Cuộc sống vẫn cứ tiếp diễn ngày qua ngày, chúng ta vẫn đinh ninh nơi mình sống là nhà X đường Y phường z…, nhưng có bao giờ bạn ngồi ngẫm lại ngôi nhà to lớn đích thực của chúng ta trong vũ trụ này là gì chưa? Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về ngôi nhà chung mang tầm vĩ mô ấy – Hệ Mặt Trời.
Tổng quan về Hệ Mặt Trời
Sự hình thành Hệ Mặt Trời
Từ thế kỉ XVIII, XIX nhân loại đã bắt đầu tìm kiếm câu trả lời cho quá khứ của Hệ Mặt Trời. Lúc bấy giờ đã có khá nhiều các giả thuyết được đưa ra điển hình là thuyết tinh vân ra đời vào cuối thế kỉ XVIII với hai phiên bản – phiên bản thứ nhất được phát triển bởi Immanuel Kant năm 1755, phiên bản còn lại được Pierre-Simon Laplace triển khai chi tiết hơn.
Theo thuyết này, Hệ Mặt Trời chỉ là một đám tinh vân bao gồm khí và bụi, quay quanh trục của nó một cách chậm chạp. Dưới tác dụng của lực hấp dẫn, đám khí bụi này bắt đầu co lại và quay ngày một nhanh hơn. Đám tinh vân tụ lại thành một thiên thể dạng cầu – đó chính là Mặt Trời. Khối cầu tiếp tục quay nhanh, một bộ phận vật chất nhận được lực ly tâm đủ lớn để thắng được lực hấp dẫn hướng tâm và tách ra khỏi Mặt Trời sơ khai để trở thành các vành vật chất. Trong mỗi vành này, lực hấp dẫn lại đóng vai trò trong việc hình thành các khối cầu lớn, đó là các hành tinh. Việc tách thành vật chất thành các thiên thể nhỏ hơn được dừng lại khi lực li tâm sinh ra do sự quay của thiên thể không đủ lớn để thắng được lực hấp dẫn của bản thân thiên thể đó.
Ngày nay, mặc dù vẫn còn vài điểm chưa giải thích được nhưng thuyết tinh vân vẫn được các nhà khoa học đánh giá cao. Dựa trên cơ sở của giả thuyết gốc các nhà khoa học đã chỉnh sửa bổ sung vào các chi tiết khác để hoàn thiện nó hơn.
Hệ Mặt Trời bắt đầu từ một đám tinh vân hình thành từ 4,6 tỷ năm về trước. Đám tinh vân này vô cùng rộng lớn và bắt đầu co lại một cách chậm chạp. Theo một số nghiên cứu, sức ép từ vụ nổ supernova lân cận đã khuấy động vật chất bên trong tinh vân khiến cho nó co lại dưới tác động của lực hấp dẫn. Ban đầu đám mây khí và bụi di chuyển hỗn loạn nhưng trong quá trình co lại tốc độ quay của nó ngày càng nhanh.
Tác dụng của lực hấp dẫn kéo tất cả vật chất dọc theo trục quay của nó do vật chất ở những khu vực này có vận tốc thấp, còn lượng vật chất nằm xa trục quay có vận tốc lớn thắng được hấp dẫn và co lại chậm hơn. Toàn bộ quá trình này khiến cho đám tinh vân có hình dạng đĩa mỏng và rộng hơn 200 đơn vị thiên văn.
Tinh vân này tiếp tục co lại, nén chặt vật chất bên trong. Khối lượng và nhiệt độ của nó tăng lên theo thời gian tạo thành một khối khí nóng. Khi nhiệt độ và áp suất ở tâm đủ lớn, phản ứng nhiệt hạch xảy ra kết hợp các hạt nhân Hydro lại thành hạt nhân Heli. Nhờ phản ứng này, khối khí trung tâm chống lại được sự co lại và bắt đầu phát sáng. Khoảnh khắc này chính là lúc Mặt Trời được sinh ra.
Thành phần hóa học của Hệ Mặt Trời được chia làm 4 nhóm. Nhóm thứ nhất bao gồm các kim loại chiếm 0.2% khối lượng của hệ. Nhóm thứ hai là đá bao gồm các khoáng chất chiếm 0.4% khối lượng của hệ. Nhóm thứ ba là bằng bao gồm các khí như metan, amoniac, nước,… chiếm 1.4% khối lượng của hệ. Nhóm cuối cùng là các khí nhẹ như Hydro, Heli chiếm tỉ trọng lớn nhất với 98%.
Dưới tác dụng của lực hấp dẫn, các đám khí bụi tụ tập lại với nhau thành các tiền hành tinh. Tại những khu vực bên trong, khoảng 200 triệu km từ phía Mặt Trời, vật chất chủ yếu là những nguyên tố nặng với số lượng không nhiều.
Thời gian hình thành hệ Mặt Trời trải qua từ 50 – 100 triệu năm theo phỏng đoán của các nhà khoa học.
Cấu tạo của Hệ Mặt Trời
Quả cầu lửa thắp sáng cả gia đình
Sơ lược các thông số của Mặt Trời:
Phân loại: theo biểu đồ quang phổ, Mặt Trời thuộc nhóm G2V – sao lùn vàng.
Khối lượng: 1,99 x 10^30 kg ( xấp xỉ 333.000 lần khối lượng Trái Đất)
Bán kính: 695.700 (gấp 109 lần đường kính Trái Đất – có nghĩa là có thể đặt vào bên trong Mặt Trời 1 triệu Địa Cầu)
Khoảng cách tới Trái Đất: ~150.000.000 km (1 AU)
Nhiệt độ bề mặt: ~6000K, tại các vết đen thì khoảng 4.800 – 5000k.
