1. Lõ
6.2 Sơ đồ đường truyền tia sáng Mặt Trời
Màu của Mặt Trời bình minh:
Cũng như Mặt Trời hoàng hôn, Mặt Trời bình minh ở sát chân trời vì trong quá trình xa xôi ánh sáng của nó đã mất đi phần lớn ánh sáng màu chàm và xanh nên còn lại màu cam và đỏ. Mặt Trời bình minh có màu đỏ cam. Mây khuếch tán màu đỏ này khắp mọi hướng nên truyền những màu này đến mắt ta cả một không gian nhuộm đỏ cam thật đẹp.[8]
Lúc Mặt Trời mới mọc hoặc sắp lặn không phải toàn bộ ánh sáng Mặt Trời đều tán xạ qua tầng khí quyển dày hơn để đi đến mắt ta, mà một số ánh sáng đã thoát lên phần khí quyển ở ngay phía trên đầu của chúng ta. Mặc dù chỉ có một phần nhỏ ánh sáng đi được tới phần trên này, nhưng đó toàn là các tia sáng màu có bước sóng ngắn trong ánh sáng trắng đã bị tán xạ. Do đó bầu trời trên đầu chúng ta vẫn có sắc thái xanh lam trong khi Mặt Trời bình minh và hoàng hôn có màu vàng, cam và đỏ.[8]
Mặt trời xanh :
Hình 6.4: Hình ảnh minh hoạ Mặt Trời màu xanh
Mặt Trời xanh là kết quả của sự tán sắc dị thường của ánh sáng Mặt Trời trong điều kiện các tạp chất có kích thước so sánh được với bước sóng của phần ánh sáng nhìn thấy. Như đã nói ở phần lí thuyết, định luật Rayleigh chỉ áp dụng được nếu các hạt tạp chất có kích thước bé hơn nhiều lần so với bước sóng của ánh sáng tới (khoảng 0,001μm). Khi các vi thể tạp chất có kích thước r = 0,7 μm thì ánh sáng Mặt Trời sẽ tán xạ một cách dị thường: phần màu đỏ của quang phổ Mặt Trời bị tán xạ mạnh hơn nên phải thoát ra ngoài đường nhìn của ta, còn phần màu xanh bị tán xạ yếu hơn lại lọt vào mắt người quan sát. Lúc này Mặt Trời không còn sáng như bình thường hoặc đỏ như lúc mới mọc mà lại trông thấy có màu xanh.[8]
Trong khí quyển có chứa các hạt nước, nhỏ nhất là các hạt chứa trong mây có kích thước r = 3 -5 μm. Trong sương mù các giọt có r = 5 - 50 μm, còn trong mưa thì các giọt nước có r = 0,1- 2,5 μm. Không có giọt nước có kích thước vào cỡ r = 0,7 μm, cho nên ta dễ hiểu vì sao bình thường không có thấy hiện tượng Mặt Trời xanh. Tuy nhiên vào ngày 26 tháng 9 năm 1951 người dân ở nhiều nước Tây Âu đã sững sờ xúc động vì một cảnh
tượng kì lạ: Mặt Trời ban ngày có màu xanh biển thẳm, còn về buổi tối thì Mặt trăng cũng có màu xanh.[8]
Được trang bị bằng lí thuyết tán xạ ánh sáng, người ta đã mau chóng tìm ra nguyên nhân gây nên hiện tượng dị thường về màu sắc này. Là do gió thổi từ Canada ở bên kia bờ Đại Tây Dương đã đem theo những đám mây khổng lồ gồm các hạt nhựa cây bốc bay lên từ những đám cháy rừng rộng lớn tại đỉnh Albert của nước này. Đo đạc kích thước của các hạt nhựa cây và các tham số ứng với tán xạ dị thường của ánh sáng trong không khí, người ta thu được kết quả hoàn toàn đúng như lí thuyết đã dự đoán. Người dân Tây Âu hiểu rõ cơ sở khoa học của hiên tượng Mặt Trời và Mặt Trăng màu xanh nên không còn lo sợ vì những…điềm báo dữ của một tai họa mơ hồ nào đó mà một số người vì tư lợi thường hay tung tin để lừa bịp dân chúng.[8]
