Tất tần tật mọi thứ về Mặt Trời: Sự thật về tuổi, kích thước và lịch sử của Mặt Trời

Mặt Trời nằm ở trung tâm của hệ Mặt Trời, nơi mà nó là vật thể lớn nhất. Mặt Trời chứa 99,8% khối lượng của hệ Mặt Trời và có đường kính xấp xỉ 109 lần đường kính của Trái Đất – khoảng một triệu Trái Đất mới có thể vừa với toàn bộ ánh nắng mặt trời.

Phần nhìn thấy được của Mặt Trời có nhiệt độ là khoảng 10.000 độ F (5.500 độ C), trong khi nhiệt độ trong lõi đạt tới hơn 27 triệu F (15 triệu C), do các phản ứng hạt nhân gây ra. Theo NASA, Cần phải nổ 100 tỷ tấn thuốc nổ mỗi giây để tương đương với năng lượng do Mặt Trời tạo ra.

Mặt Trời là một trong hơn 100 tỷ ngôi sao trong dải Ngân Hà. Nó quay quanh lõi thiên hà, với khoảng cách 25.000 năm ánh sáng (*1 năm ánh sáng =  9,5 nghìn tỷ km), hoàn thành một chu kỳ 250 triệu năm một lần. Mặt Trời tương đối trẻ, là một phần của một thế hệ các ngôi sao được gọi là Dân số I, tương đối giàu các nguyên tố nặng hơn helium. Một thế hệ ngôi sao cũ hơn được gọi là Dân số II, và thế hệ dân số III trước đó có thể đã tồn tại, mặc dù chưa có thành viên nào của thế hệ này được biết đến.

Tại sao Mặt trời lại phát sáng?

Mặt trời vốn dĩ là một ngôi sao, bên trong lõi của nó diễn ra quá trình phản ứng hạt nhân, đốt cháy hydro thành heli. Kết quả của quá trình này là nhiệt, ánh sáng và các bức xạ. Do vậy, chúng ta thấy Mặt trời hay các vì sao khác phát sáng là vì quá trình phản ứng hạt nhân trong lõi của nó.

Hình thành và phát triển

Mặt Trời được hình thành khoảng 4,6 tỷ năm trước. Nhiều nhà khoa học cho rằng Mặt Trời và phần còn lại của hệ Mặt Trời được hình thành từ một đám mây khí và bụi khổng lồ được gọi là tinh vân Mặt Trời. Khi tinh vân “rơi xuống” vì trọng lực của nó, nó quay nhanh hơn và dẹt thành một đĩa. Hầu hết vật liệu được kéo về phía trung tâm để tạo thành mặt trời. 

Mặt trời có đủ nhiên liệu hạt nhân để tồn tại, tiếp tục gây nhiệt cho 5 tỷ năm nữa. Sau đó, nó sẽ hết năng lượng rồi  trở thành một gã khổng lồ đỏ. Cuối cùng, nó sẽ mất đi lớp ngoài đỏ của nó, và lõi còn lại trở thành một ngôi sao lùn trắng. Dần dần, ngôi sao này sẽ mờ dần, nguội đi rồi trở thành 1 hành tinh lùn đen.

Cấu trúc bên trong và bầu khí quyển

Tất tần tật mọi thứ về Mặt Trời: Sự thật về tuổi, kích thước và lịch sử của Mặt Trời

Mặt trời và bầu khí quyển của nó được chia thành nhiều khu vực và các lớp. Bên trong Mặt Trời, gồm lõi, vùng bức xạ và vùng đối lưu. Bầu khí quyển Mặt Trời ở trên bao gồm quang quyển, sắc quyển, vùng chuyển tiếp và Vành Nhật hoa. Ngoài ra đó còn có gió Mặt Trời, một dòng khí từ Vành Nhật hoa.

 Lõi Mặt Trời kéo dài từ trung tâm của Mặt Trời đến khoảng một phần tư quãng đường đến bề mặt của nó. Mặc dù nó chỉ chiếm khoảng 2 % khối lượng của mặt trời, thì nó lại gấp 15 lần khối lượng riêng của chì và giữ gần một nửa khối lượng của Mặt Trời.

Tiếp theo là vùng bức xạ, trải dài từ lõi tới 70% đường lên bề mặt Mặt Trời, chiếm 32% thể tích và 48% khối lượng của Mặt Trời. Ánh sáng từ lõi được phân tán qua  vùng này, sao cho một proton đơn lẻ có thể mất tới một triệu năm để đi qua.

