Nghiên cứu dòng điện xích đạo EEEJ từ dữ liệu vệ tinh và mặt đất tại Việt Nam

MỞ ĐẦU

0.1. Tính cấp thiết của luận án

0.2. Mục tiêu của luận án

0.3. Nhiệm vụ của luận án

0.4. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

0.5. Những luận điểm bảo vệ

0.6. Những điểm mới của luận án

0.7. Cơ sở tài liệu và phương pháp nghiên cứu

0.8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

0.9. Cấu trúc của luận án

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGHIÊN CỨU DÒNG ĐIỆN XÍCH ĐẠO, TỪ TRƯỜNG BÌNH THƯỜNG VÀ SỐ LIỆU NGHIÊN CỨU

1.1. Một số kết quả nghiên cứu về EEJ ở trong và ngoài nước

1.2. Một số kết quả nghiên cứu EEJ trên thế giới

1.3. Một số kết quả nghiên cứu EEJ tại Việt Nam

1.4. Một số mô hình biểu diễn EEJ

1.5. Về nghiên cứu TTBT cho khu vực Việt Nam và lân cận

1.5.1. Một số mô hình TTBT cho khu vực Việt Nam và lân cận

1.5.2. Sử dụng phương pháp SCHA để tính TTBT cho một khu vực

1.5.3. Số liệu phục vụ nghiên cứu

1.5.3.1. Quan sát trường từ bằng các vệ tinh

1.5.3.2. Vệ tinh CHAMP

1.5.3.2.1. Mục đích và nhiệm vụ của vệ tinh CHAMP

1.5.3.2.2. Các thông số chính của vệ tinh CHAMP

1.5.3.3. Từ kế đo ba thành phần trường từ

1.5.3.4. Từ kế đo trường từ tổng

1.5.3.5. Số liệu trường từ trên vệ tinh CHAMP

1.5.3.6. Số liệu trường từ tại các đài địa từ

1.6. Kết luận chương 1

2. CHƯƠNG 2: SỰ HÌNH THÀNH DÒNG ĐIỆN XÍCH ĐẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ĐIỀU HÒA CHỎM CẦU

2.1. Độ dẫn tầng điện ly và sự hình thành dòng điện xích đạo

2.1.1. Độ dẫn tầng điện ly vùng vĩ độ thấp và trung bình

2.1.2. Sự hình thành dòng điện xích đạo

2.2. Mô hình thực nghiệm về dòng điện xích đạo

2.2.1. Mô hình EEJ của Fambitakoye

2.2.2. Mô hình 3EM

2.3. Hàm biến thiên theo vĩ độ, thời gian và kinh độ của EEJ

2.3.1. Hàm biến thiên theo vĩ độ của EEJ - hàm j(x)

2.3.2. Hàm biến thiên theo thời gian của EEJ - hàm G(t)

2.3.3. Biến thiên theo kinh độ của EEJ

2.3.4. Hàm biến thiên theo kinh độ, vĩ độ và thời gian của EEJ - hàm j(x,λ,t)

2.4. Tính các thành phần của trường từ do EEJ gây ra

2.4.1. Phương pháp phân tích điều hòa chỏm cầu – SCHA

2.4.2. Khai triển đa thức Legendre

2.4.3. Tính các thành phần của trường từ

2.4.4. Phương pháp nghịch đảo số liệu

2.5. Kết luận chương 2

3. CHƯƠNG 3: DÒNG ĐIỆN XÍCH ĐẠO TỪ SỐ LIỆU VỆ TINH CHAMP VÀ TỪ CÁC ĐÀI ĐỊA TỪ

3.1. Phương pháp tách trường từ do EEJ gây ra từ số liệu vệ tinh CHAMP

3.1.1. Lựa chọn số liệu vệ tinh CHAMP

3.1.2. Tách trường từ chính và lọc nhiễu

3.1.3. Tách phần trường từ do EEJ gây ra từ phần trường dư

3.2. Kết quả tính trường từ do EEJ gây ra tính từ số liệu CHAMP

3.2.1. Biên độ trường từ do EEJ gây ra

3.2.2. Mật độ dòng điện tại tâm của EEJ

3.2.3. Phân bố vị trí tâm của EEJ tại các kinh tuyến khác nhau

3.2.4. So sánh với mật độ dòng EEJ tính từ số liệu đài địa từ

3.3. Tính trường từ do EEJ gây ra từ số liệu đài địa từ

3.3.1. Mật độ dòng điện tại tâm của EEJ tính từ số liệu đài địa từ

3.3.2. So sánh mật độ dòng EEJ tính từ số liệu CHAMP và đài địa từ

3.3.3. Biến thiên theo mùa của EEJ

3.3.4. Biến thiên theo hoạt động Mặt Trời của EEJ

3.4. Mô hình hóa EEJ từ số liệu vệ tinh CHAMP

3.4.1. Mô hình hóa các thành phần trường từ do EEJ gây ra

3.4.2. So sánh kết quả tính mô hình và số liệu thu được từ CHAMP

3.5. Kết luận chương 3

4. CHƯƠNG 4: TRƯỜNG TỪ BÌNH THƯỜNG KHU VỰC VIỆT NAM VÀ LÂN CẬN TỪ SỐ LIỆU VỆ TINH CHAMP

4.1. Kết quả tính TTBT cho khu vực Việt Nam và lân cận

4.1.1. Lựa chọn số liệu CHAMP và tiền xử lý

4.1.2. TTBT cho khu vực Việt Nam và lân cận

4.1.3. So sánh với trường từ chính tính từ mô hình IGRF

4.2. Đánh giá sai số xác định TTBT

4.3. Dị thường từ khu vực Việt Nam và lân cận

4.4. Kết luận chương 4

KẾT LUẬN

KIẾN NGHỊ

Tài liệu tham khảo

I. Tổng quan về nghiên cứu dòng điện xích đạo EEEJ