7. ÁNH SÁNG MẶT TRỜI
Hình 7.1: Hình ảnh minh hoạ
Ánh sáng Mặt Trời là một phần của bức xạ điện từ, đặc biệt là các tia hồng ngoại, ánh sáng nhìn thấy và các tia cực tím. Trên Trái Đất, ánh sáng Mặt Trời được lọc qua bầu khí quyển của Trái Đất và khi Mặt Trời ở trên đường chân trời thì lúc đó là ban ngày. Khi bức xạ Mặt Trời trực tiếp không bị chặn bởi các đám mây, thì ánh nắng Mặt Trời là sự kết hợp của ánh sáng và bức xạ nhiệt. Khi bị chặn lại bởi những đám mây hoặc phản chiếu các đối tượng khác thì nó là ánh sáng khuếch tán. Các tổ chức Khí tượng Thế giới sử dụng thuật ngữ "thời gian ánh nắng Mặt Trời" có nghĩa là thời gian tích lũy. Trong thời gian đó một khu vực nhận trực tiếp bức xạ từ Mặt Trời ít nhất là 120 watt cho mỗi mét vuông.[6][7]
Ánh sáng Mặt Trời trong không gian ở trên cùng của bầu khí quyển củaTrái Đất với mức công suất 1.366 watt/m2
bao gồm (bằng tổng số năng lượng) khoảng 50% ánh sáng hồng ngoại, 40% ánh sáng nhìn thấy, và 10% tia cực tím. Ở cấp độ mặt đất này giảm khoảng 1120-1000 watt/m2
, và phần năng lượng đến 44% ánh sáng nhìn thấy, 3% tia cực tím (với Mặt Trời ở đỉnh cao, nhưng ít hơn ở góc độ khác), và phần còn lại là tia hồng ngoại. Như vậy, ánh sáng Mặt Trời của thành phần trên mặt đất, mỗi mét vuông, với ánh nắng Mặt Trời ở đỉnh cao, khoảng 527 watt của bức xạ hồng ngoại, 445 watt của ánh sáng nhìn thấy, và 32 watt của tia cực tím bức xạ.[6][7]
Ánh sáng Mặt Trời có thể được ghi lại bằng cách sử dụng máy ghi âm ánh nắng Mặt Trời, pyranometer hoặc pyrheliometer. Ánh sáng Mặt Trời có khoảng 8,3 phút để tới được Trái Đất. Trên trung bình, phải mất năng lượng từ 10.000 đến 170.000 năm để lại bên trong của Mặt Trời và sau đó được phát ra từ bề mặt như ánh sáng.[6][7]
Ánh sáng Mặt Trời trực tiếp có hiệu quả chiếu sáng khoảng 93 lumen trên mỗi watt của thông lượng bức xạ . Ánh sáng Mặt Trời cung cấp độ rọi
khoảng100.000 lux hoặc lumen trên mỗi mét vuông trên bề mặt của Trái Đất. Tổng lượng năng lượng nhận được trên mặt đất từ Mặt Trời ở đỉnh cao là 1004 watt cho mỗi mét vuông, trong đó gồm có 527 watt của bức xạ hồng ngoại, 445 watt của ánh sáng nhìn thấy và 32 watt của tia cực tím bức xạ. Ở trên cùng của ánh sáng Mặt Trời không khí chiếm khoảng 30% dữ dội hơn, với hơn ba lần so với phần nhỏ của tia cực tím (UV), với hầu hết các tia cực tím thêm bao gồm sinh học gây hại sóng ngắn cực tím.
Thành phần:
Hình 7.2: Biểu đồ thể hiện năng lượng Mặt Trời và bức xạ quang phổ trên bầu khí quyển và bề mặt.
Mặc dù năng lượng Mặt Trời có nguồn gốc từ tia cực tím và bức xạ X-quang, các tia chỉ chiếm một số lượng rất nhỏ của sản lượng điện của Mặt Trời (xem quang phổ ở trên). Quang phổ của nó gần như tất cả năng lượng Mặt Trời bức xạ điện từ đập vào bầu khí quyển của Trái Đất kéo dài một phạm vi 100 nm đến khoảng 1 mm. Bức xạ có thể được chia thành năm khu vực theo thứ tự tăng bước sóng :
Tia cực tím C (UVC) kéo dài từ 100nm đến 280 nm. Các tia cực tím thực tế là các bức xạ ở tần số cao hơn so với ánh sáng màu tím (và do đó cũng thấy được bằng mắt thường ). Do sự hấp thụ bởi bầu không khí rất ít đạt đến bề mặt Trái Đất. Phổ bức xạ này có tính sát trùng và được sử dụng trong đèn diệt khuẩn .
Tia cực tím B (UVB) mở rộng phạm vi 280nm - 315 nm. Nó cũng được hấp thụ rất nhiều bởi khí quyển, cùng với UVC chịu trách nhiệm về phản ứng quang hóa dẫn đến việc sản xuất của tầng ozone . Trực tiếp làm tổn hại DNA và gây cháy nắng .
Tia cực tím A (UVA) kéo dài 315nm đến 400 nm, từng được tổ chức để ít gây tổn hại cho DNA và do đó được sử dụng trong mỹ phẩm.Tuy nhiên, tia cực tím A bây giờ gây
ra thiệt hại đáng kể cho DNA qua những con đường gián tiếp (hình thành của các gốc tự do và loài ôxy phản ứng ) và có thể gây ung thư.[6][7]
Có thể nhìn thấy nhiều ánh sáng kéo dài từ 380-780 nm.Trong phạm vi này có thể thấy được bằng mắt thường. Nó cũng là phạm vi sản lượng mạnh nhất của tổng phổ bức xạ của Mặt Trời.
Tia hồng ngoại phạm vi kéo dài từ 700 nm đến 106 nm (1 mm ). Nó có cũng góp một phần quan trọng của bức xạ điện từ tới Trái Đất. Nó cũng được chia thành ba loại trên cơ sở của bước sóng:
Hồng ngoại A: 700 nm đến 1400 nm Hồng ngoại B: 1.400 nm đến 3.000 nm Hồng ngoại C: 3.000 nm đến 1 mm.
Độ sáng thực tế của ánh sáng Mặt Trời sẽ được quan sát thấy ở bề mặt cũng phụ thuộc vào sự hiện diện và thành phần của một bầu khí quyển. Ví dụ như bầu khí quyển dày Venus ' phản ánh hơn 60% ánh sáng Mặt Trời nó nhận được. Sự chiếu sáng thực tế của bề mặt là khoảng 14.000 lux, tương đương với trên Trái Đất vào ban ngày với những đám mây u ám.[6][7]
Ánh sáng Mặt Trời trên sao Hỏa sẽ được nhiều hơn hoặc ít hơn như ánh sáng ban ngày trên Trái Đất đeo kính râm, có thể được nhìn thấy trong các hình ảnh được chụp bởi các cỗ, có đủ bức xạ trên bầu trời khuếch tán rằng bóng tối sẽ không có vẻ đặc biệt là bóng tối. Do đó nó sẽ cung cấp cho nhận thức và cảm thấy rất giống với ánh sáng ban ngày trên Trái Đất.[6][7]
Đối với sự sống trên Trái Đất:
Sự tồn tại của gần như tất cả sự sống trên Trái Đất được thúc đẩy bởi ánh sáng từ Mặt Trời. Ánh sáng Mặt Trời là một yếu tố quan trọng trong quang hợp của thực vật để chuyển đổi năng lượng ánh sáng , thường từ ánh nắng Mặt Trời thành năng lượng hóa học có thể được sử dụng làm nhiên liệu cho các hoạt động của nó. Chẳng hạn như động vật, sử dụng ánh sáng Mặt Trời gián tiếp bằng cách tiêu thụ các sản phẩm của sinh vật tự dưỡng, hoặc bằng cách tiêu thụ sinh vật tự dưỡng.[6][7]
