toàn Trái đất, đặc biệt là hệ thống kĩ thuật trong không gian.
Hiện thế giới chưa có biện pháp để ngăn chặn, tránh bão từ.
- Vậy chúng ta nên làm gì để hạn chế thấp nhất những ảnh hưởng từ
bão từ?
Khi người già cảm thấy khó chịu, choáng váng mà không phải do yếu
tố thời tiết hay các nguyên nhân khác, cũng có thể do bão từ xuất hiện. Lúc
đó, không nên để họ vận động hay đi ra ngoài.
Ở các nước tiên tiến, người ta đã tạo ra những chiếc lồng sắt có tên
Faraday với lưới đủ lớn để trùm cả một căn phòng cho người dân tránh
bão từ. Khi bão từ xảy đến, họ sẽ rủ nhau vào đó ngồi thì sẽ không chịu
bất cứ ảnh hưởng nào từ bão từ.
Còn tại Việt Nam, trước đây người ta có quảng cáo về chiếc vòng
đeo tay có xuất xứ từ Trung Quốc có thể chống được từ trường của bão
từ, nhưng tôi chẳng nghĩ chúng có tác dụng.
- Xin cảm ơn ông!

Năm học 2015 – 2016
Trang

17

Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

VI.3. Chuyện gì sẽ xảy ra khi từ trường của Trái Đất đảo chiều?
Tóm tắt bài viết:
- Từ trường đảo chiều là hiện tượng đã từng xảy ra trên Trái đất và là một
phần của quá trình phát triển một hành tinh. Nó sẽ tiếp tục xảy ra trong
tương lai.
- Có nhiều giả thuyết về việc từ trường đảo chiều làm suy yếu khả năng
bảo vệ khỏi các bức xạ Mặt trời, làm thay đổi các lục địa dẫn tới sự diệt
vong.
- Trên thực tế, hiện tượng từ trường đảo chiều có thể gây ra nhiều ảnh
hưởng, nhưng nó không thể làm cho Trái đất bị hủy diệt.
Thế giới có thể bị hủy diệt theo nhiều cách khác nhau, có thể do thảm họa
động đất, sóng thần, hay do thiên thạch va vào Trái đất, tuy nhiên cũng có
nhiều người nói rằng thế giới sẽ bị diệt vong khi mà từ trường của Trái đất
đảo chiều. Đó là lúc mà cực Bắc di chuyển về phía Nam và ngược lại, các
lục địa bị đảo lộn, bức xạ vũ trụ gây ra sự biến đổi trên các loài vật và dẫn
tới sự diệt vong.
Tuy nhiên nếu lật lại lịch sử của Trái đất, chúng ta sẽ thấy trong quá khứ
đã từng có nhiều lần hai cực Trái đất bị đảo chiều. Đó không phải là điều
kỳ lạ, mà là một quá trình tự nhiên của bất kỳ hành tinh nào, ngay cả Mặt
Trời cũng vậy. Cho đến nay, từ trường của Trái đất vẫn đang di chuyển và
các cực đang có xu hướng đổi vị trí cho nhau, tuy nhiên đây là một quá
trình kéo dài hàng trăm nghìn đến cả triệu năm. Do đó mà hiện tại chúng ta
vẫn không thể cảm thấy sự thay đổi rõ rệt.
Theo các nhà khoa học tại NASA, lần cuối cùng từ trường của Trái đất đảo
chiều tính đến nay khoảng 780.000 năm trước, trong một quá trình mà các
nhà khoa học gọi là “nghịch chuyển Brunhes-Matuyama”. Các nhà khoa

học biết được điều này nhờ những bằng chứng dưới đáy biển, đó là các
trầm tích của những dòng chảy dung nham. Những bằng chứng này cho
thấy hai cực của Trái đất lúc đó hoàn toàn ngược lại so với vị trí bây giờ.
Như vậy hiện tượng từ trường của Trái đất bị đảo chiều đã từng xảy ra
trong quá khứ và chắc chắn sẽ còn tiếp tục trong tương lai sắp tới. Nhưng
liệu nó có gây ra sự hủy diệt như lời đồn đại hay không? Qua các hóa
Năm học 2015 – 2016
Trang

