Giáo trình khoa học trái đất

Chương 1 TRÁI ĐẤT TRONG KHÔNG GIAN1.1... Thiên hà không định hình Hình 1.7... Thông sô Thuỷtinh Kimtinh Trái Đất TĐ tinh Thổtinh ..... Thiên thạch sắt... Các móc tiến hoá của vũ trụ theo

Lư u ĐỨC HÁI - TRẦN NGHI

GIAO TRINH

T T r r - T Y * ĐHQGHN

PGS TS. LƯU ĐỨC HẢI - GS TS. TRẦN NGHI

t iễ n V iệ t N a m V ớ i m ụ c đ íc h dó, các tá c g iả đ à cố g ắ n g g iố i t h iệ u n h ữ n g

k h á i n iệ m và b ả n c h ấ t h ế t sức cơ b ả n c ủ a các h iệ n tư ợ n g tự n h iô n x ả y ra

b a o q u a n h T r á i Đ ấ t, t r ê n bê m ặ t, bê n t r o n g h à n h t in h c h ú n g ta v à liê n

q u a n đ ô n đời s ô n g co n n g ư ò i N ó i cách k h á c , c ấ u tr ú c , th à n h p h ầ n v à lịc h sử tiế n h o á c ủ a T r á i Đ ấ t đư ợc t á i h iệ n th e o q u a n đ iể m t iế p c ậ n hệ

th ô n g v à được bô cục t h à n h 8 c h ư ơ n g th e o t r ì n h tự lo g ic t ừ n g o à i vào

tr o n g , từ th ô g iớ i vô cơ đ ô n th ê g iớ i các s in h v ậ t, và cuối c ù n g là q u a n hệ

g iữ a T r á i Đ ấ t v à C on n g ư ờ i

T í n h h ộ th ô n g là tư tư ở n g x u y ê n s u ố t to à n bộ g iá o t r ì n h T rư ớ c h ế t,

b ạ n dọc dược g ió i th iệ u vẽ v ị t r í v à dờ i sô n g c ủ a T r á i Đ ấ t c h ú n g ta tr o n g

d ạ i g ia d in h T h á i D ư ơ n g hệ; tiế p th e o là g iớ i t h iệ u vê các q u y ể n c ủ a T r á i

v ă n , lu ậ n á n c ủ a m ìn h

T r o n g q u á t r ì n h b iê n soạ n v à h o à n t h iệ n g iá o t r ì n h , các tá c g iả lu ô n

n h ậ n dược sự d ộ n g v iê n , k h íc h lộ và tạ o d iề u k iệ n h ô t sức t h u ậ n lợ i của

L ã n h dạo T r ư ờ n g Đ ạ i học K h o a học T ự n h iê n Đ ạ i học Q u ố c g ia H à N ộ i,

C ô n g ty Cố p h ầ n sá ch Đ ạ i học D ạ y n g h ổ , N h à x u ấ t b ả n G iá o d ụ c c ũ n g

n h ư c á n bộ K h o a Đ ịa c h ấ t v à M ô i trư ờ n g , d ặ c b iệ t là G S N g u y ễ n c ẩ n ,

P G S C h u V ă n N g ợ i, P G S N g u y ễ n X u â n C ự, P G S H o à n g X u â n Cơ,

P G S N g u y ễ n N g ọ c K h ô i C ác tá c g iả x in đư ợc b à y tỏ lò n g b iế t ơn s â u sắc

d ô i v ớ i các cơ q u a n và cá n h â n n ó i t r ê n vê sự g iú p đ õ q u ý b á u nà y

T u y dã r ấ t cô g ắ n g v à nỗ lự c dê có m ộ t c ô n g t r ì n h c h ấ t ỈƯỢng tố t,

n h ư n g k h ó t r á n h dư ợc các sa i só t C ác tá c g iả x in t r â n t r ọ n g tiô p n h ậ n

v à c h â n t h à n h c á m ơn n h ữ n g ý k iô n d ó n g góp c ủ a các b ạ n d ồ n g n g h iệ p ,

b ạ n dọc g ầ n xa đê g iá o t r ì n h h o à n t h iệ n h ơ n t r o n g lầ n t á i b ả n sau

