Cực từ của Trái Đất bị lệch: Các ứng dụng GPS như bản đồ Google Maps có bị ảnh hưởng?

Cục Khảo sát Địa chất Anh (BGS) cho biết nếu không cập nhật vị trí Cực Bắc từ mới, một chiếc máy bay từ Mũi Hảo Vọng ở Nam Phi đến Anh có thể sẽ bay chệch hướng 150 km.

Ngày 17 tháng 12 vừa rồi, Trung tâm Thông tin Môi trường Quốc gia Hoa Kỳ (NCEI) và Cục Khảo sát Địa chất Anh (BGS) đã công bố một phiên bản cập nhật Mô hình Từ trường Thế giới (WMM) cho năm 2025.

Theo đó, vị trí của cực từ phía bắc hành tinh của chúng ta được xác định là đã thay đổi. Nó đã dịch chuyển ra khỏi Canada và đi hướng về phía Nga một khoảng 175 km, so với phiên bản WMM2020 gần nhất 5 năm về trước.

Điều này sẽ khiến một loạt các ứng dụng định vị lấy đầu vào dữ liệu từ WMM phải được cập nhật, như hệ thống GPS vệ tinh, máy bay, tàu biển cho đến các ứng dụng bản đồ như Apple Maps và Google Maps.

Cục Khảo sát Địa chất Anh (BGS) cho biết nếu không cập nhật vị trí Cực Bắc từ mới, một chiếc máy bay cài đặt chế độ bay tự động từ Mũi Hảo Vọng ở Nam Phi đến Vương Quốc Anh có thể sẽ đi chệch hướng tới 150 km.

Câu chuyện tương tự cũng sẽ xảy ra nếu ông già Noel đi từ Bắc Cực xuống phía nam để phát quà cho trẻ em vào dịp Giáng Sinh năm nay. Nhưng liệu các quốc gia nhiệt đới ở gần với xích đạo, cách xa Cực Bắc từ như Việt Nam, có bị ảnh hưởng bởi sự kiện này hay không?

Các thiết bị sử dụng GPS, như bản đồ trên điện thoại, ô tô hoặc đồng hồ chạy bộ Garmin của chúng ta có còn chính xác?

Trước khi trả lời câu hỏi này, chúng ta cần phải hiểu bản chất: Cực Bắc từ của Trái Đất là gì?

Cực Bắc từ là một trong 3 khái niệm "cực bắc" rất dễ gây nhầm lẫn của Trái Đất. Khái niệm thứ nhất là Cực Bắc địa lý (Geographic North Pole), hay còn gọi là Cực Bắc thực, được định nghĩa là cực phía trên đỉnh trục mà hành tinh của chúng ta đang quay quanh.

Cực Bắc thực được xác định bằng giao điểm giữa trục tự quay của Trái Đất và bề mặt hành tinh. Tại đây theo phương dây rọi thẳng đứng lên trên, bạn sẽ thấy được điểm cố định của thiên cầu, mà mọi ngôi sao bạn quan sát từ đây sẽ đều quay tròn xung quanh điểm đó.

Các nhà địa lý lấy Bắc Cực này làm điểm xuất phát của mọi kinh tuyến trên Trái Đất, và bản thân nó cũng được coi là vĩ tuyến +90.

Vì vậy, Cực Bắc thực là một điểm hoàn toàn có thực ở Bắc Băng Dương, và vị trí của nó gần như cố định. Trong suốt hàng triệu năm qua, nếu Bắc Cực thực có dịch chuyển, nó cũng chỉ dao động trong phạm vi vài mét, không đáng kể so với kích thước của Trái Đất.

Khái niệm thứ hai là Cực Bắc địa từ (North Geomagnetic Pole), đây là một điểm được xác định dựa trên giả thuyết coi Trái Đất là một nam châm khổng lồ hoàn hảo.

Chúng ta biết Trái Đất có từ trường là do lõi hành tinh của chúng ta có một lớp sắt lỏng nóng chảy, nằm ở độ sâu 2.890-5000 km bên dưới bề mặt đất. Lớp sắt này dẫn điện và chuyển động liên tục.

Khi sắt lỏng di chuyển qua một từ trường yếu có sẵn, chuyển động đó tạo ra dòng điện. Dòng điện đến lượt nó lại tạo ra từ trường của riêng mình, dẫn đến một quá trình tự duy trì được gọi là geodynamo.