18


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

thạch của động vật và thực vật, các nhà khoa học tin rằng sinh vật trên Trái
đất trong khoảng thời gian “nghịch chuyển Brunhes-Matuyama” không có
nhiều sự biến đổi. Hay nói cách khác chúng không bị tác động bởi các bức
xạ vũ trụ hay những thứ tương tự.
Trên thực tế, từ
trường của Trái đất
giúp bảo vệ chúng
ta khỏi những hạt
điện tích bắn phá từ
các vụ nổ bức xạ
Mặt Trời. Trong khi
đó, quá trình đảo
chiều từ trường sẽ
gây ra một số hỗn

loạn khiến từ trường của Trái đất bị suy yếu. Và về lý thuyết nó sẽ làm
giảm khả năng bảo vệ và khiến bầu khí quyển bị ảnh hưởng bởi những hạt
điện tích bắn phá này, thậm chí có thể gây ra những lỗ thủng ozone. Từ đó
khiến cho các loài sinh vật bị ảnh hưởng bởi tia cực tím, có thể dẫn tới
nhưng đột biến hay thậm chí bị tuyệt chủng.
Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa tìm thấy bất kỳ bằng chứng nào
cho thấy sự tuyệt chủng của một số loài sinh vật có liên quan đến những
đột biến do bức xạ hay tia cực tím. Do đó mà họ tin rằng cho dù từ trường
của Trái đất bị suy yếu nhưng nó vẫn đủ sức bảo vệ bầu khí quyển của
chúng ta trong hàng triệu năm qua. Mặc dù vậy điều đáng lo ngại là mức
độ ảnh hưởng của những cơn bão Mặt Trời đối với hệ thống thiết bị điện tử
sẽ tăng rất cao. Thậm chí nó có thể là sự sụp đổ hoàn toàn của mạng lưới
điện trên toàn thế giới, theo đánh giá của các nhà khoa học.
Thông qua những hóa thạch và trầm tích, các nhà khoa học thấy rằng
không có sự thay đổi đặc biệt nào về địa chất trong quá trình đảo cực của
từ trường Trái đất. Đó cũng là bằng chứng cho thấy không có sự chuyển
dịch hay thay đổi của các lục địa, cũng không có các thảm họa như núi lửa
hay động đất trong thời kỳ này. Với những bằng chứng này, các nhà khoa

Năm học 2015 – 2016
Trang

19


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

học cũng khẳng định sự đổi chiều của từ trường không làm ảnh hưởng

đến trục quay và chiều quay của Trái đất.
Mặc dù hiện tượng này có thể không gây ra sự tuyệt chủng cho các loài
sinh vật và con người, nhưng nó vẫn gây ra những ảnh hưởng lớn đến các
loài động vật, mà đặc biệt là những loài sử dụng từ trường để xác định
phương hướng như chim và rùa biển. Một con rùa biển có khả năng xác
định chính xác cường độ từ trường tại một vị trí nào đó, ví dụ như nơi mà
nó được sinh ra. Chính vì thế mà khi lớn lên, những con rùa biển có thể
bơi đi khắp các đại dương trên thế giới, nhưng đến mùa sinh sản, nó vẫn
có thể trở về đúng nơi mà nó sinh ra nhờ lần theo từ trường.
Mặc dù chúng ta chưa thể hiểu rõ về cách thức chúng xác định phương
hướng bằng từ trường. Nhưng các nhà khoa học dự đoán rằng nếu từ
trường Trái đất thay đổi một cách quá đột ngột, có thể dẫn đến việc mất
phương hướng của những loài vật này. Có thể chúng sẽ chết khi cứ lần
theo dấu của từ trường cũ mà không thể đến được nơi cần đến.
Còn đối với con người, việc đảo cực có thể dẫn đến những hỗn loạn trong
từ trường tại một số khu vực mà gây ra ảnh hưởng với các thiết bị xác định
phương hướng của chúng ta, như radar. Điều này có thể dẫn đến việc
những con tàu hoặc máy bay bị mất phương hướng và dẫn đến những vụ
mất tích đầy bí ẩn trong quá khứ. Tam giác quỷ Bermuda chính là một
trong những nơi như vậy, người ta vẫn đặt ra giả thuyết rằng từ trường ở
đây không ổn định khiến cho máy bay và tàu thuyền bị mất phương hướng
và mắc kẹt.
Đó vẫn chỉ là những giả thuyết của chúng ta. Tuy nhiên có một sự thật đó
là từ trường của Trái đất đang trong quá trình suy yếu kéo dài 400 năm.
Hai cực của Trái đất cũng luôn di chuyển theo hướng ngược nhau, khoảng
53 độ mỗi năm. Do đó các nhà khoa học dự báo quá trình đảo chiều của từ
trường Trái đất đang diễn ra nhanh hơn và trong tương lai chúng ta sẽ phải
lập lại bản đồ, với cực Nam ở trên và cực Bắc ở dưới. Tin vui là cho dù
hiện tượng này có xảy ra, nó sẽ chỉ gây ra những xáo trộn nhỏ trên Trái đất
và hoàn toàn không gây ra những hậu quả nghiêm trọng như làm Trái đất

