10 vạn câu hỏi Vì sao? KHOA HỌC VŨ TRỤ p1
1. Vũ trụ được tạo thành như thế nào?
Trái đất mà ta sinh sống là một đại tinh trong hệ Mặt Trời. Hệ Mặt Trời có tất cả 9 hành tinh lớn: sao Thuỷ, sao Kim, Trái Đất, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương và sao Diêm Vương. Ngoài các hành tinh lớn ra còn có hơn 156 vệ tinh, vô số tiểu hành tinh, vô số sao chổi và các lưu tinh thể. Chúng đều cách Trái Đất tương đối gần, được con người tìm hiểu tương đối nhiều. Vậy ngoài những thứ này ra thì trong vũ trụ mênh mông còn có những gì nữa?
Ban đêm ta dùng mắt thường có thể nhìn thấy nhiều ngôi sao lấp lánh. Đa số chúng là những hằng tinh, hằng tinh là những tinh cầu có thể phát sáng như Mặt Trời. Hệ Ngân hà của chúng ta có hơn 1000 tỉ hằng tinh.
Hằng tinh thường thành từng đám, có rất nhiều hằng tinh làm thành cặp, thành đôi, sát vào nhau, quay quanh nhau theo một quy luật nhất định gọi là song tinh. Còn có những hằng tinh gồm 3 - 4 hoặc nhiều ngôi hơn nữa tụ tập làm một nhóm gọi là tụ tinh. Nếu số hằng tinh nhiều hơn 10 ngôi, thậm chí hàng nghìn, hàng vạn ngôi tụ tập làm một thì gọi là tinh đoàn. Trong hệ Ngân hà người ta đã phát hiện được hơn 1000 tinh đoàn như thế.
Trong thế giới hằng tinh còn có một số ngôi sao độ sáng biến đổi gọi là biến tinh. Sự biến đổi của nó có cái có quy luật, có cái không có quy luật. Ngày nay đã phát hiện được hơn 2 vạn ngôi biến tinh. Có lúc trong bầu trời còn đột nhiên xuất hiện một ngôi sao rất sáng, trong vòng 2 - 3 ngày độ sáng của nó biến đổi tăng mấy vạn lần, thậm chí hàng triệu lần, ta gọi đó là sao mới. Còn có một loại hằng tinh độ sáng tăng lên ghê gớm, gấp hàng chục triệu lần, thậm chí hàng tỉ lần đó gọi là sao siêu mới.
Ngoài hằng tinh ra còn có một loại thiên thể giống như mây mù gọi là tinh vân. Trong hệ Ngân hà chỉ có một số ít tinh vân. Loại tinh vân này là những chất khí và bụi rất loãng cấu tạo thành, hình dạng không quy tắc, ta gọi nó là tinh vân Ngân hà, như tinh vân của chòm sao Lạp hộ. Phần lớn tinh vân trên thực tế không phải là mây mà chúng là những hệ tinh giống như hệ tinh Ngân hà, chỉ vì chúng cách ta rất xa cho nên xem ra giống như dạng mây mù, ta gọi chúng là tinh hệ ngoài Ngân hà. Ngày nay người ta đã phát hiện hàng trăm tỉ tinh hệ trở lên, những tinh hệ nổi tiếng như chòm Tiên nữ, tinh vân Magellan to, nhỏ chính là những tinh hệ ngoài Ngân hà dùng mắt thường không thể thấy được. Các tinh hệ cũng tập hợp thành từng nhóm, thường mấy tinh hệ hoặc hàng chục tinh hệ tụ tập làm một, ta gọi chúng là tinh hệ song trùng hoặc tinh hệ đa trùng, các tinh hệ nhiều hơn thì thường cấu tạo thành hệ tinh đoàn. Từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX đến nay các nhà thiên văn còn tìm thấy một loại thiên thể giống như các hằng tinh ở ngoài hệ Ngân hà, độ sáng và khối lượng của nó giống với tinh hệ, ta gọi chúng là loại thiên thể, ngày nay người ta đã phát hiện được hàng nghìn loại thiên thể như thế.
Trong vũ trụ giữa các ngôi sao bao la, chỗ không có hằng tinh và không có tinh vân thì còn có gì nữa? Hay là chân không tuyệt đối? Không phải thế! Ở đó còn có các chất khí, chất bụi vô cùng loãng, các tia vũ trụ và từ trường giữa các ngôi sao. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con người nhất định sẽ phát hiện ngày càng nhiều các thiên thể mới.
2. Vì sao nói vũ trụ hữu hạn mà vô biên?
Vũ trụ bao la, chứa đủ mọi vật, vô cùng vô tận. Nhưng lý thuyết vũ trụ hiện đại lại nói rằng: vũ trụ có hạn mà vô biên, như thế nghĩa là thế nào?
Dùng kích thước trong cuộc sống thường ngày mà xét thì Trái Đất đã vô cùng to lớn, bán kính bình quân của nó khoảng 6371 km. Đi máy bay vòng quanh Trái Đất một vòng phải mất mấy chục giờ. Mặt Trời càng to hơn nhiều. Nó có thể chứa 1 triệu 300 nghìn Trái Đất. Nhưng Mặt Trời cũng chỉ là một thành viên thông thường trong hệ Ngân hà. Trong hệ Ngân hà có hàng trăm tỉ hằng tinh to như Mặt Trời. Chạy nhanh như ánh sáng nhưng muốn vượt qua hệ Ngân hà tối thiểu cũng mất 100 nghìn năm. Ngoài trời còn có trời, ngoài hệ Ngân hà còn có tinh hệ - một thiên thể trong đại gia đình khổng lồ giống như hệ Ngân hà không đếm xuể. Nhờ vào kính viễn vọng thiên văn ngày càng lớn, ta có thể nhìn thấy các thiên thể ngày càng nhiều và càng xa hơn. Hiện nay người ta đã nhìn thấy các thiên thể cách xa ta 10 tỉ năm ánh sáng, tức là nói vũ trụ hiện nay mà ta quan sát được tối thiểu vượt quá 10 tỉ năm ánh sáng. Nhưng vũ trụ mà ta quan sát được mới chỉ là một phần của vũ trụ. Vì bị năng lực của kính viễn vọng hạn chế nên ta không thể nhìn thấy toàn bộ bộ mặt của vũ trụ, cho nên rất khó xác định vũ trụ to bao nhiêu.
Do đó có thể thấy vũ trụ của ta thực tế đã đủ lớn, vượt xa sự tưởng tượng của ta. Nhưng nếu ta định nghĩa vũ trụ thành sự tổng hoà của thời gian và không gian có thể hiểu được về mặt vật lý thì không phải là lớn vô hạn. Sự quan trắc của thiên văn chứng tỏ hệ sao và giữa các hệ sao cách nhau rất xa, hơn nữa khoảng cách càng xa thì tốc chạy xa nhau càng lớn. Hiện tượng này giống như ta thổi một quả khí cầu trên bề mặt có nhiều đốm hoa. Quả khí cầu càng thổi lớn thì những hoa trên bề mặt của nó sẽ càng cách xa. Nghiên cứu thiên văn học hiện đại chỉ rõ: vũ trụ của ta giống như một quả khí cầu đang giãn nở. Nếu thế thì chiều ngược lại với sự giãn nở, tức là vào quá khứ xa xưa (tối thiểu trên 10 tỉ năm) thì vũ trụ sẽ co ngót thành một điểm. Cho nên vũ trụ rất có thể ra đời từ một vụ nổ lớn siêu cấp, từ trong một điểm sản sinh ra. Tuy ta không thể biết chính xác vũ trụ chứa bao nhiêu vật chất, nhưng cho dù về thời gian và không gian thì đều có thể khẳng định không phải là vô hạn.
