Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của mặt trời lên trạng thái của lớp f2 tầng điện ly xích đạo từ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ___________ TRẦN QUỐC HÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT TRỜI LÊN TRẠNG THÁI CỦA LỚP F2 TẦNG ĐIỆN LY XÍCH ĐẠO TỪ LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ TP. HỒ CHÍ MINH - NĂM 2010 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN __________ TRẦN QUỐC HÀ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT TRỜI LÊN TRẠNG THÁI CỦA LỚP F2 TẦNG ĐIỆN LY XÍCH ĐẠO TỪ Chuyên ngành: Địa vật lý Mã số: 1.02.24 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. HOÀNG THÁI LAN 2. PGS. TS. TRẦN VĂN NHẠC TP. Hồ Chí Minh – Năm 2010 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả nêu trong luận án là do tôi tìm ra, chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Ký tên Trần Quốc Hà iii LỜI CẢM TẠ Để hoàn thành được luận án này tác giả nhận được sự giúp đỡ của nhiều người. Tác giả tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với PGS.TS. Hoàng Thái Lan, PGS.TS. Trần Văn Nhạc đã dành nhiều công sức, trí tuệ, thời gian trực tiếp hướng dẫn tác giả trong nghiên cứu và hoàn thành luận án, GS.TSKH. Lê Minh Triết đã ân cần chỉ bảo cho tác giả hoàn chỉnh luận án. Tác giả xin cám ơn PGS.TS. Nguyễn Thành Vấn, Trưởng Bộ môn Vật lý Trái Đất, khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP. Hồ Chí Minh đã dành nhiều công sức, thời gian hướng dẫn tác giả hoàn thành các chuyên đề và giúp tác giả hoàn tất các thủ tục trong quá trình học tập, nghiên cứu. Đồng thời, tác giả cũng xin cám ơn Khoa Vật lý, Phòng Sau Đại học, Ban giám hiệu trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP. Hồ Chí Minh, Khoa Vật lý, Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tác giả làm nghiên cứu sinh. Tác giả cám ơn tập thể Cán bộ, Nhân viên, Kỹ thuật viên của Đài quan trắc khí quyển Hóc Môn, Phòng Vật lý khí quyển và Vũ trụ, Viện Vật lý TP. Hồ Chí Minh đã hỗ trợ tác giả trong việc thu thập, xử lý số liệu điện ly, phục vụ nghiên cứu. Tác giả cám ơn các thầy cô, các đồng nghiệp, các sinh viên trong tổ Bộ môn Vật lý Trái Đất, khoa Vật lý, trường Đại học Khoa học Tự nhiên TP. Hồ Chí Minh và Khoa Vật lý, trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh cùng bè bạn xa gần đã quan tâm động viên, giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu. Tác giả mang ơn chồng con, gia đình, người thân, những người đã là chỗ dựa vững chắc để tác giả an tâm hoàn thành luận án. Cuối cùng, xin kính dâng Mẹ hiền công trình mà con đã nỗ lực thực hiện để hoàn thành lời hứa với Người. vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT BNMT Bùng nổ Mặt trời HĐMT Hoạt động Mặt trời LF2 TĐL XĐT Lớp F2 tầng điện ly xích đạo từ. MT Mặt trời TĐ Trái đất TP. HCM Thành phố Hồ Chí Minh VĐMT Vết đen Mặt trời XĐT Xích đạo từ e- Electron NeF2 Nồng độ điện tử của lớp F2 foF2 Tần số tới hạn của lớp F2 h’F2 Độ cao biểu kiến của lớp F2 R Số vết đen Mặt trời. 2foF Tần số tới hạn của F2 lúc giữa trưa (12 LT), lấy trung bình cả năm R Số vết đen Mặt trời lấy trung bình cả năm CME Coronal Mass Ejection (sự phóng vật chất Nhật hoa) E. E Equatorial Electrojet ( dòng điện xích đạo) LT Local Time (giờ địa phương) p-p proton-proton (chu trình p-p) SC Sudden