Giới thiệu về vũ trụ

• Mỗi Thiên Hà là một tập hợp của hàng triệu, hàng tỷ các thiên thể như sao, hành tinh, vệ tinh, tiểu hành tinh, sao chổi, thiên thạch cùng khí, bụi bức xạ điện từ trường.. • Gồm có M

Chương I: Trái đất

2 Hình dạng và cấu trúc của mặt trời

3 Hình dạng và cấu trúc của trái đất

4 Hệ quả của sự vận động của Trái

Đất

1 Các mô hình vũ trụ

 Mô hình Vũ trụ địa tâm của Ptôlêmê

 Mô hình vụ trụ nhật tâm do Côpecnic đề xướng

năm 1543 (1473 – 1543)

 Vũ trụ theo nhận thức của thế kỷ XX

2 Giả thuyết về nguồn gốc vũ trụ

 Thuyết Bic Bang về sự hình thành vũ trụ và Giả

thuyết tinh vân Mặt Trời

Khái niệm về vũ trụ

• Do Claude

Ptolemee nhà

thiên văn học

người Hy lạp

đề xuất

(100-170 năm sau

CN)

Mô hình Vũ trụ địa tâm của Ptôlêmê

• Do Claude Ptolemee nhà thiên văn học người

Hy lạp đề xuất (100-170 năm sau CN)

• Trái đất là trung tâm vũ trụ

• Vũ trụ được giới hạn bởi một mặt cầu chứa các

ngôi sao cố định

• Mặt cầu quay xung quanh một trục qua tâm trái

đất

• Mặt trời, Mặt trăng và các hành tinh quay xung

quanh trái đất

• Côpecnic đề xướng

năm 1543

(1473-1543)

Mô hình Vũ trụ nhật tâm

• Côpecnic đề xướng năm 1543 (1473-1543)

• Mặt trời là trung tâm vũ trụ

• Các hành tinh chuyển động đều quanh Mặt Trời theo

quỹ đạo tròn, cùng chiều và gần như trong cùng một

mặt phẳng

• Càng xa Mặt Trời hành tinh có chu kỳ càng lớn

• Trái Đất ngoài quay quanh Mặt Trời còn tự quay

quanh mình nó

• Mặt Trăng chuyển động tròn quanh Trái Đất

Vũ trụ theo nhận thức thế kỷ XX

Vũ trụ

Trăm tỷ các thiên thể

Các

thiên hà

• Vũ trụ là khoảng không gian bao la vô cùng tận

• Trong khoảng không gian bao la đó chứa hàng

triệu các Thiên Hà

• Mỗi Thiên Hà là một tập hợp của hàng triệu,

hàng tỷ các thiên thể như sao, hành tinh, vệ tinh,

tiểu hành tinh, sao chổi, thiên thạch cùng khí,

bụi bức xạ điện từ trường

• Các thiên thể trong vũ trụ luôn luôn vận động,

kết hợp với nhau tạo nên những hệ thống phức

tạp với những quy luật riêng

Vũ trụ theo nhận thức của thế kỷ XX

Dải Ngân hà (The Milky Galaxy)