Khu vực đối lưu là phần còn lại lên tới bề mặt Mặt Trời và chiếm 66% thể tích Mặt Trời nhưng chỉ chiếm hơn 2% khối lượng của Mặt Trời. Sự náo loạn của “các tế bào đối lưu” của khí chiếm ưu thế trong khu vực này.

Có hai loại tế bào năng lượng Mặt Trời đối lưu chính tồn tại – các tế bào hạt rộng khoảng 600 dặm (1.000 km) và các tế bào supergranulation (là một mô hình cụ thể của các tế bào đối lưu trên bề mặt của mặt trời được gọi là supergranules) là khoảng 20.000 dặm (30.000 km) về đường kính.

Quang quyển là tầng thấp nhất của bầu khí quyển của Mặt Trời, và phát ra ánh sáng chúng ta thấy. Nó dày khoảng 300 dặm (500 km), và ánh sáng phát ra từ khoảng 100 dặm đầu tiên. Nhiệt độ trong phạm vi từ 11.000 F (6,125 C) ở phía dưới đến 7,460 F (4,125 C) ở trên cùng.

Xem thêm: Quang quyển

Tất tần tật mọi thứ về Mặt Trời: Sự thật về tuổi, kích thước và lịch sử của Mặt Trời

Tiếp theo là quyển sắc, nóng hơn, lên đến 35.500 F (19.725 C), và dường như mang cấu trúc “gái nhọn”, chúng có thể rộng khoảng 600 dặm (1.000 km) qua và cao lên đến 6.000 dặm (10.000 km)

Xem thêm: Quyển sắc

Sau đó là khu vực chuyển tiếp một vài độ dày vài trăm đến vài ngàn dặm, được làm nóng bởi Vành Nhật hoa trên nó và phát ra tia cực tím. Ở phía trên cùng là Vành Nhật hoa siêu nóng, được tạo thành từ các cấu trúc vòng và dòng khí ion hóa.

Vành Nhật hoa có nhiệt độ thường dao động từ 900.000 F (500.000 C) đến 10,8 triệu F (6 triệu C) và thậm chí có thể đạt đến hàng chục triệu độ khi một ngọn lửa năng lượng Mặt Trời xuất hiện. Vật chất từ Vành Nhật hoa bị thổi bay bởi gió Mặt Trời.

Xem thêm: Vành Nhật hoa

Các vệ tinh của Mặt trời

TênKhoảng cách đến Mặt trờiThời gian chu kì quỹ đạoPhân loại
Sao Thủy57,909,227 km (0.39 AU)88 ngàyhành tinh
Sao Kim108,209,475 km (0.73 AU)225 ngàyhành tinh
Trái đất149,598,262 km (1 AU)365.24 ngàyhành tinh
Sao Hỏa227,943,824 km (1.38 AU)1.9 nămhành tinh
Ceres413,700,000 km (2.77 AU)4.6 nămhành tinh lùn
Sao Thổ778,340,821 km (5.20 AU)11.9 nămhành tinh
Sao Mộc1,426,666,422 km (9.58 AU)29.5 nămhành tinh
Sao Thiên vương2,870,658,186 km (19.22 AU)84.0 nămhành tinh
Sao Hải vương4,498,396,441 km (30.10 AU)164.8 nămhành tinh
Sao Diêm Vương5,874,000,000 km (39.26 AU)248.0 nămhành tinh lùn
Haumea6,452,000,000 km (43.13 AU)283.3 nămhành tinh lùn
Makemake6,850,000,000 km (45.79 AU)309.9 nămhành tinh lùn
Eris10,120,000,000 km (68.01 AU)560.9 nămhành tinh lùn

Từ trường

Tất tần tật mọi thứ về Mặt Trời: Sự thật về tuổi, kích thước và lịch sử của Mặt Trời

Sức mạnh của từ trường Mặt Trời thường chỉ mạnh gấp đôi so với từ trường của Trái Đất. Tuy nhiên, nó lại tập trung với mật độ cao ở những khu vực nhỏ, đạt tới sức mạnh gấp 3.000 lần bình thường. Các vòng xoắn trong từ trường phát triển bởi vì Mặt Trời quay nhanh hơn tại đường xích đạo so với những vĩ độ cao hơn và phần bên trong của Mặt Trời quay nhanh hơn bề mặt.