Cơ thể sản xuất vitamin D từ ánh sáng Mặt Trời (cụ thể từ tia cực tím ánh sáng), và ẩn dật quá mức từ Mặt Trời có thể dẫn đến thiếu hụt trừ khi có số lượng đầy đủ thông qua ăn uống.[6][7]
Thiếu ánh sáng Mặt Trời được xem là một trong những nguyên nhân chính của rối loạn tình cảm theo mùa (SAD), một hình thức nghiêm trọng của "mùa đông blues". SAD xảy ra phổ biến hơn ở các địa điểm xa hơn từ các vùng nhiệt đới, và hầu hết các phương pháp điều trị (trừ thuốc theo toa) liên quan đến liệu pháp ánh sáng , ánh sáng Mặt Trời tái
tạo thông qua đèn để điều chỉnh bước sóng của ánh sáng nhìn thấy được, hoặc bóng đèn toàn phổ.[6][7]
Một nghiên cứu gần đây cho thấy tiếp xúc nhiều hơn với ánh nắng Mặt Trời đầu tiên, giảm nguy cơ ít hơn từ bệnh đa xơ cứng (MS) sau này trong cuộc sống.[6][7]
8. VỊ TRÍ VÀ CHUYỂN ĐỘNG TRONG DẢI NGÂN HÀ
Hình 8.1: Sự chuyển động của tâm tỉ cự của hệ Mặt Trời tương đối với Mặt Trời.
Sự chuyển động của Mặt Trời liên quan đến khối tâm của Hệ Mặt Trời trở nên phức tạp do các nhiễu loạn từ các hành tinh. Cứ mỗi vài trăm năm chuyển động này lại thay đổi giữa cùng hướng và ngược hướng với các thiên thể khác. Mặt Trời nằm gần rìa trong của nhánh Orion của Ngân Hà, trong đám mây liên sao hoặc vành đai Gould, với khoảng cách giả thuyết 7,5–8,5 kpc (25.000–28.000 năm ánh sáng) tính từ tâm Ngân Hà, nằm bên trong không gian khí nóng loãng, có thể được tạo ra từ phần còn sót lại của siêu tân tinh, Geminga, một nguồn phát xạ tia gamma sáng chói. Khoảng cách giữa nhánh và các nhánh gần đó là nhánh Perseus vào khoảng 6.500 năm ánh sáng.[5][8]
Điểm apec của đường đi của Mặt Trời là hướng mà Mặt Trời đi qua không gian của thiên hà. Hướng chung của chuyển động của Mặt Trời thẳng về sao Vega gần chòm sao Hercules, với góc gần 60 độ khối (sky degree) so với hướng của tâm Ngân Hà. Nếu một người nào đó quan sát Mặt Trời từ Alpha Centauri, hệ sao gần nhất, Mặt Trời sẽ xuất hiện trong chòm sao Cassiopeia.[5][8]
Quỹ đạo của Mặt Trời xung quanh Ngân Hà được cho là dạng elip có một chút nhiễu do các nhánh xoắn ốc và sự phân bố khối lượng không đồng nhất của thiên hà. Thêm vào đó, Mặt Trời dao động lên và xuống so với mặt phẳng thiên hà khoảng 2,7 lần trong một quỹ đạo. Đều này tương tự như một dao động điều hòa đơn giản không có lực kéo nào. Đã từng có trang bình luận rằng sự chuyển động của Mặt Trời xuyên qua các nhánh xoắn ốc mật độ cao hơn đôi khi bằng với các sự kiện tuyệt chủng lớn trên Trái Đất, có lẽ là do làm tăng các sự va chạm (impact event). Hệ Mặt Trời mất khoảng 225–250 triệu năm để
hoàn thiện một vòng quỹ đạo của nó trong Ngân Hà (hay một năm ngân hà). Vì vậy, tổng số vòng quay của Mặt Trời quanh Ngân Hà là khoảng 20–25 trong cuộc đời đã qua của nó. Vận tốc quỹ đạo của Hệ Mặt Trời so với tâm của Ngân Hà vào khoảng 251 km/s. Với vận tốc này, nó mất khoảng 1.400 năm để Hệ Mặt Trời đi được một khoảng cách của một năm ánh sáng, hay tám ngày để đi được 1 AU.[5][8]
