10 Vạn Câu Hỏi Vì Sao

Phần 18

Mặt trăng chuyển động với vận tốc bao nhiêu kilomet trong một phút?

Nếu cung cấp cho bạn một vài con số, các bạn sẽ dễ dàng tính toán đó là một con số khổng lồ. Giả thiết rằng quỹ đạo của Mặt trăng là hình tròn, sau đó tính khoảng thời gian mà Mặt trăng chuyển động hết một vòng lấy phút làm đơn vị, ta có thể tính ra được tốc độ chuyển động của Mặt trăng.

Các con số cơ bản: khoảng cách trung bình Trái đất Mặt trăng là 388.400 km, thời gian Mặt trăng chuyển động hết một vòng quỹ đạo là 27,32166 ngày (tức là 27 ngày giờ 43 phút). Có người hỏi thế liệu từ tuẩn trăng tròn đến tuẩn trăng tròn mới có phải là 29 ngày rưỡi không? Đúng vậy. Thời gian để trăng tròn so với thời gian để Mặt trăng đi hết một vòng trên quỹ đạo đi có dài hơn.

Nếu cho quỹ đạo của Mặt trăng tròn so với thời gian để Mặt trăng đi hết một vòng quỹ đạo thì có dài hơn.

Nếu cho quỹ đạo của Mặt trăng là hình tròn thì khoảng đường đi trên quỹ đạo của Mặt trăng sẽ là 384.400 km x 2 x 3,1414 = 2.415.256 km. Nếu đổi khoảng thời gian Mặt trăng di chuyển hết một vòng ra đơn vị phút ta có: 27,321256 x 24 x 60 = 39343 phút. Dựa vào các số liệu này ta có thể tính ra tốc độ chuyển động của Mặt trăng trên quỹ đạo sẽ là:

2415256 : 39343 = 61,38 km hoặc 1023 m/s

Tốc độ này nhanh gấp 3 lẩn tốc độ chuyển động của Trái đất trên quỹ đạo (là 340 m/s). Tuy nhiên, đó chỉ là tốc độ trung bình, vì quỹ đạo của Mặt trăng lại có hình elip, thực tế tốc độ chuyển động của Mặt trăng lúc nhanh lúc chậm; lúc ở gẩn Trái đất nhất tốc độ chuyển động của Mặt trăng là 64,85 km/s, còn lúc ở xa Trái đất nhất tốc độ chuyển động của Mặt trăng sẽ là 58,10 km/s.

Những sắc thái kỳ diệu của vầng trăng

Nói đến ánh trăng người ta thường liên tưởng đến màu trắng bạc và cho rằng những cảm nhận khác nhau về màu là do xúc cảm gây nên. Thật ra điều này không phải do xúc cảm, mà là do những phản ứng quang học khác nhau trong thời gian ánh trăng.

Từ thập niên 1960, các nhà thiên văn học đã sử dụng những loại phim ảnh cực nhạy để làm sáng tỏ về màu trăng. Mặt trăng chỉ hoàn toàn trắng vào ban ngày. Điều này là do màu xanh da trời được hoà vào màu vàng chính của mặt trăng.

Trong những ngày có trăng, vào buổi chiều hoặc sẩm tối, màu xanh da trời yếu đi, mặt trăng trở nên vàng hơn, và đến một lúc nào đó sẽ gẩn như vàng tuyền. Khi hoàng hôn tắt hẳn, trăng lại trở nên trắng vàng. Trong thời gian còn lại của đêm, trăng giữ màu vàng sáng.

Vào mùa Đông, trong những đêm trời quang đãng, khi trăng lên cao có vẻ trắng hơn. Nhưng khi xuống gẩn tới chân trời, trăng lại có màu đỏ và cam.

Nếu quanh mặt trăng có những đám mây hồng cam, ánh trăng chuyển sang màu lá cây pha xanh lơ. Sự tương phản màu sắc như vậy được thấy rõ hơn trong những ngày trăng lưỡi liềm. Sự tương phản giảm bớt khi trăng đẩy thêm. Nhìn qua ánh sáng nến vốn có màu sắc hơi đỏ, trăng cũng sẽ có màu xanh lá cây pha xanh lơ.

Thị giác cũng bị đánh lừa. Nếu bạn nhìn vào một đống lửa màu cam khoảng nửa tiếng, sau đó nhìn lên mặt trăng, bạn sẽ thấy nó có màu lam.

Mặt trăng cũng như Mặt trời, khi ở vị trí thấp gẩn sát đường chân trời, chúng có màu vàng cam, đôi khi đỏ sậm như màu máu. Đó là do sự khúc xạ các chùm tia sáng trong khí quyển và cũng do trạng thái của chính khí quyển.

Cũng có một trường hợp khác ánh trăng mang sắc máu. Đó là ánh trăng sau nguyệt thực. Vì ánh trăng là do sự phản chiếu ánh sáng Mặt trời. Trong thời gian nguyệt thực, Trái đất che khuất mặt trăng. Bẩu khí quyển của Trái đất phân tán tia xanh nhiều hơn tia đỏ. Trong thời gian Trái đất bắt đẩu ra khỏi vùng che mặt trăng, những tia đỏ đi đến mặt trăng nhiều hơn. Khi bắt đẩu chấm dứt nguyệt thực, mặt trăng nhận được tia đỏ nhiều hơn và phản chiếu về Trái đất một màu đỏ úa. Sau đó ánh trăng từ từ trở lại như bình thường.