Geodynamo đã liên tục tái tạo từ trường của Trái đất trong hàng tỷ năm. Nó tạo ra một lá chắn, hay từ quyển, bảo vệ hành tinh của chúng ta khỏi gió Mặt Trời và các bức xạ vũ trụ khác. Nếu không có từ quyển này, sự sống sẽ khó có thể hình thành và phát triển trên Trái Đất.

Cực Bắc địa từ là điểm trên cùng của "thanh nam châm" Trái Đất. Và bởi thanh nam châm này hơi nghiêng so với trục quay của hành tinh, nó được xác định là một điểm nằm ở ngoài khơi bờ biển phía tây bắc Greenland hiện tại.

Cuối cùng, chúng ta cùng đến với khái niệm chính, Cực Bắc từ (North Magnetic Pole), được định nghĩa là điểm mà tại đó, mọi đường sức từ đo được đều hướng thẳng vuông góc xuống mặt đất.

Về mặt lý thuyết, nếu Trái Đất là một nam châm hoàn hảo thì Cực Bắc từ sẽ phải trùng với Cực Bắc địa từ. Tuy nhiên, chúng ta biết các dòng sắt lỏng bên trong lõi Trái Đất luôn luôn dịch chuyển, dẫn đến việc từ trường Trái Đất cũng biến thiên theo.

Trái Đất trong thực tế là một nam châm "ngọ nguậy" chứ không phải một nam châm đứng yên hoàn hảo. Do đó, Cực Bắc từ, nơi mà kim la bàn của bạn hướng về, không hề cố định mà luôn có sự dịch chuyển.

Các nhà khoa học luôn phải đo đạc để theo dõi và cập nhật sự dịch chuyển này. Nếu không, mọi thiết bị đo dựa vào từ trường Trái Đất để định hướng và đo khoảng cách sẽ đều cho kết quả sai lệch, khi vị trí Cực Bắc từ dịch chuyển biến thiên so với Cực Bắc địa lý.

So với 5 năm về trước, Cực Bắc từ đã "trôi" 175 km, từ Canada hướng về phía Nga

Việc cập nhật sự thay đổi của Cực Bắc từ nằm trong một dự án gọi là Mô hình từ trường thế giới (WMM) do Cục Khảo sát Địa chất Anh (BGS) hợp tác với Cơ quan Quản lý Khí quyển và Đại dương Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA).

Theo đó, các nhà khoa học tại BGS và NOAA sẽ sử dụng dữ liệu từ trường đo được từ các vệ tinh như sứ mệnh Swarm của Cơ quan vũ trụ châu Âu - một bộ ba vệ tinh bay quanh Trái đất 15 đến 16 lần mỗi ngày để lập ra mô hình từ trường cho mọi vị trí trên Trái Đất ở độ phân giải khoảng 300 x 300 km.

Mô hình này được đối chiếu với các máy đo từ trường có độ chính xác cao được triển khai tại các đài quan sát và trạm di động trên mặt đất, để tinh chỉnh mỗi 5 năm một lần.

Nhưng tại sao lại là 5 năm?

Các nhà khoa học cho biết từ trường của Trái Đất đang biến thiên với tốc độ rất nhanh chóng. Ví dụ, hiện tượng Cực Bắc từ dịch chuyển đã được quan sát thấy từ những năm 1900. Tại thời điểm đó, Cực Bắc từ chỉ di chuyển khoảng 11 km mỗi năm. Nhưng đến đầu những năm 2000, con số đã tăng lên hơn 50 km/năm.

Từ năm 1900 cho đến bản cập nhật gần nhất, WMM2020, được thực hiện vào tháng 12 năm 2019, Cực Bắc từ chỉ di chuyển quanh quẩn ở Canada. Nhưng sang đến bản cập nhật gần nhất WMM2025, nó đã vượt ra khỏi biên giới Canada và trôi về phía Nga.

Điều này xuất phát từ "trận kéo co" của hai dòng sắt nóng chảy đối lưu bên trong lõi Trái Đất. Một dòng ở phía bắc Canada, dòng còn lại ở khu vực nam Siberia thuộc Nga.

Trước đây, dòng sắt lỏng ở Canada mạnh hơn đã kéo và giữ Cực Bắc từ về phía mình. Nhưng gần đây dòng sắt lỏng ở phía Siberia đang mạnh lên, kéo Cực Bắc từ về phía Nga.

Kết quả là vị trí của nó trong mô hình WMM2025 đã cách vị trí WMM2020 tới 175 km. Nếu tiếp tục sử dụng mô hình của năm 2020 để tính toán một đường bay cho máy bay vào năm 2025, hành trình bay thẳng 8.500 km của chiếc máy bay này từ Nam Phi tới Anh sẽ bị lệch 150 km.

"Thông thường, khoảng 5 năm là thời điểm độ chính xác của mô hình bắt đầu đạt đến mức không còn tốt như chúng tôi mong muốn", William Brown, một nhà địa vật lý đến từ Cục Khảo sát Địa chất Anh (BGS) cho biết.

Bạn có cần cập nhật WMM cho bản đồ, ô tô và đồng hồ GPS của mình trước năm 2025 không?

Tầm ảnh hưởng của Mô hình từ trường Trái Đất là rất lớn, bởi hiện có rất nhiều cơ quan khoa học, quân sự cho tới dân sự đều sử dụng WMM để tham chiếu cho các tính toán của họ.

Mô hình này đang được chia sẻ cho cả Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ (DoD), Bộ Quốc phòng Vương quốc Anh, Tổ chức Hiệp ước Bắc Đại Tây Dương (NATO), Văn phòng Thủy văn Thế giới (WHO), và Cục Hàng không Liên bang Hoa Kỳ (FAA)...

Các ứng dụng bản đồ như Google Maps và Apple Maps mà bạn sử dụng cũng tham chiếu đến WMM. Brown cho biết: " Điện thoại thông minh hoặc hệ thống GPS của bạn có một cảm biến đo từ, về cơ bản là một la bàn kỹ thuật số được tích hợp sẵn.

Nó đo hướng của từ trường tại nơi bạn đang ở và nhập vị trí của bạn vào phần mềm WMM để cho nó biết từ trường trông như thế nào. Và sau đó, bằng cách so sánh những gì nó đã đo được và dữ liệu từ WMM, cảm biến từ có thể xác định được hướng di chuyển của bạn".

Có một tin tốt là đối với hầu hết các ứng dụng dân sự, chỉ yêu cầu độ chính xác tương đối như tìm đường trên Google Maps, việc Cực Bắc từ bị lệch trong khoảng thời gian 5 năm sẽ không quá ảnh hưởng tới kết quả tính toán đường đi và vị trí của bạn.

Điều này đặc biệt đúng nếu bạn sinh sống ở khu vực có vĩ độ dưới 55 độ Bắc, các sai số gần như là có thể bỏ qua được, đối với ứng dụng dân sự. Trong khi đó, Việt Nam nằm ở tận vĩ độ 8-23 gần xích đạo, nên bạn sẽ không phải lo lắng đến việc WMM2025 được cập nhật.

Ngay cả khi bạn sống ở các quốc gia như Nga hoặc Na Uy có vĩ độ trên 55 độ Bắc, Mô hình từ trường WMM2025 cũng sẽ được cập nhật tự động vào thiết bị của bạn bởi các công ty lập bản đồ, chính phủ và các cơ quan chức năng liên quan mà bạn không phải làm gì cả.

" Chúng tôi sẽ có trách nhiệm cập nhật nó, chỉ mất một chút thời gian và những thay đổi là đủ nhỏ để hầu hết mọi người không nhận ra. Vì đối với hầu hết người dùng, họ không đòi hỏi độ chính xác cao đến vậy" , Brown nói.

Tóm lại, bản đồ Google Maps của năm 2025 trong điện thoại của bạn sẽ không khác biệt là mấy so với bản đồ Google Maps của năm 2024. Mà kể cả bạn dùng phiên bản cũ WMM2020 để tìm đường về quê hay đi xuyên Việt dịp Tết này, bạn cũng không thể lái xe sai đường được, vì sai số là quá nhỏ để nhận thấy.

Chỉ trừ khi bạn định làm một tour du lịch ở Bắc Cực, nơi từ trường thay đổi đáng kể nhất, bạn mới có nguy cơ bị lạc vì định vị không còn đủ chính xác nữa. Vì vậy, lời khuyên là đừng tới Bắc Cực chúc Tết ông già Noel, trước khi WMM trong thiết bị của bạn được cập nhật sang phiên bản 2025.