Khám phá vũ trụ bao la – Phần 4 – 10 vạn câu hỏi vì sao?

Khám phá vũ trụ bao la – Phần 4 – 10 vạn câu hỏi vì sao?

Tại sao lại có mưa sao Băng?

Vào ban đêm, thường có thể nhìn thấy sao Băng trong bầu trời loé sáng lên, thể sao Băng gây ra những hiện tượng này phần lớn đều chỉ bằng những chiếc kim nhọn. Khi thể sao Băng va chạm, cọ sát, đốt cháy rồi phát sáng với tầng khí quyển thì nó trở thành tàn tro. Nếu thể sao Băng tương đối lớn thì khi chưa bị đốt cháy hết, phần còn lại sẽ rơi xuống mặt đất và trở thành sao băng. Mỗi lần sao Băng rơi xuống tương đối nhiều thì được gọi là mưa sao Băng.

Ngày 8 tháng 3 năm 1976, trận mưa sao Băng hiếm có trên thế giới đã rơi xuống tỉnh Cát Lâm, Trung Quốc.

Khoảng 3 giờ chiều hôm đó, một ngôi sao Băng nặng vài tấn khi đang bay với tốc dộ cao trên không thuộc khu vực thành phố Cát Lâm đã bị đốt cháy và phát sáng do va chạm với tầng khí quyển dày đặc, hình thành một quả cầu lửa lớn chói mắt. Quả cầu lửa nhanh chóng phân chia thành một quả lớn và hai quả nhỏ rồi phóng thẳng từ Đông sang Tây và vang lên tiếng nổ như sấm, sau đó có tiếng phản hồi lại, tiếng sấm không ngừng, các ngôi sao Băng lớn nhỏ lần lượt rơi xuống giống như những hạt mưa rơi xuống ngoại ô phía Bắc thành phố Cát Lâm và các huyện Vĩnh Cát, Giao Hà, trở thành trận mưa sao Băng hiếm thấy trên thế giới ở tỉnh Cát Lâm.

Trận mưa sao Bằn ở Cát Lâm là trận mưa hiếm thấy trên thế giới được phân bố rộng nhất, số lượng nhiều nhất.

Khu vực “mưa” kéo dài tới 70.000 mét từ hướng Đông Tây và rộng hơn 8.000 mét theo hướng Nam Bắc, diện tích đạt tới 500.000 m2

Trong vài ngày ngắn ngủi, các nhân viên chuyên nghiên cứu hiện tượng này đã thu thập được hơn 100 mảng sao Băng nặng hơn 500 gram và vô số các mảnh vỡ nhỏ bé khác.

Tổng trọng lượng sao Băng rơi xuống lần này vào khoảng hơn 2600 kg. Trong đó “Sao Băng số 1” là ngôi sao Băng đá lớn nhất thu nhặt được trong lịch sử thế giới, nó nặng 1770 kg. Ngôi sao Băng đá này rơi trong phạm vi thôn Hoa Bì Xưởng, huyện Vĩnh Cát.

Hành trình của sao Băng

Ban đêm, trên bầu trời thỉnh thoảng lại loé sáng tiếp đó một vật sáng trắng hình thành cánh cung rạch ngang bầu trời và biến đi rất nhanh. Những người chứng kiến thốt lên: “Sao Băng”.

Truyền thuyết của Trung Quốc và một số nước châu Á đều thêu dệt nhiều câu chuyện ly kỳ về những ngôi sao băng. Trong đó, truyền thuyết phổ biến nhất cho rằng: mỗi người sống trên Trái đất tương ứng với một vì sao trên trời. Khi người nào chết, vì sao tương ứng với người đó sẽ rơi xuống đất.

Cách đặt vấn đề như vậy rõ ràng là không có cơ sở khoa học. Theo thống kê, trên Trái đất hiện có hơn 5 tỷ người đang sống, trong khi đó tổng số các vì sao trên trời kể cả những vì sao mắt thường không thấy được là hơn 100 tỷ. Hơn nữa, nếu nói sao băng là sao rơi xuống đất cũng không đúng. Các vì sao dày đặc trên bầu trời mà chúng ta nhìn thấy, trừ mấy hành tinh anh em gần Trái đất, còn lại đều là những thiên thể khổng lồ tương đương với Mặt trời. Vì chúng cách Trái đất quá xa, rất ít khả năng va chạm với Trái đất. Bởi vậy trong lịch sử của loài người chưa bao giờ xảy ra hiện tượng các vì sao “rơi xuống” Trái đất.

Vậy “sao Băng” là gì?

Giải thích một cách khoa học thì, sao Băng là hiện tượng một loại vật chất của vũ trụ bay vào tầng khí quyển của Trái đất, bị cọ xát và phát sáng.

Vốn là trong không gian vũ trụ ở gần Trái đất, ngoài các hành tinh ra còn có các loại vật chất vũ trụ khác nữa, cũng giống như ở những đại dương ngoài các loài cá, tôm, nghêu sò còn có các loài sinh vật nhỏ khác. Trong số các vật chất vũ trụ đó, có loại nhỏ như hạt bụi, có loại lớn như trái núi, chúng vận hành theo tốc độ và quỹ đạo riêng. Bản thân chúng không tự phát sáng. Đôi khi chúng bay thẳng về phía Trái đất với tốc độ rất nhanh, từ 10 km tới 70 – 80 km/giây, nhanh gấp nhiều lần máy bay nhanh nhất hiện nay.

Nhưng khi bay vào khí quyển Trái đất với tốc độ nhanh như vậy, chúng cọ xát với các phần tử của khí quyển khiến không khí bị đốt nóng tới mấy nghìn độ, thậm chí mấy vạn độ, bản thân của vật chất vũ trụ cũng bị đốt cháy và phát sáng. Nhưng chúng không cháy hết ngay mà cháy dần dần theo quá trình chuyển động, tạo thành vật chất sáng hình vòng cung mà ta nhìn thấy.

Có trường hợp vật chất vũ trụ quá lớn không kịp cháy hết và rơi xuống Trái đất, người ta gọi chúng là các Thiên thạch. Do mật độ khí quyển dày đặc nên rất ít khi có thiên thạch rơi xuống mặt đất, mà thường cháy kiệt trên đường đi. Cấu tạo của thiên thạch chủ yếu gồm sắt, niken, hoặc toàn là đá. Có người cho rằng chúng có chứa những nguyên tố mà Trái đất không có.

Có những sao băng chỉ là các vị khách qua đường. Chúng sượt ngang bầu khí quyển của Trái đất với tốc độ cực lớn rồi lại tiếp tục hành trình vào vũ trụ xa xăm.

Vận tốc của sao Chổi Halley là bao nhiêu km/s?

Cũng như Trái đất, sao chổi Halley cũng chuyển động trên một quỹ đạo quanh Mặt trời. Điểm khác biệt là quỹ đạo của Trái đất là hình elip gần tròn, còn quỹ đạo của sao chổi Halley là hình elip dẹt. Điểm mà sao chổi Halley gần Mặt trời nhất (điểm cận nhật) cách Mặt trời 90 triệu kilomét, qua giữa quỹ đạo sao Thuỷ và sao Kim, điểm xa Mặt trời nhất (điểm viễn nhật) cách xa Mặt trời 5 tỷ 295 triệu kilomét, so với khoảng cách giữa quỹ đạo của sao Hải vương tinh là hành tinh xa Mặt trời (là 4,5 tỷ kilomét) thì còn xa hơn.

Chu kỳ chuyển động của sao chổi Halley quanh Mặt trời là 76 năm. Khi bay xa Mặt trời đến gần điểm viễn nhật sao chổi bay với tốc độ 0.91 km/s tức 3280 m/s. Nếu so với vận tốc âm thanh trên mặt Trái đất là 340 m/s thì tốc độ của thiên thể này gấp 2,7 lần tức là tương đương với tốc độ máy bay siêu thanh cấp 2,7.

Khi sao chổi Halley từ điểm viễn nhật bay trở về, thì khi càng bay gần đến Mặt trời, tốc độ bay của nó càng nhanh. Khi đến gần điểm cận nhật, gần quỹ đạo của sao Kim, tốc độ chuyển động sẽ là 54,3 km/s tức cũng là 195.500 km/giờ.

Với Trái đất tốc độ tại điểm cận nhật và điểm viễn nhật sai khác nhau không nhiều. Vào ngày 04/01 là điểm cận nhật thì tốc độ là 35,6 km/s, còn ngày 04/07 là điểm viễn nhật thì tốc độ sẽ là 34,79 km/s.

Vì sao ảnh của sao Chổi lại có vệt dài?

Đó là kết quả ghi vết của sao chổi di động trên phim của kính viễn vọng. Sao chổi khác với các vì sao là có vận tốc chuyển động thay đổi trên bầu trời. Các vì sao và các tinh vân, chúng chuyển động trên bầu trời là do chuyển động tự quay của Trái đất mà có. Nếu dùng kính viễn vọng chụp ảnh thì ta sẽ thu được các hình ảnh rõ cho dù các ngôi sao có ánh sáng yếu. Vì sao chổi chuyển động với vận tốc lớn trong không trung, nên khi chụp ảnh trên nền các sao khác bức ảnh thu được của sao chổi bị dẹt.

Có loại sao chổi có chu kỳ. Đó là sao chổi không chỉ có xuất hiện một lần, mà có thể là nhiều lần đến gần Trái đất, sao chổi Halley là một trong số đó. Mỗi lần sao chổi Halley đến gần, người ta lại đo đạc được quỹ đạo của nó ngày càng được chính xác hơn. Mỗi lần nó xuất hiện, do lực hấp dẫn của Mộc tinh, hình dạng quỹ đạo của sao chổi có thể thay đổi. Nếu như quỹ đạo của sao chổi mà không có sự thay đổi nhỏ nào thì khi đến gần, ta chỉ cần hướng kính viễn vọng về hướng đã tính toán là chúng ta có thể ghi được hình ảnh lúc đó đến gần. Tuy nhiên vấn đề không đơn giản như vậy. Vì ánh sáng của sao chổi rất yếu, nên cần phải kiên trì tiến hành trong thời gian dài và kính phải có độ nhậy cao. Các chuyên gia sẽ sử dụng các phương pháp để tính toán chính xác đến ngày tháng nào, cần phải quan sát theo hướng nào để quay kính ghi ảnh về hướng đó, có thể mới có thể thu được bức ảnh vừa ý về sao chổi.

Sao chổi là gì?

Trên bầu trời đêm đen thẫm đột nhiên vút ngang một vị khách lạ hiếm hoi, chói sáng và có hình dạng kỳ dị: đầu nhọn, đuôi to trông giống như một chiếc chổi quét nhà bình thường. Người ta quen gọi đó là sao chổi.

Thật ra mà nói, các sao chổi không thể gọi là những vì sao vì thực tế nó chỉ là một khối lớn khí lạnh trong đó chứa đầy các mảnh vụn và bụi vũ trụ.

Những năm gần đây, các nhà khoa học đã phát hiện ra trong sao chổi còn có các nguyên tử oxy, natri; các nhóm phân tử cacbonic, xyanogen (CN)2, amoniac (NH3), các hợp chất nitril, xyanua, v.v…; các ion (………..) … Nhưng chúng ta không thể không coi sao chổi cũng là một loại thiên thể.

Khách “quen” hay chỉ là “qua đường”

Phần lớn các sao chổi đều quay quanh Mặt trời theo các quỹ đạo hình elip dẹt, người ta gọi chúng là loại sao chổi chu kỳ. Cứ cách một thời gian nhất định chúng lại vận hành tới quỹ đạo tương đối gần Mặt trời và Trái đất nên chúng ta có thể dễ dàng nhìn thấy chúng.

Chu kỳ quay quanh Mặt trời của các sao chổi khác nhau là rất khác nhau. Sao chổi Encke có chu kỳ ngắn nhất là 3,3 năm, tức là cứ cách 3,3 năm ta lại nhìn thấy nó một lần. Từ năm 1786, phát hiện ra sao chổi Encke đến nay, nó đã xuất hiện 50 lần. Có những sao chổi có chu kỳ quay dài hơn. Mấy chục năm, thậm chí mấy trăm năm mới nhìn thấy chúng một lần. Có những sao chổi có chu kỳ quay dài tới mấy vạn năm, thậm chí còn lâu hơn nữa. Những sao chổi đó giống như “khách qua đường” xuất hiện một lần rồi không biết đến chân trời góc biển nào nữa. Sao chổi sáng rực Hyakutabe, được nhìn thấy từ Trái đất năm 1996, có chu kỳ ước khoảng 10.000 năm.

Tên “chổi” từ đây

Những sao chổi điển hình đều chia làm 3 phần: lõi chổi, sợi chổi và đuôi chổi. Lõi chổi cấu tạo bằng những hạt thể rắn khá đậm đặc, ánh sáng toả ra xung quanh như những dải mây gọi là sợi chổi. Lõi chổi kết hợp với sợi chổi thành đầu chổi. Chiếc đuôi dài sáng rực phía sau gọi là đuôi chổi, có khi mở rộng hàng triệu km trong vũ trụ. Đuôi chổi không phải có ngay từ khi mới hình thành sao chổi mà chỉ khi sao chổi bay tới gần Mặt trời và các phân tử của nó bị những cơn gió Mặt trời thổi bạt ra xa, bởi thế đuôi sao chổi thường kéo dài về phía đối diện với Mặt trời.

Một sao chổi xung quanh đầu còn có lớp mây hydro đường kính tới gần 10 triệu km. Ở Trái đất, chúng ta không nhìn thấy khối mây đó, mà phải dùng vệ tinh nhân tạo bay ra khỏi tầng khí quyển Trái đất mới quan sát được.

Muôn hình muôn vẻ

Không phải các sao chổi đều có hình dạng giống nhau. Năm 1744, người ta phát hiện ra sao chổi De Cheseaux có tới 6 đuôi tạo thành một góc rộng 44 độ như chiếc quạt giấy lớn trên bầu trời. Năm 1812, Đài Thiên văn Marseille ở Pháp phát hiện ra một sao chổi lạ, thoạt đầu là một khối mây lớn, sau đó toả sáng nhấp nháy và cuối cùng lại biến thành một khối mây ở giữa có một khối tròn sáng mờ toả ra bốn phía. Đầu tháng 3 năm 1976 ở vùng Đông Bắc Trung Quốc xuất hiện một sao chổi lạ có đuôi xoè rộng như đuôi chim công trắng, dân chúng từ đảo Hải Nam tới tỉnh Hắc Long Giang đều nhìn thấy.

“To xác nhưng rỗng ruột”

Không một hành tinh nào trong hệ Mặt trời có thể so sánh được với sao chổi về mặt thể tích. Ví như sao chổi Halley nổi tiếng có đường kính vùgn sợi chổi dài tới 570.000 km. Sao chổi lớn nhất mà loài người ghi nhận được có đường kính vùng sợi chổi dài tới 18,5 triệu km và đuôi sao chổi đó dài tới mất trăm triệu km.

Nhưng thực ra sao chổi chỉ là những khối khí loãng. Nếu ép thể khí của sao chổi bằng mật độ khí quyển trên Trái đất thì 8.000 mét khối thể khí trên đó vẫn chưa thể bằng mật độ 1 mét khối khí quyển trên Trái đất. Nếu tiếp tục ép thể khí trên sao chổi thành chất rắn như vỏ Trái đất thì một sao chổi khổng lồ e rằng không lớn hơn một quả đồi trên hành tinh của chúng ta.

Trong vũ trụ bao la có rất nhiều sao chổi nhưng tuyệt đại đa số đều có kích thước nhỏ. Chỉ có vài ba sao chổi lớn. Thời gian tồn tại của sao chổi trong vũ trụ không lâu bền như các sao khác. Mỗi lần bay tới Mặt trời, sao chổi lại bị tổn hao khá nhiều, cứ vậy dần dần sao chổi sẽ tan vỡ thành từng đám sao băng và bụi vũ trụ phân tán trong khoảng không mênh mông.

>> Xem thêm : Khám phá vũ trụ bao la – Phần 3 – 10 vạn câu hỏi vì sao?