Mặt Trời và Mặt Trăng, những điều đã biết và học hỏi...

[Chu Anh Duy (boytotbung)]

MẶT TRỜI VÀ MẶT TRĂNG:

Mặt Trời:
Mặt trời có khối lượng bằng 330000 lần khối lượng Trái đất. Đường kính mặt trời bằng 109 lần đường kính trái đất và nhiệt độ bề mặt khoảng 6000 độ C.
Tất cả mọi thiên thể trong vũ trụ có khối lượng của mặt trơpì đều có khả năng tự nóng sáng. Đó là vì khi vật có khối lượng càng lớn thì sức nặng các lớp vật chất bên ngoài nén vào tâm càng mạnh hay nói cách khác là áp suất ở tâm các vật này là rất lớn. Áp suất trong lòng Mặt trời lên tới hàng trăm triệu atm , do đó nhiệt độ trong lòng mặt trời lên tới hàng triệu độ. Ở nhiệt độ này, các hạt nhân nguyên tố nhẹ như hydro thu được động năng rất lớn đủ để thắng được lực đẩy tĩnh điện và kết hợp chặt với nhau tạo thành hạt nhân heli (được gọi là phản ứng nhiệt hạt nhân hay sự nổ hạt nhân). Chính phản ứng này đã giải phóng ra một năng lượng rất lớn duy trì hoạt động tự nóng sáng của Mặt trời.
Mặt trời cách trái đất đúng một u.a, nó cách trung tâm thiên hà 23 ngàn năm ánh sáng và cách rìa thiên hà 13 ngàn năm ánh sáng . Mặt trời chuyển động quanh thiên hà một vòng hết 245 triệu năm Trái đất .Mắt trời tự quay quanh mình hết 27 ngày đêm trái đất tương đương 648 giờ.
Một trong những hoạt động chủ yếu của mặt trời là các vết đen mà con người có thể quan sát được. Chu kì vết đen của mặt trời được xác lập vào thế kỷ XIX . Đó là những khu vực hoạt động mạnh mẽ của mặt trời với nhiều vụ nổ và những vòi lửa nhô cao. Chu kì trung bình của các vết đen mặt trời là từ 7 đến 19 năm, ngoài ra còn có các chu kỳ 22 năm , 72 năm, 100 năm, 266 năm. Bán kính trung bình của các vết đen mặt trời là 10.000km. Sự xuất hiện các vết đen này có ảnh hưởng loqwns đến các hành tinh trong đó có trái đất của chúng ta. Khi có các vết đen mặt trời, không khí trên trái đất mất cân bằng tạo ra cấ cơn lốc xoáy và có còn cả bão từ.

MẶT TRĂNG:
_Mặt trăng cách trái đất 384.400km.
_Mặt trăng có diện tích bề mạt là 37,8 triệu km2 và thể tích là 22,01 tỷ km3.Nó chuyển động quanh trái đất và tự quay quanh trục với cùng một chu kì 27,32 ngày, do đó ở trái đất luôn nhìn thấy cùng một phần diên tích của mặt trăng.Phần diện tích này chiếm 59% tổng diện tích bề mặt Mặt Trăng. Mạt Trăng di chuyển quanh trái đất với tốc độ 1km/s. Một năm trên mặt trăng có 13 ngày đêm , trong đó có một nửa là ngày, còn lại là đêm.
_Mặt trăng có khối lượng nhỏ hơn trái đất 80 lần và bán kính chỉ bằng 1/4 bán kính trái đất nên trọng lực ở đây chỉ bằng 1/6 trọng lực trái đất.
_Do không có các đại dương duy trì nhiệt độ nên có sự chênh lệch rất lớn về nhiẹt độ trong ngày. Phần trung tâm được mặt trời chiếu sáng vào giữa trưa có thể đạt đến 130 độC nhưng đến đêm chỉ còn -170 độ C.