9. CÁC VẤN ĐỀ VỀ CÁC HỌC THUYẾT 9.1. Neutrino Mặt Trời. 9.1. Neutrino Mặt Trời.
Nếu phản ứng tổ hợp proton thành hạt nhân 4
2Hetheo chu trình pp1 thì photon được sinh ra là các lượng tử gamma. Tại nơi sinh ra, lượng tử gamma có quãng dường tự do vào cỡ l1cm, để vượt qua quãng đường bằng bàn kính Mặt Trời theo (VI.3.4), photon đó phải đi theo con đường dích dắc, do đó phải mất hằng triệu năm mới thoát ra khỏi quang cầu. Hơn nữa khi ra khỏi Mặt Trời nó đã qua vô số lần tương tác với vật chất nên đã thay hình đổi dạng. Điều này có nghĩa là bức xạ điện từ đến từ Mặt Trời không phải là “người” trực tiếp đưa các hiện tượng xảy ra trong lòng nó nữa.Tuy nhiên, ngoài lượng tử gamma, phản ứng tổ hợp p – p còn sản sinh ra nơtrino không mang điện, có khối lượng hoặc bằng không, hoặc nếu có thể không lớn hơn 10-6 khối lượng của electron. Nơtrino chuyển động với tốc độ gần tốc độ ánh sáng, hầu như không tương tác với vật chất nên chỉ mất 2 giây để vượt quãng đường bằng bán kính Mặt Trời và khoảng 8,5 phút sau là đến chúng ta. Nếu tạo ra được thiết bị bắt giữ nơtrino đến từ Mặt Trời ta sẽ biết chính xác môi trường vật chất đã sản ra chúng góp phần xác định độ xác thực của các lý giải về cấu trúc và nguốn gốc sản sinh ra năng lượng Mặt Trời.[1]
Xác suất tương tác giữa nơtrino và vật chất nó gặp trên đướng đi thấp đến nỗi khi qua môi trường chứa đầy chì (Pb) trên quãng đường bằng một năm ánh sáng, nơtrino vẫn không bị các phân tử chì trên đó bắt dừng lại. Nhưng số nơtrino sinh ra trong lõi Mặt Trời được phóng ra không gian theo mọi hướng lại lớn đến mức mà một người đứng ở Trái Đất xoè bàn tay ra có thể có hàng tỷ hạt nơtrino xuyên qua chỉ trong một giây lát.[1]
Trong hàng tỷ nơtrino đó nếu chúng đi qua một vài đồng vị có ở Trái Đất sẽ có một số ít trong chúng tương tác với các đồng vị rồi biến chúng thành đồng vị phóng xạ.
Ví dụ 37 2 4 C Cl Cl Ga Ge
Nơtrino gặp H2O làm cho H2O phát quang.
Các máy dò tìm nơtrino hoạt động dựa trên tính chất vừa nêu chứa đến hàng trăm nghìn lít các chất kể trên, được đặt sâu trong lòng đất trên đó có khối đá dày hàng chục mét làm nắp đậy. Kết quả suốt trong một năm ròng, máy thu với khả năng thu gom lớn nhất cũng chỉ ghi được không quá vài chục hạt nơtrino.[1]
Vì tầm quan trọng của việc thu nhận nơtrino đến từ Mặt Trời đối với vật lý Mặt Trời và vật lý các sao, nên hiện nay trên thế giới một số quốc gia như Mỹ, Nhật, Canada đều độc lập lắp đặt các thiết bị đếm nơtrino tại các hầm sâu trong lòng đất. Kết quả: