TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH TÀI LIỆU LƯU HÀNH NỘI BỘ - 2003 “The most incomprehensible thing about the Universe is that it is comprehensible” Albert Einstein Dịch : “Điều bí ẩn tự nhiên chỗ nhận thức nó” Anbe - Anhxtanh “Ai khơng biết tí thiên văn học đại, người khơng thể coi học hành đầy đủ” “Mười vạn câu hỏi sao” NXB Khoa học & kỹ thuật LỜI MỞ ĐẦU Thế giới tự nhiên, xét mặt vật lý, tranh gồm ba phần: Vi mô, vĩ mơ siêu vĩ mơ Siêu vĩ mơ có nghĩa vô to lớn theo không gian thời gian Thiên văn môn học giới siêu vĩ mơ Cùng với phần học khác vật lý, thiên văn giúp có tranh toàn diện giới tự nhiên Thiên văn môn học cổ điển, đồng thời đại Lượng kiến thức đồ sộ Thiên văn từ lâu bước khỏi khn khổ vật lý Nó môn sở nhận thức luận ngành khoa học mũi nhọn Tuy nhiên nước ta ngành thiên văn chưa phát triển Thiên văn dạy bậc đại học trường sư phạm mức độ bắt đầu với thời lượng ỏi, tài liệu sách nghèo nàn Điều đáng mừng gần tình hình giảng dạy có cải thiện đáng kể, vị trí mơn học nâng cao, tài liệu có nhiều hơn, quan hệ quốc tế mở rộng Chính việc biên soạn giáo trình cho môn học việc cần thiết có nhiều thuận lợi Mục đích giáo trình là: - Chắt lọc vấn đề thiên văn cấu trúc lại cho phù hợp với thời lượng giao, đồng thời có thêm phần mở rộng, cập nhật thông tin để mở rộng tầm nhìn sinh viên đề hướng suy nghĩ thêm vấn đề nghiên cứu - Nhấn mạnh nội dung vật lý vấn đề thiên văn, theo sát chương trình vật lý phổ thơng để phù hợp với đối tượng học thầy giáo vật lý tương lai Cùng với giáo trình thiên văn GS Phạm Viết Trinh - Nguyễn Đình Nỗn vốn chuẩn mực, giáo trình đời nhằm giúp cho sinh viên có thêm tài liệu tham khảo để nắm học dễ dàng Tuy nhiên, việc biên soạn giáo trình cho mơn học đồ sộ phức tạp thiên văn vấn đề khó khăn khơng tránh khỏi sai sót Tác giả mong nhận ý kiến nhận xét em sinh viên đồng nghiệp xa gần để giúp giáo trình ngày hồn thiện ThS Trần Quốc Hà PHẦN NHẬP MÔN I THIÊN VĂN HỌC LÀ GÌ Đối tượng, nội dung nghiên cứu Thiên văn học môn khoa học thiên thể - vật thể tồn trời Đó cách nói nơm na Thực ra, định nghĩa cách xác là: Thiên văn mơn khoa học cấu tạo, chuyển động tiến hóa thiên thể (kể Trái đất), hệ thống chúng vũ trụ nói chung Nội dung nghiên cứu chia làm phần : * Về qui luật chuyển động thiên thể mối quan hệ Trái đất bầu trời * Về cấu trúc chất vật lý thiên thể trình xảy vũ trụ * Về nguồn gốc hình thành phát triển thiên thể, hệ thống chúng vũ trụ Việc phân chia nội dung trùng khớp với lịch sử phát triển môn thiên văn học Sự phức tạp nội dung tăng dần với phát triển môn học Đối tượng nghiên cứu thiên văn xác