|
nvdtdnguyen
member
ID 14988
08/29/2006
|
Mặt trời
Mặt Trời (đôi khi c̣n gọi là Thái Dương) là định tinh (ngôi sao) ở trung tâm của hệ Mặt Trời. Hành tinh Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời, cũng như các thiên thể khác bao gồm các hành tinh khác, tiểu hành tinh, thiên thạch, sao chổi và bụi.
Trong khoa học, các ngôi sao sơ cấp mà các vật thể khác quay xung quanh nó được gọi là mặt trời, và các ngôi sao trong một hệ nhiều sao cũng được nói đến như là các mặt trời của các thiên thể trong hệ thống đó.
__________Thông tin chung_____________
Mặt Trời là ngôi sao thuộc chuỗi chính của biểu đồ Hertzsprung-Russell, với cấp quang phổ G2, có nghĩa là nó trong một mức độ nào đó nặng và nóng hơn các ngôi sao trung b́nh nhưng nhỏ hơn rất nhiều so với các sao xanh khổng lồ. Các sao G2 là nằm trên chuỗi chính và có tuổi thọ khoảng 10 tỷ năm (10 Ga), và Mặt Trời đă h́nh thành cách đây khoảng 5 Ga (5 tỷ năm) trước theo như kết quả tính toán của ngành niên đại vũ trụ học. Mặt Trời quay xung quanh tâm của Ngân Hà ở khoảng cách khoảng 25.000 đến 28.000 năm ánh sáng tính từ tâm thiên hà này, nó hoàn thành một chu kỳ quay vào khoảng 226 Ma (226 triệu năm). Vận tốc quỹ đạo là 217 km/s, có nghĩa là 1 năm ánh sáng bằng 1.400 năm và 1 đơn vị thiên văn (AU) bằng 8 ngày di chuyển của nó.
Kư hiệu thiên văn của Mặt Trời là một ṿng tṛn với một chấm ở tâm của nó.
Cảnh báo: Việc nh́n trực tiếp hay bằng các thiết bị tự tạo vào Mặt Trời có thể gây tổn thương cho vơng mạc và thị lực của người quan sát.
______Cấu trúc Mặt Trời__________
Mặt Trời gần như là một khối cầu hoàn hảo, với độ dẹt vào khoảng 9 phần triệu (chủ yếu là do lực hấp dẫn của Mộc Tinh), điều này có nghĩa là đường kính theo hai cực sai lệch nhiều nhất so với đường kính theo xích đạo là khoảng 10 km. Có điều này v́ hiệu ứng ly tâm của Mặt Trời tạo ra bởi sự tự quay là 18 triệu lần yếu hơn lực hấp dẫn bề mặt của nó (tại xích đạo).
Mặt Trời không có ranh giới rơ ràng như ở các hành tinh có đất đá. Ngược lại, mật độ các khí giảm dần xuống theo quan hệ số mũ theo khoảng cách tính từ tâm Mặt Trời. Bán kính của Mặt Trời được đo từ tâm tới phần ŕa ngoài của quang quyển.
Tại tâm của Mặt Trời, mật độ của nó khoảng 150 g/cm³, các phản ứng tổng hợp hạt nhân (nuclear fusion) chuyển hóa hiđrô thành hêli. Cứ mỗi giây có khoảng 8,9×1037 prôton (hạt nhân hiđrô) được chuyển hóa thành hạt nhân hêli. Nó giải phóng năng lượng theo tỷ lệ chuyển hóa khối lượng-năng lượng của 4,26 triệu tấn trên giây hay 383 yota watt (9,15×1016 tấn TNT trên giây) thoát ra khỏi bề mặt của Mặt Trời trong dạng các bức xạ điện từ trường và nơtrino (và trong quy mô nhỏ hơn như là động năng và nhiệt năng của plasma gió mặt trời cũng như năng lượng trong từ trường của Mặt Trời). Ḷ phản ứng hạt nhân, một số nhà vật lư học tin rằng một ngày nào đó sẽ cung cấp năng lượng cho loài người, cũng sử dụng các quy tŕnh tương tự để thu nhận năng lượng nguyên tử.
Nhật hoa có mật độ hạt khoảng 1011 hạt/m³, và quang quyển có mật độ hạt khoảng 1023 hạt/m³.
Trong một thời gian người ta đă cho rằng số lượng nơtrino sản xuất bởi các phản ứng nhiệt hạch trong Mặt Trời chỉ bằng một phần ba của số lượng dự báo theo lư thuyết, kết quả của nó là vấn đề nơtrino Mặt Trời. Một vài đài quan sát nơtrino đă được tạo ra, bao gồm cả Đài thiên văn nơtrino Sudbury để đo lượng nơtrino thoát ra khỏi Mặt Trời. Từ các đài thiên văn này và các thực nghiệm người ta đă nhận thấy rằng nơtrino có khối lượng tĩnh, và như vậy nó có thể chuyển thành những dạng khó phát hiện của nơtrino trong quá tŕnh bay từ Mặt Trời tới Trái Đất; v́ thế các phép đo và lư thuyết là phù hợp.
_________Từ trường____________
Mọi vật chất trong Mặt Trời đều ở dạng plasma v́ nhiệt độ cực cao. Điều này làm cho Mặt Trời quay nhanh hơn tại xích đạo của nó (khoảng 25 ngày) hơn là ở các vĩ độ cao (28 ngày ở gần cực). Sự tự quay chênh lệch theo các vĩ độ của Mặt Trời làm cho từ trường trở thành xoắn vặn với nhau, phun ra từ bề mặt Mặt Trời và gây nên các h́nh thái khác nhau của các vết đen và vết sáng trên bề mặt Mặt Trời. Chu kỳ hoạt động của Mặt Trời có liên quan đến sự gia tăng hay suy giảm của các vết đen này. Sự xuất hiện các vết đen ảnh hưởng mạnh mẽ đến các hành tinh, trong đó có Trái Đất của chúng ta. Khi tần suất vết đen mặt trời tăng cao, các ḍng điện tích được phóng ra mạnh mẽ từ Mặt Trời (c̣n gọi là gió Mặt Trời), tác động lên khí quyển Trái Đất, tạo ra các cơn băo từ và rối loạn vô tuyến.
_________Tính toán vị trí Mặt Trời_________
V́ đường chuyển động của Mặt Trời trên bầu trời thay đổi trong năm nên các thiết bị theo dơi dấu vết Mặt Trời hoàn toàn tự động phải được hướng dẫn bằng các tính toán liên tục. Pḥng thí nghiệm năng lượng tái sinh quốc gia của Mỹ đă cung cấp Thuật toán tính vị trí Mặt Trời (viết tắt tiếng Anh: SPA) của họ với tài liệu đầy đủ. Nguồn khác là libnova Cơ cấu bầu trời và thư viện tính toán thiên văn, nó cũng tính toán các tham biến như vị trí biểu kiến, các thời gian mọc, lặn và di chuyển giữa các thiên thể khác.
________Thám hiểm Mặt Trời___________
Để thu được các quan sát liên tục về Mặt Trời, Cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu và NASA đă hợp tác với nhau phóng Đài quan sát mặt trời và nhật quyển (SOHO) vào ngày 2 tháng 12 năm 1995.
Sự giàu có của các nguyên tố trong quang quyển được biết rất rơ từ các nghiên cứu quang phổ thiên văn, nhưng thành phần bên trong Mặt Trời th́ được biết ít hơn. Tàu Genesis, được thiết kế để lấy mẫu gió Mặt Trời, cho phép các nhà thiên văn có thể trực tiếp đo đạc thành phần vật chất của Mặt Trời. Nó trở lại Trái Đất năm 2004 và lẽ ra sẽ được phân tích, nhưng nó đă bị hư hại nặng khi hạ cánh do dù không mở khi đi vào bầu khí quyển của Trái Đất.
__________Mặt Trời là nguồn năng lượng khổng lồ______
Ánh sáng nói riêng, hay bức xạ điện từ nói chung, từ bề mặt của Mặt Trời được xem là nguồn năng lượng chính cho Trái Đất. Hằng số năng lượng mặt trời được tính bằng công suất của lượng bức xạ trực tiếp chiếu trên một đơn vị diện tích bề mặt Trái Đất; nó bằng khoảng 1370 Watt trên một mét vuông. Ánh sáng Mặt Trời bị hấp thụ một phần trên bầu khí quyển Trái Đất, nên một phần nhỏ hơn tới được bề mặt Trái Đất, gần 1000 Watt/m² năng lượng Mặt Trời tới Trái Đất trong điều kiện trời quang đăng. Năng lượng này có thể dùng vào các quá tŕnh tự nhiên hay nhân tạo. Quá tŕnh quang hợp trong cây sử dụng ánh sáng mặt trời và chuyển đổi CO2 thành ôxy và hợp chất hữu cơ, trong khi nguồn nhiệt trực tiếp là làm nóng các b́nh đun nước dùng năng lượng Mặt Trời, hay chuyển thành điện năng bằng các pin năng lượng Mặt Trời. Năng lượng dự trữ trong dầu mỏ được giả định rằng là nguồn năng lượng của Mặt Trời được chuyển đổi từ xa xưa trong quá tŕnh quang hợp và phản ứng hóa sinh của sinh vật cổ.
_______Mặt trời và tác hại đến mắt________
Ánh sáng Mặt Trời rất sáng, và nh́n trực tiếp vào Mặt Trời rất có hại cho mắt. Nh́n trực tiếp vào Mặt Trời vào lúc trưa nắng sẽ làm cho các sắc tố quang h́nh trong con ngươi mất màu tạm thời, có thể tạo ra hiện tượng đom đóm mắt và mù tạm thời. Nh́n thẳng vào Mặt Trời bằng mắt trần sẽ nhận khoảng 4 miliwatt ánh sáng vào con ngươi và làm nóng lên đủ để có thể gây tác hại. Nh́n thoáng qua Mặt Trời có thể gây cảm giác khó chịu nhưng không gây hại nhiều.
Nh́n Mặt Trời thông qua các thấu kính như song kính rất có hại nếu không có màn hấp thụ làm mờ tia sáng. Các màng làm mờ có bán tại các cửa hàng cung cấp sản phẩm hàn và máy chụp ảnh. Sử dụng đồ lọc thích hợp rất quan trọng như làm giảm độ sáng và cản các tia hồng ngoại và cực tím có thể làm hại cho mắt. Nh́n thẳng vào thấu kính để nh́n Mặt Trời có thể nhận khoảng 2 watt năng lượng trực tiếp vào mắt, gấp 300 lần hơn so với nh́n bằng mắt thường. Chỉ thoáng nh́n qua thấu kính mà không có đầu lọc có thể gây ra mù vĩnh viễn.