Đó là những thay đổi của ánh trăng nhìn từ Trái đất. Qua sự phân tích các tia hồng ngoại và tử ngoại, các nhà khoa học còn tìm thấy những sự thay đổi màu sắc khác, ngay trên bề mặt mặt trăng. Từ những miệng núi lửa đã ngưng hoạt động từ lâu đến các vùng khác trên mặt trăng, do ảnh hưởng của các loại quặng kim loại, cũng có nơi tương đối xanh, có nơi tương đối đỏ.

Có phải Mặt trăng vô danh?

Các thiên thể quay quanh các hành tinh trên một quỹ đạo nhất định đều được gọi là mặt trăng. Chúng cũng có tên riêng, như các mặt trăng của sao Thiên Vương mang tên các nhân vật trong vở kịch của Shakespeare: Desdemona, Juliet, Rosalind, Calinban và Sycorax… Nhưng mặt trăng của Trái đất dường như lại vô danh.

Sự thật không phải như thế.

Các mặt trăng trong hệ Mặt trời của chúng ta được Hiệp hội Thiên văn Quốc tế (IAU) đặt tên theo những đặc điểm nổi bật của chúng. Thậm chí, miệng núi lửa trên tiểu hành tinh Eros còn mang cái biệt danh. chẳng giống ai: Lolita cái tên liên quan đến ái tình.

Một vài năm trước đây, có hai cô bé học sinh Australia gửi thư tới tạp chí New Scientist cho biết họ đã phát hiện mặt trăng không có tên và họ quyết định gọi nó là Dijon. Nhưng cái tên này đã nhanh chóng bị quên lãng.

Đương nhiên mặt trăng có một cái tên, đó chỉ là vì không có ai sử dụng nó ngoài các nhà thơ.

Những người Hy Lạp và La Mã cổ đại đã đặt tên tất cả những vật thể trên trời mà họ nhìn thấy và các hành tinh của hệ Mặt trời được đặt tên theo các vị thẩn của họ, chẳng hạn Jupiter (sao Mộc -thẩn mưa), Saturn(sao Thổ thẩn nông), Mars(sao Hoả – thẩn chiến tranh), Venus (sao Kim thẩn vệ nữ). Mặt trời được gọi là Apollo(thẩn Mặt trời) theo tiếng Hy Lạp và Phoebustheo tiếng La Mã.

Mặt trăng được gọi là Artemistheo tiếng Hy Lạp và Diana (thẩn săn bắn) hay Luna theo tiếng La Mã. Từ cái tên Luna này, chúng ta có tính từ Lunar, chỉ đặc tính của mặt trăng, để phân biệt với các mặt trăng của các hành tinh khác.

Do Luna là mặt trăng duy nhất chúng ta có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, người ta quen gọi nó là Mặt trăng. Chính vì vậy, khi một người nào nói đến mặt trăng là nói đến Luna.

Thực chất Heli có quan hệ gì với Mặt trời?

Điều này bắt đẩu từ một lẩn nhật thực toàn phẩn xảy ra vào ngày 18 tháng 8 năm 1868. Lúc đó, một nhà khoa học người Pháp tên là Saliđến An Độ để quan sát nhật thực toàn phẩn, ông phát hiện ra trong quang phổ của tai lửa Mặt trời có một đường màu vàng rất sáng và không thể đối chiếu với những đường màu vàng trong quang phổ của các nguyên tố đã biết khác.

Ngày hôm sau, ông một lẩn nữa đi quan sát Mặt trời với tâm trạng thấp thỏm không yên, điều khiến ông vừa hứng thú vừa kinh ngạc là: đường màu vàng lạ đó vẫn ở vị trí ban đẩu. Thế là Salilập tức viết thư gửi cho viện khoa học Pháp, báo cáo kết quả quan sát của mình.

Nhà khoa học người Anh Lokie khi tiến hành quan sát ở vùng đất này cũng đã phát hiện ra đường màu vàng đó. Ngày 20 tháng 10 ông cũng đã viết thư gửi cho viện khoa học Pháp, báo cáo kết quả quan sát của mình.

Thật là một sự trùng hợp! Hai bản báo cáo liên quan đến cùng một sự việc, gửi đến viện khoa học Pháp vào cùng một thời gian. Cùng ngày 26 tháng 10, bản báo cáo đã được tuyên bố trong cuộc hội nghị. Lúc đó, đường màu vàng được cho là một nguyên tố mới không tồn tại trên Trái đất mà Mặt trời có riêng, thế là mọi người gọi nó là Helium, tức là nguyên tố Mặt trời.

Nguyên tố Mặt trời được tìm thấy trên Trái đất, lúc đó đã là chuyện của 27 năm sau.

T háng 2 năm 1895, nhà hoá học nổi tiếng người Anh Rolanđang bận trắc nghiệm các tính chất vật lý của nguyên tố hoá học Acgông (Ar). Acgông là nguyên tố ông mới phát hiện năm trước và cũng là một nguyên tố có tính trơ. Bạn của ông có ý nhắc nhở ông rằng trước đây khi có người làm thí nghiệm về quặng Ytơri và Urani cũng đã từng có được một số khí thể không phải là chất dẫn cháy, vừa không phải là chất tự nhiên. Ông hãy chú ý một chút, khí thể này phải chăng chính là Acgông. Rolancảm thấy lời nhắc nhở của bạn mình rất có lý. Khi ông dùng kính phân ánh sáng kiểm tra khí thể có được từ quặng Ytơri và Urani, ông đã phát hiện thấy đây căn bản không phải là nguyên tố Acgông. Trong quang phổ của nó có một đường màu vàng sáng và vài đường có màu sắc khác, nó căn bản không giống với đường quang phổ của Acgông.