định ngày rộng phức tạp Từ “thiên thể” chung chung, vật bầu trời, mở rộng ra, cụ thể hơn, đa dạng Từ mặt trời, mặt trăng, hành tinh, thiên thạch đến vệ tinh nhân tạo, sao, bụi (Tinh vân) quần sao, thiên hà Càng ngày người ta phát nhiều vật thể lạ (có vật tiên đốn trước lý thuyết) nơ trôn (pun xa), quaza, lỗ đen v.v Như ta thấy thiên văn khơng phải túy mơn khí tượng học hay môn chiêm tinh người ta thường nhầm Phương pháp nghiên cứu Do đối tượng nghiên cứu vật thể to lớn vũ trụ xa xôi (trừ Trái đất) nên phương pháp nghiên cứu thiên văn đặc biệt, chí không giống môn khoa học Phương pháp chủ yếu thiên văn cổ điển quan sát quan trắc Người ta khơng thể làm thí nghiệm với thiên thể (tức bắt chúng tuân theo điều kiện mà ta tạo ra), khơng thể trực tiếp “sờ mó” chúng Nguồn thơng tin chủ yếu ánh sáng từ thiên thể Do ảnh hưởng khí quyển, chuyển động Trái đất tính chủ quan việc quan sát làm cho kết nghiên cứu bị hạn chế, chí dẫn đến kết luận sai lầm (Ví dụ: Việc quan sát chuyển động biểu kiến Mặt trời hành tinh dẫn đến kết luận hệ địa tâm Ptolemy) Một khó khăn phải kể đến việc quan sát tượng thiên văn xảy thời gian dài so với đời sống ngắn ngủi người không lặp lại Tuy vậy, khoa học phát triển việc nghiên cứu thiên văn trở nên dễ dàng Nguồn thông tin gởi đến trái đất xạ điện từ khai thác triệt để hai vùng khả kiến vô tuyến giúp cho hiểu biết vũ trụ phong phú Đồng thời, với phát triển ngành du hành vũ trụ (cũng thành tựu thiên văn) người bước khỏi ràng buộc, hạn chế Trái đất để có thơng tin khách quan vũ trụ Việc xử lý thông tin kỹ thuật tin học giúp thiên văn phát triển vượt bậc Khác hẳn với thiên văn cổ điển kiên trì thu thập số liệu quan trắc suy luận để tìm qui luật, thiên văn đại sử dụng phương pháp mơ hình hóa, đề thuyết có tính chất dẫn đường việc quan sát thiên văn tìm kiếm chứng để kiểm định đắn lý thuyết Nhìn chung phương pháp nghiên cứu khoa học thiên văn nằm khuôn khổ phương pháp luận khoa học nói chung, ln phát triển cịn hồn thiện Các nội dung vật lý thiên văn Các giáo viên vật lý biết hết phương pháp nghiên cứu thiên văn, phương tiện, dụng cụ v.v Nhưng họ cần phải biết nguyên tắc kết nghiên cứu thiên văn để có nhìn đầy đủ, tổng quát giới tự nhiên Những nội dung vật lý mà thiên văn có liên quan là: - Cơ học cổ điển - Điện từ - Quang - Vật lý chất rắn - Vật lý thống kê nhiệt động học - Vật lý Plasma - Cơ học lượng tử - Vật lý nguyên tử hạt nhân, hạt bản, vật lý lượng cao - Thuyết tương đối (hẹp, rộng) - Thuyết thống lớn v.v Trong khn khổ giáo trình ta đặc biệt ý đến phần: - Cơ học - Điện từ - Quang - Nhiệt - Nguyên tử hạt nhân, hạt - Cơ học lượng tử - Thuyết tương đối Đặc điểm việc dạy học thiên văn Thế giới tự nhiên tồn cách khách quan Nhưng nhận thức người tự nhiên lại mang tính chủ quan Do đó, phản ánh tự nhiên qua nhận thức người đúc kết thành môn khoa học dù đường tiệm cận với chân lý Thiên văn học Nó ln phát triển tất nỗ lực người việc tìm hiểu tự nhiên Vì vậy, khơng phải tất số liệu, kết luận thiên văn đắn bất biến Còn nhiều vấn đề tự nhiên mà thiên văn chưa biết chưa giải thích Mặt khác, tự nhiên vô tận nên môn thiên văn phong phú Không sách giáo khoa đề cập cách chi tiết đầy đủ vấn đề thiên văn Do vậy, việc dạy học thiên văn thực lâu dài phải cập nhật Ta cần nhiều thời gian để nghiên cứu, giảng dạy, học tập thiên văn hầu hết đối tượng môn học xa lạ với đời thường, trừu tượng (con người ngàn năm hiểu Hệ Mặt trời) Cũng cần phải có nhiều thời gian suy ngẫm để thắng định kiến sai lầm tự nhiên mà người tự tích lũy Thế lại có thời gian cho việc giảng dạy Điều đòi hỏi nỗ lực lớn người dạy học Chúng ta nên biết điều Ngồi ra, thiên văn mơn học địi hỏi quan sát Trong điều kiện ta chưa làm tốt Đây vấn đề ta cần tìm cách khắc phục việc dạy học môn Mối liên hệ thiên văn với môn khoa học khác ý nghĩa việc nghiên cứu, giảng dạy thiên văn Thiên văn có liên hệ với nhiều ngành khoa học Vốn môn khoa học xuất sớm, từ văn minh cổ, thiên văn nội dung đàm đạo nhà thông thái Dần dần, khoa học có phân hóa rõ rệt, thiên văn PHỤ LỤC 11 Nhật thực toàn phần từ năm 1972 đến 2030 Năm 1972 1973 1974 1976 1977 1979 1980 1981 1983 1984 1987 1988 1990 1991 1992 1994 1995 1997 1998 1999 2001 2002 2003 2005 2006 2008 2009 2010 2012 2013 2015 2016 2017 2020 2021 2023 2024 2026 2027 2028 2030 Ngày 10 30 20 23 12 26 16 31 11 22 29 18 22 11 30 24 26 11 21 23 29 22 11 13 20 21 14 20 12 22 25 Tháng 7 10 10 2 11 3 7 11 10 12 11 7 11 11 3 12 12 4 8 11 Pha toàn phần (phút) 2.7 7.2 5.3 4.9 2.8 2.7 4.3 2.2 5.4 2.1 0.3 4.0 2.6 7.1 5.4 4.6 2.4 2.8 4.4 2.6 4.9 2.1 2.0 0.7 4.1 2.4 6.6 5.3 4.0 1.7 4.1 4.5 2.7 2.2 1.9 1.3 4.5 2.3 6.4 5.1 3.7 − Theo Abell, Morison, Smith Địa điểm Alaska, bắc Canada Biển Atlantic, Châu Phi Biển Ấn Độ, Úc Biển Ấn Độ, Châu Phi Uùc Bắc Nam Mỹ Tây Bắc Mỹ, Canada Trung Phi, Ấn Độ Siberia (Nga) Indonexia Indonexia, Bắc Mĩ Trung Phi Philippin, Indonexia Phần Lan, vùng cực bắc Hawaii, Mexico, Trung Mĩ, Braxin Nam Atlantic Nam Mĩ Nam Á (Việt Nam ) Sibevia, cực bắc Trung tâm nước Mĩ Trung tâm Châu Âu, Á Nam Phi Nam Phi, Úc Nam cực Nam Thái Bình Dương Châu Phi, Tiểu Á, Nga Biển Bắc, Siberia, Trung Quốc Ấn Độ, Trung Quốc, Nam TBD Nam Thái Bình Dương Bắc Úc, Nam Thái Bình Dương Biển