Trong hiện tượng nhật thực, điều kiện nguy hiểm có thể xảy ra đối với mắt bởi phản ứng của mắt với ánh sáng. Đồng tử được điều khiển bằng tổng ánh sáng của môi trường, không bằng ánh sáng của vật sáng nhất trong môi trường. Trong hiện tượng nhật thực, phần lớn ánh sáng bị cản lại bằng Mặt Trăng, nhưng phần ánh sáng không bị che khuất có lượng ánh sáng bằng một ngày b́nh thường. Trong ánh sáng mờ, đồng tử có hiện tượng giản nở từ 2 mm đến 6 mm, tăng điện tích tiếp nhận ánh sáng gấp 10 lần. Các phần tử trên con ngươi nhận trực tiếp từ ánh sáng Mặt Trời v́ thế gấp 10 lần b́nh thường, hay lúc không nhật thực. Nh́n trực tiếp nhật thực bằng mắt thường có thể gây ra sự hủy hoại từng phần trên vơng mạc, gây ra hiện tượng mù từng đốm trên mắt. Điều này đặc biệt ảnh hưởng với trẻ em và những người không có kinh nghiệm.
Trong lúc Mặt Trời mọc hay lặn, ánh sáng bị hấp thụ một phần do khoảng đường xa tới tầng khí quyển Trái Đất, ngoài ra ánh sáng c̣n bị làm mờ do bụi trong không khí, sương mù và độ ẩm trong không khí góp một phần trong sự hấp thu này nên không làm cho mắt khó chịu.
________Lịch sử và tương lai__________
Mặt Trời của chúng ta không có khối lượng đủ lớn để nổ tung như siêu sao. Ngược lại, trong ṿng 4-5 tỷ năm tới nó sẽ đi tới trạng thái sao khổng lồ đỏ của ḿnh, diễn ra khi nguồn hiđrô trong lơi cạn kiệt. Sau đó nó bắt đầu phun trào hêli và nhiệt độ phần lơi sẽ tăng lên đến 3×108K. Khi đó có thể do sự giăn nở của lớp ngoài cùng của Mặt Trời sẽ đạt đến vị trí hiện tại của quỹ đạo Trái Đất, các nghiên cứu gần đây cho rằng sự mất khối lượng của Mặt Trời trong giai đoạn đỏ khổng lồ trước đó sẽ làm quỹ đạo Trái Đất dịch ra xa hơn về phía bên ngoài, ngăn không cho nó bị nhấn ch́m. Sau giai đoạn đỏ khổng lồ, các xung nhiệt khổng lồ sẽ làm cho Mặt Trời phun ra các lớp bên ngoài của nó để tạo ra tinh vân. Mặt Trời sau đó sẽ trở thành sao lùn trắng, nguội dần đi vĩnh viễn.
Alert webmaster - Báo webmaster bài viết vi phạm nội quy
|
 |
|
nvdtdnguyen
member
REF: 95217
08/29/2006
|
+++++++++++ Vết đen Mặt Trời +++++++++++
Vết đen Mặt Trời là các khu vực tối trên bề mặt Mặt Trời. Độ sáng bề mặt của vết đen vào khoảng 1/4 độ sáng của những vùng xung quanh (độ sáng này là rất nguy hiểm đối với mắt người). Nguyên nhân xuất hiện vết đen là do nhiệt độ của chúng thấp hơn các vùng xung quanh (nhiệt độ vết đen vào khoảng 4000 đến 5000 K, theo định luật Stefan-Boltzmann, trong khi vùng xung quanh vào khoảng 6000 K), một hiện tượng gây ra bởi các biến đổi từ trường rất mạnh trên Mặt Trời. Trong quá tŕnh phát triển từ trường của vết đen cũng tăng dần.
Vết đen thường xuất hiện thành từng nhóm đặc biệt là các nhóm đôi, từ trường của các nhóm đôi thường khác cực. Những vết đen rộng nhất, đường kính vào cỡ 10 luỹ thừa 4 km, tồn tại khoảng 2 tháng, c̣n hầu hết các vết đen chỉ tồn tại vài ngày sau đó được thay thế bởi các vết đen khác.
Sự phân bố vết đen chủ yếu tập trung trong phạm vi từ 8 độ đến 35 độ hai bên đường xích đạo của Mặt trời.
___________Từ trường____________
Từ trừơng của Mặt Trời phải do các ḍng điện trong ḷng Mặt Trời tạo ra. Nhiều nguyên tử trong khí Mặt Trời bị ion hoá. Khi các electron và các hạt mang điện chuyển động tương đối đối với các nguyên tử và các ion, sẽ có các ḍng điện xuất trong ḷng Mặt Trời.
Có thể mô h́nh hoá vết đen Mặt Trời, theo phương diện điện từ học, bằng solenoid (các ṿng dây được quấn quanh một ống h́nh trụ). Các "ṿng dây" của solenoid tương ứng với khí ở biên giới của vết đen (khoảng 103 km) tạo ra từ trường là đồng nhất (đúng cho trường hợp solenoid dài hơn rất nhiều so với đường kính của nó).
Một solenoid "dài vô hạn" được quấn bởi n ṿng dây trên một mét mang ḍng điện I ampe sẽ tạo ra từ trường đồng nhất ở bên trong với cường độ:
B = 4 π 10-7 nI tesla
Giá trị quan sát được của B trong vết đen Mặt Trời là 0,15 T, suy ra nI có giá trị 1,2 105 A/m, ḍng điện quanh solenoid dọc theo mỗi mét dài.
Độ sâu thực sự của một vết đen và từ trường của nó ước tính là 3,104 km, suy ra ḍng điện tổng cộng quay quanh vết đen Mặt Trời là 4,1012 A.
Có một sự khác biệt giữa vết đen Mặt Trời với solenoid trong pḥng thí nghiệm. Các ṿng dây của solenoid có điện trở và ḍng điện chạy qua sẽ toả ra nhiệt lượng. Ḍng điện trên vết đen Mặt Trời không có cản trở và không toả nhiệt, như trong nam châm siêu dẫn, chạy măi cho đến khi có ngoại lực làm nó biến mất.
|
|
|
|
nvdtdnguyen
member
REF: 95218
08/29/2006
|
++++++++++++ Gió Mặt Trời ++++++++++++
Gió Mặt Trời là một luồng hạt điện tích giải phóng từ vùng thượng quyển của các ngôi sao. Khi gió này được phát ra từ những ngôi sao khác với Mặt Trời của chúng ta th́ nó c̣n được gọi là gió vũ trụ.
Gió Mặt Trời mang các hạt electron và proton ở năng lượng cao, khoảng 500 KeV, v́ thế chúng có khả năng thoát ra khỏi lực hấp dẫn của các ngôi sao nhờ năng lượng nhiệt cao này. Nhiều hiện tượng có thể được giải thích bằng gió Mặt Trời, trong đó bao gồm: băo từ, khi ḍng hạt mang điện này tác dụng lên các đường cảm ứng từ của Trái Đất; hiện tượng cực quang, được sinh ra khi các hạt trong gió Mặt Trời tương tác với từ trường của các hành tinh và tạo nên các màu sắc đặc trưng ở ban đêm trên bầu trời; lời giải thích tại sao đuôi của các sao chổi luôn luôn hướng ra ngoài Mặt Trời; cùng với sự h́nh thành của các ngôi sao ở khoảng cách xa.
[sửa]
Lịch sử
Năm 1916, nhà nghiên cứu người Na Uy Kristian Birkeland đă là người đầu tiên đưa ra dự đoán về gió Mặt Trời. Ông cho rằng "Theo cái nh́n của vật lư học, th́ các luồng tia Mặt Trời không hoàn toàn chỉ là các hạt mang điện tích dương hoặc âm, mà nó chứa đồng thời cả 2 điện tích này". Điều này có nghĩa là gió Mặt Trời mang đồng thời các ion âm và ion dương.
Ba năm sau đó, năm 1919, Frederick Lindemann miêu tả rằng luồng điện tích là các hạt này phân cực, các proton và electron đều được phát ra từ Mặt Trời, h́nh thành nên gió này.
Vào những năm 1930, bằng việc quan sát sự bùng nổ của các luồng hạt trong hiện tượng nhật thực, các nhà khoa học đă cho rằng nhiệt độ của cực quang Mặt Trời phải hàng triệu độ C. Một vài hướng nghiên cứu hứa hẹn đă được thực hiện, để xác định nhiệt độ cực lớn này. Vào giữa thập niên 1950, nhà toán học người Anh Sydney Chapman đă thu ḍ và tính toán được các đặc tính của một chất khí có nhiệt độ tương đương với nhiệt độ này và xác định nó là một luồng nhiệt siêu dẫn được lan truyền trong không gian, xa hơn quỹ đạo của Trái Đất. Cũng trong những năm này, một nhà khoa học người Đức có tên là Ludwig Biermann quan sát và lấy làm ngạc nhiên khi thấy các sao chổi, dù đi đến gần hoặc đi ra xa Mặt Trời, đều tạo ra những cái đuôi hướng ra bên ngoài Mặt Trời. Biermann đưa ra giả thuyết rằng do Mặt trời đă tạo ra một luồng hạt ổn định và đẩy đuôi của các sao chổi này ra bên ngoài.
Eugene Parker hiểu ra rằng luồng nhiệt từ Mặt Trời trong mô h́nh của Chapman, và hiện tượng đuôi sao chổi luôn hướng ra bên ngoài Mặt Trời trong giả thuyết của Biermann cùng xuất phát từ một hiện tượng. Parker chỉ ra rằng mặc dù cực quang của Mặt Trời bị hút mạnh mẽ bởi lực hấp dẫn, nó vẫn là một luồng dẫn nhiệt tốt và ở nhiệt độ cao ngay cả khi cách xa với Mặt Trời. Do lực hấp dẫn giảm dần với khoảng cách, cực quang ở vùng khí quyển ngoài của Mặ Trời sẽ thoát vào trong không gian.
V́ không đồng t́nh với quan điểm của Parker về việc cho rằng gió Mặt Trời có cường độ mạnh, nên 2 bài báo của ông gửi đến tạp chí Astrophysical Journal năm 1958 đă không được đăng. Tuy nhiên nó vẫn được Subrahmanyan Chandrasekhar, giải Nobel Vật lư năm 1983, lưu giữ lại.
Tháng 1 năm 1959, lần đầu tiên các quan sát và tính toán về cường độ của gió Mặt Trời đă được vệ tinh nhân tạo Luna 1 của Liên Xô thu thập và thực hiện. Tuy nhiên, việc có tăng gia tốc của các luồng gió mạnh đă không được giải thích hoàn toàn bằng lư thuyết của Parker.
Những năm cuối của thập niên 1990, máy đo phổ cực tím ṿng (Ultraviolet Coronagraph Spectrometer - UVCS) trên tàu vũ trụ quan sát Mặt Trời (Solar and Heliospheric Observatory - SOHO) đă phát hiện thấy các vùng tăng gia tốc của gió Mặt Trời mạnh bắt nguồn từ các cực của Mặt Trời, và chỉ ra rằng gia tốc của gió lớn hơn so với các tính toán về dự giăn nở nhiệt động lực học đơn thuần. Mô h́nh của Parker dự đoán rằng gió Mặt Trời sẽ tạo ra các bước chuyển tiếp từ các ḍng vượt âm (supersonic) tại độ cao vào khoảng 4 lần bán kính của Mặt Trời trên quyển sáng (photosphere). Tuy nhiên, điểm chuyển tiếp này nay đă hạ xuống thấp hơn nhiều, chỉ vào khoảng 1 bán kính Mặt Trời trên quyển sáng, điều này dẫn đến những cơ chế khác đă làm tăng gia tốc cho gió Mặt Trời.
________Đặc điểm_________
Trong hệ Mặt Trời, các thành phần của gió Mặt Trời là tương đồng với các thành phần trong cực quang của Mặt Trời, ở đó có 73% là hiđrô ion hóa, 25% là heli ion hóa, phần c̣n lại là các ion tạp chất. Trong khi thành phần của một plasma có, 95% là các hiđrô ion bậc 1, 4% là heli ion bậc 2, và 0,5% là các ion phụ khác. Thành phần chính xác của gió Mặt Trời khó được tính toán, đó là do ảnh hượng của hiện tượng dao động (fluctuation) diện rộng. Một mẫu thử đă được tàu Genesis mang về Trái Đất năm 2004 để được xét nghiệm, nhưng tàu này đă bị nổ khi vào trong tầng khí quyển của Trái Đất. Cũng có khả năng cho rằng mẫu thí nghiệm Mặt Trời này đă ảnh hưởng đến hoạt động của tàu.
Khi đến gần Trái Đất, vận tốc của gió Mặt Trời biến đổi trong khoảng 200-889 km/s, vận tốc trung b́nh là vào khoảng 450 km/s. Xấp xỉ 1 × 109 kg/s vật chất của Mặt Trời bị mất qua sự giải phóng gió Mặt Trời, và có khoảng một phần năm trong số đó là do hiện tượng fussion, tương tương với khoẳng 4,5 Tg (hay 4,5 × 109 kg) khối lượng chuyển sang năng lượng mỗi giây. Khối lượng tiêu hao này tương tương với một đồi đá cao 125 m trên mặt đất, trên một giây, và với tốc độ này, th́ Mặt trời sẽ ngừng hoạt động sau khi tiêu hao hết lượng vật chất của nó vào khoảng 1 × 1013 năm. Tuy nhiên, những hiểu biết của chúng ta về sự h́nh thành của các ngôi sao chỉ ra rằng gió Mặt Trời hiện tại đă mạnh hơn so với trong quá khứ xa, vào khoảng 1000 lần, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến lịch sử của các khí quyển các hành tinh, trong đó có khí quyển sao Hỏa.
Khi gió Mặt Trời trở thành một plasma, th́ nó sẽ mang các đặc tính của một plasma hơn là một khí đơn giản. Ví dụ, nó dẫn điện rất tốt v́ thế các đường sức từ từ Mặt Trời được mang theo cùng với gió này. Áp suất động của gió chi phối áp suất từ trong cả hệ Mặt Trời v́ thế từ trường bị đẩy theo đường xoắn ốc Archimedes bằng việc kết hợp chuyển động hướng ngoại và quy của Mặt Trời. Phụ thuộc vào bán cầu và pha của chu kỳ Mặt Trời, các trường xoắn ốc từ trường sẽ đi vào hoặc đi ra, từ trường sẽ đi theo h́nh dạng xoắn ốc này trên các phần của cực bắc và cực nam của bán cầu, nhưng với chiều ngược lại. Hai vùng từ này được phân chia bởi một mặt phẳng điện helio (ḍng điện được tạo ra trên một mặt cong). Mặt helio này có h́nh dạng gần giống với mẫu hoa soắn trên áo của diễn viên múa balê (ballet), và h́nh dạng của nó thay đổi theo chu kỳ của Mặt Trời, mỗi khi từ trường của Mặt Trời thay đổi, vào khoảng 11 năm Trái Đất.
Gió mặt trời được thổi ra đến ranh giới hệ Mặt Trời rồi trộn lẫn với khí giữa các ngôi sao. Tàu vũ trụ Pioneer 10, phóng vào 1972, đi tới Mộc Tinh và Thổ Tinh và tàu Voyager 1 hiện ở cách Mặt Trời 70 đ.v.t.v đều ghi nhận gió mặt trời đang thổi qua chúng.
_________Ảnh hưởng__________
Gió Mặt Trời là nguyên nhân dẫn đến các trận băo từ, và nó có liên hệ trực tiếp đến hiện tượng cực quang của Trái Đất và trên các hành tinh khác.
Khi gió Mặt Trời tới Trái Đất, nó có tốc độ khoảng từ 400 km/s đến 700 km/s. Nó ảnh hưởng trực tiếp đến từ quyển của Trái Đất. Ở phía trước từ quyển, các ḍng điện tạo ra lực ngăn chặn gió mặt trời và làm đổi hướng nó ở xung quanh vành đai bảo vệ. Hiện tượng tương tự cũng xảy ra với các hành tinh trong hệ Mặt Trời có từ quyển.
Băo từ trên trái đất
Băo từ, c̣n gọi là băo địa từ trên Trái Đất, là những thời kỳ mà kim la bàn dao động mạnh. Có 2 nguyên nhân chính dẫn đến hiện tượng băo từ. Nguyên nhân thứ nhất do ḍng hạt mang điện phóng ra từ các vụ bùng nổ trên Mặt Trời, hay c̣n gọi là gió Mặt Trời tác dụng lên các đường cảm ứng từ của Trái Đất. Nguyên nhân thứ hai là thỉnh thoảng lại có sự kết nối từ trường của Trái Đất với từ trường của Mặt Trời. Đây là một hiện tượng hiếm khi xảy ra trong môi trường vũ trụ bao la, tuy nhiên, mỗi khi có sự kết nối từ trường này các hạt điện tích di chuyển dọc theo từ trường, có thể đi vào từ quyển dễ dàng, tổng hợp lên ḍng điện và làm cho tử thông biến đổi theo thời gian. Trong những dịp này Mặt Trời phát ra một lượng chất cực quang khi các đường sức từ của Trái Đất và Mặt Trời được kết lối một cách trực tiếp.
Các quá tŕnh của băo từ có thể được miêu tả như sau:
1. Các ḍng hạt mang điện phóng ra từ Mặt Trời sinh ra một từ trường, có độ lớn vào khoảng 6,10-9 tesla.
2. Từ trường này ép lên từ trường Trái Đất làm cho từ trường nơi bị ép tăng lên.
3. Khi từ trường Trái Đất tăng lên, từ thông sẽ biến thiên và sinh ra một ḍng điện cảm ứng chống lại sự tăng từ trường của Trái Đất (theo định luật Lenz).
4. Ḍng điện cảm ứng này có thể đạt cường độ hàng triệu ampere chuyển động ṿng quanh Trái Đất và gây ra một từ trường rất lớn tác dụng lên từ trường Trái Đất.
5. Hiện tượng này tiếp diễn làm cho từ trường Trái Đất liên tục biến thiên và kim la bàn dao động mạnh.
Nếu hướng của từ trường trong tầng điện ly hướng về phía Bắc, giống như hướng của từ trường Trái Đất, băo địa từ sẽ lướt qua hành tinh của chúng ta. Ngược lại, nếu từ trường hướng về phía Nam, ngược với hướng từ trường bảo vệ của Trái Đất, các cơn băo địa từ mạnh sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới Trái Đất. Mặc dù khí quyển Trái Đất chặn được các ḍng hạt năng lượng cao đến từ Mặt Trời này (gồm electron và proton), nhưng các hạt đó làm xáo trộn từ trường của hành tinh, cụ thể là quyển từ, có thể gây ra rối loạn trong liên lạc vô tuyến hay thậm chí gây mất điện.
Các vụ phun trào khí và nhiễm điện từ Mặt Trời được xếp theo 3 cấp: C là yếu, M là trung b́nh, X là mạnh. Tùy theo cấp cao hay thấp mà ảnh hưởng của nó lên từ trường Trái Đất gây ra băo từ nhiều hay ít. Băo từ được xếp theo cấp từ G1 đến G5, G5 là cấp mạnh nhất. Theo nhiều nghiên cứu th́ hiện nay các cơn băo từ xuất hiện nhiều hơn và mạnh hơn, điều này cho thấy rằng Mặt Trời đang ở vào thời kỳ hoạt động rất mạnh.
Thời kỳ có băo từ là thời kỳ rất nguy hiểm cho người có bệnh tim mạch bởi v́ từ trường ảnh hưởng rất mạnh đến hoạt động của các cơ quan trong hệ tuần hoàn của con người. Ngoài ra từ trường của Trái Đất cũng giúp cho một số loài động vật thực hiện một số chức năng sống của chúng như là chức năng định hướng do đó băo từ cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến sự sinh sống của các loài này.
Cực quang
Cực quang xuất hiện là do các hạt mang điện trong luồng vật chất từ Mặt Trời phóng tới hành tinh, khi các hạt này tiếp xúc với từ trường của hành tinh th́ chúng bị đổi hướng do tác dụng của lực Lorentz. Lực này làm cho các hạt chuyển động theo quỹ đạo xoắn ốc dọc theo đường cảm ứng từ của hành tinh. Tại hai cực các đường cảm ứng từ hội tụ lại và làm cho các hạt mang điện theo đó đi sâu vào khí quyển của hành tinh.
Khi đi sâu vào khí quyển các hạt mang điện va chạm với các phân tử, nguyên tử trong khí quyển hành tinh và kích thích các phân tử này phát sáng. Do thành phần khí quyển hành tinh chứa nhiều khí khác nhau, khi bị kích thích mỗi loại khí phát ra ánh sáng có bước sóng khác nhau, tức là nhiều màu sắc khác nhau do đó tạo ra nhiều dải sáng với nhiều màu sắc trên bầu trời ở hai cực.
Màu cụ thể nào đó của cực quang phụ thuộc vào loại khí cụ thể của khí quyển và trạng thái tích điện của chúng cũng như năng lượng của các hạt đâm vào khí của khí quyển. Ôxy nguyên tử chịu trách nhiệm cho hai màu chính là lục (bước sóng 557,7 nm) và đỏ (630,0 nm) ở các cao độ cao. Nitơ sinh ra màu lam (427,8 nm) (các ion) cũng như màu đỏ biến đổi nhanh từ ranh giới thấp của các cung cực quang đang hoạt động.
Ảnh hưởng đến động vật
Một trong những dấu hiện rơ ràng nhất của việc từ trường ảnh hướng đến động vật đă được quan sát, như là một khám phá quan trọng trong khoa học đó là vào mùa thu năm 1957, khi Hans Fromme, một nhà nghiên cứu tại viện động vật Frankfurt, Đức thấy rằng một số con chim cổ đỏ châu Âu mà ông đă giữ trong lồng chạy nhảy một cách không ngừng và dồn về phía Nam của chiếc lồng. Không có điều ǵ lạ thường ở đây: nó chỉ được xem như một sự cạnh tranh trong quá tŕnh di cư của các con chim, như việc các con chim này thường bay về Tây Ban Nha để lánh động vậy.
Điều ngạc nhiên là ở chỗ các con chim này được giữ ở trông lồng, nơi mà chúng không thể quan sát thấy được các vùng đất, hay các ḍng đối lưu, không thể thấy Mặt Trời hay các ngôi sao, vậy sao chúng có thể định hướng được? Và Fromme đă nghĩ ngay đến việc, chính từ trường của Trái Đất đă tác động đến các con chim cổ đỏ này, giúp chúng định hướng được đâu là phía Nam, đâu là hướng Bắc.
Một loạt các nghiên cứu sau đó được thực hiện bởi Fromme và một số nhà nghiên cứu khác đă chỉ ra rằng động vật có khả năng nhận biết các thay đổi của từ trường. Động vật hay như những con chuột đồng, kỳ giông, chim sẻ, cá hồi, tôm hùm, và cả vi sinh vật nữa, đều có thể cảm nhận được từ trường.
Câu hỏi đặt ra là làm sao chúng ta biết được các thực thể sống có khả này? Một phương pháp tiêu chuẩn để kiểm tra đó là ném một quả bóng từ đến con vật cần được thí nghiệm. Ví dụ, muốn thí nghiệm một con chuột chũi, một nhóm nghiên cứu từ trường tại Tel Aviv đă xây dựng một mê cung có khả năng thay đổi từ trường. Sau đó họ kiểm tra với 2 nhóm chuột khác nhau, một nhóm trong từ trường, và nhóm c̣n lại ở một pha lệch 180° của từ trường đó, để xem liệu chúng có định hướng được ổ và khoang chứa thức ăn của chúng hay không. Kết quả, một nhóm chuột luôn xây dựng các ổ và khu lưu trữ ở phía nam của mê cung, nhóm chuột c̣n lại th́ tạo các khoang ở phía bắc.
Điều này chứng tỏ chuột chũi có khả năng định hướng nhờ từ trường, và chúng sử dụng nó giống như chúng ta sử dụng một chiếc la bàn.
Một thí nghiệm khác được thực hiện, lúc này nhóm nghiên cứu lấy 24 con chuột chũi mù cho chúng chạy đua để đến một đầu mê cung phức tạp hơn. Kết quả, một nửa trong số chúng trở nên kinh nghiệm và về đích một cách nhanh chóng, nửa c̣n lại ṃ theo đường đă đi của nhóm truớc để về đích. Điều này chứng tỏ khả năng cảm nhận từ trường của mỗi con chuột chũi cũng có sự khác nhau.
______________Nghiên cứu_____________
Lư thuyết
Mặt Trời tạo ra một ḍng điện tích của các electron và proton vào khoảng 300 đến 400 km/s, được biết đến như là gió Mặt Trời. Thông thường, Mặt Trời cùng giải phóng ra lượng vật chất cực quang hay c̣n gọi là CME (coronal mass ejections) với năng lượng hoạt động lớn. Các CME này di chuyển với vận tốc lớn hơn vận tốc nền của gió Mặt Trời. Nếu như CME có vận tốc đủ lớn th́ nó sẽ dẫn trước luồng gió này để h́nh thành nên các mũi sốc b́nh phong (shock front), gần giống với các luồng sóng trên Trái Đất, ở đó sự đứt quăng, rời rạc của vận tốc, mật độ, nhiệt độ và độ lớn từ trường của các cơn gió Mặt Trời sẽ được quan sát. Ảnh hưởng của các mũi sốc b́nh phong Mặt Trời này sẽ tác động đến từ trường của Trái Đất. Kết quả của các trận băo từ sẽ tác động rơ rệt đến hoạt động của cực quang trên toàn thế giới, nếu như sự phân bố của CME đủ lớn. Các CME lớn có khả năng tạo ra các cực quang khả kiến ở các vùng nhiệt đới của Trái Đất.
Nghiên cứu về hiện tượng gió, cùng với các mũi b́nh phong Mặt Trời đă phát hiện ra nhiều kết quả bất ngờ. Trong nghiên cứu của tiến số Echer và Ganzalez qua việc quan sát 574 mẫu b́nh phong sóng Mặt Trời khác nhau, từ 1973 đến 2000. Trong thời gian đó, các nhà nghiên cứu đă cho rằng các b́nh phong sóng Mặt Trời sẽ hoạt động một cách tương tự và mang các đặc điểm giống nhau theo chu kỳ hàng tháng. Ví dụ, nếu một mũi b́nh phong được quan sát mỗi tháng th́ tỉ lệ quan sát được của mũi này trong một tháng phải là 1/12 = 8,3%. Tuy nhiên kết quả quan sát đă không giống như vậy. Thay vào đó, các nhà nghiên cứu phát hiện rằng trong tháng 7 khả năng quan sát của mũi diễn ra với hiệu suất 10,4%, và nhẩy lên 13,9% trong tháng 11. Điều này chứng tỏ cần phải có một lư thuyết nào đó để giải thích cơ chế tăng khả năng xuất hiện của mũi b́nh phong ở tháng 7 và tháng 11 này.
Qua việc phân tích các dữ liệu thu thập được ở từng giải đoạn trước, các nhà nghiên cứu đă phát hiện thấy tần số xuất hiện của mũi b́nh phong tăng chính là việc có các điều kiện thuận lợi để h́nh thành b́nh phong này hơn, như việc vận tốc gió Mặt Trời thấp hơn, mật độ cao hơn. Các tham số vận tốc và mật độ thu được từ số liệu năm 1965 có thể được biến đổi để thích hợp với các kết quả thực nghiệm sau đó, tuy nhiên, điều ngạc nhiên chính là việc nó dự đoán cường độ mũi b́nh phong xuất hiện ở tháng 7 lớn hơn tháng 11. Điều này chỉ ra rằng đă có một cơ chế nào đó tác động và ảnh hưởng đến sự xuất hiện, cũng như cường độ của gió Mặt Trời. Các mô h́nh lư thuyết mới cần được đề xuất, và kiểm chứng để giải thích cho các số liệu đă thu thập được.
