Giáo trình Địa lý tự nhiên đại cương (Trái đất và Thạch quyển)

Chia sẻ: Lan Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:210

Thêm vào BST

Báo xấu

476
lượt xem 143
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình cung cấp lượng kiến thức cơ bản, cần thiết cho sinh viên về Trái đất, Vũ trụ, vận động của Trái đất và hệ quả địa lý của các vận động đó. Mặt khác, giáo trình còn đề cập đến những khái niệm chung về thạch quyển, địa hình; kiến thức cơ bản về đặc điểm hình thái và quá trình hình thành những dạng địa hình chính trên Trái đât.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Địa lý tự nhiên đại cương (Trái đất và Thạch quyển)

TRƯ NG ð I H C QUY NHƠN KHOA ð A LÍ GIÁO TRÌNH ð A LÍ T NHIÊN ð I CƯƠNG (TRÁI ð T VÀ TH CH QUY N) Ngư i biên so n: Nguy n H u Xuân-Phan Thái Lê Quy Nhơn 2010
L I NÓI ð U Giáo trình ð a lý t nhiên ñ i cương (Trái ñ t - Th ch quy n) ñư c biên so n d a trên nhi u tài li u, giáo trình như ñã xu t b n như Cơ s ð a lý t nhiên t p 1, t p 2 (Lê Bá Th o ch biên), ð a hình b m t trái ñ t (ð Hưng Thành, Phùng Ng c ðĩnh) và nhi u ngu n tư li u có liên quan m t s trư ng ñ i h c, cao ñ ng c a nư c ta. Giáo trình cũng c p nh t nh ng n i dung m i trong nhi u tài li u nư c ngoài như The Earth An Introduction to Physical Geology (Edward J. Tarbuk và Frederick K. Lutgens), Physical Geology - Exploring The Earth (James Monroe và Reed Wicander)… N i dung giáo trình ñư c chúng tôi biên t p nh m ñáp ng hai yêu c u sau: - Cung c p lư ng ki n th c cơ b n, c n thi t cho sinh viên v Trái ñ t, Th ch quy n - ñ a hình b m t trái ñ t, làm cơ s ñ h c t t các môn h c khác và v n d ng ki n th c ñã h c vào th c ti n cu c s ng. - Giáo trình ph i g i m cho ngư i h c nh ng hư ng suy nghĩ, cách gi i quy t v n ñ thông qua h th ng ki n th c và nh ng ví d th c ti n theo t ng n i dung c a giáo trình. N i dung c a giáo trình ð a lý t nhiên ñ i cương ñư c c u trúc như sau: Ph n 1: Trái ñ t. Ph n này cung c p nh ng ki n th c v Trái ñ t, Vũ tr , v n ñ ng c a Trái ñ t và h qu ñ a lý c a các v n ñ ng ñó. Biên so n: ThS Phan Thái Lê. Ph n 2: Th ch quy n - ñ a hình b m t Trái ñ t. Ph n này ñ c p ñ n nh ng khái ni m chung v th ch quy n, ñ a hình; Cung c p ki n th c cơ b n v ñ c ñi m hình thái và quá trình hình thành nh ng d ng ñ a hình chính trên Trái ñ t. Biên so n: TS Nguy n H u Xuân. M c dù ñã c g ng nhi u ñ n i dung giáo trình ñáp ng ñư c yêu c u c a ngư i h c nh m nâng cao ch t lư ng ñào t o, song ch c ch n không tránh kh i nh ng thi u sót. Nhóm tác gi r t mong nh n ñư c s ch b o c a các nhà khoa h c, b n bè ñ ng nghi p và nh ng ñóng góp c a các b n sinh viên khi s d ng tài li u này. Nhóm tác gi 1
M CL C PH N I: TRÁI ð T 5 Chương 1. VŨ TR VÀ H M T TR I 5 1.1. M t s gi thuy t v s hình thành Vũ tr 5 1.1.1. Các quan ni m v Vũ tr 5 1.1.2. M t s thuy t v ngu n g c Vũ tr 5 1.1.3. Các mô hình Vũ tr 6 1.1.4. S hình thành các thiên hà và h Ngân hà 8 1.1.5. Hi n tư ng giãn n Vũ tr 9 1.2. Các gi thuy t v s hình thành H M t Tr i và Trái ð t 10 1.2.1. Gi thuy t Căng - Láplátxơ (Kant – Laplace) 10 1.2.2. Gi thuy t c a Jinxơ (Jeans) 10 1.2.3. Gi thuy t c a Ôttô Smít (Otto Smith) 11 1.3. K t lu n khoa h c rút ra t các gi thuy t 13 1.4. H M t Tr i 13 1.4.1. ð c ñi m chung c a H M t Tr i 13 1.4.2. M t Tr i 17 1.4.3. Các hành tinh và v tinh 21 1.4.4. Ti u hành tinh – thiên th ch và sao ch i 28 Chương 2. HÌNH D NG, KÍCH THƯ C, KH I LƯ NG, CÁC V N ð NG 34 C A TRÁI ð T VÀ NH NG H QU ð A LÝ 2.1. Hình d ng c a Trái ð t 34 2.1.1. Nh ng quan ni m v hình d ng c a Trái ð t 34 2.1.2. Hình d ng th c c a Trái ð t 36 2.1.3. H qu v hình d ng, kích thư c, kh i lư ng c a Trái ð t 37 2.2. Các v n ñ ng c a Trái ð t và h qu ñ a lí 42 2.2.1. V n ñ ng t quay quanh tr c 43 2.2.2. V n ñ ng quay quanh M t Tr i 49 2.2.3. S v n ñ ng c a h th ng Trái ð t – M t Trăng và h qu c a v n ñ ng 59 Chương 3: C U TRÚC BÊN TRONG VÀ M T S ð C ðI M C A TRÁI ð T 68 3.1. C u trúc các l p bên trong c a Trái ð t 68 3.1.1. V Trái ð t 68 3.1.2. Bao manti 69 3.1.3. Nhân Trái ð t 69 3.2. Các gi thuy t v s chuy n th v t ch t trong lòng Trái ð t 70 3.2.1. Gi thuy t v thành ph n hóa h c không ñ ng nh t 70 3.2.2. Gi thuy t v s chuy n th c a v t ch t 70 3.3. M t s tính ch t lý hóa c a Trái ð t 71 3.3.1. Tr ng l c trên b m t Trái ð t 71 3.3.2. T trư ng c a Trái ð t 71 3.3.3. Nhi t bên trong Trái ð t 72 3.3.4. Thành ph n hóa h c c a Trái ð t 73 3.4. S phân b l c ñ a và ñ i dương trên Trái ð t 73 3.4.1. ð i dương 73 3.4.2. L c ñ a và châu l c 73 3.4.3. ð c ñi m phân b các l c ñ a và ñ i dương trên Trái ð t 74 Ph n th c hành 77 Tài li u tham kh o 78 PH N II: ð A HÌNH B M T TRÁI ð T 79 Chương 4: NH NG KHÁI NI M CƠ B N V TH CH QUY N VÀ ð A HÌNH 79 4.1. Th ch quy n 79 2