Nhưng một vũ trụ có hạn như thế, chúng ta mãi mãi không bao giờ tìm được đầu tận cùng của nó là ở đâu, cho nên nói vũ trụ không có biên giới. Hiểu như thế nào về hiện tượng kỳ quái này? Chúng ta lại phải mượn hình tượng quả cầu giãn nở. Giả thiết ta biến thành một con kiến bẹp hai chiều, không có độ dày, chú ý: trong mắt của con vật hai chiều thì chỉ có trước và sau, trái và phải mà không có trên dưới. Vậy thì cho dù ta bò như thế nào trên mặt đất đều không thể tìm thấy điểm tận cùng. Đối với một con vật dẹp như thế mà nói thì mặt quả cầu là có hạn mà không có biên giới. Bây giờ trở về thế giới lập thể, vì tác dụng sức hút của vật chất trong vũ trụ mà thuyết tương đối rộng của Anhxtanh đã chứng minh: thế giới lập thể ba chiều của ta trong kích thước vũ trụ cũng cong như một quả cầu khí (rất khó tưởng tượng, nhưng sự thực là như thế). Chính vì thời gian và không gian cong, nếu ta có dịp du hành trong vũ trụ cũng sẽ gặp phải hiện tượng không có chỗ tận cùng. Đó chính là hàm nghĩa cơ bản nhất "vũ trụ vô biên".
3. Sao chổi là gì?
Ban đêm nhìn lên bầu trời, các ngôi sao nhấp nháy. Nhưng cũng có lúc nhìn thấy vệt sáng có đầu và có đuôi kéo dài trên bầu trời giống như một nhát quét. Đó chính là sao băng hay còn gọi là sao chổi.
Sao chổi là một thiên thể gần giống một tiểu hành tinh nhưng không cấu tạo nhiều từ đất đá, mà chủ yếu là băng, chúng không nằm gần mặt phẳng hoàng đạo mà phân bố ngẫu nhiên toàn không gian. Nhiều sao chổi có viễn điểm nằm ở vùng gọi là Đám Oort. Đây là nơi xuất phát của các sao chổi, một vùng hình vỏ cầu, gồm các vật chất để lại từ khi Hệ Mặt Trời mới bắt đầu hình thành. Vật chất ở đây nằm quá xa nên chịu rất ít lực hấp dẫn từ trung tâm nên không rơi vào đĩa tiền Mặt Trời, để trở thành Mặt Trời và các hành tinh. Tại đây nhiệt độ rất thấp khiến các chất như cácbonníc, mêtan và nước đều bị đóng băng. Thỉnh thoảng một vài va chạm hay nhiễu loạn quỹ đạo đưa một số mảnh vật chất này bay vào trung tâm. Khi lại gần Mặt Trời, nhiệt độ tăng làm vật chất của sao chổi bốc hơi và dưới áp suất của gió Mặt Trời, tạo nên các đuôi bụi và đuôi khí, trông giống như tên gọi của chúng, có hình cái chổi.
Sao chổi điển hình chia làm 3 bộ phận: nhân sao, tóc sao và đuôi sao. Nhân sao chủ yếu do các chất ở trạng thái rắn dày đặc cấu tạo thành, đường kính khoảng trên 10 km. Lớp sương mù chung quanh hạt nhân sao chổi là lớp tóc sao chổi. Hạt nhân và lớp tóc gọi chung là đầu sao. Cái đuôi dài phía sau là đuôi sao.
Đường kính đầu sao chổi từ 5 vạn - 25 vạn km. Theo ghi chép thì sao chổi xuất hiện năm 1811 được xem là sao chổi lớn nhất, đường kính đầu sao chổi trên 1,8 triệu km, còn lớn hơn đường kính của Mặt Trời, đuôi của nó dài 160 triệu km, chiều rộng hơn 20 triệu km.
Đôi khi cũng có những sao chổi có hai đuôi rõ rệt nhìn thấy bằng mắt thường: Đuôi dài ở phía đối diện với Mặt Trời, và đuôi ngắn hướng thẳng về phía Mặt Trời. Nguyên nhân là do: Khi ở cự ly đủ gần, sức công phá của tia Mặt Trời lên bề mặt sao chổi mạnh mẽ đến độ làm cho vật chất trong sao chổi bùng nổ mãnh liệt và bắn ra xa. Gió mặt trời không đẩy hết đám mây bụi khí này về phía sau mà còn lại cái đuôi ngắn này.
4. Sao chổi có khả năng va chạm với Trái đất không?
Những sao chổi mà ta nhìn thấy gồm có 3 bộ phận cấu tạo thành: đó là đầu sao chổi, tóc sao chổi và đuôi. Trong đó đuôi là bộ phận thu hút sự chú ý nhất, nó có thể dài đến hàng triệu km, thậm chí còn dài hơn. Thành phần chủ yếu của đầu sao chổi là băng và có một ít bụi. Tóc sao chổi và đuôi sao chổi là các chất khí và bụi do đầu sao chổi bị tác dụng bức xạ của Mặt Trời mà tạo thành.
Đầu thế kỷ XX các nhà thiên văn tính toán được năm 1910 sao chổi Halley sẽ bay đến gần Mặt Trời và đuôi của nó sẽ quét qua Trái Đất. Hồi đó người ta lo sợ muôn phần. Một số báo chí thậm chí còn tuyên truyền thế giới đã đến ngày tận thế. Ngày 19 tháng 5 sao chổi Halley đã đi qua quỹ đạo Trái Đất nhưng Trái Đất đã xuyên qua đuôi của nó một cách bình thường. Trên thực tế đuôi sao chổi là do những chất khí loãng tạo thành. Cho nên khi Trái Đất xuyên qua đuôi sao chổi thì giống như con én xuyên qua lớp sương mù, không hề bị ảnh hưởng gì.
Đuôi sao chổi quét qua Trái Đất sẽ không gây ảnh hưởng gì, nhưng nếu bộ phận chủ yếu của sao chổi là nhân sao chổi va chạm với Trái Đất thì không phải là bình an vô sự.
Sáng sớm ngày 30 tháng 6 năm 1908 một thiên thể mang một quả cầu lửa rất lớn đã nổ trên bầu trời khu vực Tunguska phía tây bắc hồ Bera 800 km của vùng Siberi Nga. Quả cầu lửa rơi xuống còn sáng chói hơn cả Mặt Trời buổi sáng, tiếng nổ lớn chấn động truyền xa hơn 1000 km. Nhiều tài liệu khảo sát chứng tỏ rằng, vụ nổ này có khả năng là sao chổi đâm vào Trái Đất gây nên.
Từ ngày 16 đến ngày 21 tháng 7 năm 1994, 21 mảnh vụn của sao chổi "Shoemaker - Levy 9" sắp thành một dãy giống như chuỗi tràng hạt kéo dài mấy triệu km, liên tục đâm vào sao Mộc. Vết đen khổng lồ để lại trên sao Mộc chỗ lớn nhất có thể chứa lọt 2 Trái Đất cho thấy sao chổi đâm vào Trái Đất là có khả năng tồn tại nhưng khả năng phát sinh sự kiện này là vô cùng hiếm.
