Tải bản đầy đủ
Các hành tinh thuộc nhóm Mộc Tinh

Các hành tinh thuộc nhóm Mộc Tinh

Tải bản đầy đủ

thể là do nước đóng băng, rất lạnh và qua các khe nứt thấy có dạng chất lỏng
phun trào.
5.2. Thổ Tinh
Đáng chú ý nhất là các vệ tinh và các vành đai bao quanh.
Có khoảng 34 vệ tinh đã được phát hiện. Vệ tinh Titan lớn cỡ Thuỷ Tinh có
khí quyển chứa nitơ, khí mêtan và các phản ứng hoá học sinh ra các cấu trúc phân
tử phức tạp; ở nhiệt độ rất thấp có thể vẫn có các phân tử hữu cơ.
Có 3 vành đai chính và nhiều vành đai khác bao quanh Thổ Tinh với bề dày
từ1 km đến 20 km. Mỗi vành lớn được hợp thành từ nhiều vành nhỏ chứa cục
băng, bụi và cả vật chất có kích thước cỡ vài mét. Giữa các vành đai này, còn
thấy có các tiểu vệ tinh cùng quay quanh Thổ Tinh.
5.3. Thiên Tinh(Thiên Vương Tinh)
Hành tinh lớn thứ ba trong hệ Mặt Trời có 27 vệ tinh, cấu tạo chủ yếu là các
chất khí ở thể lỏng và phía ngoài có vành đai mờ tạo bởi các hòn đá cỡ 10m. Về
chuyển động có điểm đặc biệt là chiều tự quay ngược so với các hành tinh khác,
độ nghiêng của trục quay so với quỹ đạo là 97 0 nên năng lượng MT nhận được ở
2 cực nhiều hơn ở vùng xích đạo.
5.4. Hải Tinh(Hải Vương Tinh)
Hành tinh xa nhất hiện phát hiện được 13 vệ tinh và khi quan sát bằng kính
thiên văn có màu ánh hồng do khí quyển là hỗn hợp đá, nước có chứa khí mê tan.
Nhiệt độ trung bình của Hải Tinh là -2180C vẫn đang tỏa nhiệt dư.
6. Các tiểu hành tinh. Thiên thạch. Sao chổi. Sao băng
6.1. Quy tắc Titius- Bode với vành đai các Tiểu hành tinh
Năm 1766 Titius khám phá và sau đó năm 1772 Bode công bố quy luật về
khoảng cách trung bình giữa các hành tinh tính theo công thức:
D = 0,4 + 0,3.2n; trong đó D tính theo đơn vị thiên văn và Thuỷ tinh có n =
-∞; Kim Tinh có n = 0; Đ có n =1...và đặc biệt với n = 3 sau này phát hiện thấy
tương ứng với một vành đai y có rất nhiều các tiểu hành tinh.
Hiện nay đã phát hiện thấy có khoảng 30 tiểu hành tinh đường kính hơn 200
km; 800 tiểu hành tinh đường kính hơn 80 km và có hơn 400.000 tiểu hành tinh
với 98% năm ở vành đai giữa Hoả Tinh và Mộc Tinh. Toàn bộ các tiểu hành tinh
thuộc vành đai này có khối lượng khoảng 5.108 tấn; lớn nhất là Ceres nặng cỡ
108 tấn.
Người ta chia các tiểu hành tinh thành hai nhóm; nhóm gần TĐ có nhiều
nguy cơ va chạm lại được chia thành 3 nhóm nhỏ dựa vào quỹ đạo chuyển động
của chúng gồm: Apollo, Amer và Aten.
60