4.1.1. Th ch quy n ñ ng nghĩa v i khái ni m v Trái ñ t 79 4.1.2. Th ch quy n là ph n c ng ngoài cùng c a Trái ñ t 80 4.1.3. Thành ph n v t ch t và ngu n g c c a th ch quy n 81 4.2. ð a hình 83 4.2.1. Khái ni m 83 4.2.2. D ng ñ a hình và y u t ñ a hình 83 4.2.3. Hình thái ñ a hình 84 4.2.4. Quá trình hình thành ñ a hình 84 4.2.5. Tu i ñ a hình 86 4.2.6. Phân lo i ð a hình 86 Bài nghiên c u: Ý nghĩa c a vi c nghiên c u ñ a hình 89 Tài li u tham kh o 90 Câu h i 90 Chương 5: ð A HÌNH KI N T O 92 5.1. Khái ni m và kích thư c c a ñ a hình ki n t o 92 5.2. Tu i và ñi u ki n thành t o c a ñ a hình ki n t o 93 5.3. ð a hình mi n núi 93 5.3.1. Khái ni m mi n núi 93 5.3.2. M t s d ng ñ a hình mi n núi cơ b n 94 5.3.3. Quá trình hình thành ñ a hình mi n núi 96 5.3.4. Các mi n núi tr 96 5.3.5. Mi n núi tái sinh 97 5.3.6. ð a hình núi l a 98 5.3.7. nh hư ng c a các quá trình ngo i sinh trong vi c hình thành mi n núi 101 5.4. Mi n ñ ng b ng 102 5.4.1. Khái ni m ñ ng b ng và mi n ñ ng b ng 102 5.4.2. Phân lo i ñ ng b ng 103 5.4.3. Tính phân ñ i theo chi u ngang c a ñ a hình ñ ng b ng 104 5.4.4. Trung du 104 Bài nghiên c u: ð c ñi m ñ a hình và năng lư ng ñ a hình vùng núi Tây B c - Vi t Nam 104 Tài li u tham kh o 108 Câu h i 109 Chương 6: ð A HÌNH BÓC MÒN, B I T 110 6.1. Khái ni m chung 111 6.1.1. ð nh nghĩa 111 6.1.2. Nhân t tác ñ ng và các quá trình 111 6.2. ð a hình do quá trình sư n hình thành 113 6.2.1. Khái ni m chung 113 6.2.2. Nh ng nguyên nhân gây nên chuy n ñ ng 113 6.2.3. Các y u t nh hư ng ñ n s chuy n ñ ng 114 6.2.4. Các ki u di chuy n 115 6.2.5. S phân t ng c a các quá trình sư n 118 6.2.6. Ngu n g c phát sinh và quá trình phát tri n c a sư n 119 Bài nghiên c u: Th m h a trư t l ñ t Guinsaugon - Philippines năm 2004 121 6.3. ð a hình do dòng nư c t o thành 123 6.3.1. Khái quát chung v ñ a hình dòng nư c t o thành 124 6.3.2. ð a hình do dòng ch y t m th i t o thành 124 6.3.3. ð a hình do dòng ch y thư ng xuyên t o thành 127 Bài nghiên c u: Hi n tư ng xâm th c gi t lùi c a thác Niagara (B c M ) 130 Bài nghiên c u: S bi n ñ i c a châu th Mississippi (B c M ) 141 6.4. ð a hình Karst 143 3
6.4.1. Các quá trình và ñi u ki n hình thành, phát tri n ñ a hình cacxtơ 144 6.4.2. Các ñ c ñi m th y văn và ñ a ch t th y văn 144 6.4.3. Các d ng ñ a hình cacxtơ trên m t 148 6.4.4. Các d ng ñ a hình cacxtơ ng m 149 6.4.5. Quá trình phát tri n c a c nh quan cacxtơ và các ki u caxtơ 153 Bài nghiên c u: H th ng hang ñ ng Phong Nha, K Bàng Vi t Nam 155 6.5. ð a hình băng hà 157 6.5.1. Băng hà mi n núi 157 6.5.2. Băng hà ñ i l c 160 6.6. ð a hình các mi n khí h u khô h n 160 6.6.1. ð c ñi m mi n khí h u khô h n 164 6.6.2. ð a hình hình thành do gió 165 6.6.3. ð a hình do phong hóa 167 6.6.4. Các ki u hình thái hoang m c 167 6.7. ð a hình mi n b bi n 167 6.7.1. M t s khái ni m liên quan ñ n ñ a hình mi n b bi n 169 6.7.2. Các nhân t và quá trình hình thành ñ a hình mi n b bi n 177 6.7.3. Các d ng ñ a hình b bi n 179 6.7.4. Phân lo i ñ a hình b bi n 182 Bài nghiên c u: Gành ðá ðĩa - Phú Yên, m t d ng ñ a hình ven bi n ñ c ñáo 182 Tài li u tham kh o 183 Câu h i 183 Chương 7: ð A HÌNH ðÁY ð I DƯƠNG 183 7.1. Các quá trình hình thành ñ a hình ñáy ñ i dương 184 7.2. Nh ng d ng ñ a hình cơ b n c a ñáy ñ i dương 185 7.2.1. Rìa l c ñ a ng p nư c 186 7.2.2. ð i chuy n ti p c a ñáy ñ i dương 187 7.2.3. H th ng núi ng m ñ i dương 188 7.2.4. Lòng ñ i dương 188 7.2.5. So sánh ñ a hình ñáy ñ i dương v i ñ a hình l c ñ a 191 Bài nghiên c u: H th ng núi ng m ñ i dương 191 Tài li u tham kh o 192 Câu h i 192 PH N III: M T S THU T NG LIÊN QUAN PH N TRÁI ð T 193 4
PH N I: TRÁI ð T Chương 1. VŨ TR VÀ H M T TR I 1.1. M t s gi thuy t v s hình thành Vũ tr 1.1.1. Các quan ni m v Vũ tr T khi loài ngư i xu t hi n, Vũ tr ñã tr thành m t b c màn bí n ch a ñ ng nhi u ñi u mà xã h i loài ngư i mu n khám phá, gi i thích. Vi c tìm hi u v ngu n g c Vũ tr ñã ñư c con ngư i quan tâm t r t s m. m i qu c gia, khu v c, tôn giáo l i có m t cách hi u khác nhau v Vũ tr . Vì v y, ñã có nhi u quan ni m v Vũ tr như sau: - Theo tri t h c Phương Tây, Vũ tr ñư c hi u là: “Toàn b th gi i hi n h u mà con ngư i nh n th c ñư c”. - Theo tri t h c Phương ðông, Vũ tr ñư c quan ni m là: “T phương, thư ng h vi t vũ, vãng c lai kim vi t tr ”. Có nghĩa: b n phương, trên dư i là Vũ, t c ñ n nay là Tr . V y, có th hi u Vũ tr là không gian và th i gian, ñây là hai y u t vĩnh c u. - Trong Thiên văn h c có hai trư ng phái quan ni m khác nhau v Vũ tr . M t trư ng phái cho r ng “Vũ tr là vĩnh c u, vô th y, vô chung” nghĩa là Vũ tr t n t i mãi mãi và không có m ñ u cũng như không có k t thúc; trư ng phái còn l i quan ni m “Vũ tr không ph i là vĩnh c u. Nó cũng có quá trình sinh ra, phát tri n và t tiêu di t”. Theo trư ng phái này Vũ tr ñư c t o ra t m t ñi m “kỳ d ” h t s c nh cách ñây kho ng 15 t năm, sau m t v n l n (Big bang). Trong hai quan ni m trên, quan ni m sau có nhi u cơ s khoa h c ñang ñư c ch ng minh, ñ c bi t là s phát hi n ra hi n tư ng giãn n c a Vũ tr ñang di n. - Ngày nay, Vũ tr ñư c hi u là “kho ng không gian bao la mà chúng ta nh n th c ñư c, trong ñó có toàn b các thiên th , k c H M t Tr i và Trái ð t”. Cùng v i cách hi u tương t : “Vũ tr là toàn b h th ng không - th i gian