Thực chất Heli có quan hệ gì với Mặt trời?
Điều này bắt đầu từ một lần nhật thực toàn phần xảy ra vào ngày 18 tháng 8 năm 1868. Lúc đó, một nhà khoa học người Pháp tên là Sali đến Ấn Độ để quan sát nhật thực toàn phần, 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 lần 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 đầu. Thế là Sali lập 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.
Tháng 2 năm 1895, nhà hoá học nổi tiếng người Anh Rolan đang 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. Rolan cảm 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 đầu, 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 (phần 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 lần 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 gần 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 lần đường kính của Trái đất, thể tích gấp Trái đất 1,3 triệu lần, trọng lượng gấp 330.000 lần 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, gần như là giống các nguyên tố hoá học cấu tạo nên Trái đất, chỉ khác nhau về tỉ lệ.
Mặt trời là một quả cầu lớn và rất nóng, tầng ngoài của nó chủ yếu do 3 lớp cấu tạo thành, đó là quang cầu, sắc cầu và quầng sáng bao quanh Mặt trời, những lớp này tạo thành bầu khí quyển của Mặt trời.
Thông thường hình tròn của Mặt trời mà chúng ta nhìn thấy được gọi là quang cầu, nó có độ dày khoảng 500.000 m, ánh sáng Mặt trời chói mắt chính thức là được phát ra từ tầng quang cầu này.
Sắc cầu ở bên ngoài quang cầu, là một tầng ở giữa bầu 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 phần, tia sáng mạnh phát ra từ quang cầu bị Mặt trăng che khuất, chúng ta sẽ nhìn thấy tầng khí có màu đỏ tối này, vì vậy người ta gọi tầng này là tầng sắc cầu hay sắc cầu. Quầng sáng bao quanh Mặt trời là tầng ngoài cùng của bầu khí quyển Mặt trời, tầng này có thể kéo dài bằng vài lần 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. Tầng trong của quầng sáng bao quanh Mặt trời còn gọi là nội miên có nhiệt độ tới một triệu độ C. Độ lớn và hình dạng của quầng sáng bao quanh Mặt trời có liên quan tới các hoạt động của Mặt trời. Mặt trời hoạt động với chu kỳ lớn, quầng sáng bao quanh Mặt trời có hình tròn, hoạt động nhỏ. Quầng 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 cầu, 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 cầu thì ngoài việc quan sát ánh sáng đơn sắc thông thường, họ còn có thể quan sát thời gian nhật thực toàn phần, còn khi quan sát quầng sáng Mặt trời thì trước đây chỉ có thể quan sát khi nhật thực toàn phần, nhưng hiện nay có thể dùng “máy nhật miện” để thường xuyên quan sát. Vài năm gần đây, việc quan sát bằng vệ tinh nhân tạo đã chứng tỏ rằng khí thể quầng 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 tầng sắc cầu. Số lần 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 cầu hoặc kính phản ánh sáng hay khi nhật thực toàn phần 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 đầu 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 gần 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 lần khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời. Cho nên quỹ đạo của đường ánh sáng đến quỹ đạo sao Minh Vương cần 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 lần. 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 tầng Trái đất khá cân bằng, trong đó có một lượng lớn các sao chổi nguyên thuỷ, tầng 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 gần kề tên là Vega. Chúng phải mất gần ba trăm năm mới có thể hoàn thành một vòng quỹ đạo.
Vega là chính ngôi sao sáng nhất trên bầu trời, nó chỉ cách Trái đất hai mươi lăm năm ánh sáng. Nó lớn gấp ba lần Mặt trời của chúng ta, song lại trẻ hơn rất nhiều với 350 triệu năm tuổi. Vega có một quầng 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 quầng bụi rất lạnh (-180oC) xung quanh.
Kỹ thuật mô phỏng trên máy tinh cho thấy một cấu trúc tồn tại trong quầng 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 gần 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.
>> Xem thêm :
Comments mới nhất