 

[Chu Anh Duy (boytotbung)]

TUẦN TRĂNG
Như đã nói ở trên, mặt trăng tự quay quanh trục và quay quanh trái đất với cùng chu kì 27,32 ngày đêm. Nhưng thực ra độ dài của một ngày trên mặt trăng (còn gọi là tuần trăng) dài hơn một chút.
Hãy tưởng tượng, khi trái đất ở vị trí 1 nào đó tương ứng với thời điểm mặt trăng mặt trời và trái đất thẳng hàng. Nếu đứng từ tâm vùng được chiếu sáng của mặt trăng, người quan sát sẽ thấy mặt trời ngay trên đỉnh đầu. Lúc này là giữa trưa ở mặt trăng.
Giả sử mặt trăng chuyển động đúng một vòng quanh trái đất. Trong khi đó trái đất vẫn tiếp tục quay quanh mặt trời đến một vị trí 2 và mặt trăng từ vị trí a lúc đầu đến vị trí b sau khio đi hết một vòng quanh trái đất. Vì mặt trăng luôn hướng một nửa nhất định về trái đất nennên người quan sát đứng ở vị trí như nói trên luôn thấy trái đất ngay trên đỉnh đầu .Nhưng vì ở vị trí 2 của trái đất mặt trăng chuyển động đã dươcdj vừa đúng một chu kì nên mặt trăng trái đất và mặt trời không còn nằm thẳng hàng nữa. Do đó người quan sát chưa thấy mặt trời trở lại đỉnh đầu nên lúc này chưa phải là giữa trưa. Để trở lại thời điểm giữa trưa của mặt trăng, trái đất phải tiếp tục chuyển động đến vị trí 3 nhất định kéo theo mặt trăng đến vị trí c tương ứng để mặt trời , trái đất mặt trăng lại thẳng hàng.
Như vậy chu kì ngày của mặt trăng dài hơn chu kì tự quay và quay quanh trái đất của nó (29,53 ngày ) và đúng bằng chu kì của tuần trăng.


TRÁI ĐẤT CÓ MẤY MẶT TRĂNG??

Trong tác phẩm "De la terre à la Lune" của mình, Jules Verne đã phỏng đoán rằng có một mặt trăng thứ hai của trái đất tồn tại cách trái đất 8140km và quay quanh quỹ đạo hết 3h20mn. Tuy nhiên (hay tất nhiên thì đúng hơn) không có ai tin vào điều này vì cho rằng đây chỉ là chuyện viễn tưởng do nhà văn sáng tác. Nhưng vào khoảng những năm 50 của thế kỉ 19, viên giám đốc đài thiên văn Toulouse đã khẳng định rằng có một Mặt trăng thứ hai. Đó là một thiên thể bay quanh trái đất với chu kì 3h20mn và cách trái đất 5000km.
Ý kiến này được vài nhà thiên văn thời đó tán thành nhưng sau đó bị bỏ quên vì dù thiên thể nhỏ dến đâu và bay nhanh đến đâu thì cũng phải có lúc người ta thấy nó bay qua đĩa sáng mặt trời hoặc mặt trăng tạo thành một vệt đen . Dù nó ở gần trái đất đến mức luôn chui vào bóng tối của trái đất thì cũng phải có lúc người ta trôpng thấy nó vào lúc ban mai hay chiều tối.
Cơ sở chính cho việc tìm kỉém mặt trăng thứ hai của trái đát là do Lagrange. Khi nghiên cứu bài toán về chuyển động của ba vật thể tương tác, Lagrange đã đi đến kết luận rằng trong điều kiện xác định, các vật thể ấy sẽ tạo trong không gian một tam giác cân thú vị. Mỗi vật thể chuyển động theo quỹ đạo riêng nhưng luôn ở vị trí đỉnh tam giác cân. Bản thân tam giác cân đó không ngừng biến dạng. Trong hệ vật luôn tồn tại những điểm cân bằng đặc biệt. Nếu hệ thống chỉ cób 2 vật ( như hệ trái đất -mặt trăng) thì trong đó sẽ có cái gọi là điểm cân bằng thế, thành lập với hai vật kia những đỉnh tam giác. Trong mặt phẳng chuyển động của hai vật thể này sẽ tồn tại hai tam giác cân có đỉnh trùng nhau là hai vật thể, còn hai đỉnh kia là những điểm cân bằng gọi là những điểm Lagrange. Diểm Lagrange là những cái bẫy trống trong vũ trụ, mọi vật thể rơi vào đây đều mất tốc độ. Chúng sẽ ở lại đấy vĩnh viễn hoặc khá lâu. Khi mật độ các thiên thạch và bụi vũ trụ trong bẫy đã khá lớn, chúng va chạm vào nhau, dần dần mất tốc độ và kết lại với nhau. Quá trình như vậy xảy ra rất chậm . Nhưng qua hàng tỷ năm, tại điểm Lagrange của hệ trái đất- mặt trăng có thể đã tích góp được một lượng vật chất khá lớn và có thể đã đủ để hình thành mặt trăng thứ hai cho chúng ta .

 

[Chu Anh Duy (boytotbung)]

TẠI SAO CÓ THUỶ TRIỀU??

Trong vũ trụ, các vật thể đều có sức hút tác dụng lên nhau, thiên thể ở càng gần nhau thì hấp dẫn tác dụng lên nhau càng lớn. Trong hệ Mặt Trời, Mặt Trăng ở gần trái đất của cjhúng ta nhất, do đó hấp dẫn của Mặt trăng tác dụng lên TĐ là lớn nhất . Lực hút này tác dụng mạnh mẽ lên các phân tử nước trên bề mặt TĐ. Vì nước là một chất linh động nên :
Hãy tưởng tượng điểm O là tâm trái đất , hai trục AB và CD vuông góc với nhau qua O đường thẳng nối A-O-B đi qua tâm Mặt Trăng. Vì A là điểm gần MT nhất nên lực hút tác dụng lên điểm này là mạnh nhất, dodó mực nước ở A dâng lên cao nhất. đồng thời các phân tử nước ở C và D dồn tới A để lấp chỗ trống, do đó ở C và D lúc này mực nước rút xuống( triều xuống) . Nhưng tại B-điểm xa Mặt Trăng nhất cũng có nước dâng lên. Vậy tại sao???
Đó là do A, O, B là 3 điểm thẳng hàng và thẳng hàng với tâm Mặt Trăng. Lực tác dụng lên A, O, và B từ Mătrj Trăng là các lực cùng phương , cùng chiều nhưng độ lớn khác nhau( do khoảng cách khác nhau). Lực này truyền cho A, O vàB những gia tốc khác nhau. Vì tâm O của trái đất là cố định so với MT trong những thời điểm nhất định nên các gia tốc này làm cho A ngày càng rời xa O và O ngày càng xa B . Nhưng vì O cố định nên nó tạo ra một lựcluy tâm tác dụng lên các phân tử nước ở cả A và B, do đó ở B cũng có hiện tượng triều lên.
Trái Đất tự quay quanh trục với chu kì 24h, trong khi đó, MT chuyển động quanh Trái đất với chu kì 27,32 ngày (tức là chậm hơn 27,32 lần) nên Trái đất luôn luôn đuổi kịp thuỷ triều. Gọi A1 là điểm có thuỷ triều cao nhất ứng với điểm A của mực nước. Khi A1 chuyển động theo Trái đất thì A chuyển động theo cùng 1 chiều do hấp dẫn của Mặt Trăng. Khi A1 đã chuyển động được đúng một vòng để trở lại vị trí cũ thì A mới đi được 1/27,32 chu kì của mình. Để đuổi kịp A, A1 cần thêm 52 phút nữa. Như vậy bất cứ điểm nào trên Trái Đất khi cần có một đợt thuỷ triều thứ 2 với cùng mức nước thì phải đợi 24h52mn.

LIỆU CÓ KHÍ TRIỀU KHÔNG??

Vì không khí có tính linh động còn cao hơn nước rất nhiều nên thực chất khí triều xảy ra hàng ngày trên trái đất là hết sức mạnh mẽ nhưng con người không thể nhìn thấy(đương nhiên) .
Ngay cả các lớp thạch quyển dù có tính linh động rất nhỏ cũng không thể tránh khỏi ảnh hưởng của hấp dẫn này. Hàng ngày các lớp đất đá này vẫn không ngừng "dập dờn ", nhưng với biên độ rất nhỏ ( không quá 20cm) nên con người không thể nhận ra.

 

[Chu Anh Duy (boytotbung)]

Mặt Trăng hình thành như thế nào?


Thông thường, vỏ Trái đất phải là lớp trầm tích, rồi tới lớp granit, rồi mới tới lớp bazan. Sau lớp trầm tích, ở đáy Thái Bình Dương người ta không tìm thấy lớp trầm tích mà gặp ngay lớp bazan. Nhà thiên văn Anh Kviring cho rằng lớp granit đáy Thái Bình Dương đã bị bóc đi. Năm 1948, ông đưa ra giả thuyết về một vật thể nhỏ có đường kinhý cỡ 15-20 km đã va vào Trái Đất và cắm tới độ sâu 1300km. Lúc đó Trái Đất còn là một khối nóng chảy nên một phần rất lớn vật chất bị bắn tung lên. Phần vụn nhỏ rơi trở lại, phần còn lại bay vào vũ trụ tạo thành Mặt Trăng
Gorge Darwin, con trai của Charles Darwin, cũng là một trong những người đầu tiên đưa ra ý tưởng "Trăng là con đẻ của Trái Đất" , nhưng ông cắt nghĩa bằng sự cộng hưởng giữa lực dao động riêng của Trái Đất và sức hút của Mặt Trời.
Theo ông ,cách đây 200 triệu năm , vì còn ở thể magma nóng chảy nên vỏ Trái Đất đàn hồi rất mạnh. Sức hút của Mặt Trời gây trên lớp vỏ ấy những đợt sóng địa triều dữ dội. Càng nguội , tần số dao động càng tăng . Cho đến khi dao động riêng của Trái Đất cộng hưởng với sóng địa triều và sau một thời gian cộng hưởng lâu dài thì một mảnh vỏ bị bật ra và như vậy chính Thái Bình Dương là cái nôi của Mặt Trăng
Hiện tượng một vật thể từ mặt đất bay vào vũ trụ có thể xảy ra ngay cả khi không có hiện tượng cộng hưởng trên :
Trên mặt đất , mỗi vật bất kì đều chịu 2 lực tác dụng: sức hút và lực ly tâm . trên xích đạo, lực ly tâm bằng 1/289 lần sức hút.
Lực ly tâm tỷ lệ với bình phương của vận tốc góc . Do vậy nếu trái đất quay nhanh hơn 17 lần thì lực ly tâm sẽ cân bằng với lực hút và các vật trên xích đạo sẽ mất hoàn toàn trọng lượng và dễ dàng bay vào vũ trụ.
Trước kia , Trái Đất có thể dã quay nhanh hơn cho đến khi tốc độ quay làm văng một mảnh vỏ ra tạo thành Mặt Trăng. Sau đó , chính mặt trăng đã gây ra những đợt sóng triều trong thạch quyển , khí quyển và thuỷ quyển kìm hãm tốc độ quay của trái đất .
Cứ 40 vạn năm độ dài ngày đêm của trái đất lại tăng thêm 1mn. Vào giữa 2 kỉ Cambri và Ordovic (500 triệu năm trước) , một ngày đêm chỉ dài hơn 20h và sau 1 tỷ năm nữa, mỗi ngày dài tới 31h một năm chỉ còn 283 ngày .

*******************
CẤU TẠO CỦA MẶT TRĂNG:

Nhờ các mẫu đất đá do các tàu Apollo đưa về, có thể chia đất đá thu được từ Mặt Trăng thành 4 dạng:
Đá phun trào cứng độ hạt trung bình , độ rỗng lớn: Gồm những mảnh vụn màu xám, rỗng , có khối lượng riêng 3,2g/cm3, kích thước hạt từ 0,2-3mm.
Đá phun trào rắn hạt nhỏ, độ rỗng nhỏ : Gồm những cục màu xám sẫm, rỗng , có khối lượng riêng 3,4g/cm3. Lỗ hổng bên trong có đường kính 1-3mm.
Dăm: Gồm những mảnhvụn nhiều thành phần kết lại. Chúng có màu xám và xám tối.
Cát và bột: Gồm cát, bụi màu xám, xám sẫm có đốm nâu hồng. Khối lượng riêng 3,1g/cm3.
Kết hợp việc nghiên cứu các mẫu đất đá do Apllo12 đem về và nghiên cứu về đặc tính quang học, cường độ phản xạ, độ phân cực ánh sáng và kết quả đo bức xạ gamma cho phép khẳng định rằng lớp đất đá bề mặt Mặt Trăng hoàn toàn giống với đá bazan. Kết quả phân tích các mẫu cho thấy trong các đá này có một lượng lớn các nguyên tố hiếm trên Trái Đất như Cr, Ti, Zr, một lượng nhỏ Sn, Bi, Na, K và một lượng rất ít Au, Ag
Nói chung , xét về dạng kết cấu vật chất cũng như thành phần hoá học, Mặt Trăng không có gì khác Trái Đất. Tuy nhiên, ở đây cũng có sự xuất hiện một số loại khoáng vật hoàn toàn không có trên Trái Đất mà đặc biệt nhất là ARMALCOLITE-loại khoáng vật có chứa nhiều Fe, Ti và Mg.

 

[Chu Anh Duy (boytotbung)]

Nhật thực và nguyệt thực:

Nhật thực và nguyệt thực là hiện tượng xảy ra khi Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng cùng nằm trên một đường thẳng và che khuất lẫn nhau.
Vì quỹ đạo chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất là một mặt phẳng nghiêng so với quỹ đạo chuyển động quanh Mặt Trời của Trái Đất nên 2 mặt phẳng này cắt nhau tạo thành một giao tuyến trong đó có 2 điểm dối tâm gọi là 2 tiết điểm của bạch đạo. Nhật thực hay nguyệt thực sẽ xảy ra khi Mặt Trăng nằm tại một trong hai tiết điểm
Dưới ánh sáng Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng tạo ra phía sau mình một nón bóng tối khổng lồ. Khi 3 thiuên thể nằm trên giao tuyến nói trên thì trục của 2 nón bóng tối này cùng nằm trên mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng.
Khi Mặt Trăng đi qua tiết điểm giữa Trái Đất và Mặt Trời (ngày không Trăng) ,cái nón bóng tối của nó quét qua Trái Đất tạo thành 1 bóng đen .Những khu vực bị bóng đen đó bao phủ khi đó xảy ra nhật thực. Vì Mặt Trăng có đường kính nhopr hơn 400 lần so với Mặt Trời và khoảng cách từ nó đến Trái Đất cũng nhỏ hơn 400 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời nên khi xảy ra nhật thực toàn nphần chính là khi Mặt Trăng lướt qua che vừa khít lên đĩa sáng Mặt Trời. Những nơi khác do có sự thay đổi góc nhìn nên chỉ có nhật thực hình khuyên.
Nhật thực toàn phần ít khi xảy ra vìbóng của Mặt Trăng in xuống Trái Đất chỉ tạo thành một vêt rất nhỏ so với bóng cua Trái Đất và cái bóng đó lướt đi với tốc độ 1km/s. Tại 1 điểm nhất định khi muốn thấy 2 lần nhật thực toàn phần kế tiếp nhau cần đợi 250-300 năm.
Ngược lại, khi Mặt trăng đi qua tiết điểm đối xứng bên kia Trái Đất (ngày Trăng tròn) , nó đi qua cái nón bóng tối của Trái Đất và không nhận được ánh snags đến từ Mặt Trời, do đó xảy ra nguyệt thực. Cũng vì nón bóng tối của Trái Đất lớn hơn rất nhiều so với Mặt Trăng nên nguyệt thực xảy ra trong một thời gian dài và thấy được nhiều nơi trên Trái Đất.