M ọ i góp ý x in g ử i về d ịa ch ỉ: B a n B iê n tậ p s á c h Đ ạ i h ọ c C ao đ a n g ,

C ô n g t y Cô p h ầ n sá ch Đ ạ i học - D ạ y n g h ề , 25 H à n T h u y ê n H à N ộ i

C á c t á c g iả

Chương 1 TRÁI ĐẤT TRONG KHÔNG GIAN

1.1 NHỬNG HIỂU BIẾT c ơ BẢN VỀ v ũ TRỤ, THIÊN HÀ, HỆ MẶT TRỜI

N h ữ n g k ế t q u ả q u a n trắ c và n g h iê n cứu h iệ n n a y c h ứ n g tó rằ n g v ũ t r ụ

là vồ tậ n T r o n g p h ầ n v ũ t r ụ m à con ng ư ời tìm h iế u được h iệ n n a y (bán

k ín h dến h à n g tỉ n ă m á n h sáng, n ă m á n h s á n g là k h o ả n g cách có độ d à i

b a n g q u à n g đ ư ờ n g á n h s á n g tr u y ề n tro n g c h â n k h ô n g tr o n g m ộ t n ă m ) th ì

v ậ t c h ấ t tồ n tạ i d ư ớ i d ạ n g dễ n h ậ n b iế t là các sao, tứ c là n h ữ n g th iê n th ế

k h ô n g lồ n ó ng, sá n g tư ơ n g tự n h ư M ặ t T rò i Các sao p h â n bô" tr o n g k h ô n g

g ia n k h ô n g đề u, tậ p t r u n g tạ o th à n h n h ữ n g hệ có h ìn h d ạ n g xác đ ịn h gồm

h à n g tỉ sao và được gọ i là th iê n hà Các th iê n h à th ư ờ n g có d ạ n g e llip , d ạ n g

đ ĩa xo ắ n v ớ i đ ư ờ n g k ín h từ h à n g chụ c đến h à n g tr ă m n g à n n ă m á n h sáng

K h o á n g cách t r u n g b ìn h g iữ a các th iê n hà lớ n h ơ n k íc h th ư ớ c các th iê n hà

cỡ ch ụ c lầ n Các sao tr o n g m ỗ i th iê n h à c ũ n g p h â n bô" k h ô n g đểu, đa sô" tậ p

t r u n g tr o n g m ộ t m ặ t p h ẳ n g được gọi là m ặ t p h ắ n g c h ín h hoặc m ặ t p h ắ n g

q u ỹ dạo của các th iê n hà T r o n g k h o ả n g k h ô n g g ia n giữ a các sao còn có v ậ t

c h ấ t tổ n tạ i d ư ớ i d ạ n g b ụ i, k h í, các h ạ t cơ b ả n , trư ờ n g đ iệ n từ , trư ờ n g hấ p

d ẫ n , v.v

N h ư v ậ v , có th ể m ô tả cấu tr ú c V ũ t r ụ b ằ n g sơ đồ đơn g iả n sau :

Vủ trù —> Thiên hà (Ngân Hà) —> Hệ M ặt Trời (Thái Dương hệ) —>

H ành tin h (Trái Đất) —> Vệ tin h (Mặt Trăng).

1.1.1 Thiên hà

T h iê n hà: (A tiế n g A n h : g a la x y ; p - tiế n g P h á p : g a la x ie , H á n V iệ t:

t in h hệ) là m ộ t tậ p h ợ p r ấ t lớ n các ng ô i sao liê n k ế t với n h a u b ằ n g lự c h ấ p

d ẫ n , tạo th à n h m ộ t hệ th ô n g q u a y x u n g q u a n h tâ m

Các th iê n hà k h á đa d ạ n g vê k íc h th ư ó c và sô lư ợ n g các ng ô i sao m à nó

ch ứ a bẽn tro n g M ộ t th iê n hà có th ể chứ a từ h à n g chụ c t r iệ u (1 0 7) đế n h à n g

n g à n tí (1 0 12) ng ô i sao T h iê n hà c ũ n g có k íc h th ư ớ c th a y đổ i từ 1.500 đên

3 0 0 0 0 0 nă m á n h s á n g (0 ,5 -1 0 0 kpc) T r u n g b ìn h , m ộ t th iê n hà có k h o ả n g