trong ñó chúng ta ñang s ng, ch a toàn b v t ch t và năng lư ng”. Như v y, Vũ tr là m t cái gì ñó r t r ng l n, không có gi i h n c v không gian và th i gian. Trong kho ng không gian bao la ñó có s t n t i c a các thiên th luôn luôn v n ñ ng. Các thiên th ñó ñư c phân chia thành các lo i: sao, hành tinh, v tinh, ti u hành tinh, sao ch i, thiên th ch, tinh vân… 1.1.2. M t s thuy t v ngu n g c Vũ tr - Talet (Thales VII - VI trư c CN) nhà Toán h c, Tri t h c Hy L p cho r ng nư c là nguyên t cơ b n c a Vũ tr , nư c luôn v n ñ ng nhưng trư c sau không thay ñ i và do ñó hòa tan m i v t. B i v y nư c là ngu n g c c a Vũ tr . - Anaximăngñrơ (Anaximangdre 611 - 547 trư c CN) nhà Tri t h c Hy L p cho r ng ngu n g c c a Vũ tr là vô c c. Vũ tr chia thành 2 m t như khô và ư t, nóng và l nh, r i k t h p v i nhau ph c t p mà thành m i v t như ñ t, nư c, không 5
khí, l a… ð ng th i ông cho r ng Vũ tr không ng ng phát tri n, không ng ng hình thành, không ng ng s n sinh ra nh ng v t m i. - Arixtôt (Aristote 384 - 322 trư c CN) nhà Tri t h c Hy L p vĩ ñ i tin r ng Vũ tr ñư c t o nên b i s v n ñ ng c a 4 y u t ban ñ u: ð t, nư c, không khí và l a. M i chuy n ñ ng và bi n ñ i c a Vũ tr có th ñư c gi i thích trên cơ s v n ñ ng c a các y u t này. - Thuy t Ngũ hành: Theo Tri t h c c Trung Hoa, t t c v n v t ñ u phát sinh t 5 nguyên t cơ b n và luôn luôn tr i qua 5 tr ng thái ñư c g i là: M c, H a, Th , Kim và Th y. 5 tr ng thái này ñư c g i là Ngũ hành (không ph i là v t ch t như cách hi u ñơn gi n theo nghĩa ñen trong tên g i c a chúng mà ñúng hơn là cách quy ư c c a ngư i Trung Hoa c ñ i ñ xem xét m i tương tác và quan h c a v n v t). - Thuy t v khí: Coi sinh khí nguyên th y là cơ s hình thành Vũ tr . Theo thuy t này thì ph n nh và trong su t c a khí là “nguyên th dương” t c là tr i, ph n ñ c và n ng c a khí là “nguyên th âm” t c là ñ t. Âm và dương tương tác t o thành v n v t. T nh ng quan ni m trên, chúng ta th y m i tôn giáo, tín ngư ng, th i ñ i và khu v c l i có nh ng quan ni m khác nhau v Vũ tr , nhưng ñ n khoa h c hi n ñ i ngày nay ñã ch ra r ng nh ng quan ni m ñó còn r t mơ h và có ít cơ s khoa h c. ð n ñ u th k XX m t thuy t m i v Vũ tr ra ñ i ñó là thuy t Big bang, thuy t này ñã nhanh chóng ñư c nhi u ngư i quan tâm. - Thuy t Big bang (V n l n): Theo nhà v t lý thiên văn và toán h c G.Le Maitre (ngư i B - 1927) thì: Vũ tr là “Tr ng Vũ tr ”, “Tr ng” này là m t nguyên t nguyên th y, ch a ñ ng toàn b v t ch t b nén ép trong m t không gian c c kỳ nh bé, nên nó ñ m ñ c và nhi t ñ vô cùng cao. Nó tr ng thái không n ñ nh và ñ t nhiên t o ra m t v n vĩ ñ i vào kho ng 13,7 ± 0,2 t năm trư c ñây. V n ñã làm cho v t ch t b n tung ra t phía, t o nên nh ng ñám khí và b i kh ng l . Hàng t năm sau khi nhi t ñ gi m thì ánh sáng m i xu t hi n, r i hàng t năm sau nh ng ñám khí và b i m i d n d n co l i dư i tác ñ ng c a l c h p d n, chúng t quay và cu n xoáy lên, t o thành nh ng thiên hà hình xo n c v i vô vàn h sao. Thuy t Big bang m ra m t cách ti p c n m i trong nghiên c u Vũ tr và ñã ñư c nhi u nhà khoa h c hư ng ng r ng rãi. Hi n nay, thuy t này ñang ñư c ki m nghi m và ñã có nh ng cơ s khoa h c ñ u tiên, ñ c bi t là b ng c máy gia t c kh ng l ñư c ñ t biên gi i gi a Th y S và Pháp. 1.1.3. Các mô hình Vũ tr 1.1.3.1. Mô hình Vũ tr ð a tâm c a Clôt Ptôlêmê (Claude Ptolêmée) Clôt Ptôlêmê (100 – 170 sau CN), nhà toán h c, thiên văn h c Hy L p ñã ñưa ra mô hình Vũ tr ð a tâm ñ gi i thích ñ c ñi m chuy n ñ ng c a các thiên th . 6
Th tinh Clôt Ptôlêmê cho r ng Trái ð t là trung tâm Vũ tr . Vũ tr b gi i h n M c tinh b i m t m t c u ch a các ngôi sao c ñ nh, m t c u quay xung quanh m t M t trăng tr c qua tâm Trái ð t. M t Tr i, M t Th y tinh H a tinh Trăng và các hành tinh quay xung quanh Trái ð t. Ngư i Hy L p c ñ i Trái ñ t và các nhà tri t h c th i Trung C Kim tinh thư ng quy mô hình ð a tâm ñi cùng M t tr i v i Trái ð t hình c u. Vì th nó không gi ng v i mô hình Trái ð t ph ng t ng ñư c ñưa ra trong m t s th n Hình 1.1. Mô hình Vũ tr c a C. Ptôlêmê tho i. Ptôlêmê Mô hình Vũ tr ð a tâm không th hi n ñúng b n ch t c a Vũ tr , nhưng l i phù h p v i hi n tư ng quay nhìn th y c a b u tr i. B i hàng ngày chúng ta th y M t Tr i, các vì sao c m c phía ñông ñi qua ñ u chúng ta r i l i l n phía tây, hi n tư ng này là do chúng ta ñ ng trên Trái ð t ñang quay quanh tr c r t nhanh theo hư ng t tây qua ñông nhìn v các thiên th khác g n như ñ ng yên. Vì v y, có c m nh n như là các thiên th ñang quay quanh chúng ta ch không ph i chúng ta ñang quay (hi n tư ng này gi ng như chúng ta ng i trên tàu h a nhìn qua c a kính khi tàu ch y, ta th y m i v t ch y ngư c l i v i chúng ta ch không ph i tàu ch y). M t th c t là th i b y gi chưa có m t quan ni m hay ch ng minh nào v hi n tư ng quay c a Trái ð t. Ngoài ra, mô hình này còn phù h p v i giáo lý c a nhà th , nên ñư c Giáo h i b o v . Vì v y, ñã chi ph i n n thiên văn h c châu Âu trong su t 14 th k , mãi t i th i kỳ Ph c hưng thuy t này m i b ñánh ñ b i thuy t Nh t tâm c a Côpecnic. 1.1.3.2. Mô hình Vũ tr Nh t tâm c a N. Côpecnic (N.Copernic 1473 – 1543) H a tinh Mô hình Vũ tr Nh t tâm c a N.Côpecnic ra ñ i vào năm 1543. Mô hình cho r ng M t Tr i n m yên trung tâm Vũ tr , các hành tinh chuy n ñ ng quanh M t Tr i trên các qu ñ o tròn. Th y tinh Trái ð t quay quanh tr c c a nó trong tinh khi chuy n ñ ng quanh M t Tr i. M t tr i Mô hình này ñã mô t ñúng v M t trăng c u trúc c a H M t Tr i, ngư i ta ñã trtra ng gi i thích m t cách d dàng các ñ c Kim tinh ñi m chuy n ñ ng nhìn th y c a các Trái ñ t thiên th . Tuy nhiên, ngày nay chúng ta chưa th xác ñ nh ñư c trung tâm c a Hình 1.2. Mô hình Vũ tr c a N. Côpecnic Vũ tr n m ñâu, qu ñ o chuy n ñ ng 7
c a hành tinh quanh M t Tr i không ph i là qu ñ o tròn. Nhưng mô hình Vũ tr Nh t tâm ñã ñánh d u bư c ngo t trong nh n th c c a con ngư i v Vũ tr và ñư c coi là cu c cách m ng khoa h c k thu t l n th nh t c a loài ngư i. Hình 1.3. Hình dáng Vũ tr qua ch p WMAP v b c x phông vi sóng Vũ tr 1.1.4. S hình thành các thiên hà và h Ngân hà Ngư i ta cho r ng, sau khi Vũ tr hình thành, m t ñ v t ch t trong Vũ tr không ñ ng ñ u. Nơi có năng lư ng và v t ch t t p trung ñã hình thành nh ng ñám mây nguyên th y có kh i lư ng c c l n, là m m m ng sinh ra nh ng t p h p có hàng ch c, hàng trăm t ngôi sao. S t p h p c a các ngôi sao l i thành t ng nhóm l n ñó là các thiên hà, Vũ tr có hàng trăm t thiên hà có kích thư c c c l n, ñư ng kính có th t i hàng v n năm ánh sáng (1 năm ánh sáng = 9, 4760. 1015 m). Cho ñ n nay, nh s d ng kính thiên văn ñi n t hi n ñ i, ngư i ta ñã phát hi n ra r t nhi u thiên hà. D a vào ñ c ñi m v hình d ng, các thiên hà ñư c chia thành 3 nhóm: - Nhóm các thiên hà hình tròn ho c elíp Chi m 60% t ng s các thiên hà trong Vũ tr , các thiên hà này có kích thư c to nh khác nhau (kh i lư ng và kích thư c giao ñ ng t 3000 – 500.000 năm ánh sáng), có nh ng thiên hà có kh i lư ng l n g p Ngân hà hàng trăm l n, nhưng cũng có nh ng thiên hà nh ch b ng 1/10.000 kh i lư ng Ngân Hà. - Nhóm các thiên hà d ng xo n c Chi m kho ng 30% t ng s các thiên hà, hình d ng gi ng chi c mâm tròn, d t, chính gi a có m t lõi sáng và xung quanh là nh ng cánh tay xo n c. H thiên hà c a chúng ta cũng là d ng xo n c, có ñư ng kính kho ng 100.000 năm ánh sáng và dày hàng nghìn năm ánh sáng. Nó ch a kho ng 3×1011 (300 t ) ngôi sao, nhưng b ng m t thư ng ch nhìn th y kho ng 6000 sao. Ngân hà có t ng kh i lư ng kho ng 6×1011 (600 t ) l n H M t Tr i. Vì có d ng xo n c nên nhìn ngang gi ng như m t chi c ñĩa (hay th u kính). ðêm ñêm nhìn lên b u tr i vào nh ng ngày b u tr i trong sáng, chúng ta thư ng th y có m t d i sáng 8
bàng b c v t ngang tr i. ðó là nh ng cánh tay xo n c c a Ngân hà, nơi t p trung hàng t ngôi sao nên ánh sáng c a nó ph n x qua nhau. Do v y, ngư i ta g i là Ngân hà (dòng sông b c). H thiên hà c a chúng ta vì th có tên là H Ngân Hà. Trong H Ngân Hà, H M t Tr i ch là m t b ph n r t nh n m trên m t cánh tay xo n c, cách trung tâm kho ng 27.700 năm ánh sáng và H M t Tr i ph i m t kho ng 226 tri u năm ñ hoàn thành m t chu kỳ quay chung quanh tâm c a H Ngân Hà (th i gian ñó g i là “năm thiên hà”) và như v y nó ñã hoàn thành kho ng 25 vòng quay xung quanh tâm H Ngân Hà k t khi nó hình thành ñ n nay. V n t c qu ñ o c a H M t Hình 1.4. Thiên hà xo n c - Ngân Hà Tr i như v y ñ t 217 km/s. - Nhóm các thiên hà d ng tinh vân Có s lư ng ít nh t, ch gi ng như nh ng ñám mây sáng có kích thư c to nh khác nhau trên b u tr i. Hình 1.5. Thiên hà nhìn gi ng như ñám mây 1.1.5. Hi n tư ng giãn n Vũ tr Năm 1929 nhà thiên văn ngư i M Hơpbơn (Hubble) trong khi quan sát các thiên hà trong Vũ tr ñã phát hi n ra s thay ñ i kho ng cách c a 24 thiên hà ñã ñư c ño tính k t trư c, ñó là các thiên hà ñ u r i ra xa nhau, t c ñ r i xa c a chúng t l thu n v i kho ng cách ñ n ngư i quan sát. ðó là hi n tư ng r i ra xa nhau c a các thiên hà và m r ng kho ng cách gi a chúng, t c ñ chuy n ñ ng r i xa và m r ng kho ng cách gi a chúng t l thu n v i c ly gi a chúng v i chúng ta và gi a chúng v i nhau (tuân theo ñ nh lu t Hubble), ñi u này ch ng t Vũ tr ñang giãn n . 9
Hi n các thiên hà v n ti p t c giãn n , có l còn giãn n cho ñ n m t lúc nào ñó l c ñ y ra phía ngoài b l c h p d n tri t tiêu, lúc ñó s co l i và b ép trong m t kho ng không gian nh h p s làm chúng bùng n tr l i. 1.2. Các gi thuy t v s hình thành H M t Tr i và Trái ð t ðã t lâu, ngư i ta luôn tìm cách ñ gi i thích v ngu n g c H M t Tr i, cũng vì v y ñã có r t nhi u gi thuy t ra ñ i gi i thích v ngu n g c H M t Tr i. Nhưng v i kh năng hi u bi t và trình ñ nh n th c c a t ng th i kỳ khác nhau, nên ñã ñưa ra nhi u gi thuy t khác nhau v ngu n g c H M t Tr i. Trong ñó, tiêu bi u có các gi thuy t: 1.2.1. Gi thuy t c a Căng - Láplátxơ (Kant – Laplace) - Năm 1755 nhà Tri t h c Căng ngư i ð c (Immanuel Kant) d a vào cơ s lý thuy t c a môn cơ h c ñ gi i thích s hình thành và ngu n g c chuy n ñ ng c a các thiên th . Theo ông, M t Tr i và các hành tinh hình thành t