Theo quy luật trên suy ra Diêm Vương Tinh cách MT đến 77,2 đ.v.t.v (thực
tế cách 39,5 đ.v.t.v) được phát hiện năm 1930 có quỹ đạo elip dẹt cấu tạo là nhân
đá trên bề mặt có nước đá và khí mê tan và có khí quyển rất loãng. Từ năm 2006,
Diêm Vương Tinh chỉ được công nhận là tiểu hành tinh và có một số tiểu hành
tinh nữa mới được phát hiện ở ngoài khoảng cách này.
6.2. Sao băng và thiên thạch
Các tiểu hành tinh rất nhỏ va vào TĐ có vận tốc tới hàng chục km/s va chạm
với khí quyển phát sáng là các sao băng; vật có khối lượng lớn hơn xuyên sâu
trong khí quyển tạo ra sao băng lửa. Các vật thể có khối lượng mà lớp khí quyển
không đủ sức cản đốt cháy hết sẽ xuyên vào mặt đất là những thiên thạch. Hàng
năm có khoảng 29.000 thiên thạch rơi vào TĐ với khối lượng chừng 1-2 vạn tấn.
Trung bình cứ 30 năm có một thiên thạch 50 tấn; 150 năm có một thiên thạch 220
tấn và sau 500 năm TĐ nặng thêm 1/100.000 khối lượng. Hằng năm thường quan
sát được các trận mưa sao băng nhiều đến khoảng 50-60 vệt sao băng/h(có thể
quan sát trận mưa sao băng từ phía chòm sao Song Tử thường thấy vào đêm 1314/12).
6.3. Sao chổi
Sao chổi chuyển động quanh MT với quỹ đạo elip dẹt có viễn điểm vượt cả
khoảng cách tới Diêm Vương Tinh. Nó có kích thước rất nhỏ và được cấu tạo bởi
các nguyên tố dễ bốc hơi như băng, amôniăc, mêtan...Khi tiến gần MT các phân
tử hơi của sao chổi chịu tác động của áp suất ánh sáng lớn hơn lực hấp dẫn sẽ đẩy
nó ra xa tạo thành đuôi. Do mất dần khối lượng, sao chổi tồn tại không bền vững.
Các nội dung cần chú ý trong chương này:
-Nội dung trình bày các vấn đề mới và khác hẳn với [1], người học cần
nghiên cứu thêm ở các cuốn [3], [4] và các tài liệu khác.

61

Chương 11
MẶT TRỜI
1. Cấu tạo các lớp của Mặt trời và các số liệu chung
1.1. Các lớp Mặt Trời:
MT là một ngôi sao sáng trung bình yếu có cấu tạo là một quả cầu khí nên
chia ra các lớp bên trong và bên ngoài không rõ rệt.
Đĩa MT mà ta quan sát được là phần ranh giới phía trên của quang cầu
(quang quyển).
Các lớp phía trong gồm có lõi là nơi sinh ra
Tai lửa
Quang cầu
phản ứng hạt nhân với nhiệt độ lớn tới 15
triệu độ .
Đối lưu
-Ở vùng bức xạ: truyền năng lượng ra
Phản ứng
Hạt nhân

bằng đối lưu.
- Lớp bên ngoài còn gọi là khí quyển MT có quang
H.11.1 Giản đồ bên trong MT cầu, sắc cầu và vành nhật hoa.
Quang cầu phát ra ánh sáng nhìn thấy, nhiệt độ khoảng 6000K (có thể xác
định từ định luật Stephan -Boltzmann hay định luật Wean). Độ dày lớp này
khoảng 200-400 km và mật độ vật chất 10 16-1017hạt/cm3. Các hạt vật chất chuyển
động liên tục cho các vết sáng hay tối ,có các vết đen độ rộng tthay đổi không ổn
định và thời gian biến thiên theo chu kỳ hoạt động của MT.
- Sắc cầu dày khoảng 800-15000km nhiệt độ tăng tới 50.000K, trung bình
khoảng 10.000K khi nhật thực quan sát thấy màu hồng đỏ. Ở đây diễn ra các vụ
bùng sáng (vài chục phút )và là vùng chứa chân các tai lửa.
- Vành nhật hoa: Lớp khí quyển ngoài cùng xa tới hàng triệu km, nhiệt độ
tới 1-2 triệu độ K. Nó chứa khí loãng mật độ 10-15g/cm 3 do bị ion hóa, các tai lửa
ở vành nhật hoa cũng vươn cao đến hàng vạn, hàng triệu độ K.
1.2. Các số liệu chung
Bán kính (quang cầu): 695.990 km.
Thể tích: 1,4122.1027m3.
Khối lượng: 1,989.1030kg.
Thành phần hóa học: 75% H2, 23% He còn lại là các nguyên tố khác.
Chu kỳ quay: Ở xích đạo là 25 ngày, ở cực là hơn 30 ngày.
1.3. Năng lượng và hằng số bức xạ MT:
Năng lượng bức xạ toàn phần của MT truyền dưới dạng bức xạ điện từ có
bước sóng 0,01 nm - 30km. Chủ yếu trong dải 400 - 800 nm. Thông lượng của
bức xạ toàn phần truyền qua 1 đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền ở
62

