Mặt trời







Tác giả: Đặng Vũ Tuấn Sơn   

26/08/2007

Chúng ta sống trên Trái Đất, một trái cầu lơ lửng, lăn tròn. Hàng đêm, bầu trời của chúng ta sáng lên nhờ những đốm sáng nhỏ bé mà chúng ta vẫn gọi là các ngôi sao, các tinh tú. Giờ đây chúng ta đều biết rằng mỗi đốm sáng nhỏ bé đó đều là các khối cầu khí khổng lồ có khả năng tự phát sáng và phát nhiệt, đó là cách duy nhất để ánh sáng của chúng đến được với chúng ta. Trong số hàng tỷ tỷ ngôi sao đó, chỉ có một ngôi sao duy nhất đã mang lại cho chúng ta sự sống, một ngôi sao không bao giờ xuất hiện vào ban đêm bởi vì bản thân sự hiện diện của nó đã đồng nghĩa với ánh sáng ban ngày. Có lẽ chúng ta chẳng bao giờ gọi nó là một ngôi sao bởi vì nó đã có một tên gọi khác : Mặt Trời.
 1. Mặt Trời trong nhận thức ban đầu của con người! Như đã một lần tôi nhắc tới trong chủ đề về "Vũ trụ và cơ học", nhận thức của loài người thời xa xưa là hết sức sơ khai. Sự lo sợ về các hiện tượng thiên nhiên, về các chu kì thời tiết đẫ khiến họ tin vào các đấng siêu nhiên, các thần linh che chở, bảo vệ và cũng có thể nổi giận với họ. Cũng như mưa, gió, lửa, ...., Mặt Trời cũng được ga’n với một vị thần, một vị thần ở trên cao hàng ngày mang ánh sáng đến cho loài người. Có thể nói rằng hầu hết các dân tộc đều có hình ảnh của vị thần Mặt Trời trong các truyền thuyết của họ. Trong nhiều truyền thuyết, thần Mặt Trời được coi là vị thân tối cao thống trị thiên đình, cũng có nhiều truyền thuyết coi thần Mặt Trời tuy không phải một vị thần tối cao nhưng là vị thần đáng kính nhất, mang lại ánh sáng cũng chính là cái quí nhất cho con người.
Một truyện thần thoại rất tiêu biểu mà đếnnay chúng ta vẫn con được biết tới hình ảnh của vị thần Mặt Trời trong trí tưởng tượng của con người trước đây là thần thoại Hy Lạp. Cho đến nay, vẫn còn rất nhiều hình ảnh được giữ lai về vị thần Mặt Trời Helios trong thần thoại này. Theo trí tưởng tượng của người Hy Lạp xa xưa, Helios là vị thần hàng ngày ngồi trên cỗ xe vàng tứ mã. Mặt Trời được thần đặt trên xe này và đưa đi dọc theo bầu trời Đông - Tây theo lệnh của thần Zeus. Do đó mà thế giới không thể thiếu Helios vì chỉ một ngày thần xin... nghỉ phép là ngày hôm đó sẽ hoàn toàn là đêm đen.
(Hình bên: Thần helios và cỗ xe vàng tứ mã mang lại ánh sáng cho loài người) Nhìn chung thời xa xưa tất cả quan niệm của con người về vũ trụ cũng như Mặt Trời chỉ có vậy. Đến khi các ý tưởng toán học đầu tiên hình thành, con người ta mới bắt đầu quan tâm đến việc giải thích cấu trúc vũ trụ. Một lần nữa chúng ta lại nhắc đến mô hình địa tâm của Ptolemy. Mô hình này được đưa ra trong tác phẩm Almagest của Ptolemy mà theo đó Trái Đất của chúng ta chính là trung tâm vũ trụ và các mặt cầu quay quanh Trái Đất tạo nên vũ trụ của chúng ta. Theo mô hình đó mà chúng ta đã biết thì Mặt Trời cũng như các hành tinh khác , chỉ là một thiên thể thuộc một mặt cầu luôn quay quanh Trái Đất. Mô hình này được thay thế bằng mô hình nhật tâm của Copernics vào năm 1543 (gần 2000 năm sau) mà theo đó Mặt Trời đã trở thành trung tâm của vũ trụ và Trái Đất chỉ là một hành tinh quay quanh mặt Trời (như ngày nay chúng ta đã biết một mô hình như vậy về hệ mặt Trời) Vậy trước khi kết thúc vấn đề nhận thức cũ của con người hay là lịch sử phát triển nhận thức của con người về Mặt Trời, chúng ta sẽ khẳng định lại một lần nữa về những gì chúng ta đã biết về vị trí của chúng ta và của mặt Trời trong vũ trụ. Chúng ta sống trên Trái Đất, hành tinh thứ 3 (tính từ trong ra ngoài) và là hành tinh duy nhất có sự sống của hệ Mặt Trời. Mặt Trời của chúng ta là một ngôi sao nằm gần dìa của Milkyway - dải sáng vắt ngang bầu trời mà chúng ta vẫn thường gọi là Ngân Hà. Chính Mặt Trời đã mang lại sự sống cho chúng ta suốt mấy tỷ năm qua, còn tương lai của nó thì chúng ta sẽ biết thêm ở một trong những phần được nhắc tới dưới đây. Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiều kĩ hơn vầ Mặt Trời.  