Lúc đẩu, Rolan cho rằng, đường màu vàng lạ này được phát ra từ nguyên tố Natri, có thể trong khi làm thí nghiệm, ông đã trộn lẫn những chất giống như muối vào. Sau khi kiểm tra tỉ mỉ và làm lại thí nghiệm, đường màu vàng lạ đó vẫn ở chỗ cũ. Để làm rõ nguồn gốc xuất xứ của đường màu vàng, ông đặt vài hạt muối kiềm vào trong ống thuỷ tinh của khí thể quặng Ytơri và Urani để xem đường màu vàng có trùng khớp với đường vàng trước đây không. Kết quả là, trong quang phổ khí thể đồng thời xuất hiện đường như màu vàng đại diện cho Natri (Na) và đường màu vàng khó hiểu đó.

Lúc này, Rolan nghĩ đến đường màu vàng mà Sali và Lokie phát hiện trong quang phổ 27 năm trước, lẽ nào trong quặng Ytơri và Urani trên Trái đất cũng có nguyên tố Mặt trời.

Qua hàng loạt thí nghiệm nghiệm chứng thì sự việc cuối cùng đã được làm sáng tỏ, nguyên tố Mặt trời và khí thể có được trong quặng Ytơri và Urani rõ ràng là cùng một nguyên tố Helium (He).

Các nguyên tố Mặt trời là gì?

Heli là một trong những nguyên tố nhẹ nhất trên Trái đất, chỉ đứng sau Hydro. Trong bảng chu kỳ các nguyên tố hoá học, nó xếp vị trí thứ hai, ký hiệu là He. Tiếng Anh viết là “Helium”, bắt nguồn từ chữ Hy Lạp “Helios”, nghĩa là “Mặt trời”, Heli cũng được gọi là nguyên tố Mặt trời.

Mặt trời có chuyển động không?

Mặt trời vừa chuyển động theo một quỹ đạo vừa tự quay quanh một trục, ở xích đạo. Mặt trời tự quay với chu kỳ 25 ngày / 1 vòng, còn ở các cực có chu kỳ là 35 ngày. Chuyển động là chỉ sự di chuyển của thiên thể trên một đường vĩ tuyến nào đó, để cho rõ hơn, ta lấy Trái đất và Mặt trăng làm ví dụ. Trọng tâm của hai thiên thể là Trái đất và Mặt trăng chuyển động đối nhau trên hai quỹ đạo. Nhưng vì trọng tâm chung của hệ là đặt ở Trái đất nên trông tựa hồ như chỉ có Mặt trăng chuyển động quanh Trái đất.

Vậy Mặt trời chuyển động như thế nào? Chúng ta biết rằng Mặt trời là một ngôi sao trong hệ Ngân Hà gồm hơn một tỷ ngôi sao lớn nhỏ cũng như vô số các tinh vân và tập hợp các sao tạo thành một xoáy ốc mà ở trung tâm hệ dày đến mười vạn năm ánh sáng. Mặt trời là ngôi sao cách trung tâm hệ Ngân hà khoảng 3 vạn năm ánh sáng, tức là Mặt trời cách trung tâm Ngân hà khoảng 1/3 kích thước của hệ Ngân hà. Mặt trời chuyển động và kéo theo nó cả các hành tinh. Mỗi giây chuyển động với vận tốc 250 km,di chuyển một vòng hết 220 triệu năm.

Mặt trời được hình thành khoảng 5 tỷ năm trước đây, cũng như các chòm sao Lập Hộ (còn gọi là chòm sao Orion), nó được sinh ra từ một khối khí bụi. Cũng có thể có một vài ngôi sao lớn anh em khác được sinh ra cùng với Mặt trời. Thế nhưng Mặt trời đã chuyển động 20 vòng và do đó, các ngôi sao anh em cùng sinh ra đã thoát ly khỏi Mặt trời.

Vì sao Mặt trời lại không bị cháy hết?

Chúng ta không phải lo chuyện không đâu là sợ Mặt trời sẽ bị cháy hết, ít ra cũng phải đến 5 tỷ năm nữa nó vẫn chưa cháy hết.

Chúng ta nói là Mặt trời bị đốt cháy, nhưng sự cháy của Mặt trời không hề giống sự cháy của một tờ giấy. Khi ta đốt một tờ giấy, nhiệt độ sẽ tăng cao, nhiệt độ cao lại xúc tiến sự cháy. Còn sự cháy của Mặt trời không hề giống như vậy. Do nhiệt độ ở trung tâm Mặt trời rất cao làm các chất khí của Mặt trời (phẩn lớn là hiđro) sẽ tiến hành các phản ứng nhiệt hạch, nguồn năng lượng nguyên tử này sẽ phát ra dưới dạng ánh sáng. Trong một giây ở Mặt trời có 600 triệu tấn hiđro biến thành Heli là “Tro” của sự cháy. Nếu lượng hiđro của Mặt trời mất đi như vậy, liệu ngày tàn của nó có còn xa không?

Một giây Mặt trời mất đi 6 triệu tấn hiđro, con số này tương đương với việc đánh đắm một vạn tàu chiến trong một giây, đó là một tốc độ kinh người. Nếu lượng hiđrô của Mặt trời có khối lượng gấp 33 vạn lẩn khối lượng cháy hết, thì Mặt trời sẽ biến thành một ngôi sao khổng lồ. Đương nhiên ngày mà Mặt trời biến thành ngôi sao đỏ thì cũng là ngày hủy diệt của Trái đất. Nhưng điều đó đòi hỏi một thời gian dài không ít hơn 5 tỷ năm lúc mà Mặt trời biền thành một ngôi sao đỏ, thì từ trung tâm cho đến ngoài Mặt trời vẫn còn một lượng rất lớn hiđrô.

Mặt trời là thiên thể như thế nào?

Trên Trái đất, hàng ngày chúng ta đều nhìn thấy Mặt trời mọc ở hướng Đông và lặn ở hướng Tây, Mặt trời chiếu sáng Trái đất, mang lại ánh sáng và nhiệt cho chúng ta. Mặt trời là thiên thể trung tâm trong hệ Mặt trời, và cũng là một hành tinh có khoảng cách gẩn với Trái đất của chúng ta nhất. Khoảng cách trung bình của nó với Trái đất là 149.600.000 km, đường kính là 1,39 triệu km, gấp 109 lẩn đường kính của Trái đất, thể tích gấp Trái đất 1,3 triệu lẩn, trọng lượng gấp 330.000 lẩn so với Trái đất, mật độ bình quân là 1,4 gram/cm3.

Mặt trời cũng đang tự chuyển động, chu kỳ tự chuyển động trên vùng quỹ đạo bề mặt Mặt trời là khoảng 25 ngày, càng tiếp cận chu kỳ 2 cực thì thời gian càng dài, ở khu 2 cực là khoảng 35 ngày. Nguyên tố phong phú nhất trên Mặt trời là Hiđro, tiếp đó là Heli, ngoài ra còn có cacbon, oxy và các kim loại khác, gẩn như là giống các nguyên tố hoá học cấu tạo nên Trái đất, chỉ khác nhau về tỉ lệ.

Mặt trời là một quả cẩu lớn và rất nóng, tẩng ngoài của nó chủ yếu do 3 lớp cấu tạo thành, đó là quang cẩu, sắc cẩu và quẩng sáng bao quanh Mặt trời, những lớp này tạo thành bẩu khí quyển của Mặt trời.

Thông thường hình tròn của Mặt trời mà chúng ta nhìn thấy được gọi là quang cẩu, nó có độ dày khoảng 500.000 m, ánh sáng Mặt trời chói mắt chính thức là được phát ra từ tẩng quang cẩu này.

Sắc cẩu ở bên ngoài quang cẩu, là một tẩng ở giữa bẩu khí quyển Mặt trời, nó có độ cao kéo dài khoảng vài triệu mét, nhiệt độ từ vài ngàn độ C tăng lên tới vài vạn độ C. Khi xảy ra nguyệt thực toàn phẩn, tia sáng mạnh phát ra từ quang cẩu bị Mặt trăng che khuất, chúng ta sẽ nhìn thấy tẩng khí có màu đỏ tối này, vì vậy người ta gọi tẩng này là tẩng sắc cẩu hay sắc cẩu. Quẩng sáng bao quanh Mặt trời là tẩng ngoài cùng của bẩu khí quyển Mặt trời, tẩng này có thể kéo dài bằng vài lẩn bán kính Mặt trời, thậm chí có lúc còn xa hơn thế. Nó được cấu thành chủ yếu từ các nguyên tử điện ly cao và các điện tử tự do, mật độ rất thưa thớt. Tẩng trong của quẩng sáng bao quanh Mặt trời còn gọi là nội miên có nhiệt độ tới một triệu độ C. Độ lớn và hình dạng của quẩng sáng bao quanh Mặt trời có liên quan tới các hoạt động của Mặt trời. Mặt trời hoạt động với chu kỳ lớn, quẩng sáng bao quanh Mặt trời có hình tròn, hoạt động nhỏ. Quẩng sáng bao quanh Mặt trời teo nhỏ lại ở 2 cực Mặt trời. Độ sáng của nội miện bằng khoảng 1/1.000.000 độ sáng của quang cẩu, nó bằng với ánh sáng Mặt trăng vào các tối ngày 15, 16 âm lịch.

Trước đây khi các nhà thiên văn học quan sát các sắc cẩu thì ngoài việc quan sát ánh sáng đơn sắc thông thường, họ còn có thể quan sát thời gian nhật thực toàn phẩn, còn khi quan sát quẩng sáng Mặt trời thì trước đây chỉ có thể quan sát khi nhật thực toàn phẩn, nhưng hiện nay có thể dùng “máy nhật miện” để thường xuyên quan sát. Vài năm gẩn đây, việc quan sát bằng vệ tinh nhân tạo đã chứng tỏ rằng khí thể quẩng sáng bao quanh Mặt trời đang không ngừng khuếch tán ra bên ngoài do nhiệt độ tăng cao, các dòng hạt phun ra hình thành nên gió Mặt trời.

Ngoài ra, ở bên ngoài rìa Mặt trời còn có lớp khí phát ra ánh sáng màu hồng giống như ngọn đuốc, đây gọi là tai lửa Mặt trời. Có lúc nó phóng xạ ra với tốc độ rất lớn, có thể đạt tới tốc độ cao vài trăm ngàn kilômét, sau đó lại rơi xuống tẩng sắc cẩu. Số lẩn xuất hiện của sắc nhĩ bằng với hắc tử, mỗi chu kỳ khoảng 11 năm. Bình thường chúng ta không nhìn thấy được bằng mắt thường, chỉ có các nhà thiên văn dùng kính viễn vọng sắc cẩu hoặc kính phản ánh sáng hay khi nhật thực toàn phẩn thì mới có thể nhìn thấy nó được.

Hệ Mặt trời lớn như thế nào?

Có lẽ bạn đã xem cảnh Mặt trời mọc, khi bạn đón tia nắng đẩu tiên lúc bình minh, chắc bạn biết rằng: nó chiếu xuống Trái đất của chúng ta từ Mặt trời phải mất 8 phút 20 giây. Bạn có thể tưởng tượng ra Mặt trời cách chúng ta bao xa không? Nên biết rằng mỗi giây tia sáng có thể chạy được 300.000 km, nó chạy quanh xích đạo của Trái đất một vòng chỉ mất 1/7 giây! Khoảng cách trung bình từ Trái đất đến Mặt trời là 150 triệu km (gọi là 1 đơn vị thiên văn).

Nhưng xét từ khoảng cách gẩn xa thì Trái đất chỉ là hành tinh thứ 3 của Mặt trời. Ngôi sao cách xa Mặt trời nhất trong 9 hành tinh trong hệ Mặt trời là sao Minh Vương, khoảng cách trung bình của nó tới Mặt trời gấp khoảng 40 lẩn khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời. Cho nên quỹ đạo của đường ánh sáng đến quỹ đạo sao Minh Vương cẩn mất khoảng một ngày từ sáng đến tối. Phạm vi này đã đủ lớn chưa? Nhưng quỹ đạo của sao Minh Vương vẫn không thể được coi là biên giới của hệ Mặt trời. Trên thực tế trong hệ Mặt trời ngoài các hành tinh ra còn có một số thiên thể, khi chúng rời xa Mặt trời thường sẽ vượt qua quỹ đạo của sao Minh Vương, đó chính là sao chổi. Hình dạng quỹ đạo của một số sao chổi vô cùng kỳ lạ, phải qua vài trăm năm, vài ngàn năm thậm chí lâu hơn nữa mới có thể quay lại một lẩn. Như vậy, khoảng cách mà chúng cách xa Mặt trời có thể vượt qua vài trăm tỷ kilômét.

Những năm 50 của thế kỷ XX, nhà thiên văn học người Hà Lan, Outer đã cho rằng ở xung quanh bên ngoài hệ Mặt trời, nơi mà cách Mặt trời khoảng 150.000 đơn vị thiên văn có một kết cấu tẩng Trái đất khá cân bằng, trong đó có một lượng lớn các sao chổi nguyên thuỷ, tẩng Trái đất này được gọi là “Đám mây Outer”. Rốt cục có cái gọi là “Đám mây Outer” không? Điều này còn phải đợi các nhà thiên văn học nghiên cứu thêm nữa. Nhưng cho dù chúng ta lấy phạm vi của “Đám mây Outer” làm độ to nhỏ của Mặt trời thì toàn bộ hệ Mặt trời so với hệ Ngân hà mà chúng ta đang sống chỉ là một hạt cát trong Đại dương. Còn dải Ngân hà trong vũ trụ bao la cũng chỉ được coi là hòn đảo bé nhỏ trong biển lớn mà thôi!

Thái dương hệ có láng giềng mới?

Các nhà thiên văn học đã phát hiện một nhóm hành tinh giống Trái đất đang quay theo một quỹ đạo quanh một ngôi sao gẩn kề tên là Vega. Chúng phải mất gẩn ba trăm năm mới có thể hoàn thành một vòng quỹ đạo.

Vega là chính ngôi sao sáng nhất trên bẩu trời, nó chỉ cách Trái đất hai mươi lăm năm ánh sáng. Nó lớn gấp ba lẩn Mặt trời của chúng ta, song lại trẻ hơn rất nhiều với 350 triệu năm tuổi. Vega có một quẩng bụi bao quanh nó và có ít nhất một hành tinh lớn giống Hải vương tinh tồn tại ở trong đó.

Các nhà thiên văn học thuộc Đài quan sát hoàng gia, Edinburgh, đã sử dụng một trong những camera nhạy nhất thế giới – Scuda để chụp ảnh Vega. Hình ảnh chi tiết về Vega và môi trường của nó khẳng định sự tồn tại của một quẩng bụi rất lạnh (-180oC) xung quanh.

Kỹ thuật mô phỏng trên máy tinh cho thấy một cấu trúc tồn tại trong quẩng bụi. Lời giải thích hợp lý nhất có thể là một hành tinh giống Hải vương tinh với quỹ đạo và khối lượng tương tự. Quỹ đạo rộng của nó đồng nghĩa với việc có nhiều chỗ bên trong để các hành tinh nhỏ giống Trái đất tồn tại.

Hệ thống Vega có lẽ đã tiến hoá theo cách thức giống Thái dương hệ của chúng ta. Trọng hệ đó có sự tồn tại của những hành tinh khí khổng lồ giống như Hải vương tinh hình thành gẩn Mặt trời. Sau đó, chúng bị lực hấp dẫn của hàng xóm đẩy ra xa tới quỹ đạo hiện nay. Trong suốt tiến trình này, các hành tinh khí khổng lồ hút mọi mảnh vụn, cho phép sự sống dễ dàng phát triển trên đó. Nếu không bị hút, mảnh vụn sẽ và chạm với các hành tinh trẻ.

Làm thế nào để phát hiện ra lỗ đen?

Lực hấp dẫn của lỗ đen cực mạnh, mạnh đến mức không một vật thể nào, kể cả ánh sáng, có thể thoát ra ngoài được. Vậy thì làm thế nào giới thiên văn học có thể phát hiện ra lỗ đen?