Atlantic, Trng tâm Phi Biển Atlantic, Biển Bắc Indonexia, Thái Binh Dương Thái Binh Dương, Mĩ Nam TBD, Nam Mĩ, Nam Atlantic Cực Nam Ấn Độ Dương, Indonexia Nam Thái Bình Dương, Mexico, Mĩ Cực Bắc, Tây Ban Nha Bắc Phi, Á Rập, biển Aán Độ Ấn Độ Dương, Úc, Niu Di Lân Nam Phi, Aán Dộ Dương, Úc TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Viết Trinh, Nguyễn Đình Nỗn, Giáo trình thiên văn, Nxb Giáo dục, 1995 Phạm Viết Trinh, Thiên văn phổ thông, Nxb Giáo dục, 1998 Nguyễn Lân Dũng , Mười vạn câu hỏi thiên văn học (tập 1, 2), Nxb KH&KT, 1996 Nguyễn Quang Riệu, Vũ trụ, phịng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại, Nxb Giáo dục, 1995 Nguyễn Chung Tú, Trần Thượng Thủ, Hè vũ trụ năm nhuần, Nxb Đồng nai, 1982 Lương Duyên Bình , Vật lý đại cương, tập 1, 2, 3, Nxb Giáo dục, 1996 Dương Trọng Bái , Vật lý 10, Nxb Giáo dục, 1996 Dương Trọng Bái , Tài liệu giáo khoa chuyên Vật lý 10, Nxb Giáo dục, 1994 Đào Văn Phúc , Lịch sử Vật lý học, Nxb Giáo dục, 1986 10 Phạm Duy Hiển, Vật lý nguyên tử hạt nhân, Nxb Giáo dục, 1983 11 Lê Thành Lân, Lịch hai kỷ , Nxb Thuận hóa – Huế, 1995 12 Nguyễn Hữu Danh, Tìm hiểu hệ mặt trời, Nxb Giáo dục, 1998 13 J.Pasachoff, Astronomy, Sunnders College Publishing, 1995 14 Abell, Morrison, Wolff, Realm of the Universe, Saunders College Publishing, 1994 15 Zelik, Gregory, Smith, Astronomy and Astrophysics, Saunders College Publishing, 1992 16 R.Baker, Astronomy, D.Van Nostrand Company, Inc, 1959 17 D Halliday , Fundamentals of Physics, John Willey & Sons, Inc, 1993 18 M.Alonso , Physics, Addison – Wisley Publishing Company, 1992 19 Fabienne Casoli , L’astronomie, Minerva, 1998 20 M.Marcelin, Ciel & Astronomie, Hachettle, 1996 21 Ο Χ⎯ιρκηλ , ϑροπµαωε⊃ Απθοµλµκηη, ηγδ Μ⎯ρι⎯, 1974 22 Λ Ε⎯χ⎯εβ , Απθοµλµκηη, ηγδ Οοµπ, 1983 23 Ι ϑµϕχηλπιη⊃ , Απθοµηµκζ, ηγδ Μ⎯ριµβ⎯ δρκι⎯, 1977 24.Friedrich Goldolasch, Astronomie, Berlin, 1996 25 Các tạp chí “Astronomy” năm 1997, 1998, 1999 26 Các báo tạp chí khác : Thế giới mới, kiến thức ngày v.v ... gian Thiên văn môn học giới siêu vĩ mơ Cùng với phần học khác vật lý, thiên văn giúp có tranh tồn diện giới tự nhiên Thiên văn môn học cổ điển, đồng thời đại Lượng kiến thức đồ sộ Thiên văn từ... MƠN I THIÊN VĂN HỌC LÀ GÌ Đối tượng, nội dung nghiên cứu Thiên văn học môn khoa học thiên thể - vật thể tồn trời Đó cách nói nơm na Thực ra, định nghĩa cách xác là: Thiên văn môn khoa học cấu... thiên văn với môn khoa học khác ý nghĩa việc nghiên cứu, giảng dạy thiên văn Thiên văn có liên hệ với nhiều ngành khoa học Vốn môn khoa học xuất sớm, từ văn minh cổ, thiên văn nội dung đàm đạo