Mặt trời
UnderCon icon.svg Mục từ này chưa được bình duyệt và có thể cần sự giúp đỡ của bạn để hoàn thiện.

Mặt trời là ngôi sao nằm ở trung tâm của Hệ Mặt trời. Nó là một khối cầu plasma gần hoàn hảo,[1][2] được gia nhiệt đến nóng sáng bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lõi và tỏa năng lượng chủ yếu dưới dạng ánh sáng nhìn thấy và bức xạ hồng ngoại. Cho đến nay Mặt trời là nguồn năng lượng quan trọng nhất đối với sự sống trên Trái đất. Mặt trời có đường kính khoảng 1,39 triệu kilomet, bằng 109 lần đường kính Trái đất. Khối lượng của Mặt trời gấp khoảng 330.000 lần khối lượng Trái đất và chiếm đến 99,86% tổng khối lượng của Hệ Mặt trời.[3] Mặt trời có thành phần chủ yếu là hydro (~73%), còn lại đa phần là heli (~25%) và lượng rất nhỏ các nguyên tố nặng hơn bao gồm oxy, carbon, neon, và sắt.[4]

Căn cứ vào lớp quang phổ thì Mặt trời là sao dãy chính loại G (G2V). Bởi vậy, nó được đề cập một cách không chính thức và không hoàn toàn chính xác là sao lùn vàng (ánh sáng Mặt trời gần màu trắng hơn là vàng). Mặt trời hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm[5] từ sự suy sụp hấp dẫn của vật chất trong một vùng mây phân tử lớn. Hầu hết vật chất này tập hợp vào tâm trong khi phần còn lại bị dát phẳng thành một đĩa quay mà sau này trở thành Hệ Mặt trời. Khối lượng trung tâm trở nên quá nóng và đặc, rốt cục khơi gợi quá trình tổng hợp hạt nhân trong lõi. Hiện con người cho rằng gần như toàn bộ các ngôi sao hình thành bởi quá trình này.

Hiện tại, cứ mỗi giây Mặt trời tổng hợp khoảng 600 triệu tấn hydro thành heli trong lõi và kết quả là bốn triệu tấn vật chất được chuyển đổi thành năng lượng. Năng lượng này mất khoảng 10.000 đến 170.000 năm để thoát ra khỏi lõi, là nguồn ánh sáng và nhiệt của Mặt trời. Khi mà hoạt động tổng hợp hydro trong lõi suy biến đến điểm mà cân bằng thủy tĩnh mất đi, lõi của Mặt trời sẽ trải qua quá trình gia tăng mật độ và nhiệt độ rõ rệt trong khi các lớp ngoài phình to, cuối cùng biến Mặt trời thành sao khổng lồ đỏ. Theo tính toán Mặt trời sẽ lớn đến mức bao trùm quỹ đạo hiện tại của Sao thủy và Sao kim, tiêu diệt sự sống trên Trái đất song điều này chưa diễn ra trong năm tỷ năm tới. Sau đó, Mặt trời sẽ bung các lớp ngoài ra và trở thành một loại sao lạnh đặc gọi là sao lùn trắng, không còn tạo ra năng lượng thông qua tổng hợp hạt nhân song vẫn phát sáng và tỏa nhiệt nhờ sự tổng hợp trước đó.

Con người đã nhận ra ảnh hưởng vô cùng to lớn của Mặt trời lên Trái đất từ thời tiền sử. Một số nền văn hóa xem Mặt trời như một vị thần. Chuyển động đồng bộ của Trái đất cùng quỹ đạo của nó quanh Mặt trời là cơ sở của lịch Mặt trời mà một trong số đó được dùng phổ biến ngày nay.

Đặc điểm tổng quan

Mặt trời là sao dãy chính loại G, chiếm đến khoảng 99,86% khối lượng Hệ Mặt trời. Nó có độ sáng tuyệt đối +4,83, ước tính sáng hơn khoảng 85% số sao trong Dải Ngân Hà mà đa phần là sao lùn đỏ.[6][7] Mặt trời thuộc quần thể sao I hay sao giàu nguyên tố nặng.[↓ 1][8] Về nguồn gốc thì các sóng xung kích từ một hay nhiều hơn siêu tân tinh ở gần có thể đã khởi động sự hình thành của Mặt trời.[9] Căn cứ cho giả thuyết này là số lượng nhiều các nguyên tố nặng như vàng và uranium trong Hệ Mặt trời so với quần thể sao II bao gồm những ngôi sao có ít nguyên tố nặng. Những nguyên tố này khả năng cao nhất đến từ phản ứng hạt nhân thu nhiệt trong siêu tân tinh hoặc từ sự biến đổi qua hấp thu neutron trong một ngôi sao thế hệ hai khổng lồ.[8]

Quan sát từ Trái đất, Mặt trời là thiên thể sáng nhất trên bầu trời với độ sáng biểu kiến −26,74.[10][11] So với ngôi sao sáng thứ hai là Sirius có độ sáng biểu kiến −1,46 thì Mặt trời sáng hơn khoảng 13 tỷ lần. Một đơn vị thiên văn (150.000.000 km) được định nghĩa là khoảng cách trung bình giữa tâm Trái đất và tâm Mặt trời, khoảng cách này thay đổi khi Trái đất di chuyển từ điểm cận nhật trong tháng 1 đến điểm viễn nhật trong tháng 7.[12] Ở khoảng cách trung bình, ánh sáng mất 8 phút 19 giây để đi từ chân trời Mặt trời đến chân trời Trái đất còn trường hợp hai điểm gần nhau nhất sẽ mất ít hơn khoảng hai giây. Năng lượng của ánh sáng mặt trời hỗ trợ gần như toàn bộ sự sống trên Trái đất thông qua quang hợp[13] và chi phối thời tiết cũng như khí hậu trên Trái đất.

Mặt trời không có ranh giới rõ ràng nhưng mật độ của nó giảm theo cấp số mũ tương ứng với độ cao gia tăng phía trên quang cầu.[14] Vì mục đích đo lường, bán kính Mặt trời được xem là khoảng cách từ tâm đến rìa quang cầu, bề mặt nhìn thấy rõ của Mặt trời.[15] Theo cách đo này thì Mặt trời là khối cầu gần hoàn hảo với độ dẹt ước tính chỉ khoảng 9 phần triệu,[16] tức là đường kính cực chỉ sai khác đường kính xích đạo 10 km.[17] Hiệu ứng thủy triều của các hành tinh là yếu và không gây ảnh hưởng đáng kể đến hình dạng của Mặt trời.[18] Mặt trời quay tại xích đạo nhanh hơn cực, nguyên nhân là vận động đối lưu bắt nguồn từ vận chuyển nhiệt và lực Coriolis bắt nguồn từ chuyển động quay của Mặt trời. Xét hệ quy chiếu ứng với các vì sao thì chu kỳ quay của Mặt trời là xấp xỉ 25,6 ngày tại xích đạo và 33,5 ngày tại cực. Nếu quan sát từ Trái đất khi hành tinh này quay quanh Mặt trời thì chu kỳ quay biểu kiến của Mặt trời tại xích đạo là khoảng 28 ngày.[19] Quan sát từ một điểm thuận lợi phía trên cực bắc của Mặt trời sẽ thấy Mặt trời quay ngược chiều kim đồng hồ quanh trục quay của nó.[20]

Ánh sáng mặt trời

Mặt trời quan sát từ bề mặt Trái đất

Hằng số mặt trời là lượng năng lượng mà Mặt trời cung cấp cho một đơn vị diện tích tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời. Hằng số này có giá trị xấp xỉ 1.368 W/m2 (oát một mét vuông) ứng với khoảng cách một đơn vị thiên văn tính từ Mặt trời (tức là gần hoặc trên Trái đất).[21] Khi đi qua khí quyển Trái đất, ánh sáng Mặt trời bị suy giảm cường độ nên năng lượng đến bề mặt Trái đất ít hơn, gần 1.000 W/m2 lúc trời trong và Mặt trời gần thiên đỉnh.[22] Ánh sáng mặt trời ở trên cùng khí quyển Trái đất có thành phần năng lượng gồm 50% ánh sáng hồng ngoại, 40% ánh sáng nhìn thấy và 10% ánh sáng tử ngoại.[23] Khí quyển Trái đất đã loại bỏ 70% tia tử ngoại Mặt trời, đặc biệt những tia có bước sóng ngắn hơn.[24] Vào ban ngày bức xạ tử ngoại của Mặt trời ion hóa thượng tầng khí quyển Trái đất, sinh ra tầng điện ly dẫn điện.[25]