• Đó là một thiên hà xoắn ốc có những cánh tay

tỏa ra từ trung tâm ra

• Trong Ngân Hà có đủ loại sao, các thiên thể khí

và bụi vũ trụ Các ngôi sao chuyển động quanh

tâm thiên hà và thiên hà quay tròn trong vũ trụ

• Chu kỳ quay của Ngân hà là 180 triệu năm

• Tất cả các ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy được

đều nằm trong Ngân Hà của chúng ta

– 9000 ngôi sao

– 200 tỷ ngôi sao

Hệ Mặt Trời

• Được hình thành cách đây khoảng 4,6 tỷ năm, từ một đám

mây bụi khí khổng lồ trong dải Ngân hà

• Nằm ở khoảng cách 2/3 tính từ tâm mặt trời

• Gồm có Mặt Trời ở trung tâm, cùng với các thiên thể quay

xung quanh (như các hành tinh, tiểu hành tinh, vệ tinh, sao

chổi, thiên thạch) và các đám mây bụi khí

• Quỹ đạo hành tinh và vệ tinh hầu như nằm trên 1 mặt phẳng

• Quỹ đạo và chuyển động xoay của hầu hết các hành tinh và

vệ tinh theo cùng một hướng

• Ngoài chuyển động xung quanh Mặt Trời, các hành tinh còn

tự quay quanh trục với hướng ngược chiều kim đồng hồ (trừ

Kim tinh và Thiên Vương tinh) Trục quay của hầu hết các

hành tinh và vệ tinh đều gần như vuông góc với mặt phẳng

hoàng đạo

• Mặt Trời: ngôi sao đơn

• Các hành tinh

• Các hành tinh lùn

• Các tiểu hành tinh

• Các vệ tinh

• Thiên thạch và sao chổi

• Khí và bụi vũ trụ

Các thiên thể trong hệ Mặt Trời

• Mặt Trời : ngôi sao đơn

• Các hành tinh

• Các vệ tinh

• Các hành tinh lùn

• Các tiểu hành tinh

• Thiên thạch và sao chổi

• Khí và bụi vũ trụ

Mặt trời

• Mặt Trời (The Sun) là một ngôi sao,

• sinh ra cách đây xấp xỉ 4,6 tỷ năm, từ một đám mây bụi

khí rất lớn có bán kính 10³ đơn vị thiên văn

• Kích thước hơi nhỏ hơn sao trung bình (đường kính

trung bình khoảng 1,4 triệu km)

• cách trung tâm Ngân Hà chừng 30.000 năm ánh sáng

• Không thể nhìn trực diện do nguồn bức xạ cực mạnh

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

• 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

Các hành tinh

Theo định nghĩa của Hiệp hội Thiên văn quốc tế (2006):

• Hành tinh là những thiên thể không phát sáng

• Quỹ đạo gần tròn quay xung quanh ngôi sao Chuyển

động theo chiều thiên văn

• Quỹ đạo của nó phải tách bạch với các vật thể khác

• Mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh gần trùng nhau

• Có lực hấp dẫn đủ lớn để tạo thành hình khối cầu

• Lực hấp hẫn của nó đã phải "hút sạch" các thiên thể

khác trên quỹ đạo của nó

• Từ định nghĩa trên, “hành tinh” Diêm vương được

chuyển thành hành tinh lùn và Hệ Mặt Trời của chúng ta

còn có 8 hành tinh, chia làm 2 nhóm:

– Nhóm hành tinh kiểu Trái Đất

– Nhóm hành tinh kiểu Mộc tinh

Các hành tinh

Các hành tinh

• Nhóm hành tinh kiểu Trái đất

• Các hành tinh bé có kích thước không lớn, khối lượng

riêng lớn, cấu tạo chủ yếu từ nguyên tố nặng (đá sắt,

silicat)

– Thủy tinh

– Kim tinh

– Trái Đất

– Hỏa tinh

Các hành tinh

• Nhóm hành tinh kiểu Mộc Tinh (gas giants)

Nhóm hành tinh lớn có kích thước lớn, khối lượng riêng

nhỏ, cấu tạo chủ yếu từ khí Hyđro, Hêli, Cacbonđioxit,

khí Metal, ammonia

• nhiệt độ rất thấp 9 dưới -100º, bề mặt luôn bị mây mù

bao phủ

• Nhóm hành tinh lớn gồm:

– Mộc Tinh (bán kính gấp 11 lần bán kính Trái Đất)

– Thổ Tinh

– Thiên Vương Tinh

– Hải Vương Tinh

Các hành tinh lùn (dwarf planets)

• Hành tinh lùn là những thiên thể không phát sáng có

quỹ đạo quay xung quanh ngôi sao

• Có lực hấp dẫn đủ lớn để tạo thành hình khối cầu,

• Lực hấp hẫn của nó không hút sạch được tất các thiên

thể khác trên quỹ đạo của nó

• Quỹ đạo của nó có thể không tách bạch với các vật thể

khác, quỹ đạo có thể không phải hình gần tròn

• 3 hành tinh lùn: Diêm Vương (pluto), Ceres, Eris:

Các tiểu hành tinh (asteroids)

• Kích thước không lớn, vài km đến vài trăm km

Tiểu hành tinh lớn nhất (Zerera) có kích thước

770km

• Thường có dạng hình khối, cấu tạo từ các mảnh

đá có nguồn gốc hệ mặt trời

• Có hàng nghìn tiểu hành tinh, phần lớn chuyển

động trong khoảng không giữa sao Hoả và sao

Mộc (vành đai tiểu hành tinh)

Các vệ tinh

• Vệ tinh là thiên thể quay xung quanh hành

tinh:

– Trái đất có 1 vệ tinh là mặt trăng,

– Sao Hỏa có 2 vệ tinh,

– sao Mộc có đến 16 vệ tinh,

– sao Thiên vương có 15 vệ tinh,

– sao Thổ có 21 vệ tinh và một vành gọi là

“vành sao Thổ” bao gồm hàng tỷ “vi thể”