Nhiệt độ ở tâm: ~15.000K
Cấu tạo
Mặt Trời như một cỗ máy phát nhiệt với cấu trúc gồm nhiều lớp.
- Lõi (core)
Nhiệt độ tại đây là hơn 15 triệu K. Đây là nơi diễn ra phản ứng tổng hợp hạt nhân , giải phóng ra năng lượng chống lại hấp dẫn và giúp cho Mặt Trời tỏa sáng.
- Vùng bức xạ (radiative zone)
Nhiệt độ của vùng bức xạ này giảm nhanh từ trong ra ngoài: từ 7 triệu xuống còn 2 triệu K.
- Vùng đối lưu (Convective zone)
Tại đây tạo ra các dòng đối lưu vận chuyển nhiệt và bức xạ ra bề mặt của Mặt Trời. Các dòng đối lưu mang các nguyên tử khí nóng lên bề mặt và làm cho chúng nguội dần.
- Quang cầu (photosphere)
Đây chính là phần vỏ sáng, những gì trưng phô ra bên ngoài mà chúng ta có thể quan sát được.
- Sắc cầu (chromosphere)
Sắc cầu hay còn gọi là nhật hoa (Corona), hay còn được gọi là hào quang của Mặt Trời. Nhiệt độ nhật hoa có thể lên đến 1 triệu K. tuy nhiên nhật hoa phát ra bức xạ ở dãy sóng biểu kiến khá yếu nên không quan sát được bằng mắt thường từ Trái Đất. Chỉ khi xảy ra nhật thực toàn phần, lúc quang cầu bị che khuất thì ta sẽ nhìn thấy được nhật hoa. Nhật hoa còn là nơi phát sinh ra gió Mặt Trời, ném các hạt mang điện vào không gian.
6. Quầng lửa/ tai lửa (Corona)
Các vụ phun trào nhật hoa hay các quầng lửa lớn là những vụ bùng phát rất dữ dội; chúng ném vào không gian lượng hạt mang điện lớn hơn thông thường rất nhiều lần và gây ra những cơn bão gồm toàn những hạt mang điện. Dòng hạt cường độ cao này đủ sức xuyên qua lớp từ trường bảo vệ của Trái Đất và đưa một lượng lớn các hạt mang điện vào trong khí quyển của chúng ta. Việc này gây nên các đợt bão từ làm nhiễu loạn mạng lưới thông tin liên lạc, hệ thống điện, tác động mạnh mẽ đến đời sống con người và cả động vật.
Vết đen Mặt Trời
Một trong các hiện tượng gây ảnh hưởng mạnh nhất lên Trái Đất từ Mặt Trời đó chính là các vết đen (sunspot) (đôi khi ta có thể quan sát nó bằng mắt thường khi nhìn lên MT).
Đây là hiện tượng xảy ra trên quang cầu. Mặc dù có nhiệt độ cao vào khoảng 4.800 – 5000K nhưng do sự chênh lệch nhiệt độ so với nhiệt độ trung bình 6000K tạo nên sự tương phản làm cho chúng giống như những mảng tối trên bề mặt Mặt Trời.
Các hành tinh trong Hệ Mặt Trời
Chắc hẳn ai cũng biết hệ Mặt Trời gồm có 8 hành tinh theo thứ tự lần lượt là:
Các nhà khoa học chia 8 hành tinh ra thành 2 nhóm.
Nhóm thứ nhất (inner planets) gồm 4 hành tinh đầu tính theo khoảng cách từ gần nhất ra xa: sao Thủy, sao Kim, Trái Đất, sao Hỏa. Đây là nhóm hành tinh bên trong với cấu tạo chủ yếu là đá.
Nhóm thứ hai (outer planets) gồm 4 hành tinh còn lại: sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương. Đây là nhóm hành tinh có kích cỡ lớn và thuộc kiểu hành tinh khí và lỏng.
Ngoài 8 hành tinh kể trên Hệ Mặt Trời còn có rất nhiều các vệ tinh khác, hầu hết trong số chúng chuyển động quanh vành đai kỳ ảo của sao Thổ, sao Mộc, sao Hải Vương.
Có thể bạn chưa biết
1. Ở Trái Đất phản ứng nhiệt hạch được đưa vào ứng dụng trong ngành công nghiệp nguyên tử sản xuất ra bom khinh khí hay còn gọi là bom H. Một quả bom H cùng khối lượng giải phóng ra năng lượng lớn gấp hàng trăm thậm chí hàng nghìn lần bom nguyên tử (Atomic bomb).
2. Heli là cái tên được đặt theo tên của thần Mặt Trời Helios trong thần thoại Hy Lạp với ngụ ý rằng nó là nguyên tố đến từ Mặt Trời.
3. 1AU là 1 đơn vị thiên văn, nó xấp xỉ 150.000.000 km. Đơn vị này được cho ra đời dựa trên khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời. Tuy nhiên khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời sẽ thay đổi do sự chuyển động quanh Mặt Trời của Trái Đất từ khoảng cách lớn nhất (điểm viễn nhật) đến khoảng cách nhỏ nhất (điểm cận nhật) và quay trở lại trong chu kỳ một năm.
Cảm ơn sự quan tâm đón đọc của quý độc giả, trong những phần tiếp theo của series này chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về các hành tinh trong hệ Mặt Trời (có “ngôi nhà xanh” của chúng ta nữa), rất mong nhận được sự ủng hộ từ các bạn!