bị hủy diệt.
Năm học 2015 – 2016
Trang

20


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

VI.4. Từ hơn 3 tỷ năm trước, Trái Đất đã có từ trường rất mạnh:
Những nghiên cứu trước đây vẫn cho
rằng, trong những giai đoạn đầu phát triển,
Trái Đất chịu tác động lớncủa gió mặt trời vì
từ trường của nó vẫn còn yếu. Bầu khí quyển
bị thổi bay và cả hành tinh bị nhúng chìm
trong môi trường bức xạ chết người. Nhưng
các nhà địa vật lý Đại học Roschester gần
đây đã công bố trên Nature rằng từ trường
của Trái Đất từ 3,2 tỷ năm trước đã mạnh
gần như ngày nay.
"Cường độ từ trường thời sơ khai của Trái Đất rất giống với cường độ
ngày nay," John Tarduno, giáo sư vật lý Đại học Rochester nói. "Điều đáng
ngạc nhiên là ở chỗ giá trị từ trường lớn này ngụ ý rằng Trái Đất đã có một
nhân đậm đặc bằng sắt từ 3,2 tỷ năm trước. Các mô hình lý thuyết về sự
hình thành Trái Đất hiện nay hầu như không chỉ ra được điều đó".
Nhóm của Tarduno đã tách ra những hạt khoáng feldspar và thạch
anh từ đá granite lộ thiên 3,2 tỷ năm tuổi ở Nam Phi. Nhưng hạt khoáng
này đã ghi lại trong cấu trúc của nó đặc trưng của từ trường cổ xưa Trái

Đất khi chúng bắt đầu kết tinh từ nham thạch nóng chảy. Tarduno đã sử
dụng laser CO2 để đốt nóng các hạt tinh thể một cách nhanh chưa từng có
và sử dụng một thiết bị siêu nhạy (SQUID - Superconducting Quantum
Interference Device – Thiết bị giao thoa lượng tử siêu dẫn) để đo từ trường
của chúng. Các giá trị đo được vào khoảng 40 - 60 microtesla. "Điều này
nghĩa là từ trường địa cầu thực sự tồn tại từ 3,2 tỷ năm trước". Tarduno nói.
Để xác nhận thêm kết quả, Tarduno
cũng đã kiểm tra sự sắp xếp hướng
từ trong các hạt, cái đó phản ánh sự
phân bố các cực từ của Trái Đất thời
cổ xưa. Bằng việc so sánh với sự
phân bố hướng từ với các mẫu khác
cùng tuổi và cùng địa điểm, Tarduno
đã khẳng định chắc chắn rằng, đó
chính là dấu vết được tạo ra bởi từ
trường Trái Đất từ 3,2 tỷ năm trước.

Năm học 2015 – 2016
Trang

21


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

VI.5. Từ trường Trái Đất bảo vệ các phi hành gia:
Những phi hành gia thám hiểm mặt trăng sẽ được bảo vệ khỏi luồng
phân tử điện từ mặt trời khi mặt trăng nằm trong từ trường của trái đất

khoảng 7 ngày liên tiếp mỗi tháng.
Robert Winglee thuộc Đại học Washington, Seattle, cho rằng: một số
nơi trên mặt trăng sẽ được quyển từ
trái đất bảo vệ trong khoảng thời gian
bằng ¼ quỹ đạo mặt trăng.
Robert giải thích có rất ít phân tử
mang điện tích cực đại có thể đến
đường xích đạo của mặt trăng một khi
nó được quyển từ của trái đất che
chắn. Tuy bão mặt trời vẫn có thể gây
nguy hiểm cho phi hành gia đi bộ
ngoài không gian nhưng họ sẽ có đủ
thời gian trở về khu vực an toàn.