2 0 0 t i ngôi sao; k h ô i lư ợ n g m ỗ i th iê n h à gấp k h o ả n g 100.000 đên h à n g n g à n

tỉ (1 0 1") lầ n k h ô i lư ợ n g M ặ t T r ò i T r o n g th iê n h à , n g o à i các ng ô i sao còn có

v ậ t c h ấ t giữ a các ngôi sao (k h í, b ụ i và các h ạ t bức xạ vù tr ụ ) M ộ t th iê n hà

d iê n h ìn h th ư ờ n g có d ạ n g dô i xứ n g , d ư ờ n g k ín h k h o á n g 5 0 0 0 0 n ă m án h

s á n g (5 1 0 l( k m )

Hình 1.1 Thiẽn hà

Tốc dộ c h u y ể n d ộ n g của các ng ôi sao tro n g th iê n h à v à tốc dộ q u a y

q u a n h tâ m của b ả n th â n các th iê n hà dao dộ n g tro n g k h o a n g từ 10 2 0 k m /s

n a y b á n k ín h của nó k h o ả n g 15 t ỉ n ă m á n h sáng) Theo th ô n g k ê , t h iê n hà

lỏ n n h ấ t đã dược con n g ư ờ i p h á t h iệ n ra là T h iô n hà T r u n g tâ m c ủ a q u ầ n

th ể th iê n h à A b e ll 2029 (p h á t h iệ n th á n g 7 n ă m 1990), d ư ờ n g k ín h 5 ,6 tr iệ u

n à m á n h sá n g (gấp 80 lầ n th iê n hà c h ú n g ta d a n g sông)

P h â n lo ại t h i ê n h à :

D ự a th e o h ìn h th á i của các th iê n hà, K H u b b le dã c h ia các t h iê n hà

th à n h các k iê u : th iê n hà d ạ n g xo ắ n (c h iế m 60% ), th iê n hà e llip (1 5 % ), th iê n

hà d ạ n g th ấ u k ín h (20% ), th iê n hà k h ô n g đ ịn h h ìn h (3%) và 2% t h iê n hà còn lạ i k h ô n g được p h â n lo ạ i vì được coi là dặc b iệ t (n gư ờ i ta gọi là các th iê n

hà lù n )

* Thiên hà xoắn (A: s p ira l g a la x y ; P: g a la x ie s p ira le ) k ý h iệ u là s, gồm

có p h ầ n b ầ u h ìn h cầ u ở giừ a (gồm các ngôi sao g ià ) và p h ầ n đ ĩa (gồm các

ngôi sao tr ố c ù n g b ụ i và k h í) xoè

ngang (A: b a r r e d s p i r a l g a la x y ; H ình 1.2 Thiên hà xoắn

P: g a la x ie s p ira le b a rré e ), k ý h iệ u SB, là th iê n hà xo ắ n có m ộ t th a n h n g a n g

b à n g các sao đ i q u a tâ m , n ố i với h a i ta y x o ắ n ỏ h a i đ ầ u T u ý th e o sự p h á tLriến của ta y xo ắ n và k íc h thư ớc của bầu m à còn k ý h iộ u S Ba, S Bb h a y SBc

Hình 1.3 Thiên hà xoắn có thanh ngang do E.Hubble chụp năm 2005

* Thiên hà E llip (A: Ẽ llip t ic a l g a la x v ; P: g a la x ie e llip tiq u e ) k ý h iệ u là

K, là th iê n hà có d ạ n g h ìn h cầu hoặc e llip , gồm các sao g ià (n ên có m à u đỏ),

r â t ít k h í v à k h ô n g c h ứ a b ụ i N g ư ờ i ta th ư ờ n g đ ín h kò m th ê m các sô từ 0

dê n 7 đê c h i m ức độ th u ô n d à i (EO là tr ò n n h ấ t, E7 là th u ô n n h ấ t) Các

th iê n hà e llip th ư ờ n g là các th iê n hà n ặ n g n h ấ t M ộ t sô th iê n hà e llip được cho rằ n g là sự sáp n h ậ p của các th iê n hà xoắn