m t ñám mây b i Vũ tr dày ñ c, có th là ch t khí và cũng có th là ch t r n tr ng thái ngu i l nh. V t ch t g n M t Tr i, do s c hút va ch m nhau và sinh ra v n ñ ng xoáy c hình thành các vành v t ch t ñ c quay xung quanh M t Tr i. Sau ñó, ph n l n kh i lư ng c a m i vành k t t l i thành m t kh i c u, ñó là các hành tinh; còn ph n nh t o thành v tinh. Vì v y, Căng ñã t ng nêu ý nghĩ “hãy cho tôi v t ch t tôi s xây d ng nên th gi i”. - Năm 1824 nhà Toán h c, Thiên văn h c Láplátxơ (ngư i Pháp) ñã xây d ng gi thuy t m i d a trên cơ s gi thuy t c a Căng g i là gi thuy t Căng - Láplátxơ. Theo Láplátxơ, các hành tinh ñư c hình thành t m t kh i khí loãng nóng b ng, quay nhanh xung quanh M t Tr i. Các v t ch t này ngày càng quay ch m l i và ngu i l nh, ñông ñ c sinh ra v n ñ ng xoáy c và cũng hình thành các vành v t ch t ñ c quay xung quanh M t Tr i. Quá trình hình thành hành tinh, v tinh tương t v i gi thuy t Căng. Gi thuy t c a Căng - Láplátxơ ñã gi i thích ñư c c u trúc cơ b n c a H M t Tr i. Tuy nhiên, ñ n th k XIX gi thuy t ñã b c l m t s h n ch vì không tr l i ñư c t i sao có m t s v tinh (11 V tinh) c a M c, Th , Thiên Vương tinh có chi u quay ngư c v i chi u quay chung c a h , t i sao m t ph ng xích ñ o và m t ph ng qu ñ o c a 5 v tinh thu c Thiên Vương tinh ñ u vuông góc v i m t ph ng Hoàng ñ o. N u theo sơ ñ c a Láplátxơ thì các hành tinh ph i quay quanh tr c theo chi u kim ñ ng h , nhưng th c t các hành tinh l i quay ngư c l i. Trong khi t quay, t i sao không khí vành v t ch t l i ngưng t l i thành hành tinh, trong khi k t qu nghiên c u ph i phân tán vào Vũ tr . Sai l m cơ b n c a gi thuy t là momen quay c a M t Tr i. M t Tr i t quay m t vòng quanh tr c ph i m t t 25 - 27 ngày. T c ñ t quay ch m ñó làm sao ñ s c tách m t ph n v t ch t ra thành các hành tinh. Ngay c ñ d t do s c ly tâm sinh ra cũng không quan sát th y. 10
1.2.2. Gi thuy t c a Jinxơ (Jeans) Vào nh ng năm 30 c a th k XX, nhà bác h c Jinxơ ngư i Anh ñã ñưa ra gi thuy t v ngu n g c H M t Tr i. Theo Jinxơ, vào th i gian xa xưa có m t ngôi sao l kích thư c tương t M t Tr i, chuy n ñ ng vào g n M t Tr i, kho ng cách t ngôi sao l ñ n M t Tr i ch g n b ng bán kính M t Tr i. Trong ñi u ki n ñó, hi n tư ng tri u l c xu t hi n làm cho v t ch t trên M t Tr i l i ra hai phía ñ i di n thành nh ng bư u v t ch t nóng ñ , thon dài. Bư u hư ng v phía ngôi sao l dài hơn phía ñ i di n, cu i cùng cu ng v t ch t tách ra kh i M t Tr i, ñ t ra t ng ño n và t o thành các hành tinh trong H M t Tr i. Như v y là s hình thành các hành tinh H M t Tr i x y ra là do m t tai bi n Vũ tr . Gi thuy t Jinxơ ñã gi i thích ñư c mômen quay c a các hành tinh không ph thu c vào ñ ng lư ng c a M t Tr i. Nhưng gi thuy t ñã có nh ng h n ch ñó là, ngư i ta ñã tính toán và th y r ng vì kho ng cách gi a các thiên th trong Ngân hà r t l n. N u cho ñư ng kính M t Tr i b ng 1mm, thì kho ng cách t ngôi sao l ñ n M t Tr i g n nh t cũng là 20 - 25 km. Các sao chuy n ñ ng h n ñ n trong Vũ tr , nên xác su t ngôi sao l di chuy n vào g n M t Tr i v i kho ng cách 1mm ñ có th t o ra m t l c h p d n b t phá ñư c v t ch t c a M t Tr i là r t hi m hoi. Theo tính toán, hi n tư ng này có th x y ra trong Ngân hà v i kho ng th i gian 2017 năm, trong khi tu i già nh t c a các ngôi sao là 1013 năm, nên H Ngân hà chưa có tai bi n ñó x y ra. 1.2.3. Gi thuy t c a Ôttô Smít (Otto Smith) Năm 1950, các nhà khoa h c Xô Vi t (ñ i di n có Ôttô Smít, Lêbêdinxki Krat…) ñã ñ ra m t gi thuy t m i v ngu n g c H M t Tr i. Gi thuy t cho r ng, nh ng thiên th trong H M t Tr i cũng ñư c hình thành t m t ñám mây b i và khí ngu i l nh, ñám mây b i khí ban ñ u quay tương ñ i ch m. Trong quá trình chuy n ñ ng trong H Ngân hà, s v n ñ ng l n x n ban ñ u c a các h t b i ñã d n ñ n hi n tư ng va ch m l n nhau, làm cho ñ ng năng chuy n thành nhi t năng. K t qu là các h t b i nóng lên, dính k t v i nhau, kh i lư ng c a ñám b i gi m ñi, t c ñ quay nhanh hơn và qu ñ o c a các h t b i là qu ñ o trung bình c a chúng. S chuy n ñ ng d n ñi vào tr t t , ñám mây b i có d ng d t hình ñĩa v i các vành xo n c, kh i b i l n nh t t p trung trung tâm, nơi mà nhi t ñ tăng lên r t cao và các ph n ng h t nhân b t ñ u xu t hi n, M t Tr i như v y là ñã ñư c hình thành, nh ng vành xo n c phía ngoài cũng d n d n k t t l i dư i tác d ng c a tr ng l c và tr thành các hành tinh. Gi thuy t cho r ng s vi c ñã x y ra cách ñây vào kho ng 10 t năm. Gi thuy t c a Ôttô Smít ñã gi i quy t ñư c nh ng v n ñ mà các gi thuy t trư c chưa gi i thích ñư c, như các hành tinh thu c nhóm Trái ð t có kích thư c nh nhưng t tr ng l n, còn nhóm M c tinh thì ngư c l i. Nguyên nhân hình thành ñ c ñi m ñó là do trong quá trình hình thành các hành tinh, dư i tác d ng b c x nhi t và ánh sáng c a M t Tr i (lúc ñó l n hơn bây gi ) nh ng vành v t ch t g n trung tâm 11
