Nếu muốn tìm hiểu về thiên văn học, trước tiên bạn phải biết những điều cơ bản nhất đã.
I. Sao
- Những ngôi sao không phải những quả cầu lửa khổng lồ đính trên mặt cầu bao bọc vũ trụ của Ptolemy, cũng không phải những thiên thể cố định trên thiên cầu như Copernicus - cha đẻ của mô hình Nhật Tâm đã đề cập mà mỗi trong số chúng đều là một Mặt Trời như Mặt Trời của chúng ta. Sao là tất cả các thiên thể có khả năng tự phát ra ánh sáng của mình.
Mặt Trời là một ngôi sao.
"Sao" Kim không phải là một ngôi sao. Nó là một hành tinh.
- Sự hình thành: Một ngôi sao hình thành từ một đám mây khổng lồ (tinh vân), quay chầm chậm, chủ yếu cấu tạo từ khí Hydro và Heli. Do lực hút hấp dẫn của chính mình đám mây co lại, trong các đám mây đó vật chất bị ép lại, và nóng lên dữ dội, cuối cùng khi mật độ và nhiệt độ vật chất đủ cao, hạt nhân nguyên tử thông thường đẩy nhau giờ lại bắt đầu hợp nhất lại, nơi đó sẽ xuất hiện một ngôi sao. Mặt trời của chúng ta đã hình thành một cách như thế từ 5 tỉ năm trước. Phản ứng tổng hợp hạt nhân biến một lượng nhỏ khối lượng của các nguyên tử này thành một lượng cực lớn năng lượng – ví dụ, một gam khối lượng chuyển hóa hoàn toàn thành năng lượng sẽ tương đương với một vụ nổ của khoảng 22,000 tấn thuốc nổ TNT.
Minh họa quá trình hình thành sao trong đám mây phân tử mật độ cao. Ảnh của NASA
- Chu trình phản ứng tổng hợp hạt nhân: Các nguyên tử hiđrô trong nhân va đập mạnh với nhau ở vận tốc cao, phá vỡ lớp vỏ điện tử, tách các electron khỏi hạt nhân nguyên tử. Ở lõi của ngôi sao không còn là chất khí thông thường mà là một trạng thái gồm các hạt nhân và electron chuyển động hỗn độn. Trạng thái này gọi là plasma.
Ở các ngôi sao, lực hấp dẫn là rất mạnh (do khối lượng lớn). Khi lực hấp dẫn lớn quá giới hạn chịu lực của các nguyên tử, chúng phá vỡ lớp vỏ nguyên tử và gia tốc cho hạt nhân của chúng. Các hạt nhân hydro (gồm 1 proton) khi va chạm ở vận tốc cao thì kết hợp với nhau thành hydro nặng, rồi tiếp đó là Heli. Phản ứng này giải phóng năng lượng làm ngôi sao cháy sáng. Nhờ năng lượng lớn giải phóng từ sự tổng hợp hạt nhân trong lõi ngôi sao, quá trình co lại do hấp dẫn bị dừng lại do năng lượng giải phóng ra cân bằng được lực hấp dẫn. Ngôi sao cháy sáng như vậy trong vài chục, vài trăm triệu hay hàng tỷ năm.
- Sự tiến hóa: Sau khi cháy hết năng lượng hydro, ngôi sao không còn sản sinh ra năng lượng chống lại được hấp dẫn hướng tâm nữa. Nó lại một lần nữa co lại. Lúc này các hạt nhân Heli lại kết hợp với nhau tạo thành các hạt nhân của nguyên tố nặng hơn như oxy, carbon, … Quá trình này giải phóng ra một lượng năng lượng làm phồng to lớp vỏ của ngôi sao trong khi lõi ngôi sao vẫn tiếp tục co lại. Đây là giai đoạn sao khổng lồ đỏ.
Sau vụ nổ nêu trên, lõi ngôi sao vẫn còn lại. Với các sao có khối lượng nhỏ và vừa như Mặt Trời, lõi sẽ ngừng co lại, trở thành sao lùn trắng, phát ra ánh sáng rất mờ nhạt. Sao lùn trắng tuy rất nhỏ nhưng có khối lượng rất lớn. Sau hàng triệu hay hàng chục triệu năm, những phản ứng tạo bức xạ cuối cùng cũng kết thúc, sao không phát ra ánh sáng nữa, nó được gọi là sao lùn đen, một khối vật chất chết, tối tăm.
Với các sao có khối lượng lớn hơn Mặt Trời 1,5 lần, khối lượng quá lớn làm chúng tiếp tục co lại, các hạt nhân lại phản ứng với nhau thành các hạt nhân nặng. Sự co lại vẫn chưa kết thúc, chúng làm các electron tự do bị ép chặt vào proton, kết hợp với nhau thành neutron. Ngôi sao trở thành một khối vật chất đặc, gồm toàn neutron, do vậy nó có khối lượng riêng cực lớn và vận tốc quay cự nhanh. Thiên thể này gọi là sao neutron (neutron star), trước đây khi mới quan sát được thiên thể này, các nhà thiên văn thấy nó phát xạ ra một lượng xung điện từ rất mạnh (do vận tốc quay quá nhanh) nên gọi chúng là các pulsar.
Chu trình cacbon – nitơ – oxy - hạt nhân nặng
Các sao lớn hơn nữa, với khối lượng gấp ít nhất 4 lần Mặt Trời, sau khi đạt tới giai đoạn sao neutron vẫn chưa dừng lại, chúng ép toàn bộ vật chất lại tới một mật độ lớn vô hạn, tập trung tại một vị trí gọi là một điểm kì dị (singularity). Điểm kì dị này làm uốn cong không gian xung quanh nó, một vùng không gian bị uốn tới độ cong vô hạn (khép kín), đường biên của vùng không gian này gọi là chân trời sự kiện (event horizon). Do không gian bị uốn cong vào phía trong nên bất cứ thứ gì đi vào sẽ không thể thoát ra nữa, kể cả ánh sáng. Toàn bộ vùng không gian giới hạn bởi chân trời sự kiện này gọi là lỗ đen (black hole)
Vòng đời của Mặt Trời (tỉ năm)
II. Hành tinh
- I. Hành tinh là gì?