Mặt trời có màu trắng với chỉ số không gian màu CIE gần (0.3, 0.3) khi nhìn từ không gian hay lúc Mặt trời lên cao trên bầu trời.[26] Cường độ bức xạ đạt đỉnh điểm ở phần màu xanh lá của quang phổ.[27] Khi Mặt trời xuống thấp, tán xạ khí quyển làm cho Mặt trời có màu vàng, đỏ, cam, hoặc đỏ tươi. Mặc dù màu sắc điển hình của Mặt trời là trắng nhưng nhiều người vẫn vẽ Mặt trời màu vàng, lý do cho điều này là đề tài tranh luận.[28] Mặt trời là sao G2V, trong đó G2 ám chỉ nhiệt độ bề mặt xấp xỉ 5.778 K (5.505 °C, 9.941 °F) còn V là sao dãy chính giống như phần nhiều ngôi sao khác.[29][30] Độ chói trung bình của Mặt trời là khoảng 1,88 giga candela một mét vuông (cd/m2) nhưng nếu nhìn qua khí quyển Trái đất thì nó giảm còn khoảng 1,44 cd/m2. Tuy nhiên độ chói không đồng nhất trên toàn đĩa Mặt trời do phần rìa trông tối hơn phần giữa.

Các giai đoạn phát triển

Lúc này, Mặt trời đã trải qua khoảng một nửa quãng đời và đang trong giai đoạn ổn định nhất. Nó đã không thay đổi gì đáng kể trong bốn tỷ năm qua và sẽ vẫn như vậy trong hơn năm tỷ năm nữa. Tuy nhiên, sau khi hoạt động tổng hợp hydro trong lõi chấm dứt, những biến đổi rõ rệt sẽ xuất hiện ở cả phần trong lẫn phần ngoài của Mặt trời.

Hình thành

Cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, một phần của một đám mây phân tử khổng lồ mà có thành phần chủ yếu là hydro và heli đã suy sụp dẫn tới sự hình thành của Mặt trời và có thể là nhiều ngôi sao khác.[31] Thời điểm này được ước tính dựa trên mô hình máy tính về tiến hóa sao và niên đại vũ trụ hạt nhân.[32] Kết quả phù hợp với tuổi đo bằng phóng xạ của vật chất cổ nhất của Hệ Mặt trời là 4,567 tỷ năm.[33][34] Các nghiên cứu về vẫn thạch cổ xưa tiết lộ dấu vết của những hạt nhân con ổn định của đồng vị không bền như sắt-60 chỉ hình thành trong những ngôi sao yểu mệnh, phát nổ. Điều này chỉ ra phải có một hay nhiều hơn siêu tân tinh xảy ra gần địa điểm Mặt trời hình thành. Sóng xung kích từ một siêu tân tinh gần đó sẽ kích hoạt sự hình thành của Mặt trời bằng cách nén vật chất trong đám mây phân tử và khiến những vùng nhất định suy sụp dưới trọng lực của chính chúng.[35] Phần suy sụp của đám mây cũng bắt đầu quay do sự bảo toàn momen động lượng, đồng thời nhiệt độ và áp suất tăng lên. Hầu hết khối lượng tập hợp vào tâm trong khi phần còn lại bị dát phẳng thành một đĩa mà cuối cùng sẽ trở thành các hành tinh và vật thể Hệ Mặt trời khác. Trọng lực và áp suất trong lõi của đám mây sản sinh nhiều nhiệt khi nó bồi tụ thêm vật chất từ đĩa xung quanh, cuối cùng khởi động quá trình tổng hợp hạt nhân.

