đại cương về trái đất và hệ MT

Nhân coretập trung phần lớn khối lượng và là nơi tạo ra năng lượng được mặt trời phát tán, được nghiên cứu trên phương diện lý thuyết dựa trên nhận thức đã biết về khối lượng, khối lượ

Chương III: Trái đất

1. Trái đất (TĐ)trong hệ Mặt trời (HMT)và hệ

Ngân hà(HNH).

2. Hệ Mặt trời (The Solar System).

3. Các gỉả thuyết về nguồn gốc của MT và các hành

từ nhân trung tâm, chu kỳ 180 triệu năm

 Hệ Siêu Ngân hà (Super Galaxy System)

Các thiên hà

 Đơn vị vật chất lớn nhất trong vũ trụ là các thiên

hà (Galaxies) chia làm 4 nhóm chính theo hình dạng.

 Thiên hà hình xoáy trôn ốc

 Thiên hà có cánh:

 Thiên hà dạng ellip.

 Thiên hà dị dạng

.

Các ngôi sao(Stars)

 Các vật thể phổ biến nhất, kích thước khác nhau Tổng số 1022 được sinh ra liên tục, phát sáng do bị đốt cháy, tắt khi cạn nhiên liệu.

 Từ mặt đất có thể thấy chừng 5000 ngôi sao bằng mắt thường.

 Người cổ đại phân nhóm các ngôi sao thành các chòm sao mang tên các vị thần linh Là phương tiện hưu ích để định vị, định hướng.

Mặt trời

 Mặt trời (The Sun) là một ngôi sao, sinh ra cách

đây xấp xỉ 4, 6tỷ năm

 Kích thước hơi nhỏ hơn sao TB nằm trên một trong

số các cánh tay của một thiên hà xoáy trôn ốc mang tên dải Ngân hà và cách trung tâm thiên hà này

chừng 30.000 năm ánh sáng.

Tầm quan trọng của MT

MT không đặc biệt so với vũ trụ nhưng vô

cùng quan trọng trong cuộc sống

 Năng lượng do bức xạ.

 Năng lượng do nhân trái đất thoát ra.

 Năng lượng phân rã phóng xạ

 Năng lượng khác như dầu mỏ, than

đá

 Năng lượng thuỷ điện.

 Năng lượng của gió

Các thuộc tính của mặt trời

 Chu kỳ quay tại xích đạo 26ngày

 Chu kỳ quay tại vĩ độ 80 36ngày

 Nhiệt độ tại trung tâm 15triệu độ K

 Nhiệt độ bề mặt 6000độK

Cấu trúc của Mặt trời

 Mặt trời có 4 lớp : nhân, quang cầu, sắc cầu và tán MT.

Nhân (core)tập trung phần lớn khối lượng và là nơi tạo ra năng

lượng được mặt trời phát tán, được nghiên cứu trên phương

diện lý thuyết dựa trên nhận thức đã biết về khối lượng, khối lượng riêng, nhiệt độ bề mặt cùng cấu trúc cũng như sự chuyển dịch các lớp không khí của nó, áp suất tại tâm đạt tới 1tỷ lần áp suất khí quyển trái đất.

Quang cầu (photosphere)là lớp từ đó năng lượng từ nhân trung

tâm được giải phóng và cũng là nơi ánh sáng được phát đi

Nhiệt độ TB của quang cầu chừng 5800 độ K, độ dày lớp này vào khoảng 1000km và phân tích quang phổ quang cầu cho

biết trong thành phần cấu tạo của lớp này có chừng trên 60

nguyên tố khác nhau

Tán mặt trời (Corona)lớp vỏ đẹp nhất, nhìn thấy khi

Nguyệt thực toàn phần Chiều dày 12triệu km, thay đổi mãnh liệt khi vết đen(sunspots) hoạt động Độ

sáng tương đương với mặt trăng (một phần nửa triệu

độ sáng của MT) khó quan trắc Nhiệt độ 1,5triệu

Năng lượng mặt trời được tạo ra như thế nào?

 Quan niệm cổ: đốt nóng thông thường như đốt

than trong ôxi Nếu vậy mặt trời cháy được chừng

8000 năm

 Thế kỷ 19, mặt trời nóng do trọng lực bị bẻ gãy Theo cách này MT cháy được 20 triệu năm

 Cháy do hàng loạt các phản ứng hạt nhân Biến đổi Hiđrô thành Heli Cần khối lượng rất nhỏ các chất tham gia phản ứng.