- Hành tinh là một thiên thể quay xung quanh một ngôi sao hay các tàn tích sao, có đủ khối lượng để nó có hình cầu do chính lực hấp dẫn của nó gây lên, có khối lượng dưới khối lượng giới hạn để có thể diễn ra phản ứng hợp hạch.
- Phân loại các hành tinh trong hệ Mặt Trời
Hành tinh đất đá: Các hành tinh giống với Trái Đất, với phần lớn thành phần của chúng được cấu tạo từ đá:
Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa. Sao Thủy là hành tinh đất đá nhỏ nhất (và là hành tinh nhỏ nhất).
Hành tinh đất đá.
Hành tinh khí khổng lồ (hành tinh kiểu Mộc Tinh): Các hành tinh với thành phần chủ yếu từ vật chất dạng khí và có khối lượng lớn hơn rất nhiều so với các hành tinh đất đá: Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương, Sao Hải Vương. Sao Mộc là hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, sau đó là Sao Thổ.
Bốn hành tinh khí khổng lồ so với Mặt Trời.
Hành tinh băng đá khổng lồ, bao gồm Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương, là nhóm con của các hành tinh khí khổng lồ, được phân biệt với các hành tinh khí khổng lồ bởi khối lượng thấp hơn của chúng (chỉ bằng 14 và 17 lần khối lượng Trái Đất), và đã mất gần hết hidro và heli trong bầu khí quyển của chúng cùng với một tỉ lệ lớn đá và băng.
II. Từ trong ra ngoài
1. Sao Thuỷ
Sao Thuỷ.
Sao Thủy bên dưới Mặt Trăng, chụp ở Bắc bán cầu. (05/06/2008)- Sao Thủy là hành tinh nhỏ nhất và gần Mặt Trời nhất trong hệ Mặt Trời.
- Lực hấp dẫn yếu đến nỗi ta có thể nhảy cao đến 4m.
- Nhiệt độ khác biệt đến khủng khiếp, từ -180 độ C tới 430 độ C.
- Không có vệ tinh tự nhiên.
- Khí Quyển: Oxi. Natri. Hiđrô. Heli. Kali.
- Có rất nhiều hố to nhỏ và lởm chởm như bề mặt Mặt Trăng, gồm các đồng bằng và hố va chạm lớn.
Các hành tinh trong hệ Mặt Trời.
Là hành tinh thứ hai tính từ Mặt Trời, hành tinh sáng nhất trong hệ Mặt Trời khi nhìn từ Trái Đất.
Sao Kim luôn luôn sáng hơn bất kỳ một ngôi sao sáng nào ngoài Hệ Mặt Trời, ánh sáng của nó có thể phản chiếu từ mặt đại dương.
Tàu Clementine chụp hình Mặt Trăng che khuất Mặt Trời với Sao Kim ở bên trên.
- Có những đám mây axit sunfuric chết người.
- Áp suất không khí gấp 100 lần Trái Đất.
Trong quá trình chuyển động của mình, Sao Kim vẽ nên một hình ngôi sao năm cánh trên bầu trời.
- Bề mặt cứng gồm đá. Miệng núi lửa và vài quả núi lửa khổng lồ.
- Mặt dù Kim Tinh ở xa Mặt Trời hơn Thuỷ Tinh, nhưng Kim Tinh lại nóng hơn, nguyên nhân là do bầu khí quyển cacbonic ở hành tinh này đã gây ra "hiệu ứng nhà kính". Trái Đất một ngày nào đó sẽ giống như Kim Tinh đấy!
- Chiều tự xoay của Kim Tinh ngược chiều so với các hành tinh khác.
- Kim Tinh không có vệ tinh tự nhiên.
Bức ảnh "Viên Bi Xanh" nổi tiếng, chụp từ Apollo 17.
- 3/4 hành tinh được bao phủ bởi một chất lỏng hiền lành, không có tính năng phân huỷ.
- Phần rắn chắc chắn và khá an toàn.
- Lực hấp dẫn tương đối, bầu khí quyển trung bình, áp suất không khí trung bình, nhiệt độ trung bình, mức độ phóng xạ rất ít, hầu như không có gió.
- Có một loài thực thể sống tự xưng là "thông minh" đang làm cho nhiệt độ tăng lên, các loại tia phóng xạ do họ tạo ra có thể gây hại.
- Trái Đất có một vệ tinh tự nhiên là Mặt Trăng. Mặt dù là một vệ tinh của Trái Đất, Mặt Trăng vẫn lớn hơn Diêm Vương Tinh. Nhiều nhà khoa học còn xem nó như một hành tinh (trong hệ Mặt Trời có 4 mặt trăng khác thậm chí còn lớn hơn) mặc dù quan điểm này chưa bao giờ được xem là chính thức. Có rất nhiều thuyết về sự hình thành của Mặt Trăng, nhưng những chứng cứ gần đây nhất chứng mình rằng nó đã được tạo thành từ một vụ va chạm giữa một thiên thể khác với Trái Đất.
Mặt Trăng.
4. Sao Hoả
Sao Hoả.
So sánh kích cỡ của Trái Đất và Sao Hỏa.- Là hành tinh thứ tư trong hệ Mặt Trời.
- Sao Hỏa cũng có những trận bão bụi lớn nhất trong hệ Mặt Trời. Chúng có thể biến đổi từ một cơn bão trong một vùng nhỏ cho đến hình thành cơn bão khổng lồ bao phủ toàn bộ hành tinh. Những trận bão bụi thường xuất hiện khi Sao Hỏa nằm gần Mặt Trời và khi đó nhiệt độ toàn cầu cũng tăng lên do tác động của bão bụi.