Commencement (dấu hiệu bão từ bất ngờ) SSN Smoothed Sunspot Number (số vết đen làm trơn) UT Universal Time (giờ quốc tế) UV, EUV Ultraviolet, Extreme Ultraviolet (bức xạ tử ngoại và cực tử ngoại) PPEF Prompt Penetration Magnetospheric Electric Fields (sự thâm nhập tức thời của điện trường Từ quyển) TEC Total Electron Content [tổng nồng độ (dung lượng) điện ly] GPS Global Position System (hệ thống định vị toàn cầu) 1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài luận án Gần đây việc nghiên cứu mối quan hệ Mặt trời (MT) - Trái đất (TĐ) và thời tiết vũ trụ đang là điểm nóng, được nhiều người quan tâm. Đó là do đời sống con người hiện nay được nâng cao và phụ thuộc nhiều vào công nghệ vũ trụ. Vì vậy, việc nghiên cứu tác động của MT lên TĐ, nhằm nắm vững quy luật tự nhiên, vận dụng để duy trì điều kiện tốt đẹp cho đời sống và phòng tránh thiên tai, là một việc làm rất cấp thiết và có ý nghĩa thực tiễn to lớn. MT, nguồn gốc năng lượng của mọi quá trình trên TĐ, luôn có những biến đổi phức tạp, lúc yên tĩnh, lúc hoạt động mạnh. Chu kỳ (hay còn gọi là chu trình) hoạt động Mặt trời (HĐMT) thường kéo dài 11 năm. Bức xạ của MT đến TĐ thay đổi theo các chu kỳ đó. Tầng điện ly là lớp khí quyển tầng cao của TĐ được hình thành từ sự ion hóa không khí bởi bức xạ MT (bức xạ tử ngoại và tia X), là nơi chịu ảnh hưởng của HĐMT một cách trực tiếp và rõ rệt nhất. Đây là tầng khí quyển có tính ứng dụng cao trong kỹ thuật truyền thông, vì vậy việc nghiên cứu nhằm nắm vững qui luật của nó, phục vụ nhu cầu phát triển xã hội là rất cần thiết. HĐMT với sự biến thiên bức xạ mang tính chu kỳ làm trạng thái tầng điện ly bị biến đổi theo chu kỳ đó. Đặc biệt, những dạng hoạt động như BNMT, CME, gọi chung là bão MT, gây ra những biến động đột ngột, dữ dội cho khí quyển tầng cao TĐ, là bão từ và bão điện ly. Đó chính là những biến đổi “thời tiết vũ trụ” mà con người cần biết trước để phòng tránh. Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động MT lên trạng thái của tầng điện ly là rất quan trọng, cần được tiến hành thường xuyên, lâu dài. Tầng điện ly vùng xích đạo từ (XĐT) chịu sự tác động của từ trường TĐ lên quá trình chuyển động của các hạt mang điện, tạo nên hình thái đặc biệt cho tầng điện ly khu vực này. Nghiên cứu tầng điện ly XĐT hiện nay đang được tập trung chú ý. 2 Cho đến nay, tầng điện ly khu vực miền Nam Việt Nam, được quan trắc bởi Đài quan trắc khí quyển Hóc Môn, TP. HCM, thuộc vùng XĐT, do mới được thành lập và đi vào hoạt động từ năm 2000 nên chưa được nghiên cứu nhiều, chưa trọn một chu kỳ HĐMT. Việc tiếp tục nghiên cứu là rất cần thiết, chẳng những là nghiên cứu cơ bản mà còn phục vụ trực tiếp cho yêu cầu phát triển của đất nước. Mục đích, mục tiêu nghiên cứu của luận án Đề tài “ nghiên cứu ảnh hưởng của Mặt trời lên trạng thái của lớp F2 tầng điện ly xích đạo từ” có một nội dung rất rộng và là hướng nghiên cứu lâu dài. Trong khuôn khổ có hạn về thời gian, mục đích của luận án cần được xác định một cách cụ thể hơn, với phạm vi nghiên cứu phù hợp. Đó là tiến hành khảo sát trạng thái của lớp F2 tầng điện ly tại TP. HCM, thuộc vùng XĐT, trong những năm cuối chu kỳ HĐMT thứ 23 (chủ yếu là những năm từ 2002 đến 2006), nhằm làm rõ tác động của MT lên tầng điện ly, bổ sung hiểu biết về tầng điện ly ở khu vực này. Theo sát với nội dung luận án các phần nghiên cứu có những mục tiêu cụ thể sau: - Khảo sát chu kỳ HĐMT thứ 23 để có số liệu về HĐMT, nguyên nhân của các biến động trong trạng thái lớp F2 tầng điện ly trong thời gian đó, nhằm thu thập số liệu về MT, phục vụ nghiên cứu điện ly. - Khảo sát biến thiên ngày đêm của foF2 quan trắc tại TP. HCM, nhằm khẳng định hình thái của lớp F2 tại đây mang đặc trưng của lớp F2 tầng điện ly xích đạo từ (LF2 TĐL XĐT). - Áp dụng số liệu của tầng điện ly quan trắc tại TP. HCM vào công thức Allen về sự phụ thuộc giữa tần số tới hạn giữa trưa trung bình hàng năm ( 2Ff 0 ) và số VĐMT trung bình hàng năm ( R ), nhằm tìm ra qui luật biến thiên theo chu kỳ HĐMT cho lớp F2 tầng điện ly TP. HCM. - Khảo sát phản ứng của lớp F2 trước các biến động bất thường của MT ở giai đoạn cuối chu kỳ hoạt động, trong những trận bão MT cụ thể (tháng 9/2005), nhằm tìm hiểu diễn biến của lớp F2 tầng điện ly tại TP. HCM trước các biến động của thời tiết vũ trụ. 3 - Tiến hành quan sát, chụp ảnh MT bằng kính thiên văn trong thời điểm có bão MT (9/2005), nhằm gắn kết việc nghiên cứu tầng điện ly với công tác giảng dạy môn thiên văn. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu của luận án Như vậy, đối tượng nghiên cứu của luận án là LF2 TĐL XĐT, với số liệu của Đài quan trắc khí quyển Hóc Môn, TP. HCM, trong các năm sau cực đại của chu kỳ HĐMT thứ 23 (từ 2002 đến 2006), với các thông số chính là tần số tới hạn foF2, độ cao biểu kiến h’F2. Phương pháp nghiên cứu Trong luận án tác giả sử dụng phương pháp thống kê, so sánh, đối chiếu số liệu. Đây là các phương pháp thường được sử dụng trong nghiên cứu tầng điện ly. Số liệu Số liệu về MT được lấy từ các trang web về MT có uy tín. Tuy nhiên, các số liệu phải được chọn lọc, tính toán phù hợp với mục đích, mục tiêu nghiên cứu. Số liệu về tầng điện ly được Đài quan trắc khí quyển Hóc Môn, TP. HCM cung cấp. Nhiệm vụ của luận án và các luận điểm cần bảo vệ Luận án có nhiệm vụ chỉ ra được tính qui luật trong mối quan hệ giữa HĐMT và trạng thái của LF2 TĐL XĐT. Trong đó, cần bảo vệ các luận điểm như : - Về việc tìm ra công thức về mối quan hệ giữa tần số tới hạn foF2 giữa trưa trung bình hàng năm và số VĐMT trung bình hàng năm, đặc trưng cho lớp F2 tầng điện ly tại TP. HCM, dựa trên công thức Allen. Do công thức Allen được tìm thấy từ số liệu của tầng điện ly vùng vĩ độ trung bình cách đây khá lâu, nay sử dụng cho tầng điện ly vùng XĐT, với số liệu thống kê sử dụng trong luận án chưa nhiều (5 năm) nên có thể chưa thuyết phục. Tuy nhiên, kết quả đạt được khá rõ ràng nên cần được bảo vệ. - Phản ứng của tầng điện ly trước bão MT cho thấy liên quan chặt chẽ tới vị trí các vùng hoạt động (vị trí xuất phát bão, hay tâm bão) trên đĩa MT và thời điểm xảy ra bão MT. Đây là quan điểm không mới, nhưng ít được chú ý. Ở Việt Nam 4 thường chỉ xét phản ứng của tầng điện ly trước bão từ, là hệ quả của bão MT, ít chú ý sự thay đổi vị trí của bão MT trên đĩa MT. Trong luận án, tác giả khảo sát phản ứng của tầng điện ly theo sát biến đổi vị trí xuất phát bão do sự quay của MT và thời điểm xảy ra của từng trận bão. Đây là cách tiếp cận khá mới mẻ, cần được bảo vệ. Những điểm mới của luận án Việc tiến hành khảo sát tầng điện ly với các số liệu ở giai đoạn chưa ai nghiên cứu, nhằm tìm ra qui luật là điểm mới của luận án. Tìm ra