Mặt trời trông ra sao?

 Không thể nhìn trực diện do nguồn bức xạ cực mạnh có thể khiến thị lực con người bị hư hại vĩnh viễn nếu không có sự

hỗ trợ của các trang thiết bị quang học khi quan trắc.

 Vết đen là các vùng tối hầu như luôn nổi bật trên bề mặt mặt

trời Gần các vết đen là các vùng sáng gọi là vệt sáng quang

cầu

 Bề mặt MT không đồng nhất do các tai lửa hay bướu, các

khối khí nóng, kính từ 400-1000km xuất phát từ nhân bên trong được đẩy lên bề mặt quang cầu do đối lưu sau đó lại rơi xuống Tai lửa chỉ xuất hiện chừng vài phút, nhiệt độ cao

hoặc thấp hơn nền 6000độK của quang cầu chừng 180độ.

Gió Mặt trời.

 Dòng các hạt mật độ thấp xuất phát từ mặt trời được gọi là

gió mặt trời (Solar wind), thành phần là các điện tử và

prôton, có gia tốc lớn nhờ nhiệt độ cao ở tán mặt trời, có thể thoát khỏi trọng lực mặt trời Tại các khu vực gần kề trái đất, mật độ gió MT là 10 prôton /cm khối, tốc độ 350- 700km/s Khi các vết đen hoạt động mạnh tốc độ, và mật

độ các hạt này tăng nhanh.

Có ảnh hưởng ít nhất tới quỹ đạo của Thiên vương tinh trước khi bị phát tán vào khoảng không giữa các chòm sao

 Bị lệch hướng do từ trường trái đất nhưng thường tác động trực diện lên mặt trăng, đưa Hiđrô, Nitơ và một vài nguyên

tố khác vào lớp phủ thổ nhưỡng trên mặt trăng.

 Kéo lệch đuôi sao chổi ra xa mặt trời

Nhiệt độ và độ sáng của các ngôi

sao

 Dộ sáng:

 xác định bằng tổng lượng bức xạ năng lượng sao phát ra

 độ sáng của mặt trời được coi là đơn vị (1,0)

 Độ sáng của các vì sao dao động 10-6 đến 5x105 đơn vị

 Khoảng thường gặp nhất là từ 10-4 đến 104 đơn vị

Nhiệt độ của sao

còn 5 cấp phụ được bổ sung thêm cho những vì

sao có nhiệt độ nằm ngoài 6 cấp chính nói trên Đó

là cấp W và O ở cuối cấp xanh, và cấp N, R và S ở cuối cấp đỏ.

Nhiệt độ của sao(tt)

 Quan hệ H-R phần lớn các vì sao nằm trên dải chéo của biểu đồ, nhiệt độ cao và độ sáng lớn nằm tại góc trên, bên trái, còn nhiệt độ thấp, độ sáng yếu nằm phía dưới bên phải Dải chéo đó gọi là dãy chính Một

lượng sao nhỏ không nằm trên dải chéo : các ngôi sao kích thước khổng lồ và siêu khổng lồ nhưng nhiệt độ thấp và độ sáng mạnh được thể hiện bằng các đốm phía trên bên phải dãy chính Khu vực các đốm phía dưới dãy chính là nơi biểu thị số lượng ít ỏi các vì sao lùn trắng nhưng nhiệt độ và mật độ khá cao.

Các vật thể khác trong vũ trụ

 các ngôi sao trung tính, đường kính chỉ chừng 20 km

nhưng chứa vật chất ở dạng nén chặt gấp 10 14 lần so với

nước

 các ẩn tinh, các vật thể nhỏ, quay nhanh, chu kỳ vẻn vẹn

vài giây, thậm chí nhanh hơn (tốc độ lớn nhât của các ẩn tinh có thể lên tới khoảng 30 vòng một giây), phát xạ theo các chu kỳ nhất định

 quasar, các vật thể cực sáng, nằm ngoài rìa xa của thiên hà.

 hố đen có lẽ là phần còn sót lại của các ngôi sao đã bị vỡ

do trọng lực của chính chúng biến thành các vật thể có mật

độ rất lớn và trọng lực bản thân đủ mạnh, không cho phép vật chất hay bức xạ thoát ra.