Ảnh chụp qua kính thiên văn Hubble so sánh Sao Hỏa trước và sau trận bão bụi bao phủ toàn cầu.
Olympus Mons - một núi lửa lớn trên Sao Hỏa. Ngọn núi này cao 25 km, gấp 3 lần đỉnh Everest và là ngọn núi cao nhất trong hệ Mặt Trời.
- Một ngày trên Sao Hoả dài 24 giờ 37 phút, vì vậy bạn sẽ được ngủ nướng thêm 37 phút nữa.
- Hoả Tinh có hai vệ tinh là Phobos và Deimos, chúng quay quanh trên những quỹ đạo khá gần hành tinh. Lý thuyết về tiểu hành tinh bị hành tinh đỏ bắt giữ đã thu hút sự quan tâm từ lâu nhưng nguồn gốc của nó vẫn còn nhiều bí ẩn.
Phobos và Sao Hỏa.
Phobos.
Deimos.
Quỹ đạo của Phobos và Deimos (theo tỷ lệ).
- Trên Sao Hoả, cách đây hàng tỉ năm đã xảy ra những trận lũ lụt khổng lồ - một dạng Đại Hồng Thuỷ của Hoả Tinh. Điều này dẫn đến phỏng đoán rằng ở đấy cũng từng có sự sống.
Ảnh vi mô chụp bởi robot Opportunity về dạng kết hạch màu xám của khoáng vật hematit,
ám chỉ sự tồn tại trong quá khứ của nước lỏng.
Chỏm băng cực bắc Sao Hỏa.
- Sao Hỏa có hai chỏm băng vĩnh cửu ở các cực. Khi mùa đông tràn đến một cực, chỏm băng liên tục nằm trong bóng tối, bề mặt bị đông lạnh và gây ra sự tích tụ của 25–30% bầu khí quyển thành những phiến băng khô CO2.
Chỏm băng cực nam chụp bởi Mars Global Surveyor năm 2000.
5. Vành đai tiểu hành tinh
- Vành đai tiểu hành tinh nằm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc. Các nhà thiên văn cho rằng vành đai này là tàn dư từ sự hình thành hệ Mặt Trời mà chúng không thể hợp lại thành một thiên thể do sự giao thoa hấp dẫn với Sao Mộc. Cũng có giả thiết cho rằng chúng xuất xứ từ một hành tinh, hành tinh này đã gắng sức phát triển trong giai đoạn sớm sủa của hệ Mặt Trời, nhưng sau đó đã bị trường hấp dẫn khổng lồ của Mộc Tinh xé rách thành ngàn mảnh.
Vành đai tiểu hành tinh.
- Đa phần tiểu hành tinh đều tự xoay quanh chúng.
- Một số tiểu hành tinh rất giống với hành tinh nhỏ, giống đến mức chúng còn có cả các vệ tinh tí hon bao quanh.
- Một số tiểu hành tinh không biết rõ chúng cần đi đâu - một hoặc là thậm chí hai trong số chúng có thể đến gần Trái Đất đến đáng sợ.
- Các tiểu hành tinh lớn thường có dạng tròn, trong khi tiểu hành tinh nhỏ thì có đủ mọi hình dạng.
- Nhờ có phim ảnh, mỗi khi nhắc đến vành đai tiểu hành tinh, chúng ta luôn nghĩ đến một vùng không gian dày đặc các thiên thạch chết người, nơi các con tàu vũ trụ khi đi qua phải lạng lách đánh võng đến thót tim và những mảnh vỡ sượt qua chỉ cách thân tàu vài cm, nhưng trên thực tế, tỉ lệ để một tàu vũ trụ đâm trúng thiên thạch khi bay qua vành đai tiểu hành tinh không lớn hơn tỉ lệ bạn bị thiên thạch rơi trúng đầu khi đang lái xe ra chợ. NASA cho biết tỉ lệ các tàu thăm dò của họ đâm phải thiên thạch khi bay qua vùng này là một phần tỉ, bởi vì các thiên thạch ở đó cách nhau đến vài nghìn dặm.
- Ceres là hành tinh lùn nhỏ nhất được biết trong Hệ Mặt Trời và là hành tinh lùn duy nhất trong vành đai tiểu hành tinh chính ở khoảng giữa Sao Mộc và Sao Hỏa.
Ceres.
So sánh Ceres với Mặt Trăng và Trái Đất.
Ceres từng được coi là hành tinh cho tới khi Sao Diêm Vương phá đám.
- Tháng 1 năm 2014, các kết quả quan sát của kính viễn vọng Herschel thuộc Cơ quan vũ trụ Châu Âu chỉ ra rằng trên bề mặt Ceres có dấu hiệu của hơi nước.
Sao Mộc - hành tinh khí khổng lồ đầu tiên tính từ trong ra - hành tinh lớn nhất hệ Mặt Trời. Ảnh tổng hợp từ tàu Cassini khi lướt qua Sao Mộc. Chấm tối là bóng của Europa. Vết Đỏ Lớn, một cơn bão tồn tại từ lâu có chiều quay ngược với các dải mây xung quanh, phía dưới bên phải.
- Sao Mộc là hành tinh thứ năm trong hệ Mặt Trời.
- Sao Mộc chủ yếu chứa vật chất ở trạng thái khí và lỏng.
Đường kính của Sao Mộc bằng khoảng một phần mười của Mặt Trời, và lớn gấp xấp xỉ mười một lần đường kính của Trái Đất. Vết Đỏ Lớn có đường kính lớn hơn xấp xỉ so với Trái Đất.
Đặc trưng nổi tiếng nhất của Sao Mộc có lẽ là Vết Đỏ Lớn, một cơn bão có chiều quay ngược với chiều tự quay của Sao Mộc và đường kính thường lớn hơn Trái Đất. Nó đã tồn tại từ ít nhất năm 1831, và có thể là từ 1665.
- Khối lượng Sao Mộc lớn gấp 2,5 lần tổng khối lượng của tất cả các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời.
