Mặt trời là một quả cầu lửa nóng rực, toả ánh sáng chói loà. Từng giờ từng phút Mặt trời đều toả ra năng lượng khổng lồ ban phát ánh sáng và nhiệt độ cho Trái đất của chúng ta, thế nhưng năng lượng mà Trái đất nhận được của Mặt trời chi bằng 1/2,2 ti năng lượng phát ra của Mặt trời. Để giúp bạn dễ tưởng tượng sức mạnh của Mặt trời, chúng ta tạm ví mỗi mét vuông trên bề mặt Mặt tròi tưong đưong với một cỗ máy có động cơ 85.000 mã lực. Nếu ta phủ một lớp băng dày 12 mét lên bề mặt Mặt trời thì chỉ chưa đầy một phút, nhiệt lượng toả ra của Mặt trời sẽ làm nóng chảy tất cả các lớp vò băng đó. Điều rất lạ lùng là Mặt trời đã toả sáng như vậy suốt mấy ti năm ròng. Show Từ lâu con người đã tự hỏi: Năng lượng khổng lồ của Mặt trời do đâu mà có? Rõ ràng là trên Mặt trời không thể có sự "cháy" thông thường, cho dù trên Mặt trời chi có toàn khí oxy và loại than đá châ't lượng tốt nhất thì cũng chỉ đủ cháy trong 2.500 năm. Trong khi đó trên thực tế tuổi của Mặt trời cao gấp nhiều lần con so trên. Năm 1854, H.L.F Helmholtz, người Đức lần đầu tiên đưa ra lý luận khoa học về năng lượng cua Mặt trời, đã cho rằng do các vật chất thê khí trên Mặt trời không ngừng sản sinh ra nhiệt lượng nên cũng không ngừng co lại vì toả hết nhiệt lượng. Các vật chất co lại sẽ thu về trung tâm Mặt trời và lại sản sinh ra nhiệt lượng khiến cho nhiệt lượng của Mặt trời luôn luôn được bô sung. Theo tính toán chỉ cần đường kính của Mặt trời mỗi năm co lại 100 mét, nhiệt lượng sản sinh ra trong quá trình co lại đó đủ để bô sung cho số nhiệt lượng đã hao phí. Nhưng đáng tiếc là, cho dù đường kính ban đầu của Mặt trời tương đương với đường kính quỹ đạo của một hành tinh xa nhất và đã co lại như ngày nay, thì nhiệt lượng sản sinh ra trong quá trình đường kính Mặt trời co lại cũng chỉ dư duy trì cho Mặt trời tồn tại khoảng 20 triệu năm.
Chắc hẳn nhiều người đã biết, Mặt Trời - Nguồn sống cho các sinh vật trên Trái Đất - Là một ngôi sao. Ngôi sao này liên tục phát sáng, tỏa nhiệt ra không gian xung quanh và do đó khiến cho con người cũng như các loài động, thực vật trên hành tinh xanh có thể tồn tại, phát triển. Vậy bạn có biết tại sao những ngôi sao lại phát sáng được hay không?
Các nguyên lý cơ bản để ngôi sao phát sángĐể biết lý do Mặt Trời và các ngôi sao có thể tự phát sáng được, trước hết các bạn hãy tìm hiểu về một số nguyên lý và định luật cơ bản thuộc vật lý, thiên văn như sau: ► Các vật thể đều được tạo thành từ những hạt nguyên tử. Và các hạt nguyên tử này lại được tạo thành từ những thành phần nhỏ hơn là electron và hạt nhân nguyên tử. ► Mọi vật thể đều có một lực hút, hút những vật khác vào tâm của chính nó - Lực này được gọi là lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn của Trái Đất chính là thứ khiến cho con người và các vật thể khi nhảy, bay lên không trung thì luôn rơi xuống. Lực hấp dẫn phụ thuộc vào khối lượng của chính vật thể. ► Điều kiện tối thiểu để một thiên thể trở thành sao là có khối lượng lớn gấp 70 lần Sao Mộc (hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời), tức là gấp khoảng 22.000 lần so với Trái Đất. Trong khi đó, Mặt Trời của chúng ta có khối lượng lớn hơn 332.000 lần so với Trái Đất.  Tại sao Mặt Trời và các ngôi sao lại có thể tự phát sáng?Với Mặt Trời và những vật thể có khối lượng khổng lồ khác, lực hấp dẫn ở tâm của nó là cực kỳ lớn. Nó lớn tới mức kéo cả các hạt nguyên tử mà chủ yếu là những hạt nguyên tử khí hydro (chiếm tới trên 90% tổng số lượng nguyên tử trong vũ trụ) về phía tâm với tốc độ khủng khiếp. Khi những hạt này va chạm với nhau ở tốc độ cao, cấu trúc của chúng sẽ bị phá vỡ, phân tách thành electron và hạt nhân nguyên tử hydro di chuyển một cách hỗn độn. Sau khi cấu trúc bị phá vỡ, các hạt nhân hydro lại tiếp tục va chạm với nhau ở tốc độ lớn rồi kết hợp lại để tạo thành hạt nhân heli. Đây được gọi là phản ứng tổng hợp hạt nhân (hay phản ứng nhiệt hạch). Sản phẩm của phản ứng này là các tia bức xạ, tia nhiệt và các tia gamma photon có năng lượng khổng lồ. Trong đó, các tia gamma photon sẽ chuyển đổi thành những dạng năng lượng điện từ khác bao gồm ánh sáng khả kiến (tức là ánh sáng có thể nhìn thấy được) rồi phát ra ngoài vũ trụ. Đây chính là nguyên nhân khiến cho các ngôi sao, bao gồm cả Mặt Trời, có thể tự phát sáng. Trên đây là một số thông tin liên quan đến vấn đề tại sao Mặt Trời và các ngôi sao tự phát sáng mà chúng tôi muốn chia sẻ đến bạn đọc. Hy vọng sau khi tham khảo bài viết, các bạn đã có thêm những kiến thức bổ ích và thú vị để hiểu rõ hơn về vũ trụ cũng như Hệ Mặt Trời của chúng ta.
Mặt Trời, cũng gọi là Thái Dương (太陽) hoặc Nhật (日), là ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng 99,86% khối lượng của Hệ Mặt Trời. Trái Đất và các thiên thể khác như các hành tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch, sao chổi, và bụi quay quanh Mặt Trời. Khoảng cách trung bình giữa Mặt Trời và Trái Đất xấp xỉ 149,6 triệu kilômét (1 Đơn vị thiên văn AU) nên ánh sáng Mặt Trời cần 8 phút 19 giây mới đến được Trái Đất. Trong một năm, khoảng cách này thay đổi từ 147,1 triệu kilômét (0,9833 AU) ở điểm cận nhật (khoảng ngày 3 tháng 1), tới xa nhất là 152,1 triệu kilômét (1,017 AU) ở điểm viễn nhật (khoảng ngày 4 tháng 7). Năng lượng