Nghiên cứu dòng điện xích đạo EEEJ là một lĩnh vực quan trọng trong khoa học địa từ, đặc biệt tại các khu vực có vĩ độ thấp như Việt Nam. Dữ liệu từ vệ tinh và mặt đất cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự biến đổi của dòng điện xích đạo. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng dòng điện xích đạo có thể gây ra những biến thiên lớn trong trường từ, với độ biến thiên có thể lên đến hàng trăm nT. Việc sử dụng dữ liệu từ vệ tinh CHAMP đã mở ra cơ hội nghiên cứu chi tiết hơn về EEEJ trên quy mô toàn cầu. Tuy nhiên, các nghiên cứu tại Việt Nam vẫn còn hạn chế, đặc biệt là trong việc áp dụng dữ liệu vệ tinh để phân tích dòng điện xích đạo. Do đó, luận án này nhằm mục đích sử dụng dữ liệu từ vệ tinh CHAMP và các đài địa từ để nghiên cứu và khẳng định sự xuất hiện của dòng điện xích đạo tại khu vực Việt Nam.

1.1. Tính cấp thiết của nghiên cứu

Trường từ do EEEJ gây ra chỉ chiếm một phần nhỏ trong số liệu ghi được nhưng lại có ảnh hưởng lớn đến các đo đạc và quan trắc trường điện từ. Việc nghiên cứu dòng điện xích đạo tại Việt Nam là cần thiết, đặc biệt khi chưa có bản đồ trường từ bình thường (TTBT) nào được xây dựng từ năm 2003 đến nay. Sự biến thiên của dòng điện xích đạo có thể ảnh hưởng đến các hoạt động như đo lặp, thăm dò từ tellua và định vị GPS. Luận án này không chỉ nghiên cứu EEEJ mà còn xây dựng mô hình TTBT cho khu vực Việt Nam và lân cận, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho các nghiên cứu khoa học và phát triển kinh tế xã hội.

II. Phương pháp nghiên cứu và dữ liệu

Luận án sử dụng dữ liệu ba thành phần X, Y, Z và trường tổng F từ vệ tinh CHAMP trong khoảng thời gian từ 2002 đến 2007. Dữ liệu này được thu thập với tốc độ lấy mẫu 1Hz, cho phép phân tích chi tiết về dòng điện xích đạo. Bên cạnh đó, số liệu từ các đài địa từ tại Việt Nam cũng được sử dụng để so sánh và xác nhận các kết quả nghiên cứu. Phương pháp phân tích điều hòa chỏm cầu (SCHA) được áp dụng để tính toán trường từ bình thường cho khu vực. Việc sử dụng phương pháp này giúp tách biệt phần trường từ do EEEJ gây ra từ phần trường dư, từ đó cung cấp cái nhìn rõ ràng hơn về sự biến đổi của dòng điện xích đạo.

2.1. Dữ liệu vệ tinh và mặt đất

Dữ liệu từ vệ tinh CHAMP được sử dụng để nghiên cứu dòng điện xích đạo và trường từ bình thường. Số liệu từ các đài địa từ như Bạc Liêu, Phú Thụy, và Huancayo cũng được tích hợp để so sánh. Việc thu thập và xử lý dữ liệu trong suốt 6 năm cho phép nghiên cứu sâu hơn về các đặc trưng của EEEJ. Phương pháp phân tích điều hòa chỏm cầu giúp xác định các thông số chính của dòng điện xích đạo và đánh giá sự biến đổi của nó theo không gian và thời gian. Điều này không chỉ cung cấp thông tin về dòng điện xích đạo mà còn hỗ trợ trong việc xây dựng bản đồ trường từ bình thường cho khu vực Việt Nam.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng

Kết quả nghiên cứu cho thấy mật độ dòng EEEJ tại khu vực Việt Nam là lớn nhất so với các kinh tuyến khác. Sự biến thiên theo mùa và theo hoạt động của Mặt Trời cũng được phân tích, cho thấy mối liên hệ chặt chẽ giữa dòng điện xích đạo và các yếu tố môi trường. Mô hình hóa EEEJ từ dữ liệu vệ tinh CHAMP đã cung cấp những thông tin quý giá cho việc hiểu rõ hơn về cơ chế hình thành và biến đổi của dòng điện xích đạo. Những kết quả này không chỉ có giá trị trong nghiên cứu khoa học mà còn có thể ứng dụng trong quản lý và phát triển các dự án liên quan đến quan trắc trường điện từ.

3.1. Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

Nghiên cứu này cung cấp một cái nhìn tổng quan về dòng điện xích đạo và các yếu tố ảnh hưởng đến nó. Việc sử dụng dữ liệu từ vệ tinh CHAMP và các đài địa từ giúp khẳng định sự hiện diện của dòng điện xích đạo tại khu vực Việt Nam. Những thông tin này có thể được áp dụng trong các nghiên cứu tiếp theo về trường từ bình thường và dòng điện xích đạo, từ đó đóng góp vào việc phát triển các phương pháp quan trắc và phân tích trường điện từ trong khu vực xích đạo.

Nghiên cứu dòng điện xích đạo EEEJ từ số liệu vệ tinh và mặt đất ở Việt Nam