- Áp suất không khí rất mạnh, độ phóng xạ giết chóc tuyệt đối.
- Tuy Sao Mộc đa phần là khí, nhưng không có nghĩa là bạn đang đến thăm một đám mấy khổng lồ! Vì Mộc Tinh lớn đến như thế nên nó có một trường hấp dẫn cực kì mạnh, mạnh đến mức nó bóp cho hành tinh co nhỏ lại. Chuyện này không chỉ gây ra một mức độ phóng xạ tàn độc, mà còn biến thứ khí trong trung tâm hành tinh thành một chất lỏng màu xanh dương và thậm chí là một thứ kim loại sáng màu. Đó là hiđrô dạng rắn, và nếu hiểu biết đôi chút về hoá học, bạn sẽ điên mất thôi, bởi ở Trái Đất, trong điều kiện thường Hiđrô thể rắn phải lạnh hơn -259 độ C, chỉ trên không độ tuyệt đố 14 độ C. Nhưng ở Mộc Tinh không cần lạnh đến thế, hyđrô thành thể rắn bởi áp suất khủng khiếp, thứ mà tốt nhất ta không nên nghĩ tới.
- Trên Sao Mộc, sấm đánh như điên. Luôn có những trận mưa giông khủng khiếp.
- Từ trường sao Mộc ngược chiều với từ trường Trái Đất.
- Thứ còi cọc duy nhất của Mộc Tinh là vành đai. Chúng thẫm tối và yếu ớt, rất khó thấy.
Sao Mộc quay rất nhanh nên tạo ra các dải thẫm màu - có một số đám mây không xoay kịp với các đám mây khác.
- Sao Mộc có 67 vệ tinh tự nhiên. Trong số này có 51 vệ tinh có đường kính nhỏ hơn 10 kilômét và chỉ được phát hiện từ 1975. Bốn vệ tinh lớn nhất, gọi là các vệ tinh "Galilei" là Io, Europa, Ganymede và Callisto.
Các vệ tinh Galilei. Từ trái qua phải, theo thứ tự tăng dần khoảng cách từ Sao Mộc: Io, Europa, Ganymede, Callisto.
Sao Mộc và bốn vệ tinh lớn nhất của nó.
- Mặt Trăng Io (i o, không phải lờ-o) có bề mặt phủ đầy núi lửa đang hoạt động. Io là vệ tinh duy nhất trông lớn hơn Mặt Trăng của chúng ta khi nhìn từ hành tinh chủ.
- Europa thì trông giống như quả banh billard to và bẩn.
- Ganymed thì lớn hơn cả Thuỷ Tinh. Là vệ tinh lớn nhất trong hệ Mặt Trời nhưng khi đứng từ Mộc Tinh, nó nhỏ hơn Io, vì nó xa hơn.
- Callisto thì có hai hồ nước kì quặc, giống như hai con mắt khổng lồ trên bề mặt.
Sao Thổ.
- Sao Thổ là hành tinh thứ sáu tính theo khoảng cách từ Mặt Trời và là hành tinh lớn thứ hai về đường kính cũng như khối lượng, sau Sao Mộc trong Hệ Mặt Trời.
So sánh kích thước Sao Thổ và Trái Đất.
Hình ảnh các vành đai chính, chụp ở điểm thuận lợi khi Sao Thổ che khuất Mặt Trời (độ trắng được cường điệu).
- Vành đai Sao Thổ là hệ ành đai hành tinh mở rộng nhất trong mọi hành tinh của hệ Mặt Trời. Chúng chứa vô số các hạt nhỏ, kích cỡ từ vài micro mét đến hàng mét, tụ tập thành đám bụi quay quanh Sao Thổ. Các hạt của vành đai cấu thành chủ yếu từ băng và lẫn một số bụi và các thành phần hóa học khác.
- Vài mặt trăng của Thổ Tinh bay cùng với các vành đai và giữ chúng ở vị trí cố định. Những mặt trăng như thế được gọi là "mặt trăng chăn cừu".
- Cứ khoảng 15 năm, nhìn từ Trái Đất, các vành đai lại biến mất! Nguyên nhân là do góc nhìn ngang và do những vành đai này mảnh mai đến phát sợ nên ta không thể nhìn thấy chúng nữa!
Lục giác Sao Thổ.
- Có một cấu trúc trong khí quyển hình lục giác bao quanh xoáy khí quyển gần cực bắc Sao Thổ. Các nhà khoa học vẫn chưa hiểu được tại sao lại hình thành cấu trúc này. Đa số các nhà thiên văn nghĩ rằng nó hình thành từ những phần sóng đứng trong khí quyển. Những dạng hình đa giác đều cũng đã được quan sát trong các thí nghiệm với sự quay vi sai của chất lỏng.
Vệ tinh tự nhiên của Sao Thổ.
- Sao Thổ có ít nhất 62 vệ tinh.
Mimas có một miệng núi lửa lớn tới mức trông nó như một quả táo bị người ta cắn một
mẩu.
Janus và Epimetheus thực hiện trò nhào lộn giữa vũ trụ. Bởi quỹ đạo của chúng gần kề nhau, nên cứ 4 năm thì mặt trăng này đuổi kịp mặt trăng kia rồi sau đó cả hai sẽ xoay một vòng vui vẻ và đổi chỗ cho nhau! Ảnh: Janus.
Tethys, Telesto và Calypso đuổi theo nhau chính xác trên cùng một con đường và luôn giữ khoảng cách. Helene và Dione cũng đuổi theo nhau như một cặp uyên ương. Trong ảnh là Tethys.
Iapetus có một phía màu tắng, phía kia màu đen.
Sao Thiên Vương.
So sánh kích cỡ của Trái Đất và Sao Thiên Vương.
- Sao Thiên Vương là hành tinh thứ bảy tính từ Mặt Trời; là hành tinh có bán kính lớn thứ ba và có khối lượng lớn thứ tư trong hệ.
