1. Sự chuyển động quanh các tâm
Một quy luật rất phổ biến của các hệ thống cấu trúc trong thế
giới vĩ mô là các thành viên trong một hệ thống chuyển động
quanh một thiên thể hoặc khối trung tâm. Chuyển động này bị chỉ phối bởi lực vạn vật hấp dẫn và tuân theo các định luật Kê-plef).
Các vệ tỉnh quay quanh hành tinh. Thậm chí những tảng đá nhỏ trong vành đai của Thổ tinh cũng quay quanh hành tỉnh này theo đúng định luật Kê-ple.
Các hành tỉnh quay quanh một sao ở trung tâm. Trái Dat quay quanh Mặt Trời với chu kì 365,2422 ngày và với tốc độ dài cỡ 30 km/s.
Toàn bộ các sao trong một thiên hà cũng quay xung quanh trung tâm thiên hà. Dựa vào việc nghiên cứu quang phổ của các sao trong dải Ngân Hà, người ta đã xác định được tốc độ của chúng và đã chứng minh được là toàn bộ Ngân Hà đang quay quanh tâm của nó. Hệ Mặt Trời quay quanh tâm Ngân Hà với tốc độ vào cỡ 250 km/s.
2. Sự nở của vũ trụ
Những bằng chứng về sự nở của vũ trụ :
Vào những năm 20 của thế kỉ XX, khi nghiên cứu mối quan hệ giữa tốc độ chạy xa dọc theo tia nhìn của các thiên hà với khoảng cách đến các thiên hà đó, Hớp-bơn (Hubble) đã phát hiện ra rằng, các thiên hà càng ở xa chúng ta thì tốc độ nói trên càng lớn.
Vì chúng ta không ở trung tâm của vũ trụ, nên những sự kiện kể trên cho phép rút ra kết luận : Vũ trụ (hoặc phần vũ trụ mà ta quan sát được) đang nở ra.
(1) Đó là các định luật nói về hình dạng quỹ đạo và mối quan hệ giữa bán kính quỹ đạo và chu kì chuyển động của hành tỉnh. Xem sách Vật lí 10 Nâng cao.
218
3. Sự tiến hoá của các sao
Tất cả các sao đều có lịch sử hình thành và phát triển của chúng. Các sao đều được tạo ra từ những đám tỉnh vân hiđrô khổng lồ. Tuy nhiên, tuỳ theo khối lượng của đám tinh vân là lớn hay nhỏ mà mỗi loại sao có một quá trình phát triển khác nhau.
Có thể mô tả khái quát quá trình hình thành và phát triển các sao như sau : Dưới tác dụng của lực
vạn vật hấp dẫn, các nguyên tử hiđrô bị hút lại gần nhau và tụ lại thành một đám to dần. Thế năng hấp dẫn biến đổi thành động năng rồi thành nhiệt năng làm cho nhiệt độ của đám tăng dần lên.
Khi nhiệt độ đạt đến vài chục triệu độ thì xảy ra phản ứng nhiệt hạch. Trong quá trình phản ứng, hiđrô bị biến thành heli, rồi thành cacbon, nitơ, ôxi,...
Ta hình dung ngôi sao lúc này như một quả cầu khí
có mật độ vật chất ở tâm đậm đặc hơn và tại đó xảy ra phản ứng nhiệt hạch. Khí ở lớp vỏ chịu tác dụng của hai lực : Lực vạn vật hấp dẫn hướng vào tâm ngôi sao và lực đẩy ra do áp suất tạo ra trong chuyển động nhiệt cũng như áp suất tạo ra do các bức xạ (mà ta gọi chung là áp suất ánh sáng).
Ở những lớp khí ngoài cùng thì lực đẩy lớn hơn lực hút ; ở những lớp khí bên trong thì lực hút lớn hơn lực đẩy. Như vậy, vỏ ngoài của sao thì nở ra còn lõi thì co lại (sự co do hấp dẫn).
Kết quả là ở những sao có khối lượng nhỏ cỡ 0,1
khối lượng Mặt Trời (xem cột tận cùng bên trái Hình 41.9), lớp vỏ ngoài rất mỏng ; sau một thời gian, chỉ còn phần lõi có kích thước nhỏ và có nhiệt độ bên
ngoài rất cao. Đó là một sao trắt trắng.