2.Vài nét về ngôi sao Mặt trời Mặt Trời là một ngôi sao có khối lượng và kích thước thuộc loại trung bình so với các sao khác trong thiên hà. Nó nằm cách dìa củ Milkyway 14000 năm ánh sáng và cách trung tâm của nó khoảng 26000 năm ánh sáng, thuộc một nhánh của thiên hà xoắn Milkyway
*Theo biểu đồ quang phổ chúng ta đã biết, Mặt trời thuộc loài quang phổ G2V, là một sao thuộc dãy sao lùn vàng. _ quang phổ của một ngôi sao gồm 2 phần chính biểu thị độ sáng và độ trưng Độ sáng của ngôi sao được chia theo các cấp O,B,A,F,G,K,M với các chữ số tương ứng đi kèm từ 0 đến 9 (riêng O chỉ có từ 5 đến 9) Các sao O,B,A là các sao nóng sáng hơn Mặt Trời, các sao F,G là các sao kiểu Mặt Trời còn các sao K,M thì lạnh hơn. _ độ trưng (tức công suất bức xạ) của ngôi sao được chia thành các dãy trên biểu đồ như sau: Ia , Ib , II : dãy sao siêu khổng lồ III: dãy khổng lồ IV: dãy cận khổng lồ V: dãy sao lùn (trước đây lí hiệu là d) VI: dãy cận lùn VII: dãy lùn trắng Như vậy thì Mặt Trời là một sao thuộc dãy sao lùn, một sao lùn G2 tương ứng với một sao lùn vàng. *Mặt Trời có khối lượng gấp 330 000 lần khối lượng Trái Đất và cách Trái Đất của chúng ta 150 triệu km (1 đoan vị thiên văn) tương ứng với 8 phút ánh sáng. *Cấp sao biểu kiến của Mặt Trời là -26,72 và cấp sao tuyệt đối là 4,85 (cấp sao biểu thị mức độ sáng của các ngôi sao) *Nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời vào khoảng 6000K, một số chỗ xuất hiện vết đen thì có nhiệt độ khoảng 4800 - 5000 K *Nhiệt độ tại tâm Mặt Trời là khoảng 15 000 000 K, nhiệt độ này có được do phản ứng nhiệt hạch xảy ra liên tiếp trong nhân Mặt Trời. Chính phản ứng này cung cấp năng lượng cho Mặt Trời toả sáng.  
3.Sự hình thành và toả sáng của Mặt Trời Sự hình thành của Mặt Trời hay chính là sự hình thành của cả hệ Mặt Trời diễn ra cách đây chừng 5,1 tỷ năm. Người đề xướng ra giả thuyết về sự ra đoiwf của hệ Mặt Trời là Laplace, đến nay chúng ta vẫn công nhận giả thuyết này: Toàn bộ hệ Mặt Trời ra đời từ một đám khí bụi khổng lồ (một dạng tinh vân hành tinh). Cùng với thời gian, đám khí này ngày càng gia tăng khối lượng do sự gia nhập của vật chất bên ngoài. Khối lượng càng lớn, đám khí bụi càng co lại do hấp dẫn bản thân làm mật độ lớn dần. Sự có mặt của khối lượng lớn và sự chuyển động của chúng làm phát sinh các momen khiến cho toàn bộ khối khí bụi tự quay quanh tâm chung ngày càng nhanh. Sự co lại tiếp tục làm xuất hiện tại tâm khối khí một khối vật chất có mật độ lớn , đó chính là Mặt Trời. Khối khí bụi tiếp tục quay làm bứt ra các vành vật chất và trong mỗi vành vật chất lại có nhưng vị trí xuất hiện các khối có mật độ lớn tạo thành các hành tinh, rồi đến các vệ tinh quay quanh các hành tinh. Sự phát sáng và phát nhiệt của Mặt Trời là nhờ có phản ứng nhiệt hạt nhân diễn ra trong lòng nó. Phản ứng nhiệt hạt nhân này chỉ diễn ra khi có đủ diều kiện nhệt độ và áp suất. Mỗi vật thể đều có lực hấp dẫn huớng tâm của riêng ình và điều đó tạo ra ở tâm mỗi vật thể một áp suất tỷ lệ với khối lượng bản thân. Ở trường hợp của các ngôi sao (khối lượng tối thiểu là 80 lần khối luợng sao Mộc), khối lượng bản thân của chúng đủ lớn để áp suất tại tâm ngôi sao đạt đến điều kiện xảy ra các phản ứng nhiệt hạt nhân (nhiệt hạch). Thông thường, phản ứng này diễn ra là sự kết hợp của hạt nhân triti (hydro3) với một hydro1 hoặc một deutri (hydro2) để tạo thành một heli4. Phản ứng này là một dạng phản ứng dây chuyền giải phóng năng lượng rất lớn (được wúng dụng trong bomb khinh khí - bomb H) Ở Mặt Trời, phản ứng này diễn ra hơi khác một chút, không có sự có mặt của các hạt nhân Deutri và Triti nên sự tạo thành Heli 4 diễn ra liên tiếp từ các hạt nhân H1. mỗi cặp hạt nhân H kết hợp với nhau để tạo thành một hạt nhân H2 (Deutri), sau đó mỗi hạt nhân Deutri này nhân thêm một proton (hạt nhân H1) để tạo thành Triti, mỗi cặp Triti lại kết hợp trực tiếp với nhau tạo Heli4 và giải phóng ra 2 proton. Mỗi giai đoạn trong quá trình trên đều giải phóng ra các neutrino và rất nhiều bức xạ gamma, đây chính là nguồn cung cấp cho quá trình toả sáng và nhiệt lượng toả ra từ Mặt Trời.  
4.Bề mặt Mặt Trời khi quan sát Mặt Trời, chúng ta chỉ thấy một phần bề mặt của nó có ánh sáng rất mạnh và đây là toàn bộ phần bề mặt mà con người có thể quan sát và chụp ảnh được, đó là quang cầu (photosphere). Lớp quang cầu này có chiều dày khoảng 300 - 600 km và có nhiệt độ khoảng 5600K, lớp quang cầu này luôn chuyển động, là vùng hoạt động mạnh nhất trên bề mặt Mặt Trời. Việc đo phổ của quang cầu cho biết cấu tạo của Mặt Trời về mặt thành phần hóa học. Hầu hết các vạch phổ thu được từ quang cầu (phổ hấp thụ) là các vạch hẹp và sẫm, cho thấy thành phần của Mặt Trời hoàn toàn là khí và chủ yếu gồm các khí nhẹ.
Phía ngoài quang cầu là một lớp khí bụi gọi là nhật hoa. Nó giống như một lớp mây bụi che phủ khí quiyển của Mặt Trời, nhiệt độ và mật độ của lớp mây này thấp hơn rất nhiều quang cầu nên ta không thể thấy bằng mắt thường. Hình dạng của nhật hoa luôn thay đổi do nó chỉ là một đám khí bụi bị giữ lại do hấp dẫn Mặt Trời, chúng ta có thể thấy sự xuất hiện của chúng khi Nhật thực toàn phần xảy ra. Giữa nhật hoa và quang cầu là lớp sắc cầu (chromosphere) mỏng chuyển động trên bề mặt của quang cầu, lớp này nhìn chung rất mỏng và chỉ biểu hiện ở các lưỡi lửa bắn ra trên mặt ngôi sao và có dạng như những đám cháy khi nhìn qua các kính thiên văn. Khi nhật thực toàn phần xảy ra (xin được nói kĩ hơn về hiện tượng này ở phần sau), chúng ta không chỉ thấy nhật hoa mà còn có thể thấy một hiện tương đặc biệt nữa, đó là các vòng khí màu đỏ bắn lên cao đến 1000km và ở đó khá lâu. Đó là các tai lửa, chúng bắn ra từ quang cầu trên bề mặt Mặt Trời. Hiện tượng này là sự giải phóng năng lượng của các phản ứng hạt nhân và là sự trao đổi giữa sắc cầu và nhật hoa. Sự xuất hiện của các tai lửa này có nguyên nhân từ các từ trường xuất hiện trong lòng Mặt Trời. 4*.Các vết đen Mặt Trời Một trong các hiện tượng gây ảnh hưởng mạnh nhất lên Trái Đất của Mặt Trời là từ trường sinh ra bởi các vết đen, các vệt nhỏ màu đen mà đôi khi ta có thể quan sát được trực tiếp bằng mắt thường khi nhìn lên Mặt Trời.
Người đầu tiên quan sát các vết đen này là Ga