5. Hằng tinh, hành tinh là gì?
"Hằng tinh” là các sao tự phát sáng và phát nhiệt, ngược lại “hành tinh” không có khả năng này. Hệ mặt trời bao gồm một hằng tinh là Mặt trời và 9 hành tinh khác là sao Thuỷ, Trái đất, sao Kim, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương và sao Diêm Vương.
Các hằng tinh trong vũ trụ có nhiệt độ bề mặt từ mấy nghìn tới mấy vạn độ, vì vậy chúng phát ra các loại bức xạ (kể cả ánh sáng nhìn thấy). Mặt trời là hằng tinh gần chúng ta nhất. Mỗi giây trên bề mặt mặt trời phát ra năng lượng tương đương với một máy phát điện có công suất 382 x 10 mũ 23 W gấp 32 triệu tỷ lần đập thuỷ điện lớn nhất thế giới - Tam Hiệp - Trung Quốc.
Nguyên nhân khiến hằng tinh phát sáng: trong lòng các hằng tinh, nhiệt độ cao tới hơn 10 triệu độ C khiến các vật chất trong đó tương tác với nhau, xảy ra phản ứng nhiệt hạch và sinh ra một năng lượng khổng lồ. Năng lượng này truyền từ tâm hằng tinh ra ngoài bề mặt và vào không gian bằng cách bức xạ. Các bức xạ này nằm trong phổ từ ánh sáng hồng ngoại, đến ánh sáng nhìn thấy và sóng cực ngắn. Cứ như vậy hằng tinh duy trì phát sáng không ngừng.
Nhiệt độ bề mặt các hành tinh lại thấp hơn nhiều so với bề mặt các hằng tinh, vì thế các hành tinh không tự phát sáng được. Khối lượng của các hành tinh cũng nhỏ hơn nhiều so với các hằng tinh (sao Mộc có thể tích to nhất trong hệ mặt trời cũng chưa bằng 1/1.000 thể tích mặt trời). Cho dù các hành tinh tự sản sinh ra năng lượng do sức hút và co giãn, nhưng năng lượng đó không thể nung nóng hành tinh tới mức xảy ra phản ứng nhiệt hạch và phát sáng.
6. Sóng vô tuyến vũ trụ là gì?
Các vật thể muốn phát ra sóng ánh sáng nhiệt độ của nó phải không thấp hơn 2000°C, các vật thể có nhiệt độ cao hơn độ không tuyệt đối (-273°C) đều phát ra sóng vô tuyến.
Sóng vô tuyến có bước sóng dài gấp triệu lần so với bước sóng ánh sáng, các đám bụi vũ trụ là những vật vô cùng lớn có thể chặn đứng sóng ánh sáng, nhưng đối với sóng vô tuyến nó chạy vòng qua để tiếp tục truyền đi. Trong vũ trụ có nhiều vật thể nhiệt độ rất thấp, chúng ta tuy không nhìn thấy nó nhưng chúng có thể phát ra sóng vô tuyến. Thông qua thu, quan trắc sóng vô tuyến mà nghiên cứu được nó. Sóng vô tuyến của các vật thể có cường độ khác nhau, có những "hệ sao phát sóng vô tuyến" mạnh gấp 10 triệu lần so với hệ Ngân hà, khiến ta có thể phát hiện được nó ở những cự ly cách xa 10 tỉ năm ánh sáng. Nếu dùng kính viễn vọng quang học lớn nhất vẫn không thể tìm được nó.
7. Kính viễn vọng quang học, kính viễn vọng vô tuyến là gì?
+ Kính viễn vọng quang học
- Kính viễn vọng quang học là một loại kính được tạo bởi nhiều gương phản xạ hoặc thấu kính trong suốt kết hợp với nhau để quan sát các vật thể ở xa nhờ ánh sáng phản xạ hoặc phát ra từ vật thể đó. Kính viễn vọng thiên văn thu thập và tập trung ánh sáng, chủ yếu từ phần quang phổ điện từ nhìn thấy và lân cận, tạo ra một hình ảnh phóng to để xem trực tiếp, hoặc chụp ảnh hoặc thu thập dữ liệu qua cảm biến hình ảnh điện tử.
- Có ba loại chính của kính viễn vọng quang học:
+ Khúc xạ, sử dụng các thấu kính (dioptrics)
+ Phản xạ, sử dụng gương (catoptrics)
+ Kết hợp ống kính và gương (catadioptric telescopes)
+ Kính thiên văn vô tuyến
Có nhiều thiên thể có khả năng phát ra sóng vô tuyến, năng lực của nó mạnh hơn nhiều so với phát ra ánh sáng. Ví dụ sao “Thiên nga A" nổi tiếng có năng lực phát sóng vô tuyến lớn hơn một tỉ lần so với Mặt Trời. Do đó dùng kính viễn vọng quang học thì không thể nhìn thấy những thiên thể vô cùng xa xăm, nhưng nó vẫn có thể được phát hiện bằng kính viễn vọng vô tuyến.
Ngoài ra trong vũ trụ còn có nhiều đám mây bụi, làm giảm yếu rất nhiều ánh sáng của những thiên thể xa xăm. Còn sóng vô tuyến của những thiên thể đó phát ra, vì có bước sóng dài hơn rất nhiều so với sóng ánh sáng, nên các đám mây bụi ảnh hưởng đến nó rất ít.
Vì những nguyên nhân này mà kính viễn vọng vô tuyến phát huy đầy đủ uy lực của nó. Chỉ có dùng nó ta mới phát hiện được những thiên thể xa xăm, độ tối lớn, mới khám phá được bí mật vùng sâu của vũ trụ.
Dùng kính viễn vọng quang học ta chỉ có thể nhìn thấy vật thể phát ra hoặc phản xạ ánh sáng, mà không thể nhìn thấy sóng vô tuyến được. Do đó thiên văn học vô tuyến bắt đầu từ ngày ra đời đã liên hệ chặt chẽ với kính viễn vọng vô tuyến.
Kính viễn vọng vô tuyến gồm một anten có tính định hướng và một đài gồm máy thu có độ nhạy cao cấu tạo thành. Tác dụng của anten giống như thấu kính của kính viễn vọng quang học, hoặc kính phản xạ, nó có thể tập trung thu sóng vô tuyến do các thiên thể phát ra. Tác dụng của máy thu giống như con mắt hoặc phim máy chụp ảnh, nó quy tụ sóng vô tuyến trên anten lại, biến đổi, khuếch đại và ghi lại. Ngày nay kính viễn vọng quang học lớn nhất trên thế giới có đường kính gương phản xạ là 10m, dùng nó có thể nhìn thấy được những thiên thể cách xa ta hơn 10 tỉ năm ánh sáng.
Kính viễn vọng vô tuyến bị ảnh hưởng của tầng khí quyển tương đối ít, có thể quan trắc cả ban ngày lẫn ban đêm. Kỹ thuật hiện đại giúp ta chế tạo loại kính viễn vọng vô tuyến có nhiều anten với đường kính lớn. Ngày nay trên thế giới đã có kính viễn vọng điện tử quay toàn vòng với đường kính anten 100 m, là kính viễn vọng có đường kính lớn gấp 10 lần so với kính viễn vọng quang học lớn nhất. Dùng kính viễn vọng vô tuyến có thể quan trắc được những thiên thể nằm ngoài chục tỉ năm ánh sáng.