Thực nghiệm
Gió Mặt Trời là một trong những hướng nghiên cứu chính trong vật lư Thái dương hệ. Song song với việc xây dựng các lư thuyết và đưa ra các dự đoán, việc xây dựng các dự án thăm ḍ, để thu thập dữ liệu cho lư thuyết đóng một vai tṛ vô cùng quan trọng.
Tàu thăm ḍ Ulysses
Ulysses là tàu vũ trụ được thiết kế để phục vụ cho việc khám phá các vùng không gian chưa được biết đến trên cực bắc và cực nam của Mặt Trời. Ulysses là kết quả của sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ châu Âu (European Space Agency, ESA) và Cục Không gian và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA). ESA có nhiệm vụ thiết kế tàu vũ trụ cùng với tập huấn đội ngũ điều khiển tàu dưới mặt đất. NASA có nhiệt vụ phóng tàu, bằng tàu con thoi Discovery tháng 10 năm 1990, và chịu trách nhiệm thông tin cũng như thu thập dự liệu của toàn bộ phi vụ. Tàu thăm ḍ Ulysses bay tới sao Mộc tháng 2 năm 1992, nhưng đó chỉ là một bước nghỉ chuyển tiếp trước khi đi vào quỹ đạo của Mặt Trời. Sứ mệnh của Ulysse là nghiên cứu từ trường của Mặt Trời, ḍng plasma gió Mặt Trời và tia vũ trụ thoát ra từ Mặt Trời. Có tất cả 12 thiết bị được đặt trên tàu thăm ḍ Ulysses để giúp cho các nhà khoa học thu thập các dữ liệu cần thiết.
Các hiện tượng nghiên cứu bởi tàu thăm ḍ Ulysses có ảnh hưởng mật thiết đến chu kỳ 11 năm của Mặt Trời. Sứ mệnh đầu tiên đă hoàn thành tháng 9 năm 1995, khi nó bay trên một nửa chu kỳ của Mặt Trời. Sứ mệnh thứ hai sẽ được thực hiện ở nửa chu kỳ c̣n lại. Khi đó nó sẽ nghiên cứu các tia sáng rực của Mặt Trời, cùng ḍng vật chất cực quang.
Tàu thăm ḍ SOHO
Đôi lúc khi nghe radio, âm thanh bị ngắt quăng, có ai đă nghĩ rằng các hoạt động của Mặt Trời ảnh hưởng đến sự ngắt quăng này không? Các nhà khoa học đang t́m hiểu và nghiên cứu ảnh hưởng của các sự kiện diễn ra trên Mặt Trời với tác động của nó trên Trái Đất. SOHO (viết tắt cho Solar and Heliospheric Observatory) có nhiều hy vọng sẽ có câu trả lời cho câu hỏi trên. SOHO cũng là kết quả của sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ châu Âu và NASA. Dự án này được xây dựng từ năm 1995, với nhiệm vụ nghiên cứu ảnh hưởng của các đợt hoạt động mạnh của Mặt Trời. Sứ mệnh đầu tiên của nó đă hoàn thành năm 1997, tuy nhiên các nhà nghiên cứu vẫn mong đợi nhiều kết quả đến sau đó. Cũng với cùng 12 thiết bị, mỗi thiết bị có một nhiệm vũ khác nhau như nghiên cứu điện tích trong của Mặt Trời, và vùng ngoài khí quyển, cũng như nguồn gốc của gió Mặt Trời.
Một trong những kết quả cần phải kể đến của tàu SOHO đó là việc phát hiện các trận lốc trên bề mặt của Mặt Trời, cũng như sao chổi Hale-Bopp, có bán kính hạt tâm lên đến 15-19 km, lớn hơn rất nhiều so với dự đoán ban đầu, từ 3-4 km.
|
|
|
|
nvdtdnguyen
member
REF: 95220
08/29/2006
|
+++++++++ Năng lượng Mặt Trời+++++++
Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của ḍng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạt nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này. Ḍng năng lượng này sẽ tiếp thu phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa.
Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ nh́n thấy. Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh 3,827×1026 Jule.
____________Trên trái đất___________
Năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng quan trọng điều khiển các quá tŕnh khí tượng học và duy tŕ sự sống trên Trái Đất. Ngay ngoài khí quyển Trái Đất, cứ mỗi một mét vuông diện tích vuông góc với ánh nắng Mặt Trời, chúng ta thu được ḍng năng lượng khoảng 1.400 Jule trong một giây.
Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quư báu.
Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời. Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho b́nh đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều ḥa Mặt Trời.
Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khai thác được. Trái Đất, trong mô h́nh năng lượng này, gần giống b́nh đun nước của những động cơ nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành động năng của các ḍng chảy của nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóa học và vật lư của các ḍng chảy này.
Thế năng của nước mưa có thể được dự trữ tại các đập nước và chạy máy phát điện của các công tŕnh thủy điện. Một dạng tận dụng năng lượng ḍng chảy sông suối có trước khi thủy điện ra đời là cối xay nước. Ḍng chảy của biển cũng có thể làm chuyển động máy phát của nhà máy điện dùng ḍng chảy của biển.
Ḍng chảy của không khí, hay gió, có thể sinh ra điện khi làm quay tuốc bin gió. Trước khi máy phát điện dùng năng lượng gió ra đời, cối xay gió đă được ứng dụng để xay ngũ cốc. Năng lượng gió cũng gây ra chuyển động sóng trên mặt biển. Chuyển động này có thể được tận dụng trong các nhà máy điện dùng sóng biển.
|
1
|
|
|
Kí hiệu:
:
trang cá nhân :chủ
để đă đăng
:
gởi thư
:
thay đổi bài
:ư kiến |
|
|
|
|
|