Ở những sao có khối lượng gấp 10 đến 100 lần khối lượng Mặt Trời thì lớp vỏ ngoài rất dày và tiếp tục nở ra, nhiệt độ giảm đi ; sao trở thành một sao kềnh đỏ (xem hai cột tận cùng bên phải Hình 41.9).
Khối lượng đám tịnh vân
(tính theo khối lượng Mặt Trời)
6,1 1 10 100
Hình 41.10
220
Phần lõi tiếp tục co lại. Nhiên liệu hiđrô cạn kiệt ;
tiếp tục xảy ra phản ứng hạt nhân mới với nhiên liệu là heli, kém mãnh liệt hơn. Nhiệt độ giảm đi làm cho lực
đẩy phần vỏ giảm. Lập tức diễn ra quá trình phần lõi hút phần vỏ rơi vào lõi, làm cho nhiệt độ của lõi lại tăng lên đột ngột.
Một loạt những phản ứng hạt nhân mới lại xảy ra.
Cuối cùng là phản ứng trong đó các hạt nhân bị vỡ thành nơtron và prôtôn ; prôtôn này lại kết hợp với êlectron để thành nơtron. Ngôi sao sẽ biến thành sao nơtron (punxa) hoặc lỗ đen (H.41.9).
Các sao có khối lượng tương đương với Mặt Trời
cũng có quá trình hình thành và phát triển tương tự như trên (cột giữa Hình 41.9). Có điều khác là ở thời kì
cạn kiệt nhiên liệu thì phần lõi chỉ có thể hút một phần
phía trong của lớp vỏ cho rơi vào lõi. Nhiệt độ của
phần lõi có thể tăng lên đến 100 triệu độ và lại có
những phản ứng hạt nhân mới xảy ra. Áp suất bên trong vỏ khí tăng mạnh đẩy vỏ khí ra tạo thành một vành tỉnh vân bao quanh ngôi sao. Ngôi sao ở lõi tiếp tục co lại vì hấp dẫn trở thành một sao trat trang (H.41.10).
| Peon Tv vi MO ĐẾN VĨ MÔ
1. Các hạt sơ cấp là các hạt có kích thước nhỏ hơn hạt nhân mà ta tạm thời không xét đến cấu tạo bên trong của chúng.
2. Các hạt sơ cấp gồm phôtôn và các
leptôn (các hạt nhẹ) như : nơtriô, êlectrôn, pôzitron, ...) và các hađôn ; (các hạt nặng như : nơtron, prôtôn, mêzôn 7...)
3. Hệ Mặt Trời gồm : Mặt Trời ở trung tâm, tám hành tinh, rất nhiều các tiểu
hành tỉnh, các sao chổi và các thiên
thạch. Các thành viên này đều quay xung quanh Mặt Trời dưới tác dụng của lực vạn vật hấp dẫn, theo đúng định luật Kê-ple. Xung quanh mỗi hành tinh còn có các vệ tỉnh.
4. Mặt Trời là một ngôi sao, có nhiệt độ bề mặt là 6 000 K, nhiệt độ trong lòng lên đến vài chục triệu độ, tại đó xảy ra các phản ứng nhiệt hạch.
5. Thiên hà là một hệ các sao và tinh van quay quanh một tâm. Các sao đều được
hình thành từ các đám tinh vân. Trong
lòng các sao xảy ra các phản ứng nhiệt hạch. Sự tiến hoá của các sao phụ thuộc vào khối lượng ban đầu của chúng : Những sao có khối lượng nhỏ thì tiến hoá thành các sao trắt trắng, có nhiệt độ trong lòng rất cao và nhiệt độ bề mặt đến vài
vạn độ. Tà thấy chúng có màu trắng xanh ;
những sao có khối lượng lớn thì tiến hoá thành các sao kềnh đỏ, có nhiệt độ trong
lòng thấp và nhiệt độ bề mặt vài nghìn độ. Sau đó chúng tiến hoá thành các sao notron (punxa) phát xạ mạnh các sóng vô tuyến hoặc thành các lỗ đen, hoàn toàn không bức xạ điện từ.
221