8. Vì sao thiên văn phải dùng năm ánh sáng để tính khoảng cách?
Trong cuộc sống ta thường lấy: cm, m, km là đơn vị tính độ dài. Ví dụ một tấm kính có độ dày 1 cm, 1 người cao 1,8 m, khoảng cách giữa hai thành phố là 1000 km v.v. Ta có thể thấy: khi biểu thị độ dài ngắn dùng đơn vị nhỏ, biểu thị độ dài lớn dùng đơn vị lớn hơn.
Trong thiên văn học cũng có lúc dùng đơn vị km. Ví dụ ta thường nói bán kính xích đạo của Trái Đất là 6.378 km, bán kính Mặt Trăng là 3.4 76 km, Mặt Trăng cách Trái Đất 38 vạn km v.v. Nhưng nếu dùng km để biểu thị khoảng cách giữa các hằng tinh thì đơn vị này quá nhỏ, sử dụng không tiện lợi. Ví dụ: hằng tinh gần ta nhất có khoảng cách đối v ới chúng ta là 40.000.000.000.000 km. Bạn xem viết và đọc rất khó khăn, huống hồ đó chỉ mới là cự ly của hằng tinh gần ta nhất. Cự ly của những hằng tinh khác đối với chúng ta còn xa hơn rất nhiều.
Người ta phát hiện tốc độ ánh sáng rất lớn, mỗi giây ánh sáng có thể đi được 30 vạn km (con số chính xác là 299.792.458 km) quãng đường của 1 năm ánh sáng khoảng 1 vạn tỉ km, chính xác là 9.460,5 tỉ km. Ngày nay các nhà thiên văn học đã dùng năm ánh sáng để tính cự ly giữa các thiên thể, năm sáng đã trở thành một đơn vị cơ bản trong thiên văn học.
Nếu dùng năm ánh sáng để biểu thị khoảng cách của ngôi sao lân cận đối với chúng ta thì sao Ngưu Lang cách ta 16 năm ánh sáng, sao Chức Nữ là 26,3 năm ánh sáng. Chòm sao Tiên Nữ nằm ngoài hệ Ngân hà cách ta khoảng 220 vạn năm ánh sáng.
Ngày nay người ta quan trắc được thiên thể có cự ly xa nhất đối với chúng ta trên 10 tỉ năm ánh sáng. Đường kính của hệ Ngân hà là 10 vạn năm ánh sáng. Những khoảng cách này đều rất khó dùng km để biểu thị.
Trong thiên văn học còn có một đơn vị khác để tính khoảng cách. Có loại đơn vị nhỏ hơn năm ánh sáng, ví dụ đơn vị thiên văn. Một đơn vị thiên văn bằng khoảng cách bình quân từ Trái Đất đến Mặt Trời (149,6 triệu km) loại đơn vị này chủ yếu để tính khoảng cách giữa các thiên thể trong phạm vi hệ Mặt Trời. Còn có loại đơn vị lớn hơn năm ánh sáng, như pacsec (một pacsec bằng 3,26 năm ánh sáng, một megapacec bằng 106 pacsec).
9. Trên bầu trời có bao nhiêu ngôi sao?
Trên vũ trụ có số lượng ngôi sao nhiều không thể đếm được nhưng số lượng ngôi sao quan sát được bằng mắt thường khi nhìn lên bầu trời là bao nhiêu? Các nhà thiên văn chia độ sáng của các ngôi sao thành các cấp: sao sáng nhất là cấp 1, tiếp theo là cấp 2, cấp 3...sao tối nhất mà mắt thường còn thấy được là sao cấp 6. Thực ra các ngôi sao mắt thường có thể thấy được không nhiều đến mức như ta tưởng. Ví dụ sao cấp 1 có tất cả 20 ngôi, sao cấp 2 có 46 ngôi, sao cấp 3 có 134 ngôi, sao cấp 4 có 458 ngôi, sao cấp 5 có 1476 ngôi, sao cấp 6 có 4840 ngôi. Tổng cộng từ cấp 1 đến cấp 6 có tất cả 6974 ngôi.
Không những thế một người tại một thời điểm chỉ có thể nhìn thấy một nửa số sao trên bầu trời, còn nửa kia nằm dưới đường chân trời nên ta không thấy được. Do đó bất cứ thời gian nào số sao ta có thể nhìn thấy trên trời cũng chỉ khoảng 3000 ngôi. Nếu dùng kính viễn vọng để quan sát thì tuỳ loại kính sẽ quan sát được số lượng sao khác từ 5 vạn đến trên 1 tỉ.
10. Sao Ngưu Lang và Chức Nữ
Chập tối mùa hè trên đỉnh đầu ta có một ngôi sao sáng, đó là sao Chức nữ. Cách sông Ngân Hà, phía Đông Nam sao Chức nữ nhìn sang một ngôi sao sáng khác đó là sao Ngưu Lang. Hai bên sao Ngưu lang còn có hai ngôi sao nhỏ.
Từ Trái Đất nhìn lên, hai sao Ngưu Lang và Chức Nữ chỉ cách nhau một dải Ngân Hà, trên bầu trời cự ly không xa. Nhưng trên thực tế khoảng cách giữa chúng là vô cùng xa, ước khoảng 16,4 năm ánh sáng.
Sao Ngưu Lang cách xa Trái Đất 16 năm ánh sáng, tức là những tia sáng của sao Ngưu Lang mà ta vừa trông thấy đã phát xuất phát trước đây 16 năm. Sao Chức Nữ cách Trái Đất càng xa hơn, khoảng 26,3 năm ánh sáng. Chính vì chúng ta rất xa nên ta mới nhìn thấy hai sao là hai điểm sáng nho nhỏ. Thực ra sao Ngưu Lang và Chức Nữ đều là những tinh cầu lớn hơn Mặt Trời rất nhiều. Thể tích sao Ngưu Lang to gấp đôi Mặt Trời, nhiệt độ bề mặt cao hơn Mặt Trời 2000 độ, ánh sáng phát ra mạnh gấp 10 lần; sao Chức Nữ càng lớn hơn sao Ngưu Lang, thể tích gấp 21 lần so với Mặt Trời, ánh sáng phát ra mạnh hơn 60 lần. Nhiệt độ bề mặt sao Chức Nữ gần 1 vạn °C, còn cao hơn 3000°C so với nhiệt độ Mặt Trời. Nhiệt độ này thậm chí còn cao gấp mấy lần so với nhiệt độ ánh lửa hồ quang điện. Chẳng trách mà ta nhìn thấy ánh sáng màu trắng của sao Chức nữ chỉ là một điểm sáng xanh.
Các chòm sao trên bầu trời:
Trái đất mà ta sinh sống là một đại tinh trong hệ Mặt Trời. Hệ Mặt Trời có tất cả 9 hành tinh lớn: sao Thuỷ, sao Kim, Trái Đất, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương và sao Diêm Vương. Ngoài các hành tinh lớn ra còn có hơn 156 vệ tinh, vô số tiểu hành tinh, vô số sao chổi và các lưu tinh thể. Chúng đều cách Trái Đất tương đối gần, được con người tìm hiểu tương đối nhiều. Vậy ngoài những thứ này ra thì trong vũ trụ mênh mông còn có những gì nữa?