khoảng cách 1.đ.v.t.v gọi là hằng số MT. Thực tế đo đạc gần đây cho thấy kết quả
đo không phải là hằng số.
Các số liệu cho Q = 1308W/m2 ÷ 1398W/m2.
Thông lượng bức xạ MT toàn phần là công suất bức xạ bề mặt (độ trưng):
L= 4π2d2.Q = 3,86.1020MW, TĐ chỉ nhận khoảng 0,5 phần tỷ công suất này
(751.1015 KWh, trong đó 50% lại bị phản xạ lại không gian.
2. Các quá trình bên trong Mặt Trời
2.1. Áp suất và nhiệt độ trung bình
Các số liệu thống kê cho thấy MT được cấu tạo bởi 1 quả cầu khí bên trong
ổn định hàng triệu năm tức là phải ở trạng thái cân bằng thủy tĩnh. Tưởng tượng
MT được chia thành các lớp cầu thì khí trong mỗi lớp chịu tác động của lực hấp
dẫn kéo nó xuống và để lớp khí ổn định ở khoảng cách không đổi thì áp suất lớp
dưới phải cao hơn lớp trên. Giả sử ở 1 khoảng cách tâm là r, lấy một lớp khí dày
dr thì độ chênh áp suất ngang p(r) lấy theo bề dày đó sẽ là: dp = - g(r)ρ(r)dr
(11.1). Trong đó, g(r) là gia tốc hấp dẫn, ρ(r) là khối lượng riêng của 1 đ.v.tiết
diện lớp khí tại nơi đang xét.
g(r) có giá trị như toàn bộ vật có khối lượng M(r) bên trong quả cầu bán
kính r tâm O tác dụng lên lớp dr. Khi đó:
g(r) = - GM(r)/r2. Ta có dM(r) = 4πr2ρ(r)dr, suy ra:
dp =

GM(r)
dM(r) (11.2).
4πr 4

Từ điều kiện cần duy trì trạng thái cân bằng thủy tĩnh

dp
< 0 áp suất tại
dr

tâm O là pmax(r) còn tại biên là p(r) = 0, vì r = R.
Ta có thể tính áp suất trung bình cho toàn bộ MT theo công thức:
p=

1 R
1
1 R
1 R
R
p(r)dM(r) = p(r)M(r). 0 - ∫ M(r)dp(r) = M(r)dp(r)

M 0
M
M 0
M ∫0

G
1 R GM 2 (r)
dM(r) vì R4>r4 nên: p >
Vậy: p = ∫0
4
M4π4π 4
M
4π r

=



R

0

M 2 (r) dM(r)

GM 2
N
= 3.1013 2 (11.6).
4
12π R
m

Lấy tích phân 2 vế (11.2) theo toàn bộ MT một cách gần đúng cho ta áp
pr

suất tại tâm.Vế trái có áp suất tại tâm là po = ∫p dp(r) .
0

Vế phải nếu lấy r = R/3 đã chiếm quá nửa khối lượng MT và cho rằng tích
phân của M(r)dM(r)=M2/2 thì kết quả tính được:

63