- Mặc dù đối với những ai tinh tường và bầu trời tối đen vẫn có thể nhìn thấy hành tinh này bằng mắt thường như 5 hành tinh đã biết từ thời cổ đại, Sao Thiên Vương không được người cổ đại phát hiện ra bởi vì nó quá mờ và di chuyển rất chậm trên quỹ đạo.
- Sao Thiên Vương là hành tinh đầu tiên được phát hiện bằng kính thiên văn.
- Cực Nam và Cực Bắc Sao Thiên Vương không nằm ở hai vị trí đối diện nhau ở hai phía. Cực Bắc nằm gần xích đạo. Các nhà khoa học tin rằng hai cực của Thiên Vương Tinh đang có ý định đổi chỗ cho nhau.
- Thiên Vương Tinh xoay nghiêng!
Nghiêngggg...- Hệ quả của việc xoay nghiêng: Giả sử bạn sống ở Cực Bắc của Thiên Vương Tinh, thì vào mùa thu cứ 17 tiếng 14 phút Mặt Trời mọc lên và lặn xuống một lần, vào mùa đông sẽ là 21 năm tối đen, vào mùa xuân, Mặt Trời lại mọc lên và lặn xuốn trong 17h14' - nhưng ở hướng ngược lại với mùa thu!
Thiên Vương Tinh có vành đai rất mảnh, chẳng đáng để ý. Hai mặt trăng Cordelia và Ophelia là những mặt trăng chăn cừu.
- Cho tới nay các nhà thiên văn biết Sao Thiên Vương có 27 vệ tinh tự nhiên.
Sao Thiên Vương và sáu vệ tinh lớn nhất của nó (kích thước theo tỷ lệ, thứ tự khoảng cách đến hành tinh không theo tỷ lệ). Từ trái sang phải: Puck, Miranda, Ariel, Umbriel, Titania và Oberon.
- Gần đây, các nhà khoa học đã tiến hành giả lập áp suất giống như mức áp suất trên những hành tinh và đã phát hiện ra các tinh thể kim cương được hình thành như những tảng băng trong carbon lỏng. Các nhà khoa học ước tính khoảng 10% Thiên Vương tinh được cấu tạo từ carbon, như vậy rất có thể một đại dương khổng lồ kim cương lỏng nằm ở hành tinh này.
- Sao Hải Vương là hành tinh thứ tám và xa nhất tính từ Mặt Trời trong Hệ Mặt Trời. Nó là hành tinh lớn thứ tư về đường kính và lớn thứ ba về khối lượng.
Sao Hải Vương với Vết Tối Lớn bên trái và Vết Tối Nhỏ phía dưới bên phải.
- Nhìn chung, Hải Vương Tinh khá giống Thiên Vương Tinh, trừ: 1, Hải Vương Tinh xanh hơn, 2, Nó có 2 vết tối, hơi giống vệt đỏ trên Mộc Tinh và 3, Trong tâm Hải Vương Tinh đang xả ra vài phàn ứng hạt nhân.
So sánh Trái Đất và Sao Hải Vương.
- Sao Hải Vương có 14 vệ tinh đã biết. Vệ tinh lớn nhất của nó là Triton.
Sao Hải Vương (trên) và Triton (dưới).
Ảnh màu thực của Sao Hải Vương và vệ tinh Proteus (trên), Larissa (dưới bên phải) và Despina (trái), ảnh của kính Hubble.
10. Và hành tinh X
X.
- Hành tinh X là một hành tinh giả thuyết lớn vận động theo một quỹ đạo nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương.
- Sự tồn tại của hành tinh được đề xuất dựa trên cơ sở của những quỹ đạo không nhất quán của những khối khí khổng lồ, đặc biệt trong số này là Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Mặc dù Sao Diêm Vương đã được phát hiện như một kết quả của việc tìm kiếm Hành tinh X, nhưng nó không phải là Hành tinh X. Vật thể 2003 UB313 ở vành đai Kuiper cũng không phải là Hành tinh X.
III. Vệ tinh tự nhiên
- Một vệ tinh tự nhiên (hay còn gọi là mặt trăng khi không viết hoa), có thể là bất kỳ một vật thể tự nhiên nào quay quanh một hành tinh hay tiểu hành tinh.
Vệ tinh của các hành tinh trong hệ Mặt Trời so với Trái Đất.
- Nguồn gốc: Đa số các vệ tinh tự nhiên có lẽ đã được tạo nên từ cùng vùng sụp đổ của đĩa tiền hành tinh. Tuy nhiên, có nhiều ngoại lệ và khác biệt từng được biết tới hay từng được đưa ra trong các lý thuyết. Nhiều vệ tinh tự nhiên được cho là những tiểu hành tinh bị bắt giữ; những vệ tinh tự nhiên khác có thể là những mảnh của những vệ tinh tự nhiên lớn bị vỡ ra bởi va chạm, hay (trong trường hợp Mặt Trăng của Trái Đất) có thể là một phần của chính hành tinh bị bắn vào quỹ đạo bởi một vụ va chạm lớn.
- Các vệ tinh không thể có vệ tinh con.
- Mặt Trăng là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất. Mặt dù là một vệ tinh của Trái Đất, Mặt Trăng vẫn lớn hơn Diêm Vương Tinh. Nhiều nhà khoa học còn xem nó như một hành tinh (trong hệ Mặt Trời có 4 mặt trăng khác thậm chí còn lớn hơn) mặc dù quan điểm này chưa bao giờ được xem là chính thức. Có rất nhiều thuyết về sự hình thành của Mặt Trăng, nhưng những chứng cứ gần đây nhất chứng mình rằng nó đã được tạo thành từ một vụ va chạm giữa một thiên thể khác với Trái Đất.
Mặt Trăng - chụp bởi các phi hành gia trên Trạm không gian Quốc tế ISS
IV. Tinh vân- Trong Ngân Hà và các thiên hà có rất nhiều những vệt mờ mờ như sương mù đủ màu sắc. Đó là những đám mây bụi và khí khổng lồ, gọi là tinh vân. Các tinh vân thường tập trung thành những dải hẹp, dày từ 400-900 năm ánh sáng (1 nas = 9.460 tỷ km), nằm dọc theo mặt phẳng của Ngân Hà.
Tinh vân Con Cua.
Tinh vân Mắt Mèo.
Tinh vân Omega.
- Tinh vân sáng - Tinh vân tối: Các chất khí trong tinh vân chủ yếu là hiđrô, còn bụi thì chủ yếu là các phân tử cácbon và các mảnh đá vụn. Sự tập trung mật độ vật chất không đồng đều giữa các tinh vân: một số có mật độ bụi khí rất dày đặc, số khác thì loãng hơn. Có tinh vân sáng chói hơn do phản chiếu ánh sáng của các ngôi sao gần đó: đó là tinh vân sáng. Bản thân một số chất khí trong tinh vân cũng bức xạ ánh sáng khi ở cạnh một ngôi sao có nhiệt độ cao. Khí nitơ và khí hiđrô bức xạ ánh sáng đỏ, còn khí ôxi bức xạ ánh sáng xanh. Phải nhìn vào kính thiên văn cực mạnh thì mới thấy hết sắc màu rực rỡ của các tinh vân này. Một số tinh vân đậm đặc hơn, ngăn cản ánh sáng của các ngôi sao sáng phía sau: đó là các tinh vân tối. Những tinh vân tối chỉ nhận biết được trong kính thiên văn khi nó che kín từng mảng sao trên bầu trời. Điển hình là tinh vân Đầu Ngựa trong chòm sao Tráng Sĩ.
Tinh vân Đầu Ngựa.
- Sao chổi là một thiên thể gần giống một tiểu hành tinh nhưng không cấu tạo nhiều từ đất đá, mà chủ yếu là băng. Nó được miêu tả bởi một số chuyên gia bằng cụm từ "quả bóng tuyết bẩn" vì nó chứa cácbonníc, mêtan và nước đóng băng lẫn với bụi và các khoáng chất. Đa phần các sao chổi có quỹ đạo elíp rất dẹt, một số có viễn điểm quỹ đạo xa hơn nhiều so với Sao Diêm Vương. Đuôi của sao chổi có được là do khi đi qua mặt trời. Băng của sao chổi tạo thành một chiếc đuôi, nhưng vì những chuyến ghé thăm gần mặt trời đó mà đuôi của sao chổi ngày càng ngắn đi do băng bị thất thoát.
Sao chổi West, với đuôi bụi màu trắng và đuôi khí màu xanh lam, bay trên bầu trời vào tháng 3 năm 1976.
- Lịch sử khám phá: Người Trung Quốc cổ xưa cho rằng sao chổi mang đến điềm xấu, báo trước sự nguy hiểm tính mạng cho vua chúa hay quan lại. Trong lịch sử văn minh Hy Lạp và Ả Rập, sao chổi từng được coi là sự tấn công của thiên đàng xuống trần gian. Sao chổi lớn thường đem lại phản ứng tiêu cực trong công chúng trong quá khứ, vì người ta đã nghĩ chúng đem lại điều không lành. Trong lần quay trở lại vào năm 1910, đuôi của sao chổi Halley đã quệt qua Trái Đất, gây nên lo lắng vô căn cứ rằng chất xyanogen trong đuôi này có thể gây ra ngộ độc cho loài người. Hay như sự xuất hiện của sao chổi Hale-Bopp năm 1997 đã gây nên một vụ tự tử tập thể của nhóm cuồng giáo Cổng Thiên Đàng. Tuy nhiên, các sao chổi lớn, đối với đa số, chỉ là môt hiện tượng thiên nhiên đẹp mắt.
Sao chổi Hale-Bopp.
Phản ứng của một số bạn trước việc sao chổi ISON (xém) đi ngang qua Trái Đất chứng tỏ quan niệm lạc hậu và mê tín này vẫn còn tồn tại. - Ảnh chụp màn hình.
- Phân lọai:
dài hạn: Sao chổi dài hạn có chu kỳ lớn hơn 200 năm
thoáng qua: còn sao chổi thoáng qua có quỹ đạo parabol hoặc hypecbol , chúng bay qua mặt trời một lần và sẽ ra đi mãi mãi sau đó.
- Mỗi năm có hàng trăm sao chổi được tạo ra ngoài vũ trụ nhưng chỉ có những sao chổi lớn và có chu kỳ đặc biệt được chú ý như sao chổi Halley nổi tiếng chẳng hạn. Nó được phát hiện vào thế kỷ 18 và được dự đoán sẽ quay trở lại trái đất vào thế kỷ 21, khoảng năm 2061.
- Bắt nguồn: Nghiên cứu của cơ quan hàng không châu Âu cho rằng, sao chổi bắt từ đám mây Oort bên ngoài hệ mặt trời và là ranh giới giữa hệ mặt trời với các hành tinh khác. Sao chổi chứa đựng các vật chất của thời kỳ khai sinh hệ mặt trời, do vậy chúng trờ thành đối tượng nghiên cứu của các khoa học để trả lời câu hỏi về quá trình tiến hóa của hệ mặt trời cũng như các hệ hành tinh khác trong vũ trụ.
Sao băng (hình vẽ)
- Mưa sao băng là sự kiện xuất hiện nhiều sao băng trong 1 khoảng thời gian ngắn (vài ngày hoặc vài chục ngày). Mưa sao băng không có nghĩa là nhìn thấy sao băng nhiều … như mưa. Trong lịch sử thi thoảng có xuất hiện những trận mưa sao băng rất lớn với mật độ lên tới hang nghìn sao trong 1 giờ. Tuy nhiên các trận mưa có mật độ cỡ khoảng 100 sao/giờ đã là rất lớn và gây sự thích thú cho người quan sát.