Chú thích

  1. ↑ Trong khoa học thiên văn, thuật ngữ nguyên tố nặng (hay kim loại) đề cập đến mọi nguyên tố hóa học ngoại trừ hydro và heli.[36]

Tham khảo

  1. ↑ How Round is the Sun?, NASA, ngày 2 tháng 10 năm 2008, truy cập ngày 7 tháng 3 năm 2011
  2. ↑ First Ever STEREO Images of the Entire Sun, NASA, ngày 6 tháng 2 năm 2011, truy cập ngày 7 tháng 3 năm 2011
  3. ↑ Woolfson, M. (2000), "The origin and evolution of the solar system" (PDF), Astronomy & Geophysics, 41 (1): 12, Bibcode:2000A&G....41a..12W, doi:10.1046/j.1468-4004.2000.00012.x
  4. ↑ Basu, S.; Antia, H.M. (2008), "Helioseismology and Solar Abundances", Physics Reports, 457 (5–6): 217–283, arXiv:0711.4590, Bibcode:2008PhR...457..217B, doi:10.1016/j.physrep.2007.12.002, S2CID 119302796
  5. ↑ Connelly, James N.; Bizzarro, Martin; Krot, Alexander N.; Nordlund, Åke; Wielandt, Daniel; Ivanova, Marina A. (ngày 2 tháng 11 năm 2012), "The Absolute Chronology and Thermal Processing of Solids in the Solar Protoplanetary Disk", Science, 338 (6107): 651–655, Bibcode:2012Sci...338..651C, doi:10.1126/science.1226919, PMID 23118187, S2CID 21965292
  6. ↑ Than, K. (2006), Astronomers Had it Wrong: Most Stars are Single, Space.com, truy cập ngày 1 tháng 8 năm 2007
  7. ↑ Lada, C.J. (2006), "Stellar multiplicity and the initial mass function: Most stars are single", Astrophysical Journal Letters, 640 (1): L63–L66, arXiv:astro-ph/0601375, Bibcode:2006ApJ...640L..63L, doi:10.1086/503158, S2CID 8400400
  8. ↑ a b Zeilik, M.A.; Gregory, S.A. (1998), Introductory Astronomy & Astrophysics (lxb. 4th), Saunders College Publishing, tr. 322, ISBN 978-0-03-006228-5
  9. ↑ Falk, S.W.; Lattmer, J.M.; Margolis, S.H. (1977), "Are supernovae sources of presolar grains?", Nature, 270 (5639): 700–701, Bibcode:1977Natur.270..700F, doi:10.1038/270700a0, S2CID 4240932
  10. ↑ Burton, W.B. (1986), "Stellar parameters", Space Science Reviews, 43 (3–4): 244–250, doi:10.1007/BF00190626, S2CID 189796439
  11. ↑ Bessell, M.S.; Castelli, F.; Plez, B. (1998), "Model atmospheres broad-band colors, bolometric corrections and temperature calibrations for O–M stars", Astronomy and Astrophysics, 333: 231–250, Bibcode:1998A&A...333..231B
  12. ↑ Equinoxes, Solstices, Perihelion, and Aphelion, 2000–2020, US Naval Observatory, ngày 31 tháng 1 năm 2008, truy cập ngày 17 tháng 7 năm 2009
  13. ↑ Simon, A. (2001), The Real Science Behind the X-Files : Microbes, meteorites, and mutants, Simon & Schuster, tr. 25–27, ISBN 978-0-684-85618-6
  14. ↑ Beer, J.; McCracken, K.; von Steiger, R. (2012), Cosmogenic Radionuclides: Theory and Applications in the Terrestrial and Space Environments, Springer Science+Business Media, tr. 41, ISBN 978-3-642-14651-0
  15. ↑ Phillips, K.J.H. (1995), Guide to the Sun, Cambridge University Press, tr. 73, ISBN 978-0-521-39788-9