Năm học 2015 – 2016
Trang

22


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

VI.6. Từ trường Trái Đất mới hơn nửa tuổi đời:
Nghiên cứu mới cho thấy phần lõi sắt rắn của Trái Đất tạo nên từ
trường hình thành cách đây khoảng 1,5 tỷ năm và từ trường của Trái Đất
sẽ còn tồn tại khoảng một tỷ năm nữa.
"Các mô hình lý thuyết phù hợp nhất với dữ liệu chúng tôi thu thập được
cho thấy phần lõi nóng chảy này mất nhiệt chậm hơn nhiều so với thời

điểm 4,5 tỷ năm trước, và nó sẽ giúp duy trì từ trường Trái Đất trong ít nhất
một tỷ năm nữa", Biggin nói.
Sự tồn tại của từ trường Trái Đất lâu dài một cách đáng ngạc nhiên,
nếu so với sao Hỏa. Sao Hỏa cũng từng có từ trường mạnh ngăn chặn
bức xạ gió Mặt Trời, nhưng từ trường này đã biến mất hoàn toàn vào
khoảng 500 triệu năm trước. Không có từ trường bảo vệ có thể là nguyên
nhân làm cho sự sống chỉ có thể phát triển ở Trái Đất mà có thể không có
ở sao Hỏa.
Độ mạnh của từ trường Trái Đất tỷ lệ thuận với chuyển động của các
phân tử sắt từ trong phần lõi nóng chảy. Đây chính là chuyển động xảy ra
do hiện tượng đối lưu nhiệt, khi nhiệt từ lớp lõi nóng chảy truyền cho lớp
địa chất rắn ở giữa nó và lớp vỏ Trái Đất. Sự mất nhiệt do đối lưu này
mạnh lên đáng kể khi phần lõi hóa rắn, làm tăng độ lớn của từ trường, theo
kết luận của các nhà nghiên cứu.
Có thể thấy quá trình hóa rắn lõi này rất quan trọng. Nhờ đó mà sự
sống Trái Đất được bảo vệ khỏi các bức xạ có hại từ gió Mặt Trời. Tuy
nhiên, hiện các nhà khoa học vẫn chưa thống nhất về thời gian xảy ra hiện
tượng này. Một số cho rằng phần lõi rắn hình thành 500 triệu năm trước,
trong khi số khác tin vào con số hai tỷ năm trước. Phần lõi rắn hiện có kích
thước cỡ sao Diêm Vương.
Để trả lời câu hỏi này, Biggin và các cộng sự đã nghiên cứu một cơ
sở dữ liệu theo dõi hướng và độ mạnh của từ trường của các hạt từ tính
trong đá cổ đại. Họ phát hiện ra có một sự tăng đột biến độ mạnh của từ
trường trong khoảng 1-1,5 tỷ năm trước. Họ cũng tính ra được tốc độ hóa
rắn của phần lõi. Đường kính phần lõi rắn tăng khoảng 1mm mỗi năm. Kết
luận này đã được công bố trên tạp chí Nature hôm 7/10.
"Phát hiện này có thể thay đổi hiểu biết của chúng ta về cấu tạo bên
trong Trái Đất và lịch sử của nó", Biggin nói.
Năm học 2015 – 2016
Trang

23


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

Quá trình thực hiện
Ngày 28/4: Các bạn tự đăng ký cũng như nhận sự phân công thực hiện
nội dung chuyên đề từ nhóm trưởng.
Ngày 30/4 – 01/5: Tất cả các bạn cùng họp nhóm tại sảnh của trường
để cùng tổng hợp, chỉnh sửa, giải quyết và bổ sung các nội dung, vấn đề,
…
Ngày 02/5: Các bạn được phân công gửi mail phần nội dung của mình
sau khi đã chỉnh sửa, bổ sung sau buổi họp nhóm ngày 30/4, 01/5 cho
nhóm trưởng tổng hợp.
Ngày 03, 04, 05/5: Thực hiện trình bày bản báo cáo kết quả thực hiện
tìm hiểu chuyên đề, bài trình chiếu để báo cáo trước lớp.

Năm học 2015 – 2016
Trang

24


Chuyên đề “TỪ TRƯỜNG TRÁI ĐẤT”

Nhóm 2

Tài liệu tham khảo
Thư viện Vật lý ()
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia ( />Chuyên trang Khoa học Online ( />Báo điện tử Vietnam Express ( />Chuyên trang Vật lý ( />
Năm học 2015 – 2016
Trang

25