Nói chính xác thì các nhà nghiên cứu thiên văn không phát hiện ra lỗ đen, mà chỉ phát hiện ra các vật thể xung quanh lỗ đen mà thôi. Lực hấp dẫn của lỗ đen ảnh hưởng đến sự vận động của các vật thể xung quanh nó. Khi nhìn thấy một ngôi sao bay quanh một vật gì đấy mà họ không thấy được, rất có thể đấy là một lỗ đen hoặc là một ngôi sao neutron – xác siêu đặc của một ngôi sao.

Giới nghiên cứu thiên văn học có thể tìm ra lỗ đen bằng cách đo khối lượng và tốc độ của ngôi sao. Phương pháp này còn được áp dụng để phát hiện các siêu lỗ đen ẩn náu tại tâm nhiều thiên hà, trong đó có dải Ngân hà của chính chúng ta. Trong dải Ngân hà, họ quan sát thấy nhiều sao và khí gas chuyển động với tốc độ cực lớn ở gẩn tâm. Hiện tượng này cho thấy sự xuất hiện của một vật thể nặng gấp triệu lẩn Mặt trời nhưng lại chỉ có đường kính khoảng mười ngày ánh sáng (tương đương với khoảng cách từ Mặt trời đến Diêm vương tinh). Đấy chính là lỗ đen.

Quan sát bằng kính thiên văn vô tuyến và tia X trên Trái đất cho thấy, tại chính tâm Ngân hà có một nguồn năng lượng cực mạnh có tên là SagittariusA. Rất có khả năng, chính nó là lỗ đen đã được đề cập ở trên. Gẩn đây, giả thuyết này được giới khoa học nhiệt tình ủng hộ, vì họ nhìn thấy một ngôi sao ở cách SagittariusA tới 17 giờ ánh sáng mà lại bay với vận tốc 5.000 km/s.

Một bằng chứng nữa cho sự hiện diện của siêu lỗ đen tại tâm thiên hà chính là chuẩn tinh, vật thể sáng nhất trong vũ trụ. Để giải thích cho số năng lượng khổng lồ mà chuẩn tinh phát ra, các nhà thiên văn học lại phải viện đến lỗ đen: trước khi bị lỗ đen hút mất, vật chất nóng lên và toả hết năng lượng ra ngoài. Khoa học gọi đây là hiện tượng “trút hơi thở cuối cùng”. Như vậy, chuẩn tinh được tạo ra do các lỗ đen có khối lượng lớn hơn Mặt trời hàng tỉ lẩn.

Thiên hà và lỗ đen, vật nào có trước?

Giới thiên văn học vừa phát hiện các thiên hà và lỗ đen trung tâm của chúng phát triển với tốc độ ngang bằng nhau. Khám phá này đặt dấu chấm hết cho cuộc tranh cãi kéo dài nhiều năm về việc thiên thể nào xuất hiện trước.

Tim Heckman thuộc Đại học Johns Hopkins, Baltimore, Mỹ, một thành viên của nhóm nghiên cứu, cho biết: “Giống như gà và trứng, giới khoa học không thể biết lỗ đen hay thiên hà có trước”. Nhóm của ông đã trình bày kết quả nghiên cứu tại Hội nghị của Liên minh thiên văn quốc tế đang diễn ra tại Sydney, Australia.

Đại đa số các thiên hà chứa một lỗ đen ở trung tâm vùng không gian dày đặc tới mức nó nặng gấp Mặt trời của chúng ta hàng triệu lẩn song chỉ lớn hơn vài chục lẩn. Lực hấp dẫn của lỗ đen cực lớn, giống như một lỗ tháo nước khổng lồ, hút bụi và mọi thiên thể ở gẩn nó để gia tăng khối lượng.

Đã từ lâu giới thiên văn thắc mắc lỗ đen dẫn tới sự ra đời của thiên hà bằng cách tập hợp bụi và khí thành các ngôi sao hay là thiên hà có đủ khối lượng để “gieo mẩm” lỗ đen bằng cách bắt giữ các ngôi sao. Heckmanvà các thành viên khác, hiện đang làm việc cho một dự án mang tên Sloan Digital Sky Surveyđể lập bản đồ 100 triệu thiên thể, đã nghiên cứu 120.0 thiên hà gẩn kề Ngân hà.

Nhóm nghiên cứu đã quan sát thấy dấu hiệu ra đời của các ngôi sao và sự huỷ diệt vật chất khi vật chất bị hút vào một lỗ đen. Từ đó, họ đi đến kết luận các ngôi sao hình thành với tốc độ ngang bằng với lỗ đen. Nhà nghiên cứu lỗ đen Andrew Kingthuộc Đại học Leicester, Anh, nhận xét: “Đây là một phát hiện lớn. Con người sẽ sử dụng dữ liệu này trong nhiều năm tới”.

Có lẽ đa phẩn sự phát triển của thiên hà và lỗ đen diễn ra cách đây chừng mười tỷ năm. Dự án khảo sát lập bản đồ là cẩn thiết nhằm tìm ra một vài thiên hà vẫn đang trải qua quá trình phát triển. Những thiên hà gẩn kề này là một phòng thí nghiệm tốt giúp giới khoa học hiểu biết về các sự kiện đã xảy ra trong quá khứ.

Ngân hà nhỏ hơn các thiên hà trong dự án và có một lỗ đen khá khiêm tốn ở trung tâm. Tuy nhiên, dữ liệu mới đây cho thấy Ngân hà và lỗ đen trung tâm của nó cùng trải qua quá trình phát triển đau đớn cách đây hàng tỷ năm.

Tại sao nói vũ trụ có thể bắt đầu từ một vụ nổ lớn?