Ban đêm ta dùng mắt thường có thể nhìn thấy nhiều ngôi sao lấp lánh. Đa số chúng là những hằng tinh, hằng tinh là những tinh cầu có thể phát sáng như Mặt Trời. Hệ Ngân hà của chúng ta có hơn 1000 tỉ hằng tinh.
Hằng tinh thường thành từng đám, có rất nhiều hằng tinh làm thành cặp, thành đôi, sát vào nhau, quay quanh nhau theo một quy luật nhất định gọi là song tinh. Còn có những hằng tinh gồm 3 - 4 hoặc nhiều ngôi hơn nữa tụ tập làm một nhóm gọi là tụ tinh. Nếu số hằng tinh nhiều hơn 10 ngôi, thậm chí hàng nghìn, hàng vạn ngôi tụ tập làm một thì gọi là tinh đoàn. Trong hệ Ngân hà người ta đã phát hiện được hơn 1000 tinh đoàn như thế.
Trong thế giới hằng tinh còn có một số ngôi sao độ sáng biến đổi gọi là biến tinh. Sự biến đổi của nó có cái có quy luật, có cái không có quy luật. Ngày nay đã phát hiện được hơn 2 vạn ngôi biến tinh. Có lúc trong bầu trời còn đột nhiên xuất hiện một ngôi sao rất sáng, trong vòng 2 - 3 ngày độ sáng của nó biến đổi tăng mấy vạn lần, thậm chí hàng triệu lần, ta gọi đó là sao mới. Còn có một loại hằng tinh độ sáng tăng lên ghê gớm, gấp hàng chục triệu lần, thậm chí hàng tỉ lần đó gọi là sao siêu mới.
Ngoài hằng tinh ra còn có một loại thiên thể giống như mây mù gọi là tinh vân. Trong hệ Ngân hà chỉ có một số ít tinh vân. Loại tinh vân này là những chất khí và bụi rất loãng cấu tạo thành, hình dạng không quy tắc, ta gọi nó là tinh vân Ngân hà, như tinh vân của chòm sao Lạp hộ. Phần lớn tinh vân trên thực tế không phải là mây mà chúng là những hệ tinh giống như hệ tinh Ngân hà, chỉ vì chúng cách ta rất xa cho nên xem ra giống như dạng mây mù, ta gọi chúng là tinh hệ ngoài Ngân hà. Ngày nay người ta đã phát hiện hàng trăm tỉ tinh hệ trở lên, những tinh hệ nổi tiếng như chòm Tiên nữ, tinh vân Magellan to, nhỏ chính là những tinh hệ ngoài Ngân hà dùng mắt thường không thể thấy được. Các tinh hệ cũng tập hợp thành từng nhóm, thường mấy tinh hệ hoặc hàng chục tinh hệ tụ tập làm một, ta gọi chúng là tinh hệ song trùng hoặc tinh hệ đa trùng, các tinh hệ nhiều hơn thì thường cấu tạo thành hệ tinh đoàn. Từ thập kỷ 60 của thế kỷ XX đến nay các nhà thiên văn còn tìm thấy một loại thiên thể giống như các hằng tinh ở ngoài hệ Ngân hà, độ sáng và khối lượng của nó giống với tinh hệ, ta gọi chúng là loại thiên thể, ngày nay người ta đã phát hiện được hàng nghìn loại thiên thể như thế.
Trong vũ trụ giữa các ngôi sao bao la, chỗ không có hằng tinh và không có tinh vân thì còn có gì nữa? Hay là chân không tuyệt đối? Không phải thế! Ở đó còn có các chất khí, chất bụi vô cùng loãng, các tia vũ trụ và từ trường giữa các ngôi sao. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, con người nhất định sẽ phát hiện ngày càng nhiều các thiên thể mới.
2. Vì sao nói vũ trụ hữu hạn mà vô biên?
Vũ trụ bao la, chứa đủ mọi vật, vô cùng vô tận. Nhưng lý thuyết vũ trụ hiện đại lại nói rằng: vũ trụ có hạn mà vô biên, như thế nghĩa là thế nào?
Dùng kích thước trong cuộc sống thường ngày mà xét thì Trái Đất đã vô cùng to lớn, bán kính bình quân của nó khoảng 6371 km. Đi máy bay vòng quanh Trái Đất một vòng phải mất mấy chục giờ. Mặt Trời càng to hơn nhiều. Nó có thể chứa 1 triệu 300 nghìn Trái Đất. Nhưng Mặt Trời cũng chỉ là một thành viên thông thường trong hệ Ngân hà. Trong hệ Ngân hà có hàng trăm tỉ hằng tinh to như Mặt Trời. Chạy nhanh như ánh sáng nhưng muốn vượt qua hệ Ngân hà tối thiểu cũng mất 100 nghìn năm. Ngoài trời còn có trời, ngoài hệ Ngân hà còn có tinh hệ - một thiên thể trong đại gia đình khổng lồ giống như hệ Ngân hà không đếm xuể. Nhờ vào kính viễn vọng thiên văn ngày càng lớn, ta có thể nhìn thấy các thiên thể ngày càng nhiều và càng xa hơn. Hiện nay người ta đã nhìn thấy các thiên thể cách xa ta 10 tỉ năm ánh sáng, tức là nói vũ trụ hiện nay mà ta quan sát được tối thiểu vượt quá 10 tỉ năm ánh sáng. Nhưng vũ trụ mà ta quan sát được mới chỉ là một phần của vũ trụ. Vì bị năng lực của kính viễn vọng hạn chế nên ta không thể nhìn thấy toàn bộ bộ mặt của vũ trụ, cho nên rất khó xác định vũ trụ to bao nhiêu.
Do đó có thể thấy vũ trụ của ta thực tế đã đủ lớn, vượt xa sự tưởng tượng của ta. Nhưng nếu ta định nghĩa vũ trụ thành sự tổng hoà của thời gian và không gian có thể hiểu được về mặt vật lý thì không phải là lớn vô hạn. Sự quan trắc của thiên văn chứng tỏ hệ sao và giữa các hệ sao cách nhau rất xa, hơn nữa khoảng cách càng xa thì tốc chạy xa nhau càng lớn. Hiện tượng này giống như ta thổi một quả khí cầu trên bề mặt có nhiều đốm hoa. Quả khí cầu càng thổi lớn thì những hoa trên bề mặt của nó sẽ càng cách xa. Nghiên cứu thiên văn học hiện đại chỉ rõ: vũ trụ của ta giống như một quả khí cầu đang giãn nở. Nếu thế thì chiều ngược lại với sự giãn nở, tức là vào quá khứ xa xưa (tối thiểu trên 10 tỉ năm) thì vũ trụ sẽ co ngót thành một điểm. Cho nên vũ trụ rất có thể ra đời từ một vụ nổ lớn siêu cấp, từ trong một điểm sản sinh ra. Tuy ta không thể biết chính xác vũ trụ chứa bao nhiêu vật chất, nhưng cho dù về thời gian và không gian thì đều có thể khẳng định không phải là vô hạn.
Nhưng một vũ trụ có hạn như thế, chúng ta mãi mãi không bao giờ tìm được đầu tận cùng của nó là ở đâu, cho nên nói vũ trụ không có biên giới. Hiểu như thế nào về hiện tượng kỳ quái này? Chúng ta lại phải mượn hình tượng quả cầu giãn nở. Giả thiết ta biến thành một con kiến bẹp hai chiều, không có độ dày, chú ý: trong mắt của con vật hai chiều thì chỉ có trước và sau, trái và phải mà không có trên dưới. Vậy thì cho dù ta bò như thế nào trên mặt đất đều không thể tìm thấy điểm tận cùng. Đối với một con vật dẹp như thế mà nói thì mặt quả cầu là có hạn mà không có biên giới. Bây giờ trở về thế giới lập thể, vì tác dụng sức hút của vật chất trong vũ trụ mà thuyết tương đối rộng của Anhxtanh đã chứng minh: thế giới lập thể ba chiều của ta trong kích thước vũ trụ cũng cong như một quả cầu khí (rất khó tưởng tượng, nhưng sự thực là như thế). Chính vì thời gian và không gian cong, nếu ta có dịp du hành trong vũ trụ cũng sẽ gặp phải hiện tượng không có chỗ tận cùng. Đó chính là hàm nghĩa cơ bản nhất "vũ trụ vô biên".
3. Sao chổi là gì?
Ban đêm nhìn lên bầu trời, các ngôi sao nhấp nháy. Nhưng cũng có lúc nhìn thấy vệt sáng có đầu và có đuôi kéo dài trên bầu trời giống như một nhát quét. Đó chính là sao băng hay còn gọi là sao chổi.
Sao chổi là một thiên thể gần giống một tiểu hành tinh nhưng không cấu tạo nhiều từ đất đá, mà chủ yếu là băng, chúng không nằm gần mặt phẳng hoàng đạo mà phân bố ngẫu nhiên toàn không gian. Nhiều sao chổi có viễn điểm nằm ở vùng gọi là Đám Oort. Đây là nơi xuất phát của các sao chổi, một vùng hình vỏ cầu, gồm các vật chất để lại từ khi Hệ Mặt Trời mới bắt đầu hình thành. Vật chất ở đây nằm quá xa nên chịu rất ít lực hấp dẫn từ trung tâm nên không rơi vào đĩa tiền Mặt Trời, để trở thành Mặt Trời và các hành tinh. Tại đây nhiệt độ rất thấp khiến các chất như cácbonníc, mêtan và nước đều bị đóng băng. Thỉnh thoảng một vài va chạm hay nhiễu loạn quỹ đạo đưa một số mảnh vật chất này bay vào trung tâm. Khi lại gần Mặt Trời, nhiệt độ tăng làm vật chất của sao chổi bốc hơi và dưới áp suất của gió Mặt Trời, tạo nên các đuôi bụi và đuôi khí, trông giống như tên gọi của chúng, có hình cái chổi.
Sao chổi điển hình chia làm 3 bộ phận: nhân sao, tóc sao và đuôi sao. Nhân sao chủ yếu do các chất ở trạng thái rắn dày đặc cấu tạo thành, đường kính khoảng trên 10 km. Lớp sương mù chung quanh hạt nhân sao chổi là lớp tóc sao chổi. Hạt nhân và lớp tóc gọi chung là đầu sao. Cái đuôi dài phía sau là đuôi sao.
Đường kính đầu sao chổi từ 5 vạn - 25 vạn km. Theo ghi chép thì sao chổi xuất hiện năm 1811 được xem là sao chổi lớn nhất, đường kính đầu sao chổi trên 1,8 triệu km, còn lớn hơn đường kính của Mặt Trời, đuôi của nó dài 160 triệu km, chiều rộng hơn 20 triệu km.
Đôi khi cũng có những sao chổi có hai đuôi rõ rệt nhìn thấy bằng mắt thường: Đuôi dài ở phía đối diện với Mặt Trời, và đuôi ngắn hướng thẳng về phía Mặt Trời. Nguyên nhân là do: Khi ở cự ly đủ gần, sức công phá của tia Mặt Trời lên bề mặt sao chổi mạnh mẽ đến độ làm cho vật chất trong sao chổi bùng nổ mãnh liệt và bắn ra xa. Gió mặt trời không đẩy hết đám mây bụi khí này về phía sau mà còn lại cái đuôi ngắn này.
4. Sao chổi có khả năng va chạm với Trái đất không?
Những sao chổi mà ta nhìn thấy gồm có 3 bộ phận cấu tạo thành: đó là đầu sao chổi, tóc sao chổi và đuôi. Trong đó đuôi là bộ phận thu hút sự chú ý nhất, nó có thể dài đến hàng triệu km, thậm chí còn dài hơn. Thành phần chủ yếu của đầu sao chổi là băng và có một ít bụi. Tóc sao chổi và đuôi sao chổi là các chất khí và bụi do đầu sao chổi bị tác dụng bức xạ của Mặt Trời mà tạo thành.
Đầu thế kỷ XX các nhà thiên văn tính toán được năm 1910 sao chổi Halley sẽ bay đến gần Mặt Trời và đuôi của nó sẽ quét qua Trái Đất. Hồi đó người ta lo sợ muôn phần. Một số báo chí thậm chí còn tuyên truyền thế giới đã đến ngày tận thế. Ngày 19 tháng 5 sao chổi Halley đã đi qua quỹ đạo Trái Đất nhưng Trái Đất đã xuyên qua đuôi của nó một cách bình thường. Trên thực tế đuôi sao chổi là do những chất khí loãng tạo thành. Cho nên khi Trái Đất xuyên qua đuôi sao chổi thì giống như con én xuyên qua lớp sương mù, không hề bị ảnh hưởng gì.
Đuôi sao chổi quét qua Trái Đất sẽ không gây ảnh hưởng gì, nhưng nếu bộ phận chủ yếu của sao chổi là nhân sao chổi va chạm với Trái Đất thì không phải là bình an vô sự.
Sáng sớm ngày 30 tháng 6 năm 1908 một thiên thể mang một quả cầu lửa rất lớn đã nổ trên bầu trời khu vực Tunguska phía tây bắc hồ Bera 800 km của vùng Siberi Nga. Quả cầu lửa rơi xuống còn sáng chói hơn cả Mặt Trời buổi sáng, tiếng nổ lớn chấn động truyền xa hơn 1000 km. Nhiều tài liệu khảo sát chứng tỏ rằng, vụ nổ này có khả năng là sao chổi đâm vào Trái Đất gây nên.
Từ ngày 16 đến ngày 21 tháng 7 năm 1994, 21 mảnh vụn của sao chổi "Shoemaker - Levy 9" sắp thành một dãy giống như chuỗi tràng hạt kéo dài mấy triệu km, liên tục đâm vào sao Mộc. Vết đen khổng lồ để lại trên sao Mộc chỗ lớn nhất có thể chứa lọt 2 Trái Đất cho thấy sao chổi đâm vào Trái Đất là có khả năng tồn tại nhưng khả năng phát sinh sự kiện này là vô cùng hiếm.
5. Hằng tinh, hành tinh là gì?
"Hằng tinh” là các sao tự phát sáng và phát nhiệt, ngược lại “hành tinh” không có khả năng này. Hệ mặt trời bao gồm một hằng tinh là Mặt trời và 9 hành tinh khác là sao Thuỷ, Trái đất, sao Kim, sao Hoả, sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên Vương, sao Hải Vương và sao Diêm Vương.