  16. ↑ Godier, S.; Rozelot, J.-P. (2000), "The solar oblateness and its relationship with the structure of the tachocline and of the Sun's subsurface" (PDF), Astronomy and Astrophysics, 355: 365–374, Bibcode:2000A&A...355..365G, lưu trữ từ nguyên tác (PDF) ngày 10 tháng 5 năm 2011, truy cập ngày 22 tháng 2 năm 2006
  17. ↑ Jones, G. (ngày 16 tháng 8 năm 2012), "Sun is the most perfect sphere ever observed in nature", The Guardian, truy cập ngày 19 tháng 8 năm 2013
  18. ↑ Schutz, B.F. (2003), Gravity from the ground up, Cambridge University Press, tr. 98–99, ISBN 978-0-521-45506-0
  19. ↑ Phillips, K.J.H. (1995), Guide to the Sun, Cambridge University Press, tr. 78–79, ISBN 978-0-521-39788-9
  20. ↑ "The Anticlockwise Solar System", www.spaceacademy.net.au, Australian Space Academy
  21. ↑ Construction of a Composite Total Solar Irradiance (TSI) Time Series from 1978 to present, lưu trữ từ nguyên tác ngày 1 tháng 8 năm 2011, truy cập ngày 5 tháng 10 năm 2005
  22. ↑ El-Sharkawi, Mohamed A. (2005), Electric energy, CRC Press, tr. 87–88, ISBN 978-0-8493-3078-0
  23. ↑ Solar radiation (PDF)
  24. ↑ Reference Solar Spectral Irradiance: Air Mass 1.5, truy cập ngày 12 tháng 11 năm 2009
  25. ↑ Phillips, K.J.H. (1995), Guide to the Sun, Cambridge University Press, tr. 14–15, 34–38, ISBN 978-0-521-39788-9
  26. ↑ "What Color is the Sun?", Universe Today, truy cập ngày 23 tháng 5 năm 2016
  27. ↑ What Color is the Sun?, Stanford Solar Center, truy cập ngày 23 tháng 5 năm 2016
  28. ↑ Wilk, S.R. (2009), "The Yellow Sun Paradox", Optics & Photonics News: 12–13, lưu trữ từ nguyên tác ngày 18 tháng 6 năm 2012
  29. ↑ Phillips, K.J.H. (1995), Guide to the Sun, Cambridge University Press, tr. 47–53, ISBN 978-0-521-39788-9
  30. ↑ Karl S. Kruszelnicki (ngày 17 tháng 4 năm 2012), "Dr Karl's Great Moments In Science: Lazy Sun is less energetic than compost", Australian Broadcasting Corporation, truy cập ngày 25 tháng 2 năm 2014, Every second, the Sun burns 620 million tonnes of hydrogen...
  31. ↑ Zirker, Jack B. (2002), Journey from the Center of the Sun, Princeton University Press, tr. 7–8, ISBN 978-0-691-05781-1
  32. ↑ Lỗi chú thích: Thẻ <ref> sai; không có nội dung trong thẻ ref có tên Bonanno
  33. ↑ Amelin, Y.; Krot, A.; Hutcheon, I.; Ulyanov, A. (2002), "Lead isotopic ages of chondrules and calcium-aluminum-rich inclusions", Science, 297 (5587): 1678–1683, Bibcode:2002Sci...297.1678A, doi:10.1126/science.1073950, PMID 12215641, S2CID 24923770
  34. ↑ Baker, J.; Bizzarro, M.; Wittig, N.; Connelly, J.; Haack, H. (2005), "Early planetesimal melting from an age of 4.5662 Gyr for differentiated meteorites", Nature, 436 (7054): 1127–1131, Bibcode:2005Natur.436.1127B, doi:10.1038/nature03882, PMID 16121173, S2CID 4304613
  35. ↑ Williams, J. (2010), "The astrophysical environment of the solar birthplace", Contemporary Physics, 51 (5): 381–396, arXiv:1008.2973, Bibcode:2010ConPh..51..381W, CiteSeerX 10.1.1.740.2876, doi:10.1080/00107511003764725, S2CID 118354201
  36. ↑ "Metals", COSMOS, truy cập ngày 28 tháng 12 năm 2020
Lấy từ “https://bktt.vn/index.php?title=Mặt_trời&oldid=11233”