Vũ trụ bắt nguồn như thế nào? Từ cổ chí kim, từ trong đến ngoài ai cũng đều quan tâm đến vấn đề này. Về phương diện này có rất nhiều truyền thuyết, thẩn thoại, cũng có người nêu ra không ít giả thuyết khoa học. Nhà thiên văn học người Mỹ Jamesđã từng nêulên một quan điểm mới, ông ta cho rằng vũ trụ đã từng có một quá trình từ đặc đến loãng, từ nóng đến lạnh, không ngừng dãn nở. Quá trình này hình như là một vụ nổ có quy mô lớn. Nói một cách đơn giản, vũ trụ bắt nguồn từ một vụ nổ lớn. Thuyết vũ trụ nổ lớn là một học thuyết nổi tiếng nhất và có ảnh hưởng cũng lớn nhất trong vũ trụ học hiện đại.

Thuyết vũ trụ nổ lớn chia quá trình biến hoá của hai mươi tỷ năm vũ trụ thành ba giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất là thời kỳ sớm nhất của vũ trụ. Khi đó vụ nổ vừa mới bắt đẩu không lâu, vũ trụ ở trạng thái nhiệt độ rất cao, độ dày đặc cao, nhiệt độ đạt đến trên mười tỷ độ C. Dưới điều kiện này, không cẩn nói không có cuộc sống tồn tại, đến ngay cả Trái đất, Mặt trăng, Mặt trời và tất cả những thiên thể cũng đều không thể tồn tại được, thậm chí không có bất kỳ một nguyên tố hoá học nào tồn tại. Trong không gian vũ trụ chỉ có một vài vật chất ở trạng thái hạt cơ bản nơtron, proton, hạt nhân, photon, nơtrinô… vũ trụ đứng ở trong thời gian này rất ngắn, ngắn đến nỗi chỉ tính bằng giây.

Cùng với sự dãn nở không ngừng của hệ thống vũ trụ, nhiệt độ nhanh chóng hạ xuống. Khi nhiệt độ hạ xuống một tỷ độ C cũng là lúc vũ trụ bước vào giai đoạn thứ hai, các nguyên tố hoá học được bắt đẩu hình thành trong thời gian này. Trong giai đoạn này, nhiệt độ giảm đến một triệu độ C, lúc này, quá trình hình thành các nguyên tố hoá học ban đẩu đã kết thúc. Vật chất của không gian vũ trụ chủ yếu là proton, hạt nhân, protonvà một vài hạt nguyên tử khá nhẹ, bức xạ ánh sáng vẫn mạnh, và cũng như ở giai đoạn trước không tồn tại tinh thể. Giai đoạn thứ hai trải qua khoảng vài nghìn năm.

Khi nhiệt độ giảm xuống vài nghìn độ C, vũ trụ tiến đến giai đoạn thứ ba. Thep lịch sử vũ trụ của hai mươi tỷ năm trở lại đây thì giai đoạn này là dài nhất, đến ngày nay chúng ta vẫn đang sống trong giai đoạn này. Do sự giảm xuống của nhiệt độ, bức xạ cũng dẩn dẩn yếu đi. Trong không gian vũ trụ tràn đẩy vật chất thể khí, những thể khí này dẩn dẩn ngưng tụ thành tinh vân (nebula), hình thành thêm hệ thống các vì sao muôn hình vạn trạng, trở thành thế giới trời sao với các sắc màu sặc sỡ mà ngày nay chúng ta nhìn thấy. Đây chính là bức tranh đại thể của vụ nổ lớn vũ trụ mà chúng ta đang nói đến.

Khi lý luận vụ nổ lớn vừa nêu ra, nó không nhận được sự đánh giá cao của quảng đai quẩn chúng. Nhưng, sau hơn 70 năm sau khi sinh ra, nó lại không ngừng nhận được sự ủng hộ của những quan trắc thiên văn thực tế.

Ví dụ, mọi người quan sát được đường hồng đường phổ có tính hệ thống của những thiên thể ngoài hệ Ngân hà, dùng hiệu ứng đa phổ để giải quyết vấn đề này, đường hồng chính là phản ứng của dãn nở vũ trụ, điều này hoàn toàn phù hợp với lý luận vụ nổ lớn.

Theo lý luận vụ nổ lớn, nhiệt độ vũ trụ ngày nay chỉ còn mấy độ nhiệt độ tuyệt đối. Sự phát triển của bức xạ bối cảnh vũ trụ 3K trong những năm 60 của thế kỷ 20 ủng hộ mạnh mẽ cho luận điểm này.

Có sự ủng hộ quan trắc thực tế này, cuối cùng làm cho vụ nổ lớn giành được vương miện “Minh tinh” trong nhiều học thuyết có liên quan đến sự bắt đẩu của vũ trụ. Sau đó, lý luận vũ trụ vụ nổ lớn cũng vẫn còn tồn tại một vài vấn đề khó khăn vẫn chưa giải quyết được, còn phải đợi những nghiên cứu sâu sắc và giành được càng nhiều những tư liệu quan sát, mới có kết luận hơn nữa.

Tại sao phải nghiên cứu thiên văn học?

