MẶT TRỜI
Chủ đề tháng 4 năm 2005
Clb Thiên Văn Học Trẻ Việt Nam
http://thienvanvietnam.com
Người trình bày : Đặng Vũ Tuấn Sơn
Chủ đề tháng 4 năm 2005
Mặt Trời
Đặng Vũ Tuấn Sơn
http://thienvanvietnam.com
1
Chúng ta sống trên Trái Đất, một trái cầu lơ lửng, lăn tròn. Hàng đêm,
bầu trời của chúng ta sáng lên nhờ những đốm sáng nhỏ bé mà
chúng ta vẫn gọi là các ngôi sao, các tinh tú. Giờ đây chúng ta đều
biết rằng mỗi đốm sáng nhỏ bé đó đều là các khối cầu khí khổng lồ
có khả năng tự phát sáng và phát nhiệt, đó là cách duy nhất để ánh
sáng của chúng đến được với chúng ta. Trong số hàng tỷ tỷ ngôi sao
đó, chỉ có một ngôi sao duy nhất đã mang lại cho chúng ta sự sống,
một ngôi sao không bao giờ xuất hiện vào ban đêm bởi vì bản thân
sự hiện diện của nó đã đồng nghĩa với ánh sáng ban ngày. Có lẽ
chúng ta chẳng bao giờ gọi nó là một ngôi sao bởi vì nó đã có một
tên gọi khác : Mặt Trời.
1. Mặt Trời trong nhận thức ban đầu của con người!
Như đã một lần tôi nhắc tới trong chủ đề về "Vũ trụ và cơ học", nhận thức
của loài người thời xa xưa là hết sức sơ khai. Sự lo sợ về các hiện tượng
thiên nhiên, về các chu kì thời tiết đẫ khiến họ tin vào các đấng siêu nhiên,
các thần linh che chở, bảo vệ và cũng có thể nổi giận với họ. Cũng như
mưa, gió, lửa, ...., Mặt Trời cũng được ga’n với một vị thần, một vị thần ở
trên cao hàng ngày mang ánh sáng đến cho loài người.
Có thể nói rằng hầu hết các dân tộc đều có hình ảnh của vị thần Mặt Trời
trong các truyền thuyết của họ. Trong nhiều truyền thuyết, thần Mặt Trời
được coi là vị thân tối cao thống trị thiên đình, cũng có nhiều truyền thuyết
coi thần Mặt Trời tuy không phải một vị thần tối cao nhưng là vị thần đáng
kính nhất, mang lại ánh sáng cũng chính là cái quí nhất cho con người.
Một truyện thần thoại rất tiêu biểu mà đếnnay chúng ta vẫn con được biết
tới hình ảnh của vị thần Mặt Trời trong trí
tưởng tượng của con người trước đây là
thần thoại Hy Lạp. Cho đến nay, vẫn còn
rất nhiều hình ảnh được giữ lai về vị thần
Mặt Trời Helios trong thần thoại này. Theo
trí tưởng tượng của người Hy Lạp xa xưa,
Helios là vị thần hàng ngày ngồi trên cỗ xe
vàng tứ mã. Mặt Trời được thần đặt trên xe
này và đưa đi dọc theo bầu trời Đông - Tây
theo lệnh của thần Zeus. Do đó mà thế giới
không thể thiếu Helios vì chỉ một ngày thần xin... nghỉ phép là ngày hôm
đó sẽ hoàn toàn là đêm đen.
Nhìn chung thời xa xưa tất cả quan niệm của con người về vũ trụ cũng
như Mặt Trời chỉ có vậy. Đến khi các ý tưởng toán học đầu tiên hình
thành, con người ta mới bắt đầu quan tâm đến việc giải thích cấu trúc vũ
trụ. Một lần nữa chúng ta lại nhắc đến mô hình địa tâm của Ptolemy. Mô
hình này được đưa ra trong tác phẩm Almagest của Ptolemy mà theo đó
Trái Đất của chúng ta chính là trung tâm vũ trụ và các mặt cầu quay
quanh Trái Đất tạo nên vũ trụ của chúng ta. Theo mô hình đó mà chúng ta
đã biết thì Mặt Trời cũng như các hành tinh khác , chỉ là một thiên thể
Chủ đề tháng 4 năm 2005
Mặt Trời
Đặng Vũ Tuấn Sơn
http://thienvanvietnam.com
2
thuộc một mặt cầu luôn quay quanh Trái Đất.