Những biến dạng này tạo ra các đặc điểm khác nhau, từ các vết đen đến các vụ phun trào ngoạn mục được gọi là “pháo sáng” và các đợt giải phóng khối lượng Vành Nhật hoa. “Pháo sáng” là những vụ phun trào mạnh mẽ nhất trong hệ Mặt Trời, trong khi khối lượng lớn của Vành Nhật hoa yếu hơn nhưng lại liên quan đến lượng vật chất bất thường – một lần phóng đơn có thể phun khoảng 20 tỷ tấn (18 tỷ tấn) vật chất vào không gian.

Thành phần hóa học

Cũng giống như hầu hết các ngôi sao khác, Mặt Trời được tạo thành chủ yếu từ hydro, tiếp theo là helium. Gần như tất cả các vật chất còn lại được tạo thành từ 7 nguyên tố khác – oxy, carbon, neon, nitơ, magie, sắt và silicon. Cứ 1 triệu nguyên tử hydro trong mặt trời, thì lại có 98.000 heli, 850 oxy, 360 carbon, 120 neon, 110 nitơ, 40 magiê, 35 sắt và 35 silicon.

Tuy nhiên, hydro là nguyên tố nhẹ nhất trong số tất cả các nguyên tố, vì vậy nó chỉ chiếm khoảng 72% khối lượng của Mặt Trời, trong khi helium chiếm khoảng 26%.

Vết đen Mặt Trời và chu kỳ năng lượng Mặt Trời

Vết đen Mặt Trời tương đối nguội, các đặc điểm tối trên bề mặt của Mặt Trời thường là các khoảng tròn. Chúng xuất hiện nơi các bó từ trường dày đặc đột phá từ bên trong Mặt Trời xuyên qua bề mặt.

Số lượng các vết đen Mặt Trời thay đổi theo hoạt động của Mặt Trời – sự thay đổi về con số này, từ mức tối thiểu 0 đến tối đa khoảng 250 vết rồi sau đó lại trở về mức tối thiểu, được gọi là chu kỳ năng lượng Mặt Trời trung bình 11 năm 1 lần. Vào cuối chu kỳ, từ trường nhanh chóng đảo ngược cực của nó.

Xem thêm: Vết đen Mặt Trời

Quan sát của con người & lịch sử

Tất tần tật mọi thứ về Mặt Trời: Sự thật về tuổi, kích thước và lịch sử của Mặt Trời

Các nền văn hóa cổ đại thường xuyên xuất hiện các đá tự nhiên được khắc lên hoặc các di tích bằng đá được xây dựng để đánh dấu các chuyển động của Mặt Trời và Mặt Trăng, biểu đồ các mùa, tạo lịch và theo dõi hiện tượng nhật thực. Nhiều người tin rằng Mặt Trời xoay quanh Trái Đất, với học giả Hy Lạp cổ đại: Ptolemy  đã chính thức hóa mô hình “địa tâm” này vào năm 150 TCN.

Sau đó, năm 1543, Nicolaus Copernicus mô tả một mô hình nhật tâm, mặt trời làm trung tâm của hệ Mặt Trời, và năm 1610, phát hiện của Galileo Galilei về mặt trăng của sao Mộc đã tiết lộ rằng không phải tất cả các thiên thể đều quay quanh Trái Đất.

 Để tìm hiểu thêm về cách Mặt Trời và các ngôi sao khác hoạt động, sau khi quan sát bằng tên lửa, các nhà khoa học bắt đầu nghiên cứu Mặt Trời từ quỹ đạo Trái Đất. NASA đã phát động, kích hoạt một loạt tám đài quan sát được gọi là Đài quan sát Mặt Trời Orbital từ năm 1962 đến năm 1971. Bảy trong số đó đã thành công và phân tích Mặt Trời ở bước sóng cực tím và tia X và chụp lại được Vành Nhật hoa siêu nóng,…

Năm 1990, NASA và Cơ quan Vũ trụ châu Âu đã phóng tàu thăm dò Ulysses để thực hiện những quan sát đầu tiên về các vùng cực của Mặt Trời. Năm 2004, tàu vũ trụ Genesis của NASA đã gửi lại các mẫu gió Mặt Trời tới Trái Đất để nghiên cứu.

Trong năm 2007, 2 phi thuyền thực hiện phi vụ quan sát Quan sát Mặt trời (STEREO) của NASA đã quay trở lại hình ảnh ba chiều đầu tiên của mặt trời. NASA đã mất liên lạc với STEREO-B vào năm 2014, sau đó vẫn còn liên lạc một thời gian ngắn trong năm 2016. STEREO-A vẫn hoạt động đầy đủ.

Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất về Mặt Trời hiện nay là Đài quan sát Mặt trời và Nhật quyển (SOHO), được thiết kế để nghiên cứu gió Mặt Trời, cũng như các lớp bên ngoài và cấu trúc bên trong của Mặt Trời. Nó đã chụp ảnh cấu trúc của các điểm trên Mặt Trời ở dưới bề mặt, đo gia tốc của gió Mặt Trời, phát hiện sóng Vành Nhật hoa và lốc xoáy Mặt Trời, tìm thấy hơn 1.000 sao chổi, và cách mạng hóa khả năng dự báo thời tiết không gian của chúng ta.

Gần đây, Đài thiên văn năng lượng Mặt Trời của NASA (SDO), tàu vũ trụ tiên tiến nhất được thiết kế để nghiên cứu Mặt Trời, đã gửi lại các chi tiết chưa từng thấy của vật chất bị thoát ra và các vết đen, cũng như các hoạt động cận cảnh trên bề mặt Mặt Trời và các phép đo độ phân giải cao đầu tiên của “pháo sáng” trên Mặt Trời trong một loạt các bước sóng cực tím.

Có những nhiệm vụ khác đã được lên kế hoạch để quan sát Mặt Trời trong vài năm tới. Tàu vũ trụ năng lượng Mặt Trời của Cơ quan Vũ trụ châu Âu sẽ ra mắt vào năm 2018, và đến năm 2021 sẽ hoạt động trên quỹ đạo quanh Mặt Trời. Nó sẽ có thể tiến gần Mặt Trời nhất 26 triệu dặm (43 triệu km) – gần hơn sao Thủy khoảng 25 %. (Quá mức này thì bạn cũng hiểu điều gì sẽ xảy ra rồi đấy).

Tàu vũ trụ năng lượng Mặt Trời sẽ xem xét các hạt, plasma và các dạng vật chất khác trong một môi trường tương đối gần với Mặt Trời, trước khi những vật chất này rơi vào quỹ đạo của Mặt Trời. Mục đích là để hiểu hơn về Mặt Trời và gió Mặt Trời.

Parker Solar Probe là một tàu thăm dò vũ trụ dự kiến của NASA có nhiệm vụ thăm dò Vành Nhật hoa của Mặt trời, sẽ ra mắt vào năm 2018 để thực hiện nhiệm vụ tiếp cận rất gần với Mặt Trời, khoảng cách dự kiến là 4 triệu dặm (6,5 triệu km).

Tàu vũ trụ sẽ quan sát Vành Nhật hoa – bầu không khí bên ngoài siêu nóng của Mặt Trời – để tìm hiểu thêm về cách năng lượng xuất hiện trên Mặt Trời, cấu trúc của gió Mặt Trời và các hạt năng lượng được gia tốc và vận chuyển như thế nào.

Sự thật thú vị về Mặt trời

Tất tần tật mọi thứ về Mặt Trời: Sự thật về tuổi, kích thước và lịch sử của Mặt Trời
  • Nhiệt độ tâm Mặt trời lên đến 15 triệu °C.
  • Màu của Mặt trời được tạo từ nhiều màu hòa lẫn nhưng mắt chúng ta nhìn thấy màu trắng.
  • Mặt trời chủ yếu được tạo thành từ hydrogen (70%) và Helium (28%)
  • Mặt tời là ngôi sao chính chuỗi G2V ( hành tinh lùn vàng)
  • Mặt trời 4.6 tỉ tuổi – độ tuổi trung niên
  • Mặt trời lớn hơn Trái đất 109 lần và có trọng lượng gấp 330,000 lần Trái đất.

Có thể nhét vừa 100 Trái đất vào bên trong Mặt trời

Nếu một Mặt trời rỗng được làm đầy bằng Trái đất hình cầu thì sẽ cần khoảng 960,000 để lấp vừa khít nó. Mặt khác, nếu những Trái đất này  được xếp khít với không một khoảng trống lãng phí nào thì sẽ cần tới 1,300,000 để lấp đầy một Mặt trời rỗng. Bề mặt Mặt trời gấp 11,990 lần bề mặt Trái đất.