- Nguyên nhân chính làm xuất hiện mưa sao băng chính là các Sao Chổi. Do được cấu tạo bởi băng, bụi và đá nên khi chuyển động gần Mặt Trời chúng bị tan tạo thành những dải bụi trên quỹ đạo. Nếu các sao Chổi lại đi qua hoặc ở gần quỹ đạo của Trái Đất thì khi Trái Đất chuyển động đến gần điểm giao nhau đó các bụi khí sẽ bay vào trong khí quyển làm xuất hiện rất nhiều sao băng và được gọi là Mưa Sao băng.
- Vì quỹ đạo của Trái Đất và các sao Chổi là xác định nên các giao điểm là xác định trên đường đi của Trái Đất. Trong hành trình chuyển động quanh Mặt trời hang năm của mình Trái Đất sẽ đi qua những giao điểm đó tại thời điểm xác định, do đó các trận mưa sao băng là có chu kỳ, và chu kỳ của tất cả các trận mưa sao băng đều là 1 năm.
Mưa sao băng có chu kì 1 năm.
Một sao băng lớn còn gọi là fireball của trận mưa sao.
- Huyền thoại: "Nếu ước nguyện một điều gì vào đúng lúc có sao băng thì lời ước ấy sẽ thành sự thật." Niềm tin này thực ra không có cơ sở khoa học. Sao băng chỉ là những hạt bụi hay cục đá từ vũ trụ rơi vào hay xẹt ngang qua bầu khí quyển Trái Đất. Chúng không thể có mối liên hệ thực sự nào với những niềm tin trên đây.
- Thiên hà là một tập hợp từ khoảng 10 triệu (107) đến nghìn tỷ (1012) các ngôi sao khác nhau xen lẫn bụi, khí và có thể cả các vật chất tối xoay chung quay một khối tâm.
- Ở trung tâm mỗi thiên hà rất có thể là một hố đen.
- Thiên Hà chứa Trái Đất và hệ Mặt Trời có tên là Dải Ngân Hà.
- Thiên hà gần Ngân Hà nhất có tên là thiên hà Andromeda (Thiên hà Tiên Nữ). Các thiên hà ở gần nhau có xu hướng tiến lại gần và sát nhập vào nhau, tạo thành một thiên hà lớn hơn.
Thiên hà Andromeda (Thiên hà Tiên Nữ).
- Các thiên hà cũng giống như các hành tinh và các hệ hành tinh, chúng cũng tập hợp thành những nhóm gọi là Quần tụ thiên hà. Các Quần tụ thiên hà lại họp lại trở thành Siêu thiên hà...
Các kiểu thiên hà.
Thiên hà elip.
Thiên hà xoắn ốc. Dải Ngân Hà của chúng ta cũng là thiên hà xoắn ốc.
- Hố đen là một trong những điều kỳ lạ và bí ẩn nhất của vũ trụ. Nó có mật độ vật chất cực kì dày đặc, với lực hấp dẫn mạnh đến mức không một vật chất nào, kể cả ánh sáng có thể thoát ra khỏi lực hút của nó.
- Hình thành: Hố đen còn được gọi là "frozen star" bởi vì chúng có thể được hình thành từ những ngôi sao “chết”. Một ngôi sao “chết” khi nó đã sử dụng hết toàn bộ nhiên liệu cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra trong lõi của nó. Khi hết nhiên liệu, ngôi sao sẽ bị “sụp đổ” bởi chính sức ép từ lực hấp dẫn của chính nó. Nếu một ngôi sao đủ lớn, lực hút bên trong nó sẽ ngưng tụ thành một khối mạnh đến mức thậm chí nguyên tử cũng không thể giữ cấu trúc của nó, khi đó các proton và electron sẽ bị phân hủy và toàn bộ vật chất sẽ “sụp đổ”. Nếu có bất kì vật chất nào bên trong “chân trời sự kiện” (event horizon) thì nó sẽ không thể nào thoát khỏi lực sức hút lực hấp dẫn của lỗ đen.
- Làm sao để phát hiện ra hố đen?
Luồng hạt và bức xạ dài khoảng 5.000 năm ánh sáng chuyển động nhanh phát ra từ thiên hà M87 có nguồn gốc từ một lỗ đen quay khối lượng 6,6 tỷ lần khối lượng Mặt Trời tại tâm của thiên hà đó.
Lỗ đen siêu khối lượng hút vật chất bao quanh nó và chùm tia năng lượng cao phóng ra do hệ quả của lỗ đen quay quanh trục (hình minh họa).
- Cấu trúc:
Hình ảnh mô phỏng một hố đen ở phía trước Đám mây Magellan Lớn. (Credit : Alain R.)
Điểm kỳ dị là nơi tập trung khối lượng vật chất của hố đen. Các nhà khoa học cho tới bây giờ vẫn chưa thực sự hiểu hết sự hoạt động của nó bởi vì những học thuyết vật lý tốt nhất cũng bị phá vỡ khi càng đi sâu vào khám phá hố đen.
Hố đen bao gồm những kích thước cực lớn tới khoảng cách vũ trụ cực nhỏ, từ đó có thể nghiên cứu hai học thuyết độc lập là thuyết tương đối rộng và thuyết cơ học lượng tử. Hai học thuyết này miêu tả hố đen như là một sự tập trung vật chất vô hạn, mặc dù các nhà khoa học nghiên cứu một bức tranh phức tạp hơn nhiều sẽ được tiết lộ, hứa hẹn sẽ là một phát hiện vật lý mới được khám phá.
- Chuyện gì sẽ xảy ra nếu như bạn bị rơi vào hố đen vũ trụ?
- Các loại hố đen:
Hố đen có khối lượng trung bình (intermediate-mass) gấp hàng trăm đến hàng triệu lần khối lượng Mặt Trời, tuy nhiên nguồn gốc hình thành chúng vẫn là bí ẩn.