Mặt Trời ở dạng ánh sáng hỗ trợ cho hầu hết sự sống trên Trái Đất thông qua quá trình quang hợp, và điều khiển khí hậu cũng như thời tiết trên Trái Đất. Thành phần của Mặt Trời gồm hydro (khoảng 74% khối lượng, hay 92% thể tích), heli (khoảng 24% khối lượng, 7% thể tích), và một lượng nhỏ các nguyên tố khác, gồm sắt, nickel, oxy, silic, lưu huỳnh, magiê, carbon, neon, canxi, và crom. Mặt Trời có hạng quang phổ G2V. G2 có nghĩa nó có nhiệt độ bề mặt xấp xỉ 5.778 K (5.505 °C) khiến nó có màu trắng, và thường có màu vàng khi nhìn từ bề mặt Trái Đất bởi sự tán xạ khí quyển. Vì sao Mặt trời có thể tỏa sáng và tỏa nhiệt?Nhìn ngôi sao ban đêm và mặt trời ban ngày, ta khó mà tin được đó là cùng một loại thiên thể. Mặt trời đích thị là một ngôi sao, ngôi sao gần trái đất nhất. Có thể nói đời sống vạn vật trên trái đất lệ thuộc chặt chẽ vào mặt trời. Không có sức nóng của mặt trời, sự sống không thể khởi phát được. Mà dầu cho có khởi phát được thì cũng không thể tồn tại được. Không có ánh sáng mặt trời thì làm gì có cây cỏ. Nếu như không có cây cỏ thì loài người, loài vật lấy gì mà ăn? Mặt trời ở cách xa trái đất khoảng 149.500.000 km, thể tích mặt trời lớn hơn 1,3 triệu lần thể tích trái đất. Điều thú vị là mặt trời chỉ là khối hơi khổng lồ chứ không phải là thể rắn như trái đất. Bằng cách nào dám quả quyết mặt trời chỉ là một khối hơi? Nhiệt độ bề mặt của mặt trời vào khoảng 6.500 độ C. Nhiệt độ này chẳng những đủ
để làm nóng chảy mà còn làm bốc hơi bất cứ thứ kim loại, hoặc thứ đá nào. Vậy mặt trời là một khối hơi không phải là một khẳng định võ đoán đâu. Thời trước các nhà khoa học cho rằng sở dĩ mặt trời tỏa sáng tỏa nhiệt là nhờ đốt cháy nguyên liệu gì đó. Nhưng đâu phải mặt trời mới chiếu sáng và tỏa nhiệt mới vài triệu năm trước đây mà nó đã như vậy hàng trăm triệu năm rồi. Vậy thì nguyên liệu chất chứa ở đâu mà lôi ra đốt dữ vậy? Ngày nay các nhà khoa học tin rằng nhiệt và quang của mặt trời là kết quả của quá trình giống như quá trình xảy ra khi nổ bom nguyên tử, nghĩa là quá trình vật chất biến thành năng lượng. Hiện tượng biến đổi này khác với hiện tượng đốt cháy, đốt cháy là vật chất từ dạng này biến thành dạng khác. Thí dụ củi biến thành tro chẳng hạn. Nhưng khi vật chất biến thành năng lượng thì chỉ cần rất ít cũng có thể biến thành năng lượng khổng lồ. Một ounce (tức 28,35 gram) vật chất có thể tạo ra một năng lượng đủ để làm tan chảy một triệu tấn đá.
Vậy, nếu giả thiết này đúng thì mặt trời thường xuyên phát quang và tỏa nhiệt từ hồi nào tới giờ nhưng đâu có hao hớt gì bao nhiêu khối lượng của nó. Người ta ước tính rằng chỉ dùng chưa tới một phần trăm khối lượng của mình, mặt trời có thể liên tục phát quang và tỏa nhiệt trong vòng 150 tỷ năm. Vì sao Mặt trời có khả năng phát sáng và phát nhiệt? Mặt trời là một quả cầu lửa nóng rực toả ánh sáng chói loà. Từng giờ từng phút Mặt trời đều toả ra năng lượng khổng lồ ban phát ánh sáng và nhiệt độ cho Trái đất của chúng ta, thế nhưng năng lượng mà Trái đất nhận được của Mặt trời chỉ bằng 1/2,2 