hệ số b nhằm biến biểu thức Allen thành đẳng thức đặc trưng cho tầng điện ly TP. HCM là điểm mới của luận án. Hơn nữa, việc khảo sát nhiễu loạn điện ly đứng từ góc độ quan sát các biến động trên MT (sự thay đổi vị trí các vị trí xuất phát bão theo sự quay của MT, thời điểm xảy ra các trận bão), đồng thời kèm theo các hình ảnh quan trắc vị trí vùng hoạt động bằng kính thiên văn nhằm mục đích minh họa, làm nổi bật vai trò của vị trí bão MT trong sự tác động của bão MT đến trạng thái tầng điện ly cũng là điểm mới của luận án. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án Việc nghiên cứu ảnh hưởng của MT lên trạng thái tầng điện ly nằm trong khuôn khổ của ngành Vật lý về mối quan hệ MT- TĐ. Chỉ ra những qui luật chi phối mối quan hệ phức tạp, còn nhiều vấn đề chưa sáng tỏ này luôn có ý nghĩa khoa học to lớn. Trong khuôn khổ hạn hẹp về thời gian, mặc dù chưa có phát hiện gì mới, nhưng với góc độ nghiên cứu mới của mình, luận án đã đưa ra những kết luận mang tính khoa học, khẳng định sự phụ thuộc của trạng thái tầng điện ly vào HĐMT. Việc nghiên cứu trên số liệu điện ly của một vùng cụ thể (TP. HCM) góp phần bổ sung vào khối kiến thức vốn còn rất ít ỏi về tầng điện ly ở địa phương này, có ý nghĩa thực tiễn thuyết phục, vì nó phục vụ cho yêu cầu phát triển của đất nước trong lĩnh vực truyền thông, sử dụng thiết bị vệ tinh, công nghệ vũ trụ. Mặt khác, quan sát và nghiên cứu về MT ở Việt Nam hầu như chưa được tiến hành. Gắn kết việc nghiên cứu tầng điện ly với giảng dạy, quan sát MT trong luận án cũng là một việc làm cần thiết, mang tính khoa học, đáng được khích lệ. 5 Cơ sở tài liệu Các tài liệu được sử dụng trong luận án ngoài các sách giáo khoa chuyên ngành là các bài báo, các công trình nghiên cứu đã được công bố trong các ấn phẩm có uy tín, hoặc được đưa lên mạng trong các trang web chuyên môn. Vì vậy, đây là nguồn tài liệu đáng tin cậy, làm cơ sở khoa học vững chắc cho các nghiên cứu của luận án. Cấu trúc luận án Nội dung của luận án được trình bày trong 4 chương và các phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, phụ lục, gồm 108 trang, 39 hình ảnh, đồ thị, 19 bảng biểu. Các bảng, hình được đánh số theo chương và thống kê ở phần đầu luận án (trang viii, ix), công thức cũng được đánh số theo chương. Các cụm từ viết tắt cũng được đưa ra ngay trong phần đầu luận án (trang vii). Nội dung chính của luận án gồm như sau: Chương 1- Tổng quan về nghiên cứu hoạt động Mặt trời và tầng điện ly Trái đất: trình bày về việc nghiên cứu trong lĩnh vực mà tác giả lựa chọn ở trong và ngoài nước, nêu những vấn đề còn tồn tại mà tác giả cần tập trung giải quyết. Chương 2 - Mặt trời : Nguồn phát năng lượng và bức xạ - hoạt động Mặt trời: trình bày những vấn đề về MT có liên quan đến luận án . Chương 3 - Lớp F2 tầng điện ly Trái đất dưới tác động của Mặt trời: trình bày những vấn đề về lớp F2 tầng điện ly và tính chất của LF2 TĐL XĐT. Chương 4 –Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động Mặt trời lên trạng thái của lớp F2 tầng điện ly quan trắc tại TP. Hồ Chí Minh: trình bày kết quả nghiên cứu của tác giả về lớp F2 tầng điện ly quan trắc tại TP. HCM. Phần kết luận và kiến nghị: gồm tổng kết về kết quả nghiên cứu của luận án và kiến nghị về những vấn đề cần phải tiếp tục nghiên cứu, làm rõ. Phần phụ lục: gồm 8 phụ lục liên