Các hằng tinh trong vũ trụ có nhiệt độ bề mặt từ mấy nghìn tới mấy vạn độ, vì vậy chúng phát ra các loại bức xạ (kể cả ánh sáng nhìn thấy). Mặt trời là hằng tinh gần chúng ta nhất. Mỗi giây trên bề mặt mặt trời phát ra năng lượng tương đương với một máy phát điện có công suất 382 x 10 mũ 23 W gấp 32 triệu tỷ lần đập thuỷ điện lớn nhất thế giới - Tam Hiệp - Trung Quốc.
Nguyên nhân khiến hằng tinh phát sáng: trong lòng các hằng tinh, nhiệt độ cao tới hơn 10 triệu độ C khiến các vật chất trong đó tương tác với nhau, xảy ra phản ứng nhiệt hạch và sinh ra một năng lượng khổng lồ. Năng lượng này truyền từ tâm hằng tinh ra ngoài bề mặt và vào không gian bằng cách bức xạ. Các bức xạ này nằm trong phổ từ ánh sáng hồng ngoại, đến ánh sáng nhìn thấy và sóng cực ngắn. Cứ như vậy hằng tinh duy trì phát sáng không ngừng.
Nhiệt độ bề mặt các hành tinh lại thấp hơn nhiều so với bề mặt các hằng tinh, vì thế các hành tinh không tự phát sáng được. Khối lượng của các hành tinh cũng nhỏ hơn nhiều so với các hằng tinh (sao Mộc có thể tích to nhất trong hệ mặt trời cũng chưa bằng 1/1.000 thể tích mặt trời). Cho dù các hành tinh tự sản sinh ra năng lượng do sức hút và co giãn, nhưng năng lượng đó không thể nung nóng hành tinh tới mức xảy ra phản ứng nhiệt hạch và phát sáng.
6. Sóng vô tuyến vũ trụ là gì?
Các vật thể muốn phát ra sóng ánh sáng nhiệt độ của nó phải không thấp hơn 2000°C, các vật thể có nhiệt độ cao hơn độ không tuyệt đối (-273°C) đều phát ra sóng vô tuyến.
Sóng vô tuyến có bước sóng dài gấp triệu lần so với bước sóng ánh sáng, các đám bụi vũ trụ là những vật vô cùng lớn có thể chặn đứng sóng ánh sáng, nhưng đối với sóng vô tuyến nó chạy vòng qua để tiếp tục truyền đi. Trong vũ trụ có nhiều vật thể nhiệt độ rất thấp, chúng ta tuy không nhìn thấy nó nhưng chúng có thể phát ra sóng vô tuyến. Thông qua thu, quan trắc sóng vô tuyến mà nghiên cứu được nó. Sóng vô tuyến của các vật thể có cường độ khác nhau, có những "hệ sao phát sóng vô tuyến" mạnh gấp 10 triệu lần so với hệ Ngân hà, khiến ta có thể phát hiện được nó ở những cự ly cách xa 10 tỉ năm ánh sáng. Nếu dùng kính viễn vọng quang học lớn nhất vẫn không thể tìm được nó.
7. Kính viễn vọng quang học, kính viễn vọng vô tuyến là gì?
+ Kính viễn vọng quang học
- Kính viễn vọng quang học là một loại kính được tạo bởi nhiều gương phản xạ hoặc thấu kính trong suốt kết hợp với nhau để quan sát các vật thể ở xa nhờ ánh sáng phản xạ hoặc phát ra từ vật thể đó. Kính viễn vọng thiên văn thu thập và tập trung ánh sáng, chủ yếu từ phần quang phổ điện từ nhìn thấy và lân cận, tạo ra một hình ảnh phóng to để xem trực tiếp, hoặc chụp ảnh hoặc thu thập dữ liệu qua cảm biến hình ảnh điện tử.
- Có ba loại chính của kính viễn vọng quang học:
+ Khúc xạ, sử dụng các thấu kính (dioptrics)
+ Phản xạ, sử dụng gương (catoptrics)
+ Kết hợp ống kính và gương (catadioptric telescopes)
+ Kính thiên văn vô tuyến
Có nhiều thiên thể có khả năng phát ra sóng vô tuyến, năng lực của nó mạnh hơn nhiều so với phát ra ánh sáng. Ví dụ sao “Thiên nga A" nổi tiếng có năng lực phát sóng vô tuyến lớn hơn một tỉ lần so với Mặt Trời. Do đó dùng kính viễn vọng quang học thì không thể nhìn thấy những thiên thể vô cùng xa xăm, nhưng nó vẫn có thể được phát hiện bằng kính viễn vọng vô tuyến.
Ngoài ra trong vũ trụ còn có nhiều đám mây bụi, làm giảm yếu rất nhiều ánh sáng của những thiên thể xa xăm. Còn sóng vô tuyến của những thiên thể đó phát ra, vì có bước sóng dài hơn rất nhiều so với sóng ánh sáng, nên các đám mây bụi ảnh hưởng đến nó rất ít.
Vì những nguyên nhân này mà kính viễn vọng vô tuyến phát huy đầy đủ uy lực của nó. Chỉ có dùng nó ta mới phát hiện được những thiên thể xa xăm, độ tối lớn, mới khám phá được bí mật vùng sâu của vũ trụ.
Dùng kính viễn vọng quang học ta chỉ có thể nhìn thấy vật thể phát ra hoặc phản xạ ánh sáng, mà không thể nhìn thấy sóng vô tuyến được. Do đó thiên văn học vô tuyến bắt đầu từ ngày ra đời đã liên hệ chặt chẽ với kính viễn vọng vô tuyến.
Kính viễn vọng vô tuyến gồm một anten có tính định hướng và một đài gồm máy thu có độ nhạy cao cấu tạo thành. Tác dụng của anten giống như thấu kính của kính viễn vọng quang học, hoặc kính phản xạ, nó có thể tập trung thu sóng vô tuyến do các thiên thể phát ra. Tác dụng của máy thu giống như con mắt hoặc phim máy chụp ảnh, nó quy tụ sóng vô tuyến trên anten lại, biến đổi, khuếch đại và ghi lại. Ngày nay kính viễn vọng quang học lớn nhất trên thế giới có đường kính gương phản xạ là 10m, dùng nó có thể nhìn thấy được những thiên thể cách xa ta hơn 10 tỉ năm ánh sáng.
Kính viễn vọng vô tuyến bị ảnh hưởng của tầng khí quyển tương đối ít, có thể quan trắc cả ban ngày lẫn ban đêm. Kỹ thuật hiện đại giúp ta chế tạo loại kính viễn vọng vô tuyến có nhiều anten với đường kính lớn. Ngày nay trên thế giới đã có kính viễn vọng điện tử quay toàn vòng với đường kính anten 100 m, là kính viễn vọng có đường kính lớn gấp 10 lần so với kính viễn vọng quang học lớn nhất. Dùng kính viễn vọng vô tuyến có thể quan trắc được những thiên thể nằm ngoài chục tỉ năm ánh sáng.
8. Vì sao thiên văn phải dùng năm ánh sáng để tính khoảng cách?
Trong cuộc sống ta thường lấy: cm, m, km là đơn vị tính độ dài. Ví dụ một tấm kính có độ dày 1 cm, 1 người cao 1,8 m, khoảng cách giữa hai thành phố là 1000 km v.v. Ta có thể thấy: khi biểu thị độ dài ngắn dùng đơn vị nhỏ, biểu thị độ dài lớn dùng đơn vị lớn hơn.