tỉnăng lượng phát ra của Mặt trời. Để giúp bạn dễ tưởng tượng sức mạnh của Mặt trời, chúng ta tạm ví mỗi mét vuông trên bề mặt Mặt trời tương đương với một cỗ máy có động cơ 85.000 mã lực. Nếu ta phủ 1 lớp băng dầy 12 mét lên bề mặt Mặt trời thì chỉ chưa đầy một phút, nhiệt lượng toả ra của Mặt trời sẽ làm nóng chảy tất cả các lớp vỏ băng đó. Điều rất lạ lùng là Mặt trời đã toả sáng như vậy suốt mấy tỉ năm ròng. Từ lâu con người đã tự hỏi: năng lượng khổng lồ của Mặt trời do đâu mà có? Rõ ràng là trên Mặt trời không thể có sự "cháy" thông thường, cho dù trên Mặt trời chỉ có toàn khí oxy và loại than đá chất lượng tốt nhất thì cũng chỉ đủ cháy trong 2.500 năm. Trong khi đó trên thực tế tuổi của Mặt trời cao gấp nhiều lần con số trên. Năm 1854, H.L.F Helmholtz, người Đức lần đầu tiên đưa ra lý luận khoa học về năng lượng của Mặt trời, ông cho rằng do các vật chất thể khí trên Mặt trời không ngừng sản sinh ra nhiệt lượng nên cũng không ngừng co lại vì toả hết nhiệt lượng. Các vật chất co lại sẽ thu về trung tâm Mặt trời và lại sản sinh ra nhiệt lượng khiến cho nhiệt lượng của Mặt trời luôn luôn được bổ sung. Theo tính toán chỉ cần đường kính của Mặt trời mỗi năm co lại 100 mét, nhiệt lượng sản sinh ra trong quá trình co lại đó đủ để bổ sung cho số nhiệt lượng đã hao phí. Nhưng đáng tiếc là, cho dù đường kính ban đầu của Mặt trời tương đương với đường kính quỹ đạo của một hành tinh xa nhất và đã co lại như ngày nay, thì nhiệt lượng sản sinh ra trong quá trình đường kính Mặt trời co lại cũng chỉ đủ duy trì cho Mặt trời tồn tại khoảng 20 triệu năm. Trong thế kỷ 19, một số nhà khoa học còn cho rằng: sở dĩ Mặt rời phát sáng là do cácc mảnh sao băng rơi vào Mặt trời và sản sinh ra nhiệt lượng, sản sinh ra các phản ứng hoá học, v.v... Nhưng những lý thuyết đó vẫn không thể giải thích được năng lượng khổng lồ do Mặt trời toả ra suốt hàng tỉ năm nay. Năm 1938, con người phát hiện ra phản ứng hạt nhân và đã giải đáp được bí mật năng lượng của Mặt trời. Trên thực tế nguồn năng lượng khổng lồ của Mặt trời phát ra chính là do vô số các hạt nhân nguyên tử trong kết cấu của Mặt trời sinh ra. Nguyên do là trên Mặt trời có chứa rất nhiều nguyên tố Hydro. Dưới áp suất của nhiệt độ 15 triệu °C ở trung tâm Mặt trời, các hạt nhân nguyên tử Hydro tác dụng lẫn nhau kết hợp thành hạtnhân nguyên tử hêli, đồng thời sản sinh ra ánh sáng và nhiệt độ rất lớn. Vì thế trên Mặt trời không phải chỉ có quá trình cháy thông thường như trước đó con người đã tưởng tượng. Phản ứng hạt nhân nguyên tử từ khí Hydro thành khí hêli trong Mặt trời là nguồn năng lượng khổng lồ của Mặt trời. Nguồn khí hydro cung cấp cho phản ứng hạt nhân có rất nhiều trên Mặt trời. Nguồn dự trữ hydro trên Mặt trời đủ để cung cấp cho Mặt trời tiếp tục ngạo nghễ toả sáng ít nhất nhiều tỉ năm nữa. Cho dù sau này nguồn khí Hydro trên Mặt trời đã cháy hết thì có thể sẽ có các loạt hạt nhân khác tiếp tục phản ứng với nhau để Mặt trời tiếp tục toả ra nguồn ánh sáng và nhiệt lượng khổng lồ. Tác phẩm, tác giả, nguồn
|