Hố đen siêu khổng lồ (supermassive) được hình thành tại vùng trung tâm của các ngân hà. Chúng được tạo thành từ sự va chạm của các hố đen nhỏ hơn. Càng nhiều vật chất rơi vào hố đen thì hố đen sẽ càng to hơn. Hố đen siêu khổng lồ thường có khối lượng gấp hàng triệu, thậm chí gấp hàng triệu lần khối lượng Mặt Trời.
So sánh kích cỡ hố đen lớn nhất mà các nhà thiên văn học từng phát hiện với hệ Mặt Trời của chúng ta. Nó chứa được 10 tỉ Mặt Trời.
- Những lý thuyết khác:
Một giả thuyết khác vẫn chưa được chứng minh là những hố đen siêu nhỏ (miature black holes) có thể đã hình thành ngay sau khi Big Bang diễn ra cách đây 13.7 tỉ năm. Khi xảy ra Big Bang, một số phần của vũ trụ có thể đã giãn nở quá nhanh dấn đến có nhiều vật chất bị nén chặt vào trong lỗ đen siêu nhỏ. Những thiên thể này có thể có khối lượng nhỏ hơn Mặt Trời tuy nhiên lại mật độ vật chất cực kì đặc.
- Bức xạ Hawking:
Hawking chứng minh rằng lỗ đen không hoàn toàn đen mà có phát ra một lượng nhỏ bức xạ nhiệt; một hiệu ứng mà ngày nay gọi là bức xạ Hawking. Bằng cách áp dụng lý thuyết trường lượng tử cho một lỗ đen đứng yên trong không thời gian, ông xác định được nó sẽ phát ra các hạt trong phổ bức xạ vật đen tuyệt đối.
Nếu lý thuyết của Hawking về lỗ đen bức xạ là đúng, thì các lỗ đen sẽ giảm dần khối lượng và bốc hơi sau một thời gian bởi vì chúng mất khối lượng thông qua năng lượng của các hạt phát ra.
Lỗ đen càng nhỏ thì hiệu ứng bức xạ càng mạnh. Một lỗ đen có khối lượng bằng người bình thường sẽ ngay lập tức bốc hơi. Lỗ đen khối lượng bằng chiếc ô tô có đường kính khoảng 10−24 m bốc hơi xấp xỉ sau 1 nano giây, lúc đó nó sẽ phát sáng gấp 200 lần độ sáng Mặt Trời. Lỗ đen nhỏ hơn có thời gian bốc hơi ngắn hơn nữa; lỗ đen khối lượng 1 TeV/c2 chỉ cần ít hơn 10−88 giây để biến mất. Đối với những lỗ đen vi mô, các nhà khoa học kỳ vọng hiệu ứng hấp dẫn lượng tử trở lên đáng kể - mặc dù những phát triển hiện tại không cho thấy điều này - và trên lý thuyết cho phép những lỗ đen vi mô có thể tồn tại ổn định. Tuy lỗ đen có thể bốc hơi theo lý thuyết, nhưng nó không thể tách thành hai lỗ đen nhỏ hơn, lỗ đen chỉ có thể sáp nhập với nhau.
IX. Và tất nhiên - Vũ trụ
- Vũ trụ là toàn bộ hệ thống không-thời gian trong đó chúng ta đang sống, chứa toàn bộ vật chất và năng lượng. Ở thang vĩ mô Vũ trụ bao gồm tất cả các thiên hà. Ở thang vi mô Vũ trụ bao gồm tất cả các nguyên tử và các hạt cơ bản cấu thành nên mọi dạng tồn tại của thế giới vật chất.
- Ra đời: Lý thuyết Vụ Nổ Lớn:
Theo lý thuyết này, Vụ Nổ Lớn xảy ra xấp xỉ cách nay 13,798 ± 0,037 tỷ năm trước, bắt nguồn từ một trạng thái vô cùng đặc và vô cùng nóng (điểm dưới cùng). Một lý giải thường gặp đó là không gian tự nó đang giãn nở, khiến các thiên hà đang lùi ra xa lẫn nhau, giống như các điểm trên quả bóng thổi phồng. Hình này minh họa vũ trụ phẳng đang giãn nở.
- Đa vũ trụ: Có giả thuyết là có nhiều vũ trụ cùng tồn tại, trong một cấu trúc ở mức độ cao hơn gọi là đa vũ trụ (multiverse). Vũ Trụ của chúng ta chỉ là một trong số các vũ trụ trong đa vũ trụ. Ví dụ, vật chất rơi vào hố đen trong Vũ Trụ của chúng ta sẽ có thể hiện ra thành "Vụ Nổ Lớn" bắt đầu một vũ trụ khác. Tuy vậy các giả thuyết kiểu này hiện không thể có gì kiểm chứng được. Ngoài ra vì vũ trụ rộng lớn hơn mấy tỷ năm ánh sáng nên chúng ta không có đủ nguyên liệu để tìm hiểu xem sức lớn của vũ trụ. Tuy nhiên, theo tính toán thì có giả thiết cho rằng có tất cả 4 mức đa vũ trụ.
- Phản vũ trụ: Phản vũ trụ (phản thế giới) là giả thiết về một vũ trụ cấu thành bởi các thành phần phản vật chất, có thể tuân theo những nguyên tắc vật lý khác với các nguyên tắc vật lý chúng ta hiện có. Phản vũ trụ là một không gian được cấu thành từ các thành phần phản vật chất. Nó không có những tính chất vật lý như chúng ta đã biết. Tính chất của phản vũ trụ hoàn toàn trái ngược với vũ trụ của chúng ta. Nó tồn tại song song với vũ trụ của chúng ta nhưng cách xa. Nó được hình thành cùng với vụ nổ lớn. Trường hợp khi phản vũ trụ trên gần với vũ trụ chúng ta thì sẽ tạo nên một không gian mới đó là không gian phi vật chất, khi đó vũ trụ chúng ta sẽ biến mất.
Post a Comment
Post a Comment