Hệ mặt trời và cách phân loại mới hệ mặt trời

Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Mục lục Trang Lời nói đầu Ch-ơng I: Hệ Mặt Trời 1.1 Hệ Mặt Trời vũ trụ 1.2 Các mô hình Hệ Mặt Trời 1.3 Quy luật chuyển động hành tinh Hệ Mặt Trời Ch-ơng II: Các hành tinh thành viên khác Hệ Mặt Trời 2.1 Tổng quan hành tinh 11 2.2 Nhóm hành tinh bé phía 2.2.1 Thủy tinh 14 2.2.2 Kim tinh 15 2.2.3 Trái Đất 17 2.2.4 Hỏa tinh 21 2.3 Nhóm hành tinh lớn vòng 2.3.1 Méc tinh 23 2.3.2 Thỉ tinh 25 2.3.3 Thiªn tinh 27 2.3.4 Hải tinh 28 2.4 Các vệ tinh,các vành đai 2.4.1 Một vài đặc điểm vệ tinh 29 2.4.2 Mặt trăng-vệ tinh trái đất 30 2.4.3 Các vành đai 33 2.4.4 Tiểu hành tinh 34 2.5 Sao chổi 36 2.6 Sao băng,thiên thạch 2.6.1 Sao băng 38 2.6.2 Thiên thạch 38 Ch-ơng III Nhân thức cách phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời 3.1 Quá trình khám phá hành tinh 41 3.2 Phân loại hành tinh Hệ Măt Trời 44 3.3 Những khám phá 45 3.4 Tiêu chí cho hành tinh 46 3.5 Cách phân loại 48 Kết luận 49 Tài liệu tham khảo Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực hiƯn : Ngun ThÞ Thu HiỊn Líp 45A – VËt lí Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Lời nói đầu Thiên văn học ngành khoa học nghiên cứu chuyển động thiên thể, chất tiên hóa vật chất vũ trụ Thiên văn học xuất sớm lịch sử nhân loại từ nhu cầu sống ngày nh- thay đổi khí hậu, thời tiết qua thời gian dài đà có ảnh h-ởng lớn đến phát triển nông nghiệp văn minh cổ đại Ngày Thiên văn học đà trở thành ngành khoa học đại Sự phát triển liên quan mật thiết với sù tiÕn bé nhËn thøc cđa ng-êi vỊ vũ trụ, thành tựu ngành khoa học tự nhiên Đặc biệt Vật Lí học để nghiên cứu chuyển động hành tinh, chất vật lý, thành phần hoá học, trình phát sinh, phát triển thiên thể hệ thiên thể nh- Mặt Trời, Mặt Trăng, hành tinh (kể Trái Đất), vệ tinh, sao, thiên hà vũ trụ đà đ-a Thiên Văn Học phát triển mạnh mẽ Tuy nhiên vấn đề t-ởng chừng nh- đà đ-ợc nghiên cứu hoàn chỉnh nh- Hệ Mặt Trời tranh cÃi sở phát minh khoa học-kĩ thuật đại Việc phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời minh chứng nh- Khóa luận trình bày sở khoa học phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời Khóa luận gồm phần sau: Ch-ơng I : Hệ Mặt Trời Ch-ơng II : Các hành tinh thành viên khác Hệ Mặt Trời Ch-ơng III : Nhận thức cách phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời Đây giai đoạn đầu ng-ời tập làm nghiên cứu khoa học với kiến thức ch-a đ-ợc nhiều, với vốn kinh nghiệm quĩ thời gian có hạn nên chắn khóa luận không tránh khỏi thiếu sót, mong đ-ợc quan tâm, đóng góp ý kiến thầy cô giáo bạn sinh viên để khóa luận đ-ợc hoàn chỉnh Khóa luận đ-ợc hoàn thành d-ới h-ớng dẫn tận tâm thầy giáo Nguyễn Đình Huân Em xin chân thành cảm ơn thầy! Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Lớp 45A Vật lí Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Ch-ơng I Hệ MỈt trêi 1.1 HƯ MỈt trêi Vị trơ Trong Vũ trụ, Mặt Trời phát sáng cỡ trung bình, khác có kích th-ớc cỡ từ 0,01 đến 100 lần khối l-ợng Mặt Trời Mặt Trời số tạo nên Thiên hà Quanh Mặt Trời có hành tinh quanh hành tinh có vệ tinh chuyển động Hành tinh, vệ tinh thiên thể không tự phát sáng Trái Đất hành tinh Mặt Trời Mặt Trăng vệ tinh Trái Đất Cách 2000 năm, nhà Thiên văn đà cho Mặt Trời, Mặt Trăng, hành tinh tạo nên hệ riêng, gọi Hệ Mặt Trời đà rút đặc điểm chuyển động nhìn thấy chúng nh- sau: - Mặt Trời, Mặt Trăng dịch chuyển theo chiều từ Tây sang Đông (chiều thuận) - Các hành tinh cịng chun ®éng theo chiỊu thn, nh-ng cịng cã chuyển động ng-ợc lại, quĩ đạo bầu trời đ-ờng nút - Thủy tinh Kim tinh dao động quanh Mặt Trời với biên độ cực đại t-ơng ứng 280 480 - Mặt Trời, Mặt Trăng, hành tinh chuyển dịch gần nh- mặt phẳng Hình 1.1 Quĩ đạo đ-ờng nút hành tinh Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ  HƯ mỈt trời cách phân loại hành tinh 1.2 Các mô hình Hệ Mặt Trời 1.2.1 Thiên văn thời cổ đại - Mô hình Hệ địa tâm Vào khoảng kỷ thứ II, nhà Thiên văn quan sát đ-ợc hành tinh: Thủy tinh (Mercury), Kim tinh (Venus), Ho¶ tinh (Mars), Méc tinh (Jupiter) Thổ tinh (Saturn) Năm 125 SCN C.Ptôlêmê, nhà Thiên văn ng-ời Hylạp đà đ-a phác thảo mô hình vũ trụ địa tâm sở quan sát Thiên văn thời giờ: - Trái Đất trung tâm vũ trụ - Vũ trụ bị giới hạn mặt cầu chứa cố định - Mặt Trời, Mặt Trăng chuyển động quĩ đạo tròn với vận tốc không đổi, nh-ng với chu kỳ lớn chu kỳ nhật động - Các hành tinh chuyển động với tốc độ không đổi vòng tròn nhỏ (vòng ngoại luân) Tâm ngoại luân chuyển động quĩ đạo tròn (vòng đạo) xung quanh Trái Đất - Tâm vòng ngoại luân hành tinh (Kim tinh Thủy tinh) nằm đ-ờng nối tâm Mặt Trời Trái Đất - Các thiên thể quay xung quanh Trái Đất, theo thứ tự xa dần Trái Đất là: Mặt Trăng, Thủy tinh, Kim tinh, Mặt Trời, Hoả tinh, Mộc tinh Thổ tinh Hình 1.2 Mô hình Hệ điạ tâm Ptôlêmê Từ ngoài: Trái Đất, Mặt Trăng, Thủy tinh, Kim tinh, Mặt Trời, Hoả tinh, Mộc tinh, Thổ tinh mặt cầu chứa Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thùc hiƯn : Ngun ThÞ Thu HiỊn Líp 45A – Vật lí Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Hệ địa tâm Ptôlêmê đà giải thích đ-ợc quan sát Thiên văn với ®é chÝnh x¸c thêi bÊy giê Khi ®é chÝnh x¸c ph-ơng pháp ph-ơng tiện quan trắc Thiên văn tăng lên Hệ địa tâm bổ sung, phức tạp giải thích nổi, tình trạng bế tắc phải kéo dài vòng 1.300 năm Thiên văn học lúc hầu nh- dẫm chân chỗ Hình 1.3 Ptôlêmê kỷ XVI 1.2.2 Thiên văn thời trung cổ - Mô hình Hệ nhật tâm Quan sát phân tích số liệu quan trắc chuyển động thiên thể, năm 1543, vào năm cuối đời ông, Nicôlai Côpecnic (1473 -1543), nhà Thiên văn học ng-ời Ba Lan đà đ-a mô hình Hệ nhật tâm nh- sau: - Mặt Trời nằm yên trung tâm vũ trụ - Các hành tinh chuyển động xung quanh Mặt Trời quĩ đạo tròn chiều - Trái Đất quay xung quanh trục chuyển động quanh Mặt Trời Hình 1.4 Nicôlai Copecnic (1473-1543) - Mặt Trăng chuyển động quĩ đạo tròn quanh Trái Đất - Các hành tinh, kể theo thứ tự tăng dần từ Mặt Trời là: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hỏa tinh, Mộc tinh Thổ tinh - Các xa cố định thiên cầu Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Líp 45A – VËt lÝ  HƯ mỈt trêi cách phân loại hành tinh Hình 1.5 Mô hình nhật tâm: Mặt Trời, hành tinh vòng ngoài: Thủy tinh, Kim tinh, Trái Đất có Mặt Trăng quay xung quanh, Hoả tinh, Mộc tinh Thổ tinh Hệ nhật tâm đà giải thích đ-ợc chuyển động nhìn thấy thiên thể, tính toán chu kỳ chuyển động hành tinh khoảng cách chúng đến Mặt Trời Hệ nhật tâm đà mở đ-ờng cho tiến triển khoa học nh-ng lại bị giáo lý nhà thờ chống đối đối lập với tiên đề kinh thánh Các nhà khoa học J.Brunô, Kepler, Galilê ®· đng quan ®iĨm ®óng ®¾n cđa HƯ nhËt tâm Côpecnic Cuối kỷ XVI, nhà triết học chân Brunô (Italia) cho Vũ trụ, Mặt Trời, xung quanh có hành tinh Vũ trụ có sống thiên thể khác Brunô đà bị kết án tội phản nghịch đà bị giai cấp thống trị thiêu sống vào năm 1600 taị Rôm Không lâu sau Copecnic qua đời, T.Brahê (15461601), nhà Thiên văn ng-ời Đan Mạch đà thực loạt quan sát Hoả tinh hành tinh khác vòng 20 năm Năm 1597, Hình 1.6 So sánh mô hình Địa tâm Nhật tâm ông chuyển đến làm việc Praha năm cuối đời ông đà làm việc ng-ời trợ lý đắc lực, ng-ời học trò tài ba J Kepler Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Lớp 45A Vật lí Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh 1.3 Qui luật chuyển động hành tinh Hệ Mặt Trời 1.3.1 Nguồn gốc Thiên văn đại Các định luật Kepler Dựa số liệu quan trắc T.Brahê số liệu mình, J.Kepler (1571-1630), nhà Toán học ng-ời Đức đà phát minh định luật tiếng chuyển động hành tinh: - Định luật (1609): Các hành tinh chuyển động trên quĩ đạo elip, Mặt Trời tiêu điểm - Định luật (1609): Bán kính véc tơ hành tinh quét diện tích khoảng thời gian nh- - Định luật (1618): Bình ph-ơng chu kỳ chuyển động hành tinh quanh Mặt Trời tỷ lệ với lập ph-ơng bán trục lớn quĩ đạo elip Ba định luật Kepler đ-ợc biểu diễn d-ới dạng toán học nh- sau: r p e cos (1.1) p thông số elip, góc cận điểm r2 d C dt (C lµ h»ng sè) (1.2) T12 T22  a13 a23 (1.3) h lµ h»ng sè, T lµ chu kú, a lµ b¸n trơc lín cđa elip t3 t4 S2 O S1 t2 t1 H×nh 1.7 t  t1  t  t th× S1  S H×nh 1.8 Kepler (1571-1630) Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ  HƯ mỈt trời cách phân loại hành tinh 1.3.2 Galileo Galile, «ng tỉ cđa khoa häc thùc nghiƯm Thế kỷ thứ XVII kỷ khám phá, thực nghiệm sáng tạo Điều đà ảnh h-ởng trực tiếp đến Thiên văn, việc sáng chế kính Thiên văn Galilê (1564-1642), nhà Thiên văn ng-ời Italia đà chế tạo kính Thiên văn Hình 1.9 Galileo Galile(1546-1642) để quan sát bầu trời Ông ®· kh¸m ph¸ vƯ tinh cđa Méc tinh, phát pha tròn khuyết Kim tinh, quan sát đ-ợc dÃy núi núi lửa va chạm Mặt Trăng, quan sát vết đen tính toán chu kỳ quay Mặt Trời Ông cho dải Ngân hà có vô số phát nhiều t-ợng Thiên văn khác Cuốn sách mang tên Đối thoi hai hệ thống giới ủng hộ Hệ nhật tâm, phn đối cc quan điểm sai trái nhà thờ Cuốn sách ông bị nhà thờ ngăn cấm Ông đà phải hầu tòa, bị quản thúc gia ông qua đời Galilê đ-ợc xem ông tổ khoa häc thùc nghiƯm Tõ thÝ nghiƯm vỊ chun ®éng rơi tự ông, ông đà dẫn tới khái niệm quán tính Ông cho chuyển động vật Trái Đất chuyển động thiên thể có chất giống 1.3.3 Isắc Niutơn, nhà bác học thiên tài Isắc Niutơn sinh năm 1642 Anh, năm mà Galilê qua đời đà sớm trở thành nhà bác học lỗi lạc thời kỳ Năm 1687, sách ông: Những nguyên lý toán học triết học tự nhiên (Matematical Principles of Natural Phylosophy) đời, ông đà phát Hình 1.10 Isắc Niutơn (1642-1727) Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ   Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh minh định luật vạn vật hấp dẫn: Các vật vũ trụ hấp dẫn Lực t-ơng tác hai vật tỷ lệ thuận với tích khối l-ợng chúng tỷ lệ nghịch với bình ph-ơng khoảng cách chúng F G m1m2 r r3 (1.4) Trong ®ã, G = 6,668.10-11 Nm2/kg2 lµ h»ng sè hÊp dÉn, m1 m2 khối l-ợng, r khoảng cách hai khối l-ợng Niutơn đà chứng minh lực h-ớng tâm buộc hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất có chất nh- trọng lực Trong phát minh định luật vạn vật hấp dẫn, Niutơn đà chứng minh lực h-ớng tâm buộc hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời, Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất nh- trọng lực Từ định luật hấp dẫn, Niutơn đà suy đ-ợc định luật Kepler đà xác hoá định luật thứ1 định luật Hình 1.11 Các tiết diện Conic (bên phải) Hình 1.12 Các đ-ờng Conic (bên trái) Elip Đ-ờng tròn Parabol Hypecbol Đ-ờng thẳng Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Ngun ThÞ Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Về định luật Kepler, lý thuyết ta đà rút quĩ đạo hành tinh không đ-ờng elip, mà đ-ờng conic (elip, tròn, parabol, hypecbol đ-ờng thẳng) Về định luật Kepler, lý thuyết ta đà rút đ-ợc biểu thức toán học tổng quát h¬n: a3 T  m1  m2   4 G 2 (1.5) m1 khối l-ợng Mặt Trời, m2 khối l-ợng hành tinh, T chu kỳ chuyển động , a bán trục lớn quĩ đạo hành tinh, G số hấp dÉn Nh- vËy, d-íi t¸c dơng cđa lùc hÊp dÉn, hành tinh chuyển động theo định luật Kepler Ng-ợc lại, từ định luật Kepler, ta rút đ-ợc biểu thức định luật vạn vật hấp dẫn Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Lớp 45A – VËt lÝ 10   HƯ mỈt trêi cách phân loại hành tinh * 1985 1983 1977 1987 1988 1994 2006 VÞ trÝ cđa chổi Halêy quĩ đạo Các vòng quĩ đạo hành tinh từ ngoài: Trái Đất, Hoả tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên tinh, Hải tinh 2024 H×nh 2.20 M-a băng Alpha -Monocerotid, 1995 H×nh 2.18 Vị trí chổi Halêy quĩ đạo Năm 1680, E Halây đà tiên đoán chu kỳ chổi 76 năm trở lại vào năm 1785 Năm 1682, chổi mang tên ông Trong kỷ XX, xuất năm 1910, 6/10/ 1982 xa Trái Đất 22 đvtv, 27/11/1985, gần Trái Đất nhất, cách 0,62 đvtv 9/2/1986 qua cận điểm, gần Mặt Trời Năm 1992, chổi Sơmêcơ - Lêvi gần Mộc tinh Lùc thđy triỊu hÊp dÉn cđa Méc tinh ®· tách thành nhiều mảnh Kính vũ trụ Habơn đà chụp đ-ợc 21 mảnh Tháng 7/1994, suốt vòng hai tuần liền, mảnh chổi đà đập vào Mộc tinh Có thể quan sát thấy luồng khí phun lên va chạm, số hố sâu, lớn cỡ Trái Đất tồn tới năm sau Hình 2.19 Sao Chổi Shoemaker - Lêvy kết thúc đời tan thành hàng trăm mảnh vỡ vào năm 1992 2.6 Sao băng, thiên thạch 2.6.1 Sao băng Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Líp 45A – VËt lÝ 38  HƯ mỈt trêi cách phân loại hành tinh Sao băng vệt sáng nhìn thấy bầu trời thiên thạch vào khí Trái Đất Vệt sáng băng nhiệt phát sinh cọ xát chúng vào khí Thiên thạch chuyển động với vận tốc siêu thanh, sinh sóng xung kích Các phân tử không khí đ-ờng thiên thạch bị đun nóng sóng xung kích bị nén mạnh Nhiệt độ tăng lên đến hàng ngàn độ làm cho thành phần vật chất thiên thạch bị nung nóng sáng Sao băng xuất nhiều số thời điểm năm quan sát hàng trăm băng giờ, Trái Đất qua đám mây hạt tàn d- từ chổi Mỗi năm có khoảng 40.000 bụi vũ trả rơi xuống Trái Đất Phân tích hàm l-ợng chất đồng vị hêli (He-3) bụi vũ trụ tìm thấy mẫu băng Nam Cực, nhà khoa học thấy hạt bụi vũ trụ thu nhận nguyên tử hêli tiếp xúc với gío Mặt Trời mang theo chất đồng vị xuống Trái Đất.So sánh nồng độ He-3 với nồng độ He-4 có nhiều Trái Đất, nhà khoa học đà theo dõi đ-ợc thay đổi theo thời gian luồng hêli giai đoạn đóng băng ấm lên Nam Cực 2.6.2 Thiên thạch Thiên thạch (đá trời) tảng đá lớn, mảnh vụn bụi đuôi chổi Hệ Mặt Trời vũ trụ,bị sức hút Trái Đất, rơi vào bầu khí dày đặc bốc cháy Những vật lớn không cháy hết rơi vào bề mặt Trái Đất Trung bình hàng năm có vài trăm thiên thạch rơi xuống mặt đất Tuỳ theo thành phần cấu tạo mà ng-ời ta chia làm loại: thiên thạch sắt (90% sắt) thiên thạch đá ( thành phần chủ yếu đá) Khi rơi xuống bề mặt Trái Đất,nếu thiên thạch lớn để lại hố sâu lớn, gọi hố thiên thạch Nếu rơi đại d-ơng, gây đợt sóng thần ghê gớm Nếu rơi đất liền, gây nên lốc xoáy thổi với vận tốc hàng trăm km/h Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Ngun ThÞ Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ 39 Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Hình 2.21 Hố thiên thạch vệ tinh Mimas Thiên tinh Hình 2.22 Hố thiên thạch Barringer Arizona, Hoa Kỳ Trong lịch sử, Trái Đất đà gặp số vụ va chạm thiên thạch lớn Sự tiệt chủng 85% loài sinh vật biển 70% loài động vật cạn vụ va chạm với thiên thạch lớn cách 251 triệu năm.214 triệu năm tr-ớc, châu Âu, châu Mỹ, châu Phi ch-a tách ra, thiên thạch đà rơi xuống, vỡ tan thành nhiều mảnh, đào hố sâu, vết tích tận ngày nay: Hố Rôxơmoa Pháp, hố Manicugan xa Xanh Mactanh Canađa, hố Ôbôlông Ucraina, hố Ret Uyn Mỹ Một thiên thạch có đ-ờng kính 10km va vào Trái Đất cách 65 triệu năm vịnh Mêhicô đà làm 2/3 loài sinh vật vi sinh vật đất liền đại đ-ơng ( có loài khủng long ) bị huỷ diệt Những vụ va chạm nhỏ th-ờng xảy Trái Đất.: 6/1908 Tunguska, Xibêri, vụ va chạm đà làm đổ tung cối giống nh- sức tàn phá bom khổng lồ 23/3/1989, tiểu hành tinh có đ-ờng kính km đà bay ngang gần Trái Đất, cách Trái Đất lần khoảng cách Trái Đất- Mặt Trăng Trong t-ơng lai gần, phát thiên thạch cỡ 200m trở lên th-ờng lui tới Trái Đất cách có quy luật 20 năm tr-ớc, nhà khoa học cho rằng, Hệ Mặt Trời sống Trái Đất tiến hoá dần dần, chậm không đột biến Bây chứng kiến Hệ Mặt Trời Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Líp 45A – VËt lÝ 40  HƯ mỈt trêi cách phân loại hành tinh biến đổi dội, sống Trái đất biến đổi dội khoa học thay đổi cách không liên tục Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn ThÞ Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ 41  Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Ch-ơng III Nhận thức cách phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời 3.1 Quá trình khám phá hành tinh Hệ Mặt Trời có tên gọi khác: hệ hành tinh chúng ta, Thái d-ơng hệ hay Hệ Nhật tâm Hệ Nhật tâm nhà Thiên văn ng-ời Balan N.Copecnic (1473 1543) đề x-ớng vào năm 1543 Cho đến kỷ XVIII ng-ời ta phát hành tinh quay quanh Mặt Trời, theo thứ từ Mặt Trời là: Thủy tinh (Mercury), Kim tinh (venus), Trái đất (Earth), Hoả tinh (Mars), Mộc tinh (Jupiter) Thổ tinh (Saturn) Năm 1772 nhà Thiên văn ng-ời đức I D Tixus I E Bode đà nghiên cứu khoảng cách từ Mặt Trời đến hành tinh thÊy cã qui luËt sau: NÕu céng thªm cho số dÃy số 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96 ta đ-ợc dÃy số biểu diễn xác khoảng cách từ Mặt Trời đến hành tinh (theo đơn vị thiên văn) Thủy tinh Kim tinh Trái Đất Hoả tinh 12 24 Méc tinh 48 10 16 28 52 100 3,9 7,3 10 15,2 52 95,4 Thỉ tinh 96 §iỊu đáng ý ứng với số 28 hành tinh Ngày 1/1/1801, nhà Thiên văn nghiệp d- Piatxi đà phát thiên thể có ®é s¸ng rÊt u Sư dơng c¸c sè liƯu cđa Piatxi, nhà Toán học Gauxơ đà xác định đ-ợc quĩ đạo elip thiên thể này, mà bán trục lớn ứng với số 27,7 đ-ợc gọi hành tinh tý hon Đến ng-ời ta đà phát đ-ợc ba ngàn năm trăm hành tinh tý hon nh- Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ 42  HƯ mặt trời cách phân loại hành tinh Năm 1781, nhà Thiên văn ng-ời Anh William Herschel (1738 1822) khám phá thêm Thiên tinh (Uranus) Nghiên cứu quĩ đạo Thiên tinh, ng-ời ta cho phải có hành tinh khác gây nhiễu loạn lên chuyển động hành tinh Bài toán hóc búa đ-ợc nhà khoa học Pháp Le Verrier giải dự báo đ-ợc vị trí thiên thể bầu trời Đêm 23/9/1846, nhà Thiên văn ng-ời Đức Galle quan sát đ-ợc hành tinh Đó Hải tinh (Neptun) Năm 1930, Clyde Tombaugh phát thêm hành tinh nữa, Diêm tinh (Pluto) Ba hành tinh đ-ợc phát kính thiên văn không theo qui luật Tuxius-Bode Năm 1930 Hội Thiên văn Quốc tế (IAU) thức công bố hành tinh HƯ MỈt Trêi cã 9: Thđy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hoả tinh, Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên tinh, Hải tinh Diêm tinh Từ thời xa x-a, ng-ời đà mơ -ớc đ-ợc bay vào vũ trụ, du hành Vào kỷ XVIII, Anh em nhà Montgolfier đà bay lên không trung nhờ bóng thám không bơm đầy khí nóng.Trong đại chiến giới lần thứ 2, Đức đà sử dụng tên lửa V2 Ngày 4/10/1957, vệ tinh Spoutnic Nga đà bay vòng quanh Trái Đất sau năm, tàu thăm dò Luna Nga đà đáp xuống Mặt Trăng, Luna đà bay vòng phía sau chụp ảnh Mặt Trăng, 12/4/1961, tàu vũ trụ Ph-ơng Đông Nga lần đ-a ng-ời vào Vũ trụ Từ đây, kỷ nguyên khám phá, chinh phục vũ trụ bắt đầu Ch-ơng trình Apôlô thám hiểm đ-a ng-ời đổ Mặt Trăng Mỹ, taù thám hiểm Vũ trụ Voyager cđa Mü cã thêi gian kÐo dµi gÊn 15 năm thám hiểm hành tinh Hệ Mặt Trời, Kính Vũ trụ Habơn minh chứng hùng hồn thành tự vĩ đại loài ng-ời việc khám phá chinh phục Vũ trụ Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực hiƯn : Ngun ThÞ Thu HiỊn Líp 45A – VËt lí 43 Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Trái Đất (1997), Mộc tinh (1979), Thổ tinh (1981), Thiên tinh (1986), Hải tinh (1989) Hình 3.1 Tàu Thám hiểm Vũ trụ Voyager Mỹ đ-ợc phóng vào năm 1977, tới Mộc tinh 1979, Thổ tinh 1981, Thiên tinh 1986 Hải tinh 1989 Tên lửa vũ trụ ph-ơng tiện để đ-a vệ tinh nhân tạo, trạm không gian, tàu vũ trụ vào quĩ đạo Tên lửa Proton Nga nặng 705 tấn, đ-a lên không gian trọng tải lớn Tên lửa Arian Châu Âu đ-a vệ tinh lên quĩ đạo chuyến bay, với tải trọng lên đế 12 tấn.Tàu thoi Mỹ thực chuyến bay vào năm 1981 Trạm không gian Hoà bình Nga đ-ợc phóng lên năm 1986, tổ hợp khổng lồ module r¸p nèi víi nhau, cã thĨ tiÕp nhËn 12 phi hành gia lúc Trạm Không gian Quốc tế ISS hợp tác rộng lớn lịch sử chinh phục không gian, 16 quốc gia hợp tác xây dựng Các trạm nghiên cứu vũ trụ quĩ đạo nh- Skylab Mỹ, Spacelab Châu Âuđà thực ch-ơng trình nghiên cứu khám phá vũ trụ Hiện có nhiều quan nghiên cứu không gian vũ trụ n-ớc Nga, Mỹ, Trung Quốc, Canađa, Anh, Pháp, Đức, NhậtPhần lớn quan đà hợp tác với để thực nghiên cứu không gian Một số quan không gian đà ký hiến ch-ơng hợp tác tr-ờng hợp thiên tai, thảm họa Hệ Mặt Trời đối t-ợng đ-ợc khám phá, nghiên cứu Ch-ơng trình nghiên cứu hành tinh, vệ tinh tàu vũ trụ Phobos, Vayager, Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ 44   Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh chuyến bay Galileo, CRAF Ulysse Soho-Cluster, trạm quan sát không gian Hubble Infrared Vũ trụ phòng thí nghiệm thiên nhiên vĩ đại Khám phá vũ trụ giúp ta hiểu biết nó, chinh phục nó, mà đ-ợc ứng dụng nhiỊu lÜnh vùc cđa khoa häc, c«ng nghƯ nh»m phơc vụ tốt đời sống ng-ời 3.2 Phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời Dựa đặc điểm chúng, ng-ời ta phân hành tinh thành nhóm: Phân loại theo Nhóm I II I Hành tinh Khoảng cách đến Mặt Trời (đơn vị TV) Bán kính xích đạo (so với Trái Đất) Khối l-ợng (so với Trái Đất) Khối l-ợng riêng (g/cm3) Thủy tinh 0,3871 0,3824 0,0553 5,43 Kim tinh 0,7233 0,9489 0,8150 5,24 Trái Đất Hoả tinh Mộc tinh 1,0000 1,5237 5,2028 1,0000 0,5326 11,194 1,0000 0,1074 317,896 5,515 3,94 1,33 63 Thỉ tinh 9,5388 9,41 95,185 0,70 34 Thiªn tinh 19,1914 4,0 14,537 1,30 27 H¶i tinh 30,0611 3,9 17,151 1,64 13 Diªm tinh 39,5294 0,18 0,0025 2,13 Sè vƯ tinh - Nhãm hµnh tinh bÐ gåm Thđy tinh, Kim tinh, Trái Đất, Hoả tinh Diêm tinh, gọi nhóm Trái Đất - Nhóm hành tinh lớn gồm Mộc tinh, Thổ tinh, Thiên tinh Hải tinh, gọi nhóm Mộc tinh hay nhóm hành tinh khổng lồ Nhìn vào bảng phân loại, ta thấy nhãm hµnh tinh bÐ ( nhãm I ) cã kÝch th-ớc nhỏ nh-ng lại có khối l-ợng riêng lớn, hành tinh phía Nhóm hành tinh lớn (nhóm II) lại có khối l-ợng riêng bé, hành tinh nằm vòng quĩ đạo phía Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Lớp 45A Vật lí 45 Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Diêm tinh hành tinh nằm vòng quĩ đạo cùng, nh-ng lại đ-ợc xếp vào nhóm hành tinh bên cã kÝch th-íc bÐ (chØ b»ng 0,18 kÝch th-íc cđa Trái Đất) Năm 1978, Jamê W Christry đà khám phá Charon, vƯ tinh cđa Diªm tinh Cịng gièng nh- Hệ Trái Đất Mặt Trăng, Diêm tinh Charon đ-ợc xem cặp hành tinh bán kính Charon 593 13 km bán kính Diêm tinh 1.151 km 3.3 Những khám phá Các nhà Thiên văn Mỹ với thiết bị đại lắp đặt kính vũ trụ Hơpbơn đà phát thiên thể 2003 UB 313 vào tháng 7-2005, nằm cách trái đất 15 tỷ km có đ-ờng kính 2.300km, lớn nhiều kích cỡ Diêm V-ơng làm dấy lên tranh cÃi giíi khoa häc Mét sè nhµ khoa häc cho UB313 hành tinh thứ 10 Hệ Mặt Trời nh-ng không loại trừ khả Diêm v-ơng tinh không đ-ơc coi hành tinh hệ Maikơ Brau Viện Công nghệ California đà khám phá thiên thể kiểu hành tinh nằm vùng rìa Thái d-ơng hệ, gọi vành đai Kuiper Hiện ng-ời ta đà phát nhiều thiên thể kiểu này, phần lớn thuộc vành đai Kuiper Các thiên thể đ-ợc phát nằm bờ Thái d-ơng hệ Kính vũ trụ Habơn đà đo đ-ợc 2003 UB 313 có đ-ờng kính 3.000 km Năm 2005, kính vũ trụ Habơn lại đo đ-ợc kích th-ớc vệ tinh Diêm tinh Nix (đ-ờng kính 30 km) Hydra (có đ-ờng kính 160 km) Những thiên thể phát với số l-ợng nhiều có nhiều đặc tính giống 2003UB313 nên từ năm 2003, IAU(International Astronmical Union-Hiệp Hội Thiên văn học quốc tế) đà từ chối gọi 2003UB313 hµnh tinh thø 10 nh-ng tranh c·i kÕt thóc vµo ngày 24-8-2006 khoảng gần 2.500 nhà thiên văn học từ 75 quốc gia bỏ phiếu bình chọn công khai đ-a danh sách cuối Thái d-ơng hệ Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Lớp 45A Vật lí 46 Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Tiêu chí cho hành tinh Trên sở khám phá thiên thể mới, Diêm tinh 2003UB313 nằm bờ Thái d-ơng hệ, nhà khoa học đặt vấn đề liệu Diêm tinh có thuộc vào nhóm khác thiên thể Hệ Mặt Trời không? Nh- phải có tiêu chí cho hành tinh, khái niệm hành tinh phải định nghĩa li: Hnh tinh l thiên thể nguội bay quĩ đo quanh Mặt Trời với khối l-ợng đủ lớn để có dạng hình cầu quĩ đạo phải tách bạch với cc vật thể khc Diêm tinh có kích th-ớc bé với đ-òng kính 2.360 km Diêm v-ơng chí nhỏ số vệ tinh hành tinh khác Hệ Mặt Trời Quĩ đạo elip dẹt cắt quĩ đạo Hải tinh Nó bay quanh Mặt Trời với khoảng cách từ 29-49au, nặng khoảng phần năm khối l-ợng Mặt trăng Thành phần đá băng, có quĩ đạo lệch tâm cao độ nghiêng lớn so với mặt phẳng hoàng đạo nên quĩ đạo diêm v-ơng khác nhiều so với quĩ đạo hành tinh khác Hệ Mặt Trời điểm cận nhật gần mặt trời Hải v-ơng, thiên thể mờ bầu trời Theo định nghĩa hành tinh Diêm tinh đ-ợc đ-a biên chế hành tinh Hệ Mặt Trêi Nh- vËy Diªm tinh cïng víi caron, Ceres, 2003 UB 313, Nix, Hydra,các thên thể thuộc vành đai Kuiper-nay đ-ợc gọi tiểu hành tinh hay hành tinh lùn( dwarf planets ) đ-ợc gọi theo số 134340 Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thùc hiƯn : Ngun ThÞ Thu HiỊn Líp 45A – Vật lí 47 Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh  Thđy tinh Kim tinh Tr¸i đất Mặt Trăng Hoả tinh Mộc tinh Thổ tinh Thiên tinh Hải tinh Hình 3.3 Tám hành tinh Hệ Mặt Trời Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ 48  HƯ mỈt trời cách phân loại hành tinh 3.5 Cách phân loại "Hành tinh thiên thể nguội bay quĩ đạo quanh Mặt Trời với khối l-ợng đủ lớn để có dạng hình cầu quĩ đạo phải tách bạch với cc vật thĨ kh²c” Diªm tinh cã kÝch th­íc qu² bÐ, q đo l elip dẹt cắt quĩ đạo Hải tinh, chu kỳ quay quanh Mặt Trời 248 năm có 22 năm chuyển động quĩ đạo Hải tinh Theo định nghĩa hành tinh Diêm tinh đ-ợc đ-a biên chế hành tinh Hệ Mặt Trời.Nh- vËy, Diªm tinh cïng víi Charon, Ceres, 2003 UB 313, thiên thể thuộc vành đai Kuiper đ-ợc gọi lµ tiĨu hµnh tinh hay hµnh tinh lïn (dwarf planets) Đại hội đồng Hội Thiên văn Quốc tế lần thứ XXVI (IAU XXVIth Genenral Assembly) đ-ợc tổ chức Praha, Cộng hòa Séc từ 14 25/8/2006 Ngày 24/08/2006, họp toàn thể IAU Genenral Assembly đà thảo luận vấn đề hạ cấp Diêm tinh Một số nhà khoa học băn khoăn đặt vấn đề có thiết phải phân loại lại nhvậy không? rng từ hnh tinh đ mang ý nghĩa văn ho, lịch sử v x hội lâu đời Cuối cùng, GA IAU đà biểu định nghĩa hành tinh, cách xếp loại hành tinh đ-a Diêm tinh vµo nhãm tiĨu hµnh tinh hay hµnh tinh lïn Nh- vậy, từ Hệ Mặt Trời có hành tinh: Thñy tinh ( Mercury ), Kim tinh ( Venus ), Trái Đất ( Earth ), Hoả tinh ( Mars ), Méc tinh ( Jupiter ), Thæ tinh ( Saturn ), Thiên tinh ( Uranus ) Hải tinh ( Neptune ) Hiện nay, Mỹ đà phóng tàu vũ trụ không ng-ời lái New Horizons bay qua quĩ đạo Pluto vành đai Kuiper vào 7/2015 Hình 3.4 Hệ Mặt Trời Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Líp 45A – VËt lÝ 49  HƯ mỈt trêi cách phân loại hành tinh Kết luận Năm 2006, xung quanh việc IAU công bố kiện đ-a Diêm v-ơng tinh khỏi Hệ Mặt Trời đà làm thay đổi định không lịch sử phát triển ngành Thiên văn mà suy nghĩ,nhân thức nhân loại Từ năm 1930,ng-ời ta công nhận Hệ Mặt Trời gồm hành tinh: Thủy tinh, Kim tinh, Trái đất, Hỏa tinh, Mộc tinh, Thiên tinh, Hải tinh Diêm v-ơng tinh Nh-ng gần qua quan sát kính vũ trụ Habon đà phát thấy thiên thể 2003UB313 có kích cỡ lớn Diêm v-ơng làm dấy lên môt tranh cÃi giới khoa học, 2003UB313 Diêm tinh đứng bên lề Thái D-ơng Hệ Và yêu cầu đặt phải có tiêu chí chung cho hành tinh Hệ Mặt Trời:" Hành tinh thiên thể nguội bay quĩ đạo quanh Mặt Trời với khối l-ợng đủ lớn để có dạng hình cầu quĩ đạo phải tách bch với cc vật thể khc Theo Diêm tinh đ đưa khỏi cc hnh tinh Hệ Mặt Trời trở thành tiểu hành tinh Khoá luận với mục đích làm sáng tỏ nhận thức cách phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời Năm 2006 Hệ Mặt Trời hành tinh, việc thay đổi có ý nghĩa quan trọng văn hoá, lịch sử, xà hội,cũng nhcác kiến thức t- liệu sách giáo khoa, giáo trình đồng thời cho ta cách nhìn tổng thể hành tinh Hệ Mặt Trời Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ 50  HƯ mỈt trời cách phân loại hành tinh Tài liệu tham khảo Nguyễn Đình Huân Bài giảng Thiên văn đại c-ơng Tr-ờng Đại học Vinh 2005 Phạm Viết Trinh, Nguyễn Đình NoÃn Giáo trình Thiên văn Nhà xuất Giáo dục 1995 D Wentzel, Nguyễn Quang Riệu, Phạm Viết Trinh, Nguyễn Đình NoÃn, Nguyễn Đình Huân Thiên văn Vật Lý Astrophysics Nhà xuất Giáo dục 2000, 2002, 2003 Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu HiỊn Líp 45A – VËt lÝ 51  HƯ mặt trời cách phân loại hành tinh Giáo viên h-ớng dẫn: GS, TS Nguyễn Đình Huân Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thu Hiền Lớp 45A – VËt lÝ  52 ... 45A – Vật lí 30 Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Hình 2.11 Mặt tr-ớc mặt sau Mặt Trăng Mặt Trăng khí Đối với Mặt Trăng vII = 2,38 km/s Nhiệt độ bề mặt Mặt Trăng T = 400oK, Mặt Trăng có n-ớc... lí Hệ mặt trời cách phân loại hành tinh Ch-ơng I Hệ Mặt trời 1.1 HƯ MỈt trêi Vị trơ Trong Vị trơ, Mặt Trời phát sáng cỡ trung bình, khác có kích th-ớc cỡ từ 0,01 đến 100 lần khối l-ợng Mặt Trời. .. hoàn chỉnh nh- Hệ Mặt Trời tranh cÃi sở phát minh khoa học-kĩ thuật đại Việc phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời minh chứng nh- Khóa luận trình bày sở khoa học phân loại hành tinh Hệ Mặt Trời Khóa luận