Mặt Trời – Ngôi sao của chúng ta – phần 1

Mặt trời là ngôi sao thuộc loại trung bình và nó đặc biệt đối với con người là vì nó là ngôi sao ở gần chúng ta nhất và là một trong những yếu tố quan trọng tạo nên sự sống ở Trái Đất. Trái Đất cách Mặt trời 150 triệu km (150.10⁶ km). Khoảng cách này được quy ước là 1 đơn vị thiên văn (1AU = 150.10⁶km)

Mặt trời hoàn toàn là khí. Ngày nay, qua các phân tích quang phổ của Mặt trời chúng ta biết Mặt trời chứa chủ yếu Hidro chiếm khoảng 75%,  một ít khí Heli khoảng 23% các khí còn lại chỉ chiếm 2% khối lượng Mặt trời. Nguồn năng lượng do Mặt trời có được là do phản ứng nhiệt hạch tổng hợp H thành He. Quá trình này diễn ra qua một số bước còn gọi là chu trình proton-proton:

Bước 1: H¹ + H¹ = H² + e⁺ + ν + E

Sự kết hợp giữa 2 hạt nhân Hidro bình thường (proton) thành 1 hạt nhân Hidro nặng (deuteron-gồm có 1 proton và 1 neutron); e⁺ -positron; ν – neutrino đồng thời giải phóng ra năng lượng.

Bước 2: H¹ + H² = He³ + γ + E

Là sự kết hợp giữa 1proton và 1 deuteron thành một hạt nhân He³ ; tia γ đồng thời giải phóng ra năng lượng.

Bước 3: He³ +He³ = He⁴ +H¹ + H¹ + E

2 He³ được tạo thành từ bước 2 tiếp tục kết hợp với nhau để tạo thành 1 hạt nhân He⁴ +2p và sinh ra năng lượng.

Trong bước 1 và 2 cần phải có 3 hạt nhân H¹, nhưng trước khi tiến hành bước 3 các phản ửng phải xảy ra hai lần để tạo thành 2 hạt nhân He³ kết hợp với nhau. Nhưng do buớc 3 lại sinh ra 2 hạt nhân H¹ nên tổng cộng cần có 4H¹ để tạo thành một hạt nhân He⁴.

Khối lượng của 1 hạt nhân Hidro = 1.673 x 10^-27 kg

Khối lượng của 1 hạt nhân He = 6.645 x 10^-27 kg.Ta có:

Theo công thức E = mc² thì năng lượng được giải phóng trong quá trình này là:
E = 0.048 x 10^-27 x (3 x 10⁸)² = 4.3 x 10^-12 J. Năng lượng này sẽ được nhân lên với một số vô cùng lớn tương ứng với số hạt nhân He được tạo thành, trong 1 giây nguồn năng lượng do Mặt Trời phát ra tương ứng với một quả bom H 100 tỷ megaton.

Mỗi giây có khoảng 600 – 700 triệu tấn bị hidro tiêu huỷ và khoảng 4 triệu tấn được biến thành năng lượng theo phương trình E=mc². Với tốc độ tiêu thụ nhiên liệu như hiện nay thì Mặt trời còn có thể sáng thêm 5 tỷ năm nữa mặc dù nó đã sáng được 4 đến 5 tỷ năm rồi.

Bề mặt của Mặt trời là lớp khí mà từ đó ánh sáng của Mặt trời tới chúng ta, lớp này gọi là quang quyển có chiều dày khoảng 300 km. Bán kính của Mặt trời được xác định như là khoảng cách của quang quyển tính từ tâm Mặt trời R_Mo=7.10⁵km. Màu sắc và cường độ của ánh sáng Mặt trời cho thấy nhiệt độ bề mặt vào khoảng 5,8.10³K.

Ánh sáng của Mặt trời có cường độ rất mạnh, không thể nhìn bằng mắt thường trực tiếp hoặc qua các thấu kính, kính thiên văn, muốn quan sát được chúng ta phải hứng ảnh của Mặt trời qua kính thiên văn vào một màn hứng hoặc một bề mặt trắng, hoặc cũng có thể lắp thêm kính lọc trước thị kính của kính thiên văn để quan sát.

Tài liệu tham khảo:
Tìm hiểu hệ mặt trời.
Giáo trình thiên văn học đại cương của trường ĐH SP TPHCM.
Explorations- an introduction to astronomy.

Huỳnh Phương Loan (HAAC)
Theo Vietastro