Ngày đêm thay đổi, bốn mùa tuẩn hoàn, con người sống trong giới tự nhiên trước tiên cẩn phải tiếp xúc với các hiện tượng thiên văn. Ánh nắng sáng rực, ánh trăng dịu dàng, ánh sao lấp lánh, nhật thực tráng lệ… Chúng đều đặt ra cho con người chúng ta vô số những nghi hoặc, Trái đất mà chúng ta sinh sống như thế nào đây? Nó chiếm vị trí gì trong vũ trụ? Mặt trời làm sao lại phát ra những tia sáng và nắng rực? Nó có ảnh hưởng gì đối với cuộc sống của con người chúng ta? Trong không gian buổi tối ánh sao lấp lánh là vì sao vậy? Ngoài Trái đất của chúng ta ra, trên những tinh cẩu khác có cuộc sống không? Sao chổi và tiểu hành tinh có sự va chạm với Trái đất ư? Những vấn đề này yêu cẩu con người cẩn phải nỗ lực tiêu tốn bao nhiêu là công sức để tìm tòi là nghiên cứu. Quá trình hình thành và phát triển của thiên văn học chính là quá trình con người dẩn tim hiểu về giới tự nhiên.

Người xưa khi làm những việc trồng trọt chăn nuôi, để tránh nhẩm mùa thì cẩn phải hiểu được những hiện tượng thiên nhiên để tận dụng chúng vào việc xác định mùa. Những người ngư dân và hàng hải tận dụng những ngôi sao trên biển cả mênh mông để xác định được phương hướng tiến về phía trước của mình, tận dụng ánh trăng để phán đoán được lúc thuỷ triều lên xuống.

Công tác thiên văn ngày nay càng có sự phát triển mới vượt bậc. Các loại lịch biểu mà đài thiên văn tạo ra, không chỉ ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày của con người, mà nó càng không thể tách rời được các ban ngành như: Đo lường Trái đất, hàng hải, hàng không và nghiên cứu khoa học.

Trong cuộc sống không thể tách rời được thời gian, khoa học cận đại càng cẩn thiết ghi chép thời gian rõ ràng, đài thiên văn chịu trách nhiệm xác nhận giờ chuẩn và cung cấp công tác dịch vụ.

Các loại thiên thể là một loại phòng nghiên cứu lí tưởng, ở đó có những điều kiện vật lý m à trên mặt đất ngày nay không có được. Như về chất lượng Mặt trời to gấp mấy mươi lẩn so với các ngôi sao, nhiệt độ mấy trăm triệu, áp suất cao hơn gấp mấy trăm lẩn, và một centimet khối thì vượt qua mấy trăm tấn vật chất. Con người thường nhận được rất nhiều sự gợi mở từ thiên văn, sau đó tận dụng hơn nữa. Lật lại những ghi chép trong lịch sử có thể thấy rằng: từ trong quy luật quay lại của hành tinh mà rút ra được quy luật vạn vật hấp dẫn; quan sát được vạch quang phổ của Hêli trên Mặt trời, mới tìm ra được nguyên tố Hêli trên Trái đất; từ tính toán năng lượng vụ nổ của ngôi sao mới, phát hiện nguồn năng lượng mà con người vẫn chưa hiểu rõ…

Mối quan hệ giữa sự phát triển của ngành thiên văn học và các ngành khoa học khác cũng là rất mật thiết. Trước thế kỷ XIX, sự phát triển của các ngành thiên văn học, số học và cơ học có mối quan hệ mật thiết với nhau; cho đến ngày nay, sau khi khoa học phát triển cao độ, thiên văn học càng thâm nhập sâu sắc vào các khoa học khác. Chúng ta đều biết, sau khi Anhxtanh tuyên bố thuyết tương đối, chính là tận dụng kết quả quan sát thiên văn dành cho lí luận này sự ủng hộ mạnh mẽ; sự phát hiện quan trọng của thiên văn học đã nêu ra một vấn đề mới cho các ngành khoa học như: vật lý cao năng, cơ học lượng tử, vũ trụ học, hoá học, khởi nguồn của sự sống.

Thiên văn học đã cho chúng ta biết được những bí mật của giới tự nhiên. Mấy nghìn năm trở lại đây, con người đã có một số nhận thức sai lẩm về một số mặt như tính chất của Trái đất, vị trí của Trái đất trong vũ trụ và kết cấu của vũ trụ. Giả sử không có thiên văn học, những nhận thức sai lẩm này nhất định sẽ vẫn còn tiếp diễn. Nhà thiên văn học người Ba Lan là Copecnic đã từng phá vỡ sự trói buộc của tôn giáo hàng mấy nghìn năm, đã nêu ra thuyết Trái đất quay quanh Mặt trời, đã làm cho nhận thức của con người về vũ trụ có bước tiến lớn. Ngày nay học sinh tiểu học cũng đều biết “Trái đất hình cẩu là một chân lí”.

Trong thời đại con người dùng máy bay để bay lên bẩu trời, thiên văn học tập trung tất cả những tinh hoa nhận thức của con người đối với tự nhiên. Nếu như một người thành công vĩ đại mà lại không biết một chút gì về thiên văn học ngày nay, thì người đó không thể còn là người đã được dạy dỗ. Chính vì lý do như vậy, nhiều quốc gia trên thế giới đã liệt thiên văn học thành một môn học bắt buộc đối với học sinh trong các trường phổ thông tại nước mình.

Trên đây chúng tôi chỉ giới thiệu sơ lược về sự phát triển và ứng dụng của thiên văn học trên vài phương diện. Do đó có thể thấy, sự phát triển của thiên văn học có tác dụng thúc đẩy nền khoa học ngày nay, là một môn khoa học quan trọng để con người có thể nhận thức tự nhiên, cải tạo tự nhiên.

Đọc truyện hay đừng quên like và chia sẻ truyện tới bạn bè, để lại bình luận là cách để ủng hộ webtruyenfree. Thỉnh thoảng ấn vào q uảng c áo ngày 1-2 lần để tụi mình có kinh phí duy trì web các bạn nhé!