Mặt trời chiếm 99.86% trọng lượng cả thái dương hệ

Trọng lượng của Mặt trời lớn hơn xấp xỉ 330,000 lần so với Trái đất. Gần ¾ trọng lượng của nó là Hydrogen trong khi phần lớn khối lượng còn lại là Helium.

Mặt trời là một quả cầu hoàn hảo

Về đường kính cực của nó chỉ cách 10km so với đường kính xích đạo của nó. Xem xét trong sự khổng lồ của Mặt trời thì điều đó có nghĩa rằng nó là thứ hình cầu hoàn hảo nhất trong tự nhiên.

Trong lõi Mặt trời, năng lượng được tạo ra bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân, khi Hydrogen chuyển hóa thành Helium. Vì các vật thể nóng thường mở rộng ra, Mặt trời sẽ nổ tung như một quả bom khổng lồ nếu không lực hấp dẫn khổng lồ của chính nó. Nhiệt độ trên bề mặt của Mặt trời là gần hơn 5.600 độ C.

Cuối cùng Mặt trời cũng sẽ làm nuốt chửng Trái đất

Khi toàn bộ Hydrogen bị đốt cháy, Mặt trời vẫn tiếp tục tồn tại khoảng hơn 130 triệu năm, đốt cháy helium, trong thời gian đó nó sẽ mở rộng đến mức nó sẽ nhấn chìm Sao Thủy và Sao Kim và Trái đất. Ở giai đoạn này nó sẽ trở thành một gã khổng lồ có màu đỏ

Một ngày nào đó Mặt trời sẽ có kích thước bằng với Trái đất

Sau giai đoạn trở thành một quả cầu khổng lồ màu đỏ, Mặt trời sẽ sụp đổ, giữ lại khối lượng khổng lồ của nó nhưng chỉ còn xấp xỉ khối lượng hành tinh chúng ta. Khi điều này xảy ra, Mặt trời sẽ được gọi là một ngôi sao lùn màu trắng.

Ánh sáng từ Mặt trời mất 8 phút để chiếu tới Trái đất

Với khoảng cách trung bình trung bình 150 triệu km từ Trái đất và với ánh sáng di chuyển với tốc độ 300.000 km / giây, việc phân chia ánh sáng tới chúng ta thời gian xấp xỉ 500 giây, hoặc tám phút và 20 giây. Mặc dù năng lượng này chạm tới Trái đất trong vài phút, nhưng phải mất hàng triệu năm để di chuyển từ lõi của Mặt trời đến bề mặt của nó.

Mặt trời di chuyển với tốc độ 220 km / giây

Mặt trời cách trung tâm thiên hà 24.000-26.000 năm ánh sáng và mất khoảng 225-250 triệu năm để hoàn thành hết quỹ đạo của trung tâm dải Ngân Hà.

Khoảng cách giữa Mặt trời và Trái đất thay đổi suốt năm

Bởi vì Trái đất di chuyển theo quỹ đạo elip quanh Mặt trời, khoảng cách giữa hai vật thể thay đổi từ 147 đến 152 triệu km. Khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời được gọi là đơn vị thiên văn (AU).

Vào khoảng 4,5 tỷ năm tuổi, Mặt trời đã đốt cháy khoảng một nửa số trữ lượng Hydrogen. Nó còn đủ hydrogen để tiếp tục đốt cháy trong khoảng 5 tỉ năm nữa. Mặt trời hiện là một loại hành tinh lùn được gọi là hành tinh lùn màu vàng.

Mặt trời có từ trường rất mạnh

Pháo sáng Mặt trời xảy ra khi năng lượng từ được giải phóng bởi Mặt trời trong các cơn bão từ, cái mà chúng ta xem như là các vết đen Mặt trời. Trong các điểm nóng, các đường từ bị xoắn và quay, giống như một cơn lốc xoáy trên Trái đất.

Mặt trời tạo ra gió Mặt trời. Đây là một dòng hạt tích điện, di chuyển qua hệ Mặt trời ở khoảng 450km mỗi giây. Gió Mặt trời xảy ra khi từ trường của Mặt trời kéo dài vào không gian thay vì đi theo bề mặt của nó.


Domin Võ

Dành ra 12 tiếng/ngày cho công việc tẻ nhạt ở công tỷ, chỉ khi viết bài cho Mingeek, anh ấy mới thật sự là chính mình. Anh muốn cho mọi người thấy rằng, khoa học không nhàm chán như trong SGK đâu!

Related Articles

Back to top button

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker