Bài 59 hệ mặt trời

Cấu tạo và chuyển động của hệ Mặt Trời - Mặt Trời ở trung tâm Hệ và là thiên thể duy nhất nóng sáng; - Tám hành tinh lớn: xung quanh đa số các hành tinh này còn có các vệ tinh chuyển độn

Trang 2

Bài 59: Mặt Trời Hệ

Mặt Trời

Trang 3

a) Hệ Mặt Trời bao gồm

1 Cấu tạo và chuyển động của hệ Mặt Trời

- Mặt Trời ở trung tâm Hệ (và là thiên thể

duy nhất nóng sáng);

- Tám hành tinh lớn: xung quanh đa số các

hành tinh này còn có các vệ tinh chuyển

động (Trái Đất có một vệ tinh là Mặt

Trăng);

- Các hành tinh tí hon gọi là tiểu hành tinh,

các sao chổi, thiên thạch… Giữa quỹ đạo

Hỏa tinh và Mộc tinh người ta đã phát hiện

được hàng ngàn tiểu hành tinh

Hình 59.1 Hệ Mặt Trời

Nếu kể từ Mặt Trời ra xa, thì tám hành tinh

lớn lần lượt có tên gọi là: Thủy tinh (Sao

Thủy – Mercury), Kim Tinh (Sao Tinh –

Venus), Trái Đất, Hỏa tinh (Sao Hỏa –

Mars) Mộc Tinh (Sao Mộc – Jupiter), Thổ

tinh (Sao Thổ – Saturn), Thiên Vương tinh

(Thiên tinh – Uranus) và Hải Vương Tinh

(Hải Tinh – Neptune)

Hình 59.2 Thổ tinh với vành sáng mỏng bao quanh)

Trang 4

Để đo khoảng cách từ các hành tinh đến Mặt Trời, người ta dùng đơn vị thiên văn (kí hiệu đvtv) 1đvtv bằng khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời, xấp xỉ bằng 150 tiệu kilometers.

b) Điều đáng chú ý là tất cả các hành tinh

đều chuyển động quanh Mặt Trời theo cùng một chiều (chiều thuận), và gần như trong cùng một mặt phẳng Mặt Trời và các hành tinh đều quay quanh mình nó và đều quay theo chiều thuận (trừ Kim tinh) Toàn bộ hệ Mặt Trời quay quanh trung tâm Thiên Hà của chúng ta (xem bài 60)

c) Biết chu kì và bán trục lớn của quỹ đạo

của hành tinh (xác định được bằng phương pháp thiên văn đo lường) từ định luận III Keple người ta đã tìm thấy rằng khối lượng của Mặt Trời lớn hơn khối lượng Trái Đất

Hình 59.4 Sao chổi Arend Roland năm

1957 với một đuôi hẹp và một đuôi rộng

Hình 59.3 Tiểu hành tinh Mathilde

Trang 5

2 Mặt Trời

a) Cấu trúc của Mặt Trời

Nhìn tổng quát, Mặt Trời được cấu tạo gồm

hai phần quang cầu và khí quyển

Hình 59.5 Quang cầu

- Quang cầu Nhìn từ Trái Đất ta thấy Mặt Trời có dạng

một đĩa sáng tròn với bán kính góc 16 phút (hình 59.5)

Khối cầu nóng sáng nhìn thấy này được gọi là quang cầu

(còn gọi là quang quyển, có bán kính khoảng 7.10 5 km)

Khối lượng riêng trung bình của vật chất trong quang cầu

là 1400 kg/m 3 căn cứ vào định luật bức xạ nhiệt người ta

tính được nhiệt độ trong lòng Mặt Trời vào cỡ trên chục

triệu độ.

- Khí quyển Mặt Trời Bao quang quang cầu có khí

quyển Mặt Trời Khí quyển Mặt Trời được cấu tạo chủ

yếu bởi hidro, heli… Vì có nhiệt độ rất cao nên khí quyển

có đặc tính rất phức tạp Khí quyển được phân ra hai lớp

có tính chất vật lí khác nhau là sắc cầu và nhật hoa.

Sắc cầu là lớp khí nằm sát mặt quang cầu có độ dày trên

10 000 km và có nhiệt độ khoảng 4500 K.

Phía ngoài sắc cầu là nhật hoa (Hình 59.6) Vật chất cấu

tạo nhật hoa ở trạng thái ion hóa mạnh (gọi là trạng thái

plaxma), nhiệt độ khoảng 1 triệu độ Nhật hoa có hình

dạng thay đổi theo thời gian.

Hình 59.6 Nhật hoa

Trang 6

b) Năng lượng Mặt Trời

Mặt Trời liên tục bức xạ năng lượng ra xung quanh Lượng năng lượng bức xạ của Mặc Trời truyền vuông góc tới một đơn vị thiên văn trong một đơn vị thời gian được gọi là hằng số Mặt Trời H Kết quả đo H ở các đài vật lí địa cầu trên thế giới và trên các trạm vũ trụ ngoài khí quyển cho thấy

H có giá trị số như nhau và H = 1 360

!

Kết quả đo hằng số Mặt Trời từ nhiều năm nay cho thấy trị số của H không thay đổi theo thời gian Sở dĩ Mặt Trời duy trì được năng lượng bức xạ của mình là do trong lòng Mặt Trời đang diễn ra các phản ứng nhiệt hạch

c) Sự hoạt động của Mặt Trời

- Qua các ảnh chụp Mặt Trời trong nhiều năm, người ta thấy quang cầu sáng không đều, có cấu tạo dạng hạt, gồm những hạt sáng biến đổi trên nền tối, do sự đối lưu từ trong lòng Mặt Trời đi lên mà thành (Hình 59.5) Tùy theo từng thời kì còn xuất hiện nhiều dấu vết khác: vết đen, bùng sáng, tai lửa.

Hình 59.5 Quang cầu

Trang 7

Vết đen có màu sẫm tối, nhiệt độ vết đen vào khoảng

4 000 K (Hình 59.7a) Thường thì từ khu vực xuất hiện

vết đen có kéo theo những bùng sáng Từ các bùng sáng

này phóng mạnh ra tia X và dòng hạt tích điện (được gọi

là “gió Mặt Trời”) Ngoài ra còn có những tai lửa, đó là

những “lưỡi” lửa phun cao trên sắc cầu (hình 59.7b).

- Năm Mặt Trời có nhiều vết đen nhất xuất hiện được gọi

là Năm Mặt Trời hoạt động Năm Mặt Trời có ít vết đen

xuất hiện nhất là Năm Mặt Trời Tĩnh.

Qua theo dõi từ đầu thế kỉ XIX đến nay, người ta thấy sự

hoạt động của Mặt Trời diễn ra theo chu kì và có luên

quan đến số vết đen trên Mặt Trời Chu kì hoạt động của

Mặt Trời có trị số trung bình là 11 năm

3 Trái Đất

Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời

theo một quỹ đạo gần tròn Trục quay của

Trái Đất quanh mình nó nghiêng trên mặt

a) Cấu tạo của Trái Đất (Hình 59.8)

Hình 59.7a Vết đen

Hình 59.7b Tai lửa

Trái Đất có dạng phỏng cầu (hơi dẹt ở hai

cực), bán kính ở xích đạo bằng 6 378 km,

bán kính ở hia cực bằng 6 357 km Khối

Trang 8

Dựa vào các nghiên cứu tính chất truyền sóng địa chấn, người ta cho rằng Trái Đất có một cái lõi bán kính vào khoảng 3000

km, có cấu tạo bởi chủ yết là sắt, niken (nhiệt độ ở phần này vào khoảng 3000 ÷

và ngoài cùng là lớp vỏ dày khoảng 35 km được cấu tạo chủ yếu bởi đá gramit Vật chất ở trong vỏ có khối lượng riêng 3300 kg/m3

b) Mặt Trăng – vệ tinh của Trái Đất

Mặt Trăng cách Trái Đất 384 000 km có bán kính 1 738 km, có khối lượng

trường trên Mặt Trăng là 1,36 m/s2 Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất với chu kì 27,32 ngày Trong khi chuyển động quanh Trái Đất, Mặt Trăng còn quay quanh trục của nó với chu kì đúng bằng chu kì chuyển động quanh Trái Đất Hơn nữa, do chiều tự quay cùng chiều với

Hình 59.8 Trái Đất

Trang 9

quanh Trái Đất, nên Mặt Trăng luôn

hướng một nửa nhất định của nó về phía

Trái Đất

Do lực hấp dẫn bé nên Mặt Trăng không

giữ được khí quyển Nói cách khác, trên

Mặt Trăng không có khí quyển

Bề mặt Mặt Trăng được phủ một lớp vật

chất xốp Trên bề mặt Mặt Trăng có các

dảy núi cao, có các vùng bằng phẳng được

gọi là biển (biển đá, không phải là biển

nước), đặc biệt là có rất nhiều lỗ tròn ở

trên các đỉnh núi có thể đó là miệng núi

lửa đã tắt, hoặc vết tích va chạm của các

thiên thạch)

Nhiệt độ trong một ngày đêm trên Mặt

Trăng chênh lệch nhau rất lớn; ở vùng

xích đạo của Mặt Trăng, nhiệt độ lúc giữa

– 150oC

Mặt Trăng có nhiều ảnh hưởng đến Trái

Đất, mà rõ rệt nhất là gây ra hiện tượng

Hình 59.9 Mặt Trăng

Trang 10

4 Các hành tinh khác Sao chổi Thiên thạch.

a) Các đặc trưng chính của tám hành tinh lớn được nêu ở bảng dưới dây.

Thiên thể

Khoảng cách đến Mặt Trời (đvtv)

Bán kính (km)

Khối lượng (so với Trái Đất)

Khối lượng riêng 10 3

kg/m 3

Chu kì quay quanh trục

Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời

Số vệ tinh đã biết

1,52 5,2 9,54 19,19 30,07

0,055 0,81 1

0,11 318 95 15 17

5,4 5,3 5,5

3,9 1,3 0,7 1,2 1,7

59 ngày

243 ngày 23h56ph

24h37ph 9h50ph 14h14ph 17h14ph 16h11ph

87,9 ngày 224,7 ngày 365,25 ngày (1 năm) 1,88 năm 11,86 năm 29,46 năm 84,00 năm 164,80 năm

0 0 1

2 63 34 27 13

Bảng 59.1

thủy triều Cần lưu ý rằng khí quyển Trái Đất cũng bị tác dụng của lực “triều”, dâng lên và hạ xuống với biên độ lớn hơn biên độ của thủy triều rất nhiều lần

Trang 11

b) Sao chổi

Khi sao chổi tiến gần đến Mặt Trời, do sao chổi có khối lượng bé, các phân tử hơi chịu tác động của áp suất ánh sáng Mặt Trời lớn hơn lực hấp dẫn nên bị “thổi” ra tạo thành cái đuôi (Hình 59.11) Có những sao chổi thuộc loại thiên thể không bền vững

Sao chổi là loại “hành tinh” chuyển động quanh Mặt Trời theo những quỹ đạo elip rất dẹp (viễn điểm có thể vượt ra ngoài quỹ đạo của hành tinh xa nhất) Hình 59.10 là ảnh chụp sao chổi Halley Đặc điểm của các sao chổi là có kích thước và khối lượng nhỏ (thường có đường kính và kilometer0, được cấu tạo bởi các chất dễ bốc hơi như tih thể băng, amoniac, metan,

… Chu kì chuyển động của sao chổi quanh Mặt Trời khoảng từ vài năm đến trên 150 năm

c) Thiên thạch

Thiên thạch là nhựng khối đá chuyển động

Hình 59.11 Đuôi sao chổi

Hình 59.10 Sao chổi Halley

Trang 12

quanh Mặt Trời với tốc độ tới hành chục

kilometer trên giây theo các quỹ đạo rất khác

nhau Khi một thiên thạch bay gần một hành

tinh Ban đêm ta có thể nhìn thấy những vệt

sáng kéo dài vút trên nền trời, gọi là sao

băng Đó chính là các thiên thạch bay vào khí

quyển Trái Đất, bị ma sát mạnh, nóng sáng

và bốc cháy.

Hình 59.12 Thiên Thạch lớn nhất được

tìm thấy ở Hoa Kỳ

Trang 14

Hình 59.1 Hệ Mặt Trời

BACK

Trang 15

Hình 59.2 Thổ tinh với vành sáng mỏng bao quanh) BACK

Trang 16

Hình 59.4 Sao chổi Arend Roland năm

1957 với một đuôi hẹp và một đuôi rộng

Hình 59.3 Tiểu hành tinh Mathilde

BACK

Trang 17

Hình 59.5 Quang caàu

BACK

Trang 18

Hình 59.6 Nhật hoa

BACK

Trang 19

Hình 59.7a Veát ñen

BACK

Trang 20

Hình 59.7b Tai lửa

BACK

Trang 21

Hình 59.8 Trái Đất

BACK

Trang 22

Hình 59.9 Mặt Trăng

BACK

Trang 23

Hình 59.10 Sao choåi Halley

BACK

Trang 24

Hình 59.11 Ñuoâi sao choåi

BACK

Trang 25

Hình 59.12 Thiên Thạch lớn nhất

được tìm thấy ở Hoa Kỳ

BACK

Trang 27

Quỹ đạo sao thủy màu vàng

Quỹ đạo sao thủy nhìn ngang và nhìn xiêng 5’

Trang 28

C u t o c a khí quy n ấu tạo của khí quyển ạo của khí quyển ủa khí quyển ển K

Trang 29

Đặc điểm của hành tinh

Đường kính:

- Tại xích đạo 4879,4 km hay 0,383 l n Trái Đất ần Trái Đất.

d t

Di n tích ện tích 75 × 10 6 km² hay 0,147 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Th tích ể tích 61 × 10 9 km³ hay 0,056 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Khối lượng 330 × 10 21 kg hay 0,055 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Khối lượng riêng 5427 kg/m³ hay 0,984 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Gia tốc trọng trường tại xích đạo 3,701 m/s² hay 0,378 l n Trái Đất ần Trái Đất.

V n t c thoát ly ận tốc thoát ly ốc thoát ly 4,3 km/s hay 0,384 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Chu k quay quanh tr c ỳ quay quanh trục ục 58,6462 ngày hay 1407,5088 gi hay 58,785 l n Trái Đất ờ hay 58,785 lần Trái Đất ần Trái Đất.

Vận tốc quay quanh trục tại xích đạo 10,892 km/h hay 0,0065 l n Trái Đất ần Trái Đất.

nghiêng tr c quay

Độ dẹt ục ~0,01 o hay 0,0004 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Xích kinh c a c c b c ủa cực bắc ực ắc 18 h 44 m 2 s (hay 281,01 o )

Xích v c a c c b c ĩ của cực bắc ủa cực bắc ực ắc 61,45o

H s ph n x ện tích ốc thoát ly ản xạ ạ 0,106 hay 0,289 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Nhiệt độ tại bề mặt:

- t i thi u ốc thoát ly ể tích 90K (hay -183 o C)

Áp su t khí quy n t i b m t ất khí quyển tại bề mặt ể tích ạ ề mặt ặt khơng đáng kể kPa hay 0 lần Trái Đất.

Trang 30

Đặc điểm của quỹ đạo (Kỷ Nguyên J2000)

Bán tr c l n ục ớn 57.909.176 km hay 0,38709893 đvtv.

Chu vi 360 x 10 6 km hay 2,406 đvtv hay 0,383 lần Trái Đất

l ch tâm

Độ dẹt ện tích 0,20563069 hay 12,311 l n Trái Đất ần Trái Đất.

Cận điểm 46.001.242 km hay 0,30749951 đvtv.

Viễn điễm 69.817.079 km hay 0,46669835 đvtv.

Chu k theo sao ỳ quay quanh trục 87,96935 ngày hay 0,248470 năm hay 0,241 lần Trái Đất

Chu k giao h i ỳ quay quanh trục ộ dẹt 115,8776 ngày hay 0,31726 n m ăm.

Vận tốc quỹ đạo:

- trung bình 47,87 km/s hay 1,607 l n Trái Đất ần Trái Đất.

- tối đa 58,98 km/s hay 1,947 l n Trái Đất ần Trái Đất.

- t i thi u ốc thoát ly ể tích 38,86 km/s hay 1,327 l n Trái Đất ần Trái Đất.

nghiêng

Độ dẹt 7,00487 o với Hoàng Đạo hay 3,38 o với xích đạo Mặt Trời

Hoàng kinh của điểm nút

Trang 32

C u t o c a khí quy n ấu tạo của khí quyển ạo của khí quyển ủa khí quyển ển

1,6%

0,13% 0,04% 0,03% 0,01% 2,5 ppm

300 ppb

80 ppb

30 ppb 10,5 ppb

Trang 33

Đặc điểm của quỹ đạo (Kỷ nguyên J2000)

Bán tr c l n ục ớn 227.936.637 km hay 1,52366231 đvtv.

Chu vi 1.429 x 10 6 km hay 9,553 đvtv hay 1,52 lần Trái Đất

l ch tâm

Độ dẹt ện tích 0,09341233 hay 5,599 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Cận điểm 206.644.545 km hay 1,38133346 đvtv

Viễn điểm 249.228.730 km hay 1,66599116 đvtv.

Chu k theo sao ỳ quay quanh trục 689,9601 ngày hay 1,8808 năm hay 1,881 lần Trái Đất.

Chu k giao h i ỳ quay quanh trục ộ dẹt 779,96 ngày hay 2,135 n m ăm.

Vận tốc quỹ đạo

- trung bình 24,077 km/s hay 0,810 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

- tối đa 26,499 km/s hay 0,875 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

- t i thi u ốc thoát ly ể tích 21,972 km/s hay 0,750 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

nghiêng

Độ dẹt 1,85061 o với Hoàng Đạo hay 5,65 o với xích đạo Mặt Trời.

Hoàng kinh của điểm nút lên. 49,5785 o

Acgument của điểm cận nhật 286,4623 o

T ng s v tinh ổng số vệ tinh ốc thoát ly ện tích 2

Trang 34

Đường kính

- tại xích đạo 6.804,9 km hay 0,533 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

- qua hai c c ực 6.754,8 km hay 0,531 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

d t

Di n tích ện tích 144,8 × 10 6 km² hay 0,284 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Th tích ể tích 163,8 × 10 9 km³ hay 0,151 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Khối lượng 641,85 × 10 21 kg hay 0,107 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Khối lượng riêng 3,934 kg/m³ hay 0,713 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Gia tốc trọng trường tại xích đạo 3,69 m/s² hay 0,376 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

V n t c thoát ly ận tốc thoát ly ốc thoát ly 5,027 km/s hay 0,450 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Chu k quay quanh tr c ỳ quay quanh trục ục 1,025957 ngày hay 24,622962 gi hay 1,029 l n Trái ờ hay 58,785 lần Trái Đất ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Vận tốc quay quanh trục tại xích đạo 868,22 km/h hay 0,51853 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

nghiêng tr c quay

Độ dẹt ục 25,19 o hay 1,074 l n Trái Đ t ần Trái Đất ấu tạo của khí quyển

Xích kinh c a c c b c ủa cực bắc ực ắc 21 h 10 m 44 s (hay 317,68 o )

Xích v c a c c b c ĩ của cực bắc ủa cực bắc ực ắc 52,89 o

H s ph n x ện tích ốc thoát ly ản xạ ạ 0,15 hay 0,409 l n Trái ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

- t i thi u ốc thoát ly ể tích 133K (hay -140 o C)

Áp su t khí quy n t i b m t ất khí quyển tại bề mặt ể tích ạ ề mặt ặt 0,7-0,9 kPa hay 0,01 l n Trái ≈0,01 lần Trái Đất ần Trái Đất Đấu tạo của khí quyển t.

Trang 36

Trang 37

Đặc điểm của quỹ đạo (Kỷ nguyên J2000)

Vận tốc quỹ đạo

Trang 38

Đường kính

- tại xích đạo 142.984 km hay 11,209 lần Trái Đất.

- qua hai cực 133.709 km hay 10,517 lần Trái Đất.

Diện tích 61,4 × 10 9 km² hay 120,5 lần Trái Đất.

Thể tích 1338 × 10 12 km³ hay 1235,6 lần Trái Đất.

Khối lượng 1,899 × 10 27 kg hay 317,8 lần Trái Đất.

Khối lượng riêng 1326 kg/m³ hay 0,240 lần Trái Đất.