Trong thiên văn học cũng có lúc dùng đơn vị km. Ví dụ ta thường nói bán kính xích đạo của Trái Đất là 6.378 km, bán kính Mặt Trăng là 3.4 76 km, Mặt Trăng cách Trái Đất 38 vạn km v.v. Nhưng nếu dùng km để biểu thị khoảng cách giữa các hằng tinh thì đơn vị này quá nhỏ, sử dụng không tiện lợi. Ví dụ: hằng tinh gần ta nhất có khoảng cách đối v ới chúng ta là 40.000.000.000.000 km. Bạn xem viết và đọc rất khó khăn, huống hồ đó chỉ mới là cự ly của hằng tinh gần ta nhất. Cự ly của những hằng tinh khác đối với chúng ta còn xa hơn rất nhiều.
Người ta phát hiện tốc độ ánh sáng rất lớn, mỗi giây ánh sáng có thể đi được 30 vạn km (con số chính xác là 299.792.458 km) quãng đường của 1 năm ánh sáng khoảng 1 vạn tỉ km, chính xác là 9.460,5 tỉ km. Ngày nay các nhà thiên văn học đã dùng năm ánh sáng để tính cự ly giữa các thiên thể, năm sáng đã trở thành một đơn vị cơ bản trong thiên văn học.
Nếu dùng năm ánh sáng để biểu thị khoảng cách của ngôi sao lân cận đối với chúng ta thì sao Ngưu Lang cách ta 16 năm ánh sáng, sao Chức Nữ là 26,3 năm ánh sáng. Chòm sao Tiên Nữ nằm ngoài hệ Ngân hà cách ta khoảng 220 vạn năm ánh sáng.
Ngày nay người ta quan trắc được thiên thể có cự ly xa nhất đối với chúng ta trên 10 tỉ năm ánh sáng. Đường kính của hệ Ngân hà là 10 vạn năm ánh sáng. Những khoảng cách này đều rất khó dùng km để biểu thị.
Trong thiên văn học còn có một đơn vị khác để tính khoảng cách. Có loại đơn vị nhỏ hơn năm ánh sáng, ví dụ đơn vị thiên văn. Một đơn vị thiên văn bằng khoảng cách bình quân từ Trái Đất đến Mặt Trời (149,6 triệu km) loại đơn vị này chủ yếu để tính khoảng cách giữa các thiên thể trong phạm vi hệ Mặt Trời. Còn có loại đơn vị lớn hơn năm ánh sáng, như pacsec (một pacsec bằng 3,26 năm ánh sáng, một megapacec bằng 106 pacsec).
9. Trên bầu trời có bao nhiêu ngôi sao?
Trên vũ trụ có số lượng ngôi sao nhiều không thể đếm được nhưng số lượng ngôi sao quan sát được bằng mắt thường khi nhìn lên bầu trời là bao nhiêu? Các nhà thiên văn chia độ sáng của các ngôi sao thành các cấp: sao sáng nhất là cấp 1, tiếp theo là cấp 2, cấp 3...sao tối nhất mà mắt thường còn thấy được là sao cấp 6. Thực ra các ngôi sao mắt thường có thể thấy được không nhiều đến mức như ta tưởng. Ví dụ sao cấp 1 có tất cả 20 ngôi, sao cấp 2 có 46 ngôi, sao cấp 3 có 134 ngôi, sao cấp 4 có 458 ngôi, sao cấp 5 có 1476 ngôi, sao cấp 6 có 4840 ngôi. Tổng cộng từ cấp 1 đến cấp 6 có tất cả 6974 ngôi.
Không những thế một người tại một thời điểm chỉ có thể nhìn thấy một nửa số sao trên bầu trời, còn nửa kia nằm dưới đường chân trời nên ta không thấy được. Do đó bất cứ thời gian nào số sao ta có thể nhìn thấy trên trời cũng chỉ khoảng 3000 ngôi. Nếu dùng kính viễn vọng để quan sát thì tuỳ loại kính sẽ quan sát được số lượng sao khác từ 5 vạn đến trên 1 tỉ.
10. Sao Ngưu Lang và Chức Nữ
Chập tối mùa hè trên đỉnh đầu ta có một ngôi sao sáng, đó là sao Chức nữ. Cách sông Ngân Hà, phía Đông Nam sao Chức nữ nhìn sang một ngôi sao sáng khác đó là sao Ngưu Lang. Hai bên sao Ngưu lang còn có hai ngôi sao nhỏ.
Từ Trái Đất nhìn lên, hai sao Ngưu Lang và Chức Nữ chỉ cách nhau một dải Ngân Hà, trên bầu trời cự ly không xa. Nhưng trên thực tế khoảng cách giữa chúng là vô cùng xa, ước khoảng 16,4 năm ánh sáng.
Sao Ngưu Lang cách xa Trái Đất 16 năm ánh sáng, tức là những tia sáng của sao Ngưu Lang mà ta vừa trông thấy đã phát xuất phát trước đây 16 năm. Sao Chức Nữ cách Trái Đất càng xa hơn, khoảng 26,3 năm ánh sáng. Chính vì chúng ta rất xa nên ta mới nhìn thấy hai sao là hai điểm sáng nho nhỏ. Thực ra sao Ngưu Lang và Chức Nữ đều là những tinh cầu lớn hơn Mặt Trời rất nhiều. Thể tích sao Ngưu Lang to gấp đôi Mặt Trời, nhiệt độ bề mặt cao hơn Mặt Trời 2000 độ, ánh sáng phát ra mạnh gấp 10 lần; sao Chức Nữ càng lớn hơn sao Ngưu Lang, thể tích gấp 21 lần so với Mặt Trời, ánh sáng phát ra mạnh hơn 60 lần. Nhiệt độ bề mặt sao Chức Nữ gần 1 vạn °C, còn cao hơn 3000°C so với nhiệt độ Mặt Trời. Nhiệt độ này thậm chí còn cao gấp mấy lần so với nhiệt độ ánh lửa hồ quang điện. Chẳng trách mà ta nhìn thấy ánh sáng màu trắng của sao Chức nữ chỉ là một điểm sáng xanh.
Các chòm sao trên bầu trời:
NQuan
Ý kiến của bạn
Gửi Ý kiến bạn đọc
Bài viết liên quan
.jpg)
Cách rút các khoáng chất trong nước biển ra?
Trong nước biển chứa nhiều loại khoáng chất như Natri, Magie, Canxi, Kali…
.jpg)
Những phương pháp làm ngọt nước biển
Phương pháp loại muối khỏi nước biển để sử dụng.
.jpg)
Vì sao nói "Lên trời còn dễ hơn xuống biển"?
Ngày nay đáp máy bay bay trên trời đối với mỗi người mà nói không còn là mơ ước nữa. Nhưng so với bay lên trời thì xuống sâu dưới biển không phải là việc dễ dàng...
.jpg)
Vì sao phải bảo vệ san hô?
Dưới đáy biển có những rạn san hô khổng lồ có ảnh hưởng lớn đến sinh vật đáy biển và cả con người…
.jpg)
Thuỷ triều đỏ (hồng triều) là hiện tượng gì?
Trên biển có hiện tượng nước thuỷ triều có sắc đỏ gọi là thuỷ triều đỏ hay hồng triều.
.jpg)
Vì sao trong biển có một số đảo lúc chìm, lúc nổi?
Có những hòn đảo khi tì nổi lên mặt biển, lúc lại biến mất. Vì sao?
Có thể bạn quan tâm:
Xem thêm