Thiên thạch (Meteoroids) và sao

chổi

Thiên thạch

• Thiên thạch: những khối vật chất rắn nhỏ có

nguồn gốc vũ trụ, bay với vận tốc rất lớn 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

Sao chổi (commets)

• Là các thiên thể đặc biệt quay quanh Mặt

trời theo các quỹ đạo ellip, tâm sai và độ

xích vĩ lớn

• Sao chổi là một thiên thể gần giống một tiểu hành tinh nhưng cấu

tạo từ đất đá, và băng Nó được miêu tả như "quả bóng tuyết bẩn"

vì nó chứa cácbonníc, mêtan và nước đóng băng lẫn với bụi và các

khoáng chất

• Một sao chổi gồm 3 phần: nhân (nucleus), đầu sao chổi (coma) và

đuôi (tail) sao chổi

• Khi gần mặt trời, vật chất bị bùng nổ mãnh liệt Dưới áp suất của gió

Mặt Trời, tạo nên các đuôi bụi và đuôi khí Đôi khi, gió mặt trời

không đẩy hết đám mây bụi khí này về phía sau mà do đó đầu sao

chổi ngắn

• Các sao chổi không tồn tại ổn định trên quỹ đạo

– Nhiễu loạn hấp dẫn,

– sự hao hụt khối lượng và thay đổi cấu trúc mỗi khi lại gần Mặt

Trời

– Liên kết giữa các vật chất lỏng lẻo, có thể dần bị tan rã, đặc biệt

khi có tác động của lực hút từ các hành tinh lớn

Sau nhiều vòng quay, trên một quỹ đạo không

thực sự ổn định, khối lượng của sao chổi giảm

dần, ngày càng bị nhiễu loạn, rồi tan rã

- Sao chổi được chia làm 2 loại theo thời gian

tồn tại: Short – period (ít hơn 200 năm) and long

– period khoảng 20 triệu năm

- Một số sao chổi cũng kết thúc cuộc đời bằng

một va chạm với các thiên thể khác

- Một số sao chổi không tan rã dần trở thành các

tiểu hành tinh , với hạt nhân hết khả năng thăng

hoa

Thuyết Big Bang về sự hình thành vũ trụ và

Giả thuyết tinh vân Mặt Trời

• Vũ trụ hình thành cách đây chừng 15 tỷ năm sau một vụ

nổ lớn từ một "nguyên tử nguyên thủy" có kích thước vô

cùng nhỏ, nhiệt độ và tỷ trọng vô cùng lớn:

• Chúng ta chỉ mới khám phá được từ thời điểm 10-43 giây

sau vụ nổ Khi đó vũ trụ có đường kính 10-33cm, nóng tới

1032K và có tỷ trọng tới 1099kg/m3

• Theo mức độ thời gian vũ trụ giãn nở và lạnh đi (từ 10-35

giây đến 10-32 vũ trụ giãn nở gấp 1050 lần.)

• Và như vậy, vụ nổ xảy ra và làm tung ra trong không

gian những đám bụi khí khổng lồ có mật độ không đều

• Mãi rất lâu sau, các đám bụi khí này tập hợp dưới tác

động của lực hấp dẫn, chuyển động theo hình xoáy, vật

chất tập trung ở trung tâm, dần dần hình thành các ngôi

sao, các thiên hà của vũ trụ

Sự hình thành các vì sao:

– Sao được hình thành từ đám mây lớn bụi và khí được gọi là Tinh

vân (stellar nebula)

– Dưới tác dụng của lực hấp dẫn giữa các nguyên tử, các thiên thể

bắt đầu co lại và chuyển động theo chiều thiên văn, theo hình

xoáy ốc

– Ở phần trung tâm vật chất tập trung càng ngày càng đậm đặc

– Khi các vật chất va chạm vào nhau tạo ra lực ma sát Vật chất

càng đậm đặc, ma sát càng lớn Khi đó động năng sẽ biến thành

nhiệt năng làm nhiệt độ ở tâm của xoáy tăng dần

– Ở tâm của xoáy, nơi tập trung vật chất, nhiệt độ tăng cao đến

một mức độ nào đủ điều kiện, khi đó sẽ xảy ra phản ứng nhiệt

hạnh Đám mây khí phát sang đó trở thành ngôi sao

Cuộc sống của các sao

Các sao sống hàng tỷ năm: sinh ra lớn lên, già đi và chết:

1 Đám mây vật chất: chủ yếu gồm Hydro và Heli

2 Đám mây tích tụ: dưới tác dụng của lực hấp dẫn vật chất tích tụ lại,

thu nhỏ kích thước, đồng thời nhiệt độ tăng dần

3 Thời kỳ tiền sao: Lực hấp dẫn tiếp tục nén đám mây Nhiệt độ tại

trung tâm tiền sao vào khoảng 150.000K phía ngoài vào khoảng

3500K Một phần của động năng được chuyển sang nhiệt năng và

quang năng,làm sao trở nên sang loáng

– Nếu khối lượng không đủ lớn: trở thành hành tinh khổng lồ chứa khí

nóng

– Nếu khối lượng tiền sao lớn nhưng không đủ tạo ra phản ứng nhiệt

hạch, khi đó thì nó sẽ trở thành sao lùn nâu

– Nếu khối lượng đủ lớn, tại tâm tiền sao nhiệt độ sẽ đủ cao để tạo ra

phản ứng nhiệt hạch (15triệu độ) thì tiền sao sẽ phát triển thành 1 môi

sao thực sự

4 Thời kỳ sao trẻ

5 Thời kỳ sao trưởng thành: Là giai đoạn ổn định nhất

của sao Hydro tiếp tục bị đốt cháy tạo ra năng lượng

tỏa ra cực lớn để giữ cân bằng cho khối khí nóng bỏng

tồn tại ở chế độ gần như cân bằng thủy tĩnh và cân

bằng động lực Thời gian tồn tại của sao trong thời

đoạn này phụ thuộc vào kích thứớc của sao Mặt trời –

tồn tại khoảng 10 tỷ năm

6 Thời kỳ sao Kềnh đỏ (the Red Giants): Khi lượng Heli

nhiều – nặng – bị tích tụ vào tâm – lượng Hydro bị đẩy

ra ngoài làm cho phản ứng nhiệt hạch giảm đi Khi

phản ứng nhiệt hạnh giảm đi, nhiệt độ của ngôi sao

cũng giảm đi Đến khoảng dưới 3000K, sao trở nên đỏ

hơn trước đây Đây cũng là thời kỳ sao giãn nở mạnh

càng làm cho nhiệt độ hạ thấp Sao trở thành ngôi sao

đỏ và lớn

được tích tụ và ngày càng đậm đặc Nhiệt độ

phần lõi sao tăng liên tục – xảy ra phản ứng

nhiệt hạch của Hydro ở miền kề lõi sao – nhiệt

độ càng tăng – xảy ra sự bùng nổ của Heli

trong lõi chứa heli của sao Độ sáng của sao

tăng một cách đột ngột Thời kỳ này chỉ kéo

dài khoảng 10h

8 Thời kỳ sao Heli: Thời kỳ này các nguyên tố

nặng hơn tích tụ vào lõi Một lần nữa sao lại

biến thành Kềnh đỏ

9 Thời kỳ hấp hối của sao (sao lùn trắng, sao siêu mới)

– Đối với những sao nhỏ nhẹ: vì nhiên liệu cạn kiệt, sao nguội đi

và chúng ta gọi là sao lùn trắng

– Đối với những sao có khối lượng trung bình: Do lượng Carbon

bị nén chặt, nhưng chưa đủ để tổ hợp thành các nguyên tố

nặng hơn Thời kỳ này xảy ra vụ nổ cacbon tương tự như vụ

nổ Heli ( vụ bùng nổ siêu sao mới loại II), phóng hết vật chất

của sao vào không gian, phần còn lại là lõi nhỏ của sao bị nén

chặt

– Đối với những sao có khối lượng lớn: tổ hợp được những

nguyên tố nặng, và lại xảy ra vụ bùng nổ siêu sao mới loại II

10 Thời kỳ tàn dư: Sao lùn đen, punxa, sao nơtron

và hố đen:

– Sao lùn trắng dần dần nguội đi và biến thành sao

lùn đen

– Siêu sao mới loại II: Tạo thành sao Nơtron, lõi sao

chỉ toàn nơtron, bán kính sao chỉ khoảng 10 đến

20km, chứa lượng vật chất đậm đặc, tỷ trọng= 1tỷ

tấn/1cm3

– Sao siêu nặng: Do phần lõi có nhiều nguyên tố

nặng Fe, và bị nén chặt sao chuyển sang trạng thái

có thể giữ lại mọi vật, mọi thông tin được truyền

đến, và được gọi là hố đen