quan đến việc nghiên cứu của luận án. Tóm lại, việc nghiên cứu ảnh hưởng của MT lên trạng thái tầng điện ly TĐ là một công việc có ý nghĩa to lớn, nhưng cũng rất khó khăn và còn nhiều điều nan giải. Luận án hy vọng sẽ đóng góp một phần nhỏ bé vào công việc lâu dài đó. 6 Chương 1 - TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU HOẠT ĐỘNG MẶT TRỜI VÀ LỚP F2 TẦNG ĐIỆN LY XÍCH ĐẠO TỪ Mối quan hệ MT - TĐ đã được các nhà khoa học chú ý đến từ lâu. Nhưng chỉ đến những năm 60 của thế kỷ XX ngành vật lý về quan hệ MT - TĐ mới được hình thành. Nghiên cứu mối quan hệ MT - TĐ trong lĩnh vực điện ly gắn liền với sự phát triển của vật lý MT và vật lý khí quyển tầng cao. Trong những năm gần đây hướng nghiên cứu này đã có những phát triển vượt bậc, gắn liền với sự phát triển của các công nghệ vũ trụ, đặc biệt là thông tin liên lạc trong không gian gần TĐ. 1. Nghiên cứu về MT Trong nghiên cứu mối quan hệ MT- TĐ việc nghiên cứu MT luôn phải đặt ra trước tiên, vì đó là nguyên nhân của mọi vấn đề. Nghiên cứu về MT bắt đầu từ việc Galileo phát hiện ra VĐMT (Sunspot), một biểu hiện của HĐMT (Solar Activity). Sau đó, năm 1848, Wolf đã đưa ra khái niệm số VĐMT (Sunspot Number). Khi khảo sát số VĐMT nhiều năm Schwabe đã phát hiện qui luật tuần hoàn của nó và gọi đó là chu kỳ MT (Solar Cycle), hay còn gọi là chu kỳ HĐMT, kéo dài khoảng 11 năm. Sau này, người ta tính mốc là từ năm 1755, đến năm 2008 đã có được 23 chu kỳ. Đến thế kỷ XX một số tính chất của chu kỳ HĐMT đã được biết đến qua các định luật Sporer, Joy, Waldmeier, Maunder, Hale - Nicholson, nhưng bản chất của nó vẫn chưa được biết rõ. Cho đến những năm 30 - 40 của thế kỷ XX, với sự phát triển của vật lý nguyên tử - hạt nhân mọi chuyện mới gần sáng tỏ. Năm 1938, Bethe đã đề xuất chu trình p-p giải thích quá trình sinh năng lượng của MT. Như vậy, MT là một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân, phát ra năng lượng khổng lồ cùng các bức xạ điện từ. Nhưng do cấu tạo và chuyển động (các lớp khí quay với vận tốc khác nhau) nên có những bất thường trong bức xạ, thể hiện ở các hiện tượng gọi là HĐMT như VĐMT, với các qui luật đã được các nhà khoa học phát hiện từ các thế kỷ trước. Việc giải thích HĐMT gắn liền với việc nghiên cứu từ trường MT. Dựa trên lý thuyết từ thủy động lực học (Magnetohydrodynamics- MHD) về plasma, năm 1961 Babcock đã đề xuất lý thuyết dynamo MT (Solar dynamo), giải thích hoạt động MT. Theo đó, MT cấu tạo chủ yếu từ khí, với lớp khí 7 trong nhân tồn tại dưới dạng đặc biệt, plasma, ở nhiệt độ cao hàng chục triệu độ. Theo Alfven, từ trường đã “đóng băng” vào plasma (Magnetic Field Frozen into the Gas), khiến các đường sức từ MT trở thành các các dây điện. Sự quay không đồng bộ của các lớp MT tạo nên các vùng dây điện bị xoắn, gọi là các vùng hoạt động (Active Region), các dây xoắn trồi lên trên bề mặt MT như những VĐMT, nơi từ trường MT trở nên bất thường. Do MT quay, các bó dây đường sức bị kéo theo, tạo nên sự đổi cực từ trường MT. Mô hình Babcock được bổ sung bởi Leighton năm 1964 đã cho phép giải thích được tính chất của các chu kỳ HĐMT, tuy nhiên, còn rất nhiều vấn đề chưa sáng tỏ. Những năm gần đây, các dạng HĐMT như BNMT, CME được chú ý nhiều. Dạng hoạt động mà trước kia được phát hiện tại vùng Sắc cầu nên gọi là bùng nổ Sắc cầu, ngày nay nó được nhận