b hun nóng nhi u nh t, thành ph n khí và ngay c m t s ph n v t ch t r n nh ng vành này b b c hơi và b áp l c c a ánh sáng ñ y ra ngoài. ði u ñó ñã làm cho nh ng vành v t ch t g n M t Tr i ch còn l i m t kh i lư ng nh v t ch t nhưng n ng và có ñ b c hơi kém như s t và niken. các vành v t ch t xa M t Tr i ít ch u tác ñ ng c a áp l c ánh sáng M t Tr i, các hành tinh ñư c hình thành t v t ch t nguyên th y chưa phân d và v t ch t b c hơi t các vành bên trong, g m ch y u là các ch t khí nh như hyñrô nên có kh i lư ng l n, t tr ng nh (thu c nhóm M c tinh). V i hình d ng ñĩa c a ñám mây b i ban ñ u, gi i thích ñư c t i sao qu ñ o c a các hành tinh l i ñư c s p x p trên cùng m t m t ph ng. Các qu ñ o ñó ít nhi u ñ u có hình elíp là do tác ñ ng qua l i r t ph c t p gi a các thiên th v i nhau. Trong H M t Tr i, Th y tinh có kh i lư ng và t c ñ t quay nh nh t. ði u ñó có liên quan ñ n v trí c a nó g n M t Tr i, b c x m nh c a M t Tr i làm gi m kh i lư ng và s ma sát l n c a tri u l c làm gi m t c ñ t quay c a nó. Còn tính ch t ñ c bi t c a H a tinh v m t kh i lư ng (ch hơn 1/10 kh i lư ng Trái ð t), cũng ñư c gi i thích là do tác ñ ng c a M c tinh ñã cư p ñi m t ph n v t ch t c a H a tinh, m t ph n còn l i t o nên Vành ñai các ti u hành tinh. B ph n gi a c a các vành v t ch t bên trong, do có kh i lư ng v t ch t r t l n nên ñã xu t hi n m t hành tinh ñôi Trái ð t – M t Trăng. Quá trình hình thành hành tinh ñôi ñư c gi i thích là vì momen quay r t l n nên v t ch t ñây không th t p trung vào m t trung tâm mà ph i có trung tâm th hai, M t Trăng chính là trung tâm th hai. Tuy ñã gi i thích ñư c nhi u v n ñ v H M t Tr i, nhưng gi thuy t cũng có nh ng h n ch là chưa bi t ngu n g c c a M t Tr i t ñâu và s phân b khác nhau v momen ñ ng lư ng gi a các hành tinh. * Tuy ñã có nhi u gi thuy t v ngu n g c H M t Tr i và s còn có các gi thuy t m i, nhưng nhìn chung các gi thuy t ñã nêu ñ u t p trung vào 3 v n ñ : - V n ñ tr ng thái v t ch t: + M t Tr i và các hành tinh ñư c hình thành t m t kh i khí và b i ban ñ u r t nóng, sau ñó ngu i d n. Gi thuy t này có cơ s khoa h c hơn c , vì phù h p v i b n ch t v t lý c a quá trình gi m kích thư c c a kh i khí và b i khi ngu i l nh. + M t Tr i và các hành tinh ñư c hình thành t m t ñám b i ban ñ u ngu i l nh, r i sau ñó m i d n d n nóng lên. - V n ñ th i gian hình thành: + M t Tr i và các hành tinh cùng hình thành m t lúc. + M t Tr i hình thành trư c sau ñó các hành tinh hình thành t kh i v t ch t còn l i. + M t Tr i có trư c, sau ñó các hành tinh m i hình thành do v t ch t t M t Tr i tách ra. - V n ñ nguyên nhân hình thành: 12
+ M t Tr i và các hành tinh ñư c hình thành cùng m t lúc và theo m t cách gi ng nhau là do s ngưng t c a ñám mây v t ch t ban ñ u. + M t Tr i ñư c hình thành trư c sau ñó các hành tinh m i ñư c hình thành do m t “tai bi n Vũ tr ” x y ra. 1.3. K t lu n khoa h c rút ra t các gi thuy t Các gi thuy t v ngu n g c H M t Tr i chưa ng ng l i và còn nhi u v n ñ tranh cãi v ngu n g c, v v t ch t ban ñ u, v quá trình hình thành… nhưng qua các gi thuy t có th rút ra ñư c r ng: - Do c u trúc c a H M t Tr i và v trí ñ c bi t c a Trái ð t, s xu t hi n l p v ñ a lý và s s ng trên Trái ð t là m t ñi u h p v i quy lu t phát tri n c a t nhiên, không có y u t huy n bí, siêu nhiên ñây. - M t Tr i là m t ngu n năng lư ng vô t n, có vai trò r t l n trong l ch s hình thành Trái ð t và l p v ñ a lý. Trong l p v ñ a lý, ch m t ph n nh năng lư ng c a M t Tr i tích lũy l i ñã ñ b o ñ m cho s phát tri n c a toàn b t nhiên trên b m t Trái ð t. S t n t i c a sinh quy n ñã làm cho hành tinh c a chúng ta khác v i các hành tinh khác. 1.4. H M t Tr i H M t Tr i (còn g i là Thái Dương H ) là m t h hành tinh (t p ñoàn thiên th ), có M t Tr i (còn g i là Sao) trung tâm và các thiên th n m trong ph m vi l c h p d n c a M t Tr i g m 8 hành tinh chính quay xung quanh, 6 trong s các hành tinh này có v tinh riêng c a chúng, cùng m t lư ng l n các thiên th khác g m các hành tinh lùn (như Xêrét (Ceres), Diêm Vương (Pluto), Eris), ti u hành tinh, sao ch i, thiên th ch, b i và plasma ñã ñư c hình thành cách ñây kho ng 4,6 t năm. 1.4.1. ð c ñi m chung c a H M t Tr i 1.4.1.1. Ngu n g c Theo các gi thuy t, H M t Tr i ñư c hình thành t m t kh i khí và b i kh ng l . Kh i này v a quay v a t t p v t ch t vào trung tâm do l c h p d n, d n d n tr thành m t ñám mây b i dày ñ c, d t hình ñĩa v i các vành v t ch t xo n c. Sau ñó quá trình t p trung v t ch t có d ng kh i c u trung tâm và theo các vành khác nhau ñã t o nên H M t Tr i. 1.4.1.2. C u trúc H M t Tr i có thiên th l n trung tâm là M t Tr i, quay xung quanh có các thiên th nh hơn g m các hành tinh, ti u hành tinh, các sao ch i, thiên th ch, khí và b i. 13
Hình 1.6. C u trúc H M t Tr i C u trúc t trong ra ngoài: M t Tr i - Th y tinh - Kim tinh - Trái ð t - H a tinh - Vành ñai ti u hành tinh (có hành tinh lùn Cares) - M c tinh - Th tinh - Thiên Vương tinh - H i Vương tinh - Hành tinh lùn Diêm Vương - Hành tinh lùn Eris - Ngoài cùng là Vòng ñai Kuiper và ðám mây Oort. 1.4.1.3. V n ñ ng c a H M t Tr i H M t Tr i là m t ph n c a thiên hà có tên g i là Ngân Hà. ðây là m t thiên hà xo n c v i ñư ng kính kho ng 100.000 năm ánh sáng ch a kho ng 200 t ngôi sao, trong ñó M t Tr i c a chúng ta là m t ngôi sao ñi n hình. H M t Tr i n m trong cánh tay xo n c c a H Ngân Hà. Kho ng cách t H M t Tr i t i tâm Ngân Hà kho ng t 25.000 ñ n 28.000 năm ánh sáng. V n t c c a H M t Tr i trên qu ñ o là kho ng 251km/s, và nó hoàn thành m t chu kỳ quay quanh tâm Ngân Hà kho ng 225 - 250 tri u năm. 1.4.1.4. ð c ñi m chung c a các hành tinh thu c H M t Tr i Theo các gi thuy t cho r ng H M t Tr i cùng ñư c sinh ra t m t ñám khí và b i ban ñ u (ch y u là hydro và heli), nên H M t Tr i có chung m t s ñ c ñi m quan tr ng: - T t c các hành tinh ñ u quay xung quanh M t Tr i theo m t qu ñ o g n tròn (tâm sai nh chưa ñ n 0,1). - M t ph ng qu ñ o c a t t c các hành tinh g n trùng kh p nhau, ph n l n chúng t o v i m t ph ng Hoàng ñ o m t góc không quá 4o (tr Th y tinh và hành tinh lùn Diêm Vương có qu ñ o nghiêng so v i m t ph ng Hoàng ñ o theo nh ng góc tương ng là 7o9’, 17o9”). - T t c các hành tinh ñ u quay xung quanh M t Tr i theo cùng m t hư ng ngư c chi u kim ñ ng h n u nhìn t B c thiên c c xu ng m t ph ng qu ñ o. 14
- T t c các hành tinh (tr Kim tinh và Thiên Vương tinh) và ph n l n các v tinh cũng ñ u quay quanh tr c c a chúng theo chi u t Tây qua ðông (ngư c chi u kim ñ ng h ). Hình 1.7. M t ph ng Hoàng ñ o c a các thiên th H M t Tr i - T t c các thành viên trong H M t Tr i ñ u có c u t o b i các nguyên t hóa h c có trong b ng tu n hoàn c a Mendeleev. Tuy nhiên, tr ng thái v t ch t và n ng ñ kh i lư ng các nguyên t không gi ng nhau các thành viên trong H M t Tr i. - Các hành tinh c a H M t Tr i có th chia thành 2 nhóm: Kim Ha Tinh Th y Tinh Tinh Trái ðt Hình 1.8. Nhóm các hành tinh bên trong + Nhóm các hành tinh bên trong (ki u Trái ð t) g m Th y tinh, Kim tinh, Trái ð t, H a tinh. Có ñ c trưng r n ñ c, ñư c t o thành t ñá. Chúng ñư c t o thành trong nh ng vùng nóng hơn g n M t Tr i, nơi các v t li u d bay hơi hơn ñã bay m t ch còn l i nh ng v t li u có nhi t ñ nóng ch y cao, như silicat t o thành v r n c a các hành tinh và l p bán l ng như s t, t o thành lõi c a các hành tinh này. T t c ñ u có các h trên b m t t o ra b i va ch m v i thiên th ch và nhi u ñ c trưng ki n t o b m t, như các thung lũng n t r n và các núi l a. Các hành tinh nhóm này có kích thư c 15
nh , t tr ng trung bình l n, quay ch m quanh tr c, có ít ho c không có v tinh (Trái ð t: 1; H a tinh: 2 v tinh). Hi Vương Tinh Mc Tinh Th Tinh Thiên Vương Tinh Hình 1.9. Nhóm hành tinh bên ngoài + Nhóm các hành tinh bên ngoài (ki u M c tinh) g m M c tinh, Th tinh, Thiên Vương tinh, H i Vương tinh. Có c u t o ch y u là các ch t khí, ña ph n là hydro và heli do chúng gi l i khi các khí nh b ñ y t vòng trong ra th i kỳ ñ u hình thành H M t Tr i. Nhóm này ñư c c u t o b ng ch t khí nên có kích thư c l n, nhưng t tr ng trung bình nh , có nhi u v tinh quay xung quanh (M c tinh: 63, Th tinh: 49, Thiên Vương tinh: 27, H i Vương tinh: 13). + Vành ñai ti u hành tinh, n m ranh gi i ngăn cách gi a nhóm trong và nhóm ngoài (gi a qu ñ o c a H a tinh và M c tinh, kho ng gi a 2,3 - 3,3 ñơn v thiên văn tính t M t Tr i). Vành ñai ti u hành tinh bao g m các ti u hành tinh là các thiên th nh hơn hành tinh, thư ng không có kh i lư ng ñ l n ñ l c h p d n làm cho nó có hình d ng c u. Vành ñai chính có hàng nghìn các ti u hành tinh có ñư ng kính l n hơn 1km, các ti u hành tinh v i ñư ng kính nh hơn 500 m ñư c g i là thiên th ch và hàng tri u các v t th bé như b i. ð c bi t, ti u hành tinh l n nh t Xêrét có Hình 1.10. Vành ñai ti u hành ñư ng kính kho ng 1000 km, ñ l n ñ có d ng tinh hình c u, làm nó có th tr thành m t hành tinh theo m t s ñ nh nghĩa. C u t o v t ch t c a vành ñai ti u hành tinh ch y u t các khoáng ch t không bay hơi. Ngu n g c c a nó theo các nhà khoa h c, các ti u hành tinh ñư c cho là nh ng gì còn sót l i c a m t hành tinh ki u Trái ð t, ho c nh hơn ñã không th k t 16
h p l i t khi H M t Tr i m i hình thành, vì s gây nhi u c a l c h p d n t Sao M c. Cũng có ý ki n cho r ng là s n ph m còn l i c a m t hành tinh ñá b phá h y do va ñ p. 1.4.1.5. Phân b kh i lư ng trong H M t Tr i Trong H M t Tr i, M t Tr i chi m kho ng 99,86% kh i lư ng c a c H M t Tr i. Hai v t th có ñư ng kính l n nh t c a H M t Tr i (sau M t Tr i) là M c tinh và Th tinh chi m 91%, các hành tinh còn l i và các sao ch i, v tinh, thiên th ch, b i… chi m ph n còn l i ch kho ng 0,1274% kh i lư ng c H . ðám mây Oort có th chi m m t ph n ñáng k , nhưng hi n nay s hi n di n c a nó còn chưa ñư c xác ñ nh. 1.4.2. M t Tr i 1.4.2.1. V trí c a M t Tr i Trong H M t Tr i, M t Tr i là thiên th duy nh t t phát sáng nh nh ng ph n ng nhi t h ch x y ra bên trong, vì th M t Tr i ñư c g i là m t ngôi sao. M t Tr i n m trung tâm và cũng là h t nhân c a H M t Tr i, ñ ng th i là ngu n cung c p năng lư ng ch y u và là ñ ng l c c a m i quá trình t nhiên x y ra trên Trái ð t. 1.4.2.2. Kích thư c M t Tr i M t Tr i là ngôi sao ñơn, chi m kh i lư ng b ng 99,86% t