Các đơn vị đo khoảng cách trong

vũ trụ.

 năm ánh sáng hay quãng đường ánh sáng đi được

trong thới gian một năm Vận tốc ánh sáng là 300.000km/s nên năm ánh sáng có độ lớn là 9,46x

1012km.

 Một đơn vị khác cũng khá thông dụng là parsec ,

bán kính của đường tròn có chiều dài cung của góc1 giây bằng bán kính quỹ đạo trái đất Chiều dài này tương đương 3,262 năm ánh sáng

 đơn vị thiên văn hay khoảng cách mặt trời-trái

Xác định khoảng cách trong vũ trụ.

 Thị sai là một phương pháp đo khoảng cách trong vũ trụ Nó cũng tương tự phương pháp tam giác được các nhà khảo sát dùng để xác định khoảng cách tới các điểm khó tiếp cận Người Hilạp cổ đại đã biết đến phương pháp này nhưng họ không thể đo được khoảng cách trong vũ trụ bằng các phương tiện họ có khi đó

 Trong phương pháp thị sai, đường gốc là bán kính quỹ đạo trái đất(hình 1.19) Vị trí của một vật thể được đánh dấu 6 tháng một lần căn cứ vào một ngôi sao ở xa được coi như không di chuyển vị trí tương đối Góc thị sai là XOY sẽ đo được vì khoảng cách XO’ trên đừơng gốc là đã biết Từ đó khoảng cách từ ngôi sao đó đến mặt trời OO’ cũng tính được.Vì đo góc rất nhỏ là tương đối khó nên phương pháp thị sai được dùng đo các vật thể tương đối gần trái đất

Xác định khoảng cách…(tt)

 Để ước lượng khoảng cách tới một ngôi sao, có thể dùng

độ sáng người quan trắc nhận được từ ngôi sao đó Độ sáng nhận được tỷ lệ thuận với độ sáng của sao và tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách tới nguồn sáng

 Nếu biết khoảng cách tới một ngôi sao có thể đo kích thước của nó cũng không phức tạp lắm, cái khó là các ngôi sao thường không hoàn toàn tròn đều

 Nếu hành tinh có một mặt trăng thi khối lượng của nó có thể xác định bằng kích thước quỹ đạo và chu kỳ quay của mặt trăng quanh thiên thể đó

II Hệ Mặt trời (Solar System)

1 Cấu tạo: Mặt trời( The Sun), các hành

tinh(plannets), các tiểu hành tinh(asteroids), các sao chổi(commets), thiên thạch (Meteors)và các lớp không khí giữa các hành tinh.

 2 Hai vận động chính: cùng hệ Ngân hà trong

vũ trụ (27.35 ngày /vòng) và vận động tịnh tiến trong hệ Ngân hà cùng các bộ phận khác của

HMT, v=230km/s về phía sao Chức nữ.

Hệ Mặt trời (tt)

 3 Các hành tinh( planet) và các tiểu hành tinh

(asteroid)

 9 hành tinh chính: sao Thuỷ(Mercury), Kim (Vernus),

TĐ(Earth), Hoả (Mars), Mộc (Jupiter), Thổ (Saturn), Thiên vương (Uranus), Hải vương (Nepturn), Diêm vương (Pluto)

 Dãy số( 0-3-6-12-24 )+4

 Các tiểu hành tinh: vào khoảng40.000 phần lớn

chuyển động trong khoảng không giữa sao Hoả và sao Mộc

 Các mặt trăng(moon): các vật thể bay quanh hành

tinh, sỗ lượng đã tìm thấy gần đâynhất là 61

Hệ Mặt trời (tt)

 3 Các hành tinh và các tiểu hành tinh(tt)

 Quy luật chuyển động trong HMT:

 Mặt phẳng quỹ đạo gần trùng khớp, độ chênh lớn nhất 17,9

độ, độ chênh TB <4 độ

 Quỹ đạo có hình gần tròn, tâm sai e <0.25

 Tất cả đều chuyển động tịnh tiến quanh MT theo chiều thuận thiên văn

 Trừ sao Thuỷ và Diêm vương các hành tinh khác đều tự xoay quanh trục của minh cũng theo chiều thuận thiên văn

 Các tiểu hành tinh thường có tâm sai (đến0.83)và độ xích vĩ (42 độ) lớn hơn hăn các hành tinh

2

2 2

a

b a

e = −

Hệ Mặt trời (tt)

 4 Hai nhóm hành tinh: Kiểu trái đất(terrestrial

planet) và kiểu khổng lồ(giant planet):