Mô hình này được thay thế bằng mô hình nhật tâm của Copernics vào
năm 1543 (gần 2000 năm sau) mà theo đó Mặt Trời đã trở thành trung
tâm của vũ trụ và Trái Đất chỉ là một hành tinh quay quanh mặt Trời (như
ngày nay chúng ta đã biết một mô hình như vậy về hệ mặt Trời)
Vậy trước khi kết thúc vấn đề nhận thức cũ của con người hay là lịch sử
phát triển nhận thức của con người về Mặt Trời, chúng ta sẽ khẳng định
lại một lần nữa về những gì chúng ta đã biết về vị trí của chúng ta và của
mặt Trời trong vũ trụ. Chúng ta sống trên Trái Đất, hành tinh thứ 3 (tính từ
trong ra ngoài) và là hành tinh duy nhất có sự sống của hệ Mặt Trời. Mặt
Trời của chúng ta là một ngôi sao nằm gần dìa của Milkyway - dải sáng
vắt ngang bầu trời mà chúng ta vẫn thường gọi là Ngân Hà. Chính Mặt
Trời đã mang lại sự sống cho chúng ta suốt mấy tỷ năm qua, còn tương
lai của nó thì chúng ta sẽ biết thêm ở một trong những phần được nhắc
tới dưới đây.
Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiều kĩ hơn vầ Mặt Trời.
2.Vài nét về ngôi sao Mặt trời
Mặt Trời là một ngôi sao có khối lượng và kích thước thuộc loại trung bình
so với các sao khác trong thiên hà. Nó nằm cách dìa củ Milkyway 14000
năm ánh sáng và cách trung tâm của nó khoảng 26000 năm ánh sáng,
thuộc một nhánh của thiên hà xoắn Milkyway
*Theo biểu đồ quang phổ chúng ta đã biết,
Mặt trời thuộc loài quang phổ G2V, là một
sao thuộc dãy sao lùn vàng.
_ quang phổ của một ngôi sao gồm 2 phần
chính biểu thị độ sáng và độ trưng
Độ sáng của ngôi sao được chia theo các
cấp O,B,A,F,G,K,M với các chữ số tương
ứng đi kèm từ 0 đến 9 (riêng O chỉ có từ 5
đến 9) Các sao O,B,A là các sao nóng
sáng hơn Mặt Trời, các sao F,G là các sao
kiểu Mặt Trời còn các sao K,M thì lạnh
hơn.
_ độ trưng (tức công suất bức xạ) của ngôi sao được chia thành các dãy
trên biểu đồ như sau:
Ia , Ib , II : dãy sao siêu khổng lồ
III: dãy khổng lồ
IV: dãy cận khổng lồ
V: dãy sao lùn (trước đây lí hiệu là d)
Chủ đề tháng 4 năm 2005
Mặt Trời
Đặng Vũ Tuấn Sơn
http://thienvanvietnam.com
3
VI: dãy cận lùn
VII: dãy lùn trắng
Như vậy thì Mặt Trời là một sao thuộc dãy sao lùn, một sao lùn G2 tương
ứng với một sao lùn vàng.
*Mặt Trời có khối lượng gấp 330 000 lần khối lượng Trái Đất và cách Trái
Đất của chúng ta 150 triệu km (1 đoan vị thiên văn) tương ứng với 8 phút
ánh sáng.
*Cấp sao biểu kiến của Mặt Trời là -26,72 và cấp sao tuyệt đối là 4,85
(cấp sao biểu thị mức độ sáng của các ngôi sao)
*Nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời vào khoảng 6000K, một số chỗ xuất hiện
vết đen thì có nhiệt độ khoảng 4800 - 5000 K
*Nhiệt độ tại tâm Mặt Trời là khoảng 15 000 000 K, nhiệt độ này có được
do phản ứng nhiệt hạch xảy ra liên tiếp trong nhân Mặt Trời. Chính phản
ứng này cung cấp năng lượng cho Mặt Trời toả sáng.
3.Sự hình thành và toả sáng của Mặt Trời
Sự hình thành của Mặt Trời hay chính là sự hình thành của cả hệ Mặt Trời
diễn ra cách đây chừng 5,1 tỷ năm. Người đề xướng ra giả thuyết về sự
ra đời của hệ Mặt Trời là Laplace, đến nay chúng ta vẫn công nhận giả
thuyết này: Toàn bộ hệ Mặt Trời ra đời từ một đám khí bụi khổng lồ (một
dạng tinh vân hành tinh). Cùng với thời gian, đám khí này ngày càng gia
tăng khối lượng do sự gia nhập của vật chất bên ngoài. Khối lượng càng
lớn, đám khí bụi càng co lại do hấp dẫn bản thân làm mật độ lớn dần. Sự
có mặt của khối lượng lớn và sự chuyển động của chúng làm phát sinh
các momen khiến cho toàn bộ khối khí bụi tự quay quanh tâm chung ngày
càng nhanh. Sự co lại tiếp tục làm xuất hiện tại tâm khối khí một khối vật
chất có mật độ lớn , đó chính là Mặt Trời. Khối khí bụi tiếp tục quay làm
bứt ra các vành vật chất và trong mỗi vành vật chất lại có nhưng vị trí xuất
hiện các khối có mật độ lớn tạo thành các hành tinh, rồi đến các vệ tinh
quay quanh các hành tinh.
Sự phát sáng và phát nhiệt của Mặt Trời là nhờ có phản ứng nhiệt hạt
nhân diễn ra trong lòng nó. Phản ứng nhiệt hạt nhân này chỉ diễn ra khi có
đủ diều kiện nhệt độ và áp suất. Mỗi vật thể đều có lực hấp dẫn huớng
tâm của riêng ình và điều đó tạo ra ở tâm mỗi vật thể một áp suất tỷ lệ với
khối lượng bản thân. Ở trường hợp của các ngôi sao (khối lượng tối thiểu
là 80 lần khối luợng sao Mộc), khối lượng bản thân của chúng đủ lớn để
áp suất tại tâm ngôi sao đạt đến điều kiện xảy ra các phản ứng nhiệt hạt
nhân (nhiệt hạch). Thông thường, phản ứng này diễn ra là sự kết hợp của
hạt nhân triti (hydro3) với một hydro1 hoặc một deutri (hydro2) để tạo
thành một heli4. Phản ứng này là một dạng phản ứng dây chuyền giải
Chủ đề tháng 4 năm 2005
Mặt Trời
Đặng Vũ Tuấn Sơn
http://thienvanvietnam.com
4
phóng năng lượng rất lớn (được wúng dụng trong bomb khinh khí - bomb
H)
Ở Mặt Trời, phản ứng này diễn ra hơi khác một chút, không có sự có mặt
của các hạt nhân Deutri và Triti nên sự tạo thành Heli 4 diễn ra liên tiếp từ
các hạt nhân H1. mỗi cặp hạt nhân H kết hợp với nhau để tạo thành một
hạt nhân H2 (Deutri), sau đó mỗi hạt nhân Deutri này nhân thêm một
proton (hạt nhân H1) để tạo thành Triti, mỗi cặp Triti lại kết hợp trực tiếp
với nhau tạo Heli4 và giải phóng ra 2 proton. Mỗi giai đoạn trong quá trình
trên đều giải phóng ra các neutrino và rất nhiều bức xạ gamma, đây chính
là nguồn cung cấp cho quá trình toả sáng và nhiệt lượng toả ra từ Mặt
Trời.
4.Bề mặt Mặt Trời
khi quan sát Mặt Trời, chúng ta chỉ thấy một phần bề mặt của nó có ánh
sáng rất mạnh và đây là toàn bộ phần bề mặt mà con người có thể quan
sát và chụp ảnh được, đó là quang cầu (photosphere). Lớp quang cầu này
có chiều dày khoảng 300 - 600 km và có nhiệt độ khoảng 5600K, lớp
quang cầu này luôn chuyển động, là vùng hoạt động mạnh nhất trên bề
mặt Mặt Trời. Việc đo phổ của quang cầu cho biết cấu tạo của Mặt Trời về