ng kh i lư ng toàn H . M t Tr i là m t hình c u g n hoàn h o, ch hơi d t kho ng chín ph n tri u, có nghĩa ñư ng kính c c c a nó khác bi t so v i ñư ng kính xích ñ o ch kho ng 10 km. M t Tr i có ñư ng kính 1.329,000 km (g p 109 l n ñư ng kính Trái ð t), có di n tích b m t 6,0877 x 1012 km2 (g p Trái ð t 11.900 l n), th tích M t Tr i b ng 1,4122 x 1018 km³ (g p 1,3 tri u l n th tích Trái ð t). Kh i lư ng M t Tr i kho ng 1,9891 x 1030 kg (g p 332.946 l n kh i lư ng Trái ð t). Chính do kh i lư ng kh ng l này mà s c hút c a M t Tr i ñ ñ duy trì s chuy n ñ ng c a các hành tinh trên qu ñ o, không ñ cho l c li tâm làm văng chúng ra kh i H M t Tr i. Do c u t o b ng khí là ch y u nên t tr ng trung bình c a M t Tr i nh , ch b ng 1,41g/cm3, t tr ng này nh hơn Trái ð t. 1.4.2.3. Năng lư ng và b c x Ngu n năng lư ng M t Tr i phát ra là do ph n ng t ng h p nhi t h ch 4H2 = 1heli phát ra dư i d ng các tia b c x và nó t o ra ñ sáng 827 x 1026 W. M i giây M t Tr i tiêu h y kho ng 600 - 700 tri u t n hydro, trong ñó kho ng 4 tri u t n bi n thành năng lư ng. Nhi t ñ c a M t Tr i có s phân hóa khác nhau r t rõ r t, nhi t ñ tâm 13,6 o MK (13.600,000 K); trên b m t kho ng 5.780 K (5.506,85 C), nhi t ñ nh t hoa là 5 MK (b ng 5.000,000 K). 17
M t Tr i có các chu kỳ ho t ñ ng m nh và y u xen k nhau v i chu kỳ kho ng 11,3 năm, s bi n ñ i có tính chu kỳ ñó làm nh hư ng ñ n th i ti t và khí h u trên Trái ð t. Tai l a V t ñen ð m sáng Hình 1.11. B m t M t Tr i 1.4.2.4. C u t o c a M t Tr i M t Tr i c u t o ch y u b ng khí, v i kho ng 74% kh i lư ng là khí hyñrô (kho ng 92% th tích), 24% kh i lư ng là khí heli (kho ng 7% th tích), 2% là các nguyên t khác g m s t, niken, oxy, silicon, sulfur, magnesium, carbon, neon, calcium và chromium. M t ñ khí gi m t trung tâm ra ngoài. M t Tr i c u t o g m các l p khác nhau. T trung tâm ra ngoài g m: Lõi - vùng b c x - vùng ñ i lưu - quy n sáng - quy n s c - qu ng - v t ñen M t Tr i - ñ m - ch l i lên. Lõi M t Tr i: Chi m kho ng 0,2 ñ n 0,25 bán kính, có m t ñ cao 150 g/cm3 và nhi t ñ g n 13.600,000 K (so v i nhi t ñ b m t M t Tr i kho ng 5.800 K). Lõi là ñ a ñi m duy nh t trong M t Tr i t o ra m t lư ng ñáng k nhi t thông qua ph n ng t ng h p h t nhân. Ph n còn l i ñư c ñ t nóng b i năng lư ng truy n ra ngoài t lõi. T t c năng lư ng ñư c t o ra t ph n ng t ng h p h t nhân trong lõi ph i ñi qua nhi u l p ñ t i quy n sáng trư c khi ñi vào không gian như ánh sáng M t Tr i hay năng lư ng ñ ng l c c a các h t. Vùng b c x : T kho ng 0,25 ñ n kho ng 0,7 bán kính M t Tr i, v t li u M t Tr i nóng và ñ c; ñ ñ b c x nhi t chuy n ñư c nhi t ñ t trong lõi ra ngoài. Trong vùng này không có ñ i lưu nhi t; tuy các v t li u l nh ñi khi ñ cao tăng lên (t 7.000,000 °C t i kho ng 2.000,000 °C), m t ñ gi m sút hàng trăm l n (t 20 g/cm³ xu ng còn 0,2 g/cm³) t ñáy lên ñ nh vùng b c x . Vùng ñ i lưu: Trong l p ngoài c a M t Tr i, t b m t M t Tr i xu ng x p x 200.000 km (kho ng 70% bán kính M t Tr i), plasma M t Tr i không ñ ñ c hay ñ nóng ñ chuy n năng lư ng nhi t t bên trong ra ngoài b ng b c x . Vì th , ñ i lưu nhi t di n ra khi các c t nhi t mang v t li u nóng ra b m t (quy n sáng) c a M t 18
Tr i. Khi v t li u l nh ñi b m t, nó ñi xu ng dư i ñáy vùng ñ i lưu, ñ nh n thêm nhi t t ñ nh vùng b c x . b m t nhìn th y ñư c c a M t Tr i, nhi t ñ ñã gi m xu ng 5.700 K và m t ñ ch còn 0,2 g/m³ (kho ng 1/10.000 m t ñ không khí m c ng nư c bi n). Các l p c a M t Tr i 1. Lõi 2. Vùng b c x 3. Vùng ñ i lưu 4. Quy n sáng 5. Quy n s c 6. Qu ng 7. V t ñen M t Tr i 8. ð m 9. Ch l i lên Hình 1.12. Mô hình c u t o M t Tr i v i các l p 12. Quy n sáng: B m t nhìn th y ñư c c a M t Tr i - quy n sáng, là l p mà sáng, bên dư i nó M t Tr i tr nên m ñ c v i ánh sáng nhìn th y ñư c. Trên quy n sáng, c. ánh sáng M t Tr i nhìn th y ñư c t do ñi vào không gian và năng lư ng c a nó thoát ng hoàn toàn kh i M t Tr i. S thay ñ i trong ñ m ñ c x y ra vì s gi m kh i lư ng gi − ion H , chính vì v y ñã d dàng h p th ánh sáng. Trái l i, ánh sáng nhìn th y ñư c mà ìn chúng ta th y, ñư c t o ra khi các electron ph n ng v i các nguyên t hydro ñ t o ra các ion H−. Quy n sáng th c t dày t hàng ch c t i hàng trăm km. Quy n sáng có m t sáng Quy 23 −3 ñ h t ~10 m . Khí quy n M t Tr i: Là ph n bên trên quy n sáng ñư c chia làm 3 l p chia - L p quang quy n (photosphere) hay là b m t nhìn th y ñư c c a M t Tr i, dày kho ng 100 – 800 km. Trên quang quy n thư ng hình thành các “v t ñen” (có ình nhi t ñ th p hơn, kho ng 4000 K), các “v t ñen” thư ng t n t i vài ngày và các vùng ng ài sáng r ng xung quanh. - L p th hai là s c quy n (chromosphere), dày kho ng 14.000 km, thành ph n quy ch y u hiñro, heli, oxy và các ch t hơi Natri, Mg, K, Ca, ... Thư ng th y các lu ng ng sáng ph t lên cao hàng trăm hay hàng nghìn km (có v n t c trên 400 km/giây) t n t i ên vài phút, ñó là nh ng “tai l a hay bư u l a”, làm cho nhi t ñ và lư ng b c x các tia ng t ngo i tăng lên, xu t hi n bão t và nh hư ng ñ n khí quy n Trái ð t. hi 19