 Kiểu trái đất:Thuỷ, Kim, Trái đất và sao Hoả

 kích thước, khối lượng nhỏ nhưng tỷ trọng lớn

 Không có khí quyển hoặc lớp KQ rất mỏng, khối lượng không đáng kẻ so với KL của hành tinh

 Hành tinh khổng lồ: Mộc, Thổ, Thiên vương, Hải vương Chúng có kích thước , khối lượng lớn, tỷ trọng nhỏ, tự quay nhanh, độ dẹt lớn

 Diêm vương: không thuộc nhóm nào(ở xa MT, kích thước nhỏ, độ xích vĩ lớn)

Hệ mặt trời (tt)

 5 Các thiên thạch và sao chổi:

 Thiên thạch: những khối vật chất rắn nhỏ bay trong khoảng

không giữa các hành tinh Khi thâm nhập khí quyển của một hành tinh nào đó sẽ bị hút khiến tốc độ và ma sát tăng cao(40-60km/s) Phần lớn bị bốc cháy tạo ra sao băng hay sao đổi ngôi Nếu không bốc cháy hết vì quá lớn, chúng rơi xuống tạo tiếng nổ lớn và hố sâu, rộng(2200tấn, vang xa hơn 1000km) Thành phần cấu tạogồm các nguyên tố có mặt trong bảng Menđêleep nhung chủ yếu là các kim loại(Fe hoặc Ni) hay các loại đá

 Sao chổi: các thiên thể đặc biệt quay quanh MT theo các quỹ đạo ellip, tâm sai và độ xích vĩ lớn

III Các giả thuyết về nguồn gốc

MT và các hành tinh

 Đề cập từ thời thượng cổ Được nghiên cứu tích cực đặc biệt từ TK 18 Luôn có bước tiến , phát triển, hoàn thiện cái cũ.

 Nhóm giả thuyết tiến hoá và giả thuyết ngẫu biến

 Ba giả thuyết thống trị đại diện cho các bước tiến bộ: Kant- Laplace Jeans và Ôtto Smith.

Các giả thuyết…(tt)

 Giả thuyết Kant_Laplace : tiến hoá

 Đám mây bụi dày đặc chất khí hoặc chất rắn, xoay tròn sẽ

bị dẹt lại thành hình đĩa khi bị co nguội lạnh (Kant) Vật chất gần trung tâm hút, va chạm sinh ra vận động xoáy ốc tạo ra các vành vật chất?hành tinh

 Khối khí loãng nóng bỏng quay nhanh quanh tâm là MT tương lai (Laplace) Các vòng tròn đồng tâm hình thành, đông vón lại thành các hành tinh

 Ưu điểm:giải thích được hiện tượng quay theo quỹ đạo,

dạng đĩa của hệ

 Nhược điểm: một số hành tinh quaytheo hướng khác; Quỹ đạo của Thiên vương vuông góc với hoàng đạo?; Các hành tinh quay theo chiều thuận thiên văn?;vì sao không khí

Các giả thuyết…(tt)

 Giả thuyết Jeans:biến cố ngẫu nhiên

 Một vì sao rất lớn tình cờ tiếp cận MT, hút một lượng

lớn vật chất của MT về phía mình tạo ra các hành tinh

và truyền cho chúng moment quay lớn

 Nhược điểm:

1. xác suất hai ngôi sao tiếp cận nhau là rất nhỏ Nếu có

sự gặp gỡ đó thì:1)nếu tốc độ ngôi sao lớn, nó sẽ hút vật chất tách ra ;2)nếu tốc độ nhỏ, vật chất sẽ rơi trở lại MT;3)nếu vận tốc TB lượng vật chất tách ra sẽ quá nhỏ so với các hành tinh đang tồn tại Muốn tạo ra

một cái bướu nhỏ bằng nhân các hành tinh thì ngôi sao đó phải có tốc độ ít nhất là 5000km/s Điều này trái thực tế (VT các ngôi sao chỉ chừng 250-300km/s)

Các giả thuyết…(tt)

 Giả thuyết Otto Smith:

 MT được sinh ra từ các đám mây bụi, khí, nhiệt độ

thấp, chuyển động chậm Các hạt va chạm, nóng lên, dính kết tại trung tâm

 Khi chuyển động trong thiên hà, MT đã cuốn quanh

xích đao của nó những đám bụi vũ trụ, tạo ra 1vành đĩa

từ đó dần tao nên các hành tinh Do xung lượng lấy từ thiên hà, các hành tinh có moment quay lớn Vật chất dịch chuyển va chạm nhau khiến vận tốc giảm, quỹ đạo ellip chuyển thành gần tròn