thấy bắt đầu từ Quang cầu và diễn tiến cả ở vùng Sắc cầu lẫn Nhật hoa nên được gọi chung là BNMT, là sự “chập mạch” giữa các “dây điện”, phóng thích năng lượng tương đương với hàng tỷ quả bom nguyên tử, kèm theo các bức xạ hạt và điện từ với tất cả các bước sóng. CME, viết tắt tiếng Anh của thuật ngữ chỉ sự phóng vật chất Nhật hoa, được ghi nhận bởi các vệ tinh nhân tạo, cho thấy đó là sự phóng thích đột ngột vật chất từ MT, mang theo cả đường sức từ của MT. Các dạng hoạt động dữ dội và đột ngột này gọi chung là bão MT, thường có liên quan đến VĐMT và thay đổi vị trí do sự quay của MT. Những cơn bão MT nguy hại có thể xuất hiện ngay cả vào cuối chu kỳ HĐMT, mặc dù khi đó HĐMT suy giảm (số VĐMT giảm). Những năm gần đây, với công nghệ vũ trụ phát triển, bằng các vệ tinh và các thiết bị thăm dò, với lý thuyết Nhật chấn học (Helioseismology) dựa vào hiệu ứng Doppler, người ta có thể “nhìn sâu” vào bên trong MT. Trong chu kỳ 23 lớp quay chuyển tiếp (Tachocline) đã được phát hiện, cho phép giải thích cơ chế dynamo sinh ra VĐMT. Đồng thời, sự phát hiện dòng chảy kinh tuyến (Meridional flow) giúp Dikpati đề xuất mô hình mới về MT, giải thích được sự đổi cực của từ trường MT, liên quan đến độ dài của chu kỳ HĐMT. Cho đến nay chu kỳ HĐMT thứ 23 đã hoàn tất, các đặc tính của nó đã được các nhà khoa học tìm hiểu kỹ, làm cơ sở cho việc nghiên cứu mối quan hệ MT-TĐ. Các tài liệu về MT được tham khảo 8 là: [3], [4], [5], [6], [21], [24], [25], [26], [29], [30], [33], [35], [36], [37], [38], [40], [44], [46], [51], [56], [57], [61], [66], [71], [82], [85], [86], [87], [89], [93], [101]. Ngày nay việc nghiên cứu MT được tiếp sức bởi rất nhiều thiết bị, trong đó có mặt công nghệ vũ trụ như các vệ tinh SOHO, TRACE, ACE,v.v. Các thiết bị đó thu nhận rất nhiều dữ liệu chính xác về HĐMT. Mặc dù vậy việc dự báo HĐMT, dự báo thời tiết vũ trụ để phòng tránh ảnh hưởng cho TĐ cho đến nay vẫn còn rất khó khăn, cần nhiều số liệu thống kê về chu kỳ HĐMT. Đồng thời, với công nghệ thông tin phát triển, các trung tâm nghiên cứu MT có thể cung cấp các số liệu về HĐMT trên mạng, phục vụ cho những nghiên cứu liên quan đến MT từ khắp nơi trên thế giới rất đắc lực. Mặc dù vậy, vẫn có những số liệu, tài liệu vẫn phải trả phí rất đắt, không thuận tiện cho những nghiên cứu nhỏ lẻ, kinh phí ít. Hầu hết các nước trên thế giới đều có cơ sở nghiên cứu MT. Tuy nhiên, ở Việt Nam việc nghiên cứu MT chưa được tiến hành. Hiểu biết về MT chỉ dừng ở việc giảng dạy về MT trong chương trình Thiên văn ở một số trường đại học [6], [21], [24]. Trong khi đó, nhu cầu hội nhập và phát triển buộc ta phải nghĩ đến việc đồng hành cùng thế giới. Hiện nay, nước ta bắt đầu bước vào giai đoạn phát triển khoa học và công nghệ vũ trụ. Do vậy, việc nghiên cứu MT ở Việt Nam cần được đẩy mạnh hơn nữa, bao gồm cả việc viết các sách giảng dạy về MT và nghiên cứu ở các lĩnh vực liên quan đến MT. Khi thực hiện luận án này tác giả đã cố gắng làm những việc đó. 2. Nghiên cứu về tầng điện ly Tầng điện ly là lớp khí quyển tầng cao được tạo thành bởi sự ion hóa không khí của bức xạ MT. HĐMT làm bức xạ MT thay đổi, do đó trạng thái tầng điện ly phụ thuộc vào HĐMT. Đặc tính của lớp F2 tầng điện ly đã được nghiên cứu từ lâu. Tuy nhiên, các nghiên cứu phần lớn được tiến hành với tầng điện ly vùng vĩ độ cao và vĩ