Khám phá Mặt Trời

Mặt trời là vật thể lớn nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, chiếm 99,8% khối lượng của hệ thống. Một ngôi sao lùn màu vàng, một quả cầu nóng gồm các khí phát sáng ở trung tâm của hệ mặt trời. Lực hấp dẫn của nó giữ hệ mặt trời lại với nhau, giữ cho mọi thứ – từ những hành tinh lớn nhất đến những hạt mảnh vụn nhỏ nhất – ở trong quỹ đạo của nó. Mối liên hệ và tương tác giữa Mặt Trời và Trái Đất thúc đẩy các mùa, dòng hải lưu, thời tiết, khí hậu, vành đai bức xạ và cực quang. Mặc dù nó đặc biệt đối với chúng ta, nhưng có hàng tỷ ngôi sao giống như Mặt Trời của chúng ta nằm rải rác trên Dải Ngân Hà.

Kích thước và khoảng cách | Mặt Trời

Bán kính 432,168.6 dặm (695.508 km). Thể tích của Mặt Trời sẽ cần 1,3 triệu Trái Đất để lấp đầy nó.

Mặt Trời cách Trái Đất 93 triệu dặm (150 triệu km). Hàng xóm sao gần nhất của nó là hệ ba sao Alpha Centauri: Proxima Centauri cách chúng ta 4,24 năm ánh sáng, và Alpha Centauri A và B – hai ngôi sao quay quanh nhau – cách 4,37 năm ánh sáng. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng truyền đi trong một năm, tương đương với 5.878.499.810.000 dặm hoặc 9.460.528.400.000 km.

Quỹ đạo và sự tự quay

Mặt Trời, và mọi thứ quay quanh nó, đều nằm trong Dải Ngân Hà. Cụ thể hơn, Mặt Trời của chúng ta nằm trong một nhánh xoắn ốc được gọi là Orion Spur kéo dài ra ngoài từ nhánh Nhân Mã. Từ đó, Mặt Trời quay quanh trung tâm của Dải Ngân Hà, kéo theo các hành tinh, tiểu hành tinh, sao chổi và các vật thể khác cùng với nó. Hệ mặt trời của chúng ta đang chuyển động với vận tốc trung bình 450.000 dặm một giờ (720.000 km mỗi giờ). Nhưng ngay cả với tốc độ này, chúng ta phải mất khoảng 230 triệu năm để thực hiện một quỹ đạo hoàn chỉnh quanh Dải Ngân Hà.

Mặt Trời tự quay khi nó quay quanh trung tâm của Dải Ngân Hà. Vòng quay của nó có độ nghiêng trục là 7,25 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh. Vì Mặt Trời không phải là một vật thể rắn, các phần khác nhau của nó quay với tốc độ khác nhau. Ở xích đạo, cứ 25 ngày thì Mặt Trời quay một vòng, nhưng ở các cực của nó, cứ 36 ngày Trái Đất lại quay một lần trên trục của nó.

Hình thành Mặt Trời

Mặt Trời và phần còn lại của hệ mặt trời hình thành từ một đám mây khí và bụi khổng lồ, xoay tròn được gọi là tinh vân mặt trời khoảng 4,5 tỷ năm trước. Khi tinh vân sụp đổ vì lực hấp dẫn quá lớn, nó quay nhanh hơn và dẹt thành một cái đĩa. Phần lớn vật chất bị kéo về phía trung tâm để tạo thành Mặt Trời của chúng ta, chiếm 99,8% khối lượng của toàn bộ hệ mặt trời.

Giống như tất cả các ngôi sao, một ngày nào đó, Mặt Trời sẽ cạn kiệt năng lượng. Khi Mặt Trời bắt đầu tàn, nó sẽ phình to đến mức nhấn chìm Sao Thủy, Sao Kim và thậm chí có thể cả Trái Đất. Các nhà khoa học dự đoán Mặt Trời chỉ còn chưa đầy một nửa vòng đời của nó và sẽ tồn tại thêm 6,5 tỷ năm nữa trước khi nó thu nhỏ lại để trở thành một ngôi sao lùn trắng.

Cấu trúc Mặt Trời

Giống như những ngôi sao khác, Mặt Trời là một quả cầu khí. Thành phần gôm 91,0% hydro về số nguyên tử (khoảng 70,6% theo khối lượng), 8,9% heli về số nguyên tử (27,4% về khối lượng).

Khối lượng khổng lồ của Mặt Trời được kết dính với nhau bằng lực hấp dẫn, tạo ra áp suất và nhiệt độ khổng lồ ở lõi của nó. Mặt Trời có sáu vùng: vùng lõi, vùng bức xạ và vùng đối lưu ở bên trong; bề mặt nhìn thấy được, được gọi là quang quyển; sắc quyển; và vùng ngoài cùng, vành nhật hoa.

Tại lõi, nhiệt độ khoảng 27 triệu độ F (15 triệu độ C), đủ để duy trì phản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Đây là một quá trình trong đó các nguyên tử kết hợp để tạo thành các nguyên tử lớn hơn và trong quá trình này giải phóng một lượng năng lượng đáng kinh ngạc. Cụ thể, trong lõi của Mặt Trời, các nguyên tử hydro hợp nhất để tạo ra heli.

Năng lượng được tạo ra trong lõi cung cấp năng lượng cho Mặt Trời và tạo ra tất cả nhiệt và ánh sáng mà Mặt Trời phát ra. Năng lượng từ lõi được truyền ra ngoài bằng bức xạ, phản xạ xung quanh vùng bức xạ, mất khoảng 170.000 năm để đi từ lõi đến đỉnh của vùng đối lưu. Nhiệt độ giảm xuống dưới 3,5 triệu độ F (2 triệu độ C) trong vùng đối lưu, nơi các bong bóng lớn của plasma nóng di chuyển lên trên. Bề mặt của Mặt Trời – phần mà chúng ta có thể nhìn thấy – là khoảng 10.000 độ F (5.500 độ C). Mát hơn nhiều so với lõi rực lửa, nhưng nó vẫn đủ nóng để tạo ra carbon, như kim cương và than chì, không chỉ tan chảy mà còn sôi.

Bề mặt

Bề mặt của Mặt Trời, quang quyển, là một vùng dày 300 dặm (500 km), từ đó phần lớn bức xạ của nó thoát ra bên ngoài. Đây không phải là một bề mặt rắn như bề mặt của các hành tinh. Thay vào đó, đây là lớp bên ngoài của ngôi sao khí.

Chúng ta xem bức xạ từ quang quyển là ánh sáng mặt trời khi nó đến Trái đất khoảng tám phút sau khi rời khỏi Mặt trời. Nhiệt độ của quang quyển là khoảng 10.000 độ F (5.500 độ C).

Bầu khí quyển

Phía trên quang quyển là khí quyển mỏng manh và vầng hào quang, tạo nên bầu khí quyển mỏng của mặt trời. Đây là nơi chúng ta nhìn thấy các đặc điểm như vết đen và pháo sáng mặt trời.

Ánh sáng nhìn thấy từ các vùng trên cùng này thường quá yếu để có thể nhìn thấy so với quang quyển sáng hơn, nhưng trong các lần nhật thực toàn phần, khi mặt trăng che phủ quang quyển, sắc quyển trông giống như một vành đỏ xung quanh Mặt trời, trong khi hào quang tạo thành một vương miện màu trắng tuyệt đẹp với các tia plasma thu hẹp ra bên ngoài, tạo thành các hình dạng giống như cánh hoa.

Thật kỳ lạ, nhiệt độ trong bầu khí quyển của Mặt Trời tăng theo độ cao, lên tới 3,5 triệu độ F (2 triệu độ C). Nguồn gốc của hệ thống làm nóng đã là một bí ẩn khoa học trong hơn 50 năm.

Từ quyển

Các dòng điện trong Mặt Trời tạo ra một từ trường phức tạp mở rộng ra ngoài không gian để tạo thành từ trường liên hành tinh. Phần không gian được điều khiển bởi từ trường của Mặt Trời được gọi là nhật quyển.

Từ trường của Mặt Trời được thực hiện qua hệ mặt trời nhờ gió mặt trời – một dòng khí mang điện thổi ra từ Mặt Trời theo mọi hướng. Kể từ khi Mặt Trời quay, từ trường quay ra ngoài thành một đường xoắn ốc quay lớn, được gọi là đường xoắn ốc Parker.

Không phải lúc nào Mặt Trời cũng hoạt động giống nhau. Nó trải qua các giai đoạn của chu kỳ mặt trời của chính nó. Khoảng 11 năm một lần, các cực địa lý của nó thay đổi cực từ của chúng. Khi điều này xảy ra, quang quyển, sắc quyển và hào quang của Mặt Trời trải qua những thay đổi từ yên tĩnh và bình lặng sang hoạt động dữ dội. Độ cao hoạt động của Mặt Trời, được gọi là cực đại của nó, là thời gian của các cơn bão Mặt Trời: vết đen, pháo sáng và sự phóng ra khối lượng mặt trời. Những điều này gây ra bởi sự bất thường trong từ trường của nó và có thể giải phóng một lượng lớn năng lượng và các hạt, một số trong số chúng đến được với chúng ta ở đây trên Trái Đất. Thời tiết không gian này có thể làm hỏng vệ tinh, ăn mòn đường ống và ảnh hưởng đến lưới điện.

Quan sát Mặt Trời là trải nghiệm thiên văn thú vị. Thiết bị quang học như kính thiên văn, ống nhòm muốn quan sát nó cần có bộ lọc bảo vệ phù hợp và đạt chuẩn để bảo đảm an toàn cho người dùng và thiết bị quan sát.

Trải nghiệm quan sát nhật thực với meZOOM Không khoảng cách ở Việt Nam ngày 21/6/2020 tại đây.