Giờ đây , nhờ khoa học phát triển nhật thực và nguyệt thực chỉ còn là một hiện tượng cho chúng ta thưởng thức. Nhưng trong lịch sử, 2 hiện tượng này đã từng có liên quan đến rất nhiều việc phát triển khoa học nói riêng và đời sống nhân loại nói chung.
-Có một câu chuyện thần thoại phương đông kể rằng 2 nữ thần Mặt Trời và Mặt Trăng là do Ngọc Hoàng sinh ra có nhiệm vụ thay nhau đi giám sát dân cư từng vùng.Chồng của 2 nữ thần này là một con Gấu. Khi gấu đi với một trong hai người vợ thì khi đó dưới hạ giới người ta thấy Mặt Trời hoặc Mặt Trăng bại che khuất và người ta phải đuổi gấu đi bằng cách gõ mạnh vào chiêng ,trống hay cối giã gạo.v.v....
Cũng có chuyyện cho rằng đó là khi Mặt Trăng hoặc Mặt Trời đã bị gấu ăn mất.
-Ở Thổ Nhĩ Kì, vào năm 1877, người ta đã chĩa súng về phía Mặt Trời bắn liên tiếp vì cho rằng quỷ Satan đã ăn mất Mặt Trời của họ.
-Chính nhờ có nguyệt thực mà vào thế kỉ 4 trước công nguyên, Aristote đã kết luân được Trái Đất có hình cầu khi nhận thấy bóng của Trái Đất in trên Mặt Trăng bao giờ cũng có hình tròn.
-Khi có nhật thực toàn phần, trên mặt đất xuất hiện những bóng nhỏ như những làn sóng lướt đi, còn chân trời thì loé lên những vầng hào quang rực lửa. Sử gia Herodot đã ghi lại một trận đánh kết thúc bất ngờ giữa quân Lidia và quân Midia vì các binh sĩ 2 bên đều kinh hoàng khi thấy hiện tượng này. Đến nay nhờ sự phát triển ngành thiên văn học, người ta dễ dàng xác định trận đánh đó diễn ra vào ngày 28/5/585 (trược công nguyên).
-Việc xảy ra nhật thực còn cho phép xác định được một hệ quả của thuyết tương đối (Einstein): khi ánh sáng đi từ một ngôi sao qua Mặt Trời sẽ bị hấp dẫn uốn cong vào trong. Điều này chỉ có thể làm được khi có ánh sáng thích hợp của hiện tượng nhật thực.

 

[Chu Anh Duy (boytotbung)]

Quỹ Đạo Mặt Trăng


Với một đường kính 2.160 dặm (3.476 km), Mtrăng có kích thước bằng 27% kích thuốc của trái đất. Nó đi vào quỹ đạo của Trái Đất trên một hình elip chứ k phải hình tròn với vận tốc trung bình là 2.287 dặm (3.680 km) một giờ. Thời gian của mọt vòng quay của nó, so với một tinh tú bất động là 27 ngày 7giờ 43 phút 11.5 giây _ một tháng TVăn hoặc một giai đoạn TV. Từ vòng trăng này tới vòng trăng sau kéo dài 29.53 ngày và thường được gọi là tháng âm lịch hoặc tháng tôn giáo.

Mtrăng quay nhanh tới khoảng 2.429 dặm (3.908 km) một giờ khi nó ở điểm gần nhất nằm trên quỹ đạo của nó với TĐ, và quay chậm xuoóng khoảng 2.153 dặm (3.464 km) một giờ khi ở điểm xa nhất.

Khi Mtrăng quay quanh TĐ của chúng ta, nó chuyển động tròn chậm trên một trục và mỗi vòng quay là 27.32 ngày. Vòng quay phối hợp và các giai đoạn quay tạo cho Mtrăng một hình dáng định hình trong mọi thời gian. Lịch mà chúng ta đang dùng là lịch Gregory và ko theo tuần trăng (tháng âm lịch). Một tháng âm lịch ngắn hơn một tháng theo lịch Gregory và do vậy có một "sự chênh lệch thời biểu" tức là sự chậm trễ trung bình khoảng 50 phút một ngày khi Mtrăng lên và lặn. Sự chậm trễ này rất khác nhau. Vdụ nó chỉ chênh lệch 20 ph trong tháng chín, điều này cho phép Mtrăng xuất hiện trên TĐ nhiều đêm liền, vì vậy trăng mùa gặt chiếu sáng dài hơn, giúp ng` nông dân thu hoạch mùa màng.