 Nhược điểm: Không coi sự hình thanh MT và hệ MT là đồng thời; khả năng MT thu hút được lượng vật chất lớn như vậy là rất hiếm trong vũ trụ, nới khoảng cách

IV Hình dạng, kích thước trái đất

1. Quan niệm về hình dạng trái đất.

2. Kích thước trái đất.

3. Dạng geoid của TĐ.

4. Y nghĩa của hình dạng TĐ.

1.Quan niệm về hình dạng trái

3. Erastotel: đo bán kính trái đất

4. Rise(1672):đồng hồ quả lắc ở xích đạo chạy chậm hơn tại Paris 2’28’/ngàydo bán kính TĐ giảm dần về cực,

TĐ không là khối cầu tròn

5. Cung của vĩ độ đo tại châu Âu và Nam Mỹ không bằng nhau

6. Sube(1859):xích đạo cũng không tròn Dẹt: R/30000

 Độ det xích đạo:1/30000 hay213m

 Chiều dài vòng kinh tuyến: 40.008,5km

 Chiều dài xích đạo: 40.075,7km

 Diện tích: 510,2 tr kmvuông

3.Dạng geoid của TĐ

 TĐ có dạng giống khối ellipxoid ba chiều

 Bề mặt lý thuyết:thế năng của trọng lực =const,

hướng trọng lực luôn vuông góc tại mọi điểm

Không trùng mặt khối ellipxoid và bề mặt địa hình.

 Nguyên nhân: sự phân bố và tỷ trọng vật chất không đồng đều.

 Vật chất cho đến nay vẫn đang được phân bố lại

 Bề mặt geoid cao hơn mặt ellipxoid:đại dương;

 Bề mặt geoid thấp hơn mặt ellipxoid:lục địa.

4 Ý nghĩa của hình dạng TĐ

 Bề mặt TĐ luôn được chiếu sáng một nửa

 Các tia sáng MT tạo ra các góc nhập xạ khác nhau

theo vĩ độ và các vành đai khí hậu.

 Hai bán cầu Băc, Nam có chế độ ngược nhau của các hiện tượng địa lý: các dòng khí, nước có hướng ngược nhau, các đai KH đối xứng.

 Hình phỏng cầu khiến gần đạt Vmin, M max.

 Dạng geoid khiến trọng lực không đồng đều.

 Dẹt do quay tạo ma sát làm giảm tốc độ quay(ngày

1.Vận động xoay quanh trục

1. Các ý niệm:

1. Ptôlêmê:TĐ là trung tâm đứng yên,

2. Côpecnic, Brunô, Galilê: TĐ xoay quanh mình và

quanh MT

3. Phucô: con lắc và bàn cát: chứng minh trái đất quay

Góc lêch trên bàn cát càng về xích đạo nhỏ dần và triệt tiêu

Vận động xoay…(tt)

2.Các thông số của vận động xoay:

Hướng xoay :Tây sang Đông.

Chu kỳ:xấp xỉ 24 h.

Vận tốc góc : 15độ/giờ.

Vận tốc dài: v=464m/s(tại xích đạo).

2.Hệ quả của vận động xoay

 Mạng lưới toạ độ : 2 địa cực, trục xoay, đường xích

đạo, hai bán cầu, vòng tròn lớn và vòng tròn nhỏ, các vĩ tuyến, kinh tuyến, vòng kinh tuyến, kinh

tuyến gốc, kinh, vĩ độ.

Hệ quả của…(tt)

 Sự điều hoà nhiệt giữa ngày và đêm:

 Đơn vị đo thời gian tự nhiên

 Nhiệt độ không bị chênh lệch nhiều do bị đốt nóng

hay làm lạnh quá lâu

Hệ quả của …(tt)

 Giờ và đường chuyển ngày quốc tế

 Giờ:

 giữa trưa, nửa đêm

 giờ địa phương, giờ khu vực, giờ quốc gia

 các múi giờ, kinh tuyến giữa

 giờ Quôc tế, giờ lưu trữ, xác định kinh độ bằng giờ

 Đường chuyển ngày Quốc tế: Múi số 0 trùng múi 24

Sơ đồ chuyển ngày M l S