* Thiên hà d ạ n g thấu kín h (A: le n t ic u la r g a la x y ; P: g a la x ic

le n tic u la ir e ) k ý h iệ u là s o , là các th iẽ n hà có d ạ n g n h ư h a i cái đìa ú p vào

n h a u , là d ạ n g t r u n g g ia n g iử a th iê n hà xo ắ n và th iê n h à e llip T h iê n hà

n à y có b ầ u , đ ĩa và q u ầ n g n h ư n g k h ô n g có các ta y x o ắ n và h ầ u n h ư k h ô n g có

k h í g iữ a các sao

LJÌ~U 4 A TkiAn kA ciiỉr, H ình 1.5 Thiên hà dang thấu kính

* Thiên hà không đ ịn h h ìn h (A: ir r e g u la r g a la x y , P: g a la x ie

ir r é g u liè r e ) k ý h iệ u I r , có d ạ n g b ú i, h ìn h t h ù k h ô n g rõ rà n g ; có ‘k h ô i lư ợ n g nhỏ, gồm n h iề u sao trẻ , có n h iề u k h í giữ a các sao và có v à i t r u n g tâ m tạ o sao

Hình 1.6 Thiên hà không định hình Hình 1.7 Thiên hà lùn

* Thiên hà lùn (A: d w a r f g a la x y ; P: g a la x ie n a in e ), k ý h iệ u là d, có k íc h

C á c t h i ê n h à đ ặ c b i ệ t : th iê n hà bức xạ, q u a d a , th iê n h à tư ơ n g tác.

* Thiên hà bức xạ (A: S a y fe rt g a la x y ; P: g a la x ie a c tiv e ) là th iê n h à bức

xạ p h ầ n ló n n ă n g lư ợ n g từ v ù n g tâ m r ấ t nhỏ, ở các d ả i sóng n ằ m ngoài k h u vực á n h s á n g n h ìn th ấ y (th ư ờ n g là sóng vô

- T h iê n h à vô tu y ế n : (A : ra d io g a la x y , P: ra d io g a la x ie ): c h ủ yế u là các

th iê n h à e llip , bức xạ đ iệ n từ cực m ạ n h ỏ d ả i sóng vô tu y ê n N g ư ờ i ta cho

rằ n g , n g u ồ n n à n g lư ợ n g n à y b ắ t n g u ồ n từ m ộ t lỗ đen ở tâ m M ộ t sô" th iê n

h à vô tu y ế n có th ể là k ế t qu ả của sự va đ ậ p và hoà n h ậ p của h a i th iê n hà

* Q uada (A , P: q u a s a r), v iế t t ắ t là Q SO : là tô n gọi t ắ t củ a th iê n th ê tự a

n h ư sao h a y n g u ồ n bứ c xạ vô tu y ế n tự a n h ư sao, được A S a n d a g e (M ỹ )

p h á t h iệ n n ă m 1960 Đ ư ờ n g k ín h củ a Q u a d a n h ỏ (d ư ớ i 1 n ă m á n h sáng)

n h ư n g bức xạ vô tu y ế n m ạ n h n h ấ t tr o n g v ũ tr ụ H iệ n n a y đã b iê t tố i 60 00 0

q u a d a Q u a d a có n h iề u tí n h c h ấ t g iô n g th iê n hà bức xạ n ê n được coi là m ộ t

lo ạ i th iê n hà bức xạ ỏ r ấ t xa, có th ế có lỗ đen k h ố n g lồ ở n h â n th iê n hà

* Thiên hà tương tác: M ộ t sô th iê n hà k ế t th à n h n h ó m , đ ồ ng th ờ i bị

b iê n d ạ n g (có đ u ô i d à i h à n g ch ụ c v ạ n n ă m á n h sáng, có “ cầu n ô i” với n h a u )

Đó là do c h ú n g tư ơ n g tác với n h a u (va dập, n h ậ p là m m ộ t) T ro n g vủ t r ụ chí

có k h o á n g 2% th iê n hà tư ơ n g tác v ớ i n h a u M ộ t th iê n hà k h ô n g lồ có th ô

10 18 gam

tu v ố n K h í ỏ xa các sao có th ể b ị đốt n ó n g b ằ n g các t ia X, tia v ũ t r ụ hoặc bớ

só n g né n x u n g k íc h p h á t ra do h iộ n tư ợ n g nô siê u sao m ới hoặc va chạ m

tr ư ờ n g r ấ t yế u (yế u h ơ n từ trư ờ n g

T r á i Đ ấ t 1 0 0 0 0 0 lầ n ) và p h â n bô' k h ô n g đều T ừ trư ờ n g n à v h ầ u n h ư k h ô n g

V í dụ : từ trư ờ n g tá c đ ộ n g tớ i các e le c tro n có v ậ n tốc gần b ằ n g v ậ n tốc

á n h s á n g k h iế n c h ú n g p h á t ra sóng vô tu y ế n T ừ tr ư ờ n g n à y xoay các hạt

b ụ i th u ô n d à i vê m ộ t h ư ớ n g là m cho á n h sá n g các sao ỏ xa d i qua v ù n g có

h ạ t n h â n của n g u y ê n tử h e li, 2% là h ạ t n h â n n g u y ê n tử n ặ n g h ơ n h e li) đ i

x u y ê n q u a k h ô n g g ia n của v ũ t r ụ th e o n h iề u h ư ớ n g v ố i vậ n tố c hơn lOO.OOOkm/s

Các tia v ũ t r ụ được c h ia th à n h 2 lo ạ i là các Tia vủ trụ M ặt Trời (dược

tạ o ra tr o n g các v ụ b ù n g sá n g của M ặ t T r ờ i) và Gió M ặ t Trời

C ụ m t h i ê n h à ( l o c a l g r o u p ):

C ác th iê n hà k h ô n g p h â n bò' đ ồ n g đểu tr o n g k h ô n g g ia n m à th ư ở n g tậ p hợp th à n h n h ó m (cặp, c ụ m ), rồ i đến q u ầ n th ê (đ á m ), g ắ n k ế t bới Hực h ấ p

dâ n N g â n H à c ù n g v ớ i các th iê n hà lâ n cận tậ p hợp th à n h m ộ t C ụ m th iê n

hà đ ịa p h ư ơ n g tr o n g m ộ t k h o ả n g k h ô n g g ia n h ìn h e llip có đưòrug k ín h

k h o ả n g 7 -1 0 tr iệ u nă m á n h sáng T ro n g cụ m th iê n h à đ ịa p h ư ơ n g nà y có

k h o ả n g 30 th iô n hà , lớn n h ấ t là th iê n hà T iê n n ữ (A n d ro m e d a ) có 4 th iê n

q u ầ n th iê n hà (g a la x y c lu s te r), có k íc h th ư ớ c t ừ 5 60 t r iệ u nă m ánlh sáng,

k h ô i lư ợ n g t r u n g b ìn h v à i t r iệ u tỉ tấ n Q u ầ n th iê n h à T r in h nữ c h ứ a N g â n

H à, có k íc h th ư ớ c k h o ả n g 40 50 tr iệ u n ă m á n h sáng Ớ bắc b á n c ầ u , đôn

n a y các nh à th iê n v ă n đếm dược k h o á n g 300 q u ầ n th iê n hà T â m cá c q u ầ n

th iê n h à có m ậ t dộ th iê n hà r ấ t cao, các th iê n hà tr o n g q u ầ n th iê n h à cách

n h a u t r u n g b ìn h 5 lầ n đ ư ờ n g k ín h các th iê n h à và d i c h u y ể n vớ i tố»c độ cở l.OOOkm/s T ậ p hợp n h iê u c ụ m và q u ầ n th iê n hà tạo ra các siê u quầin th iê n

hà (s u p e rc lu s te r of‘ g a la x ie s ), có k íc h th ư ớ c 1 0 0 -3 0 0 t r iệ u n ă m á n h sáng,

k h ô i lư ợ n g cở 10 tr iệ u tỉ tấ n

S iê u q u ầ n th iê n hà T iê n nữ p h á t h iệ n n ă m 1953 có k íc h th ư ớ c k h o á n g

200 t r iệ u n à m á n h sáng, gồm k h o ả n g 100 c ụ m và q u ầ n th iê n hà với tâ m là

q u ầ n th iê n hà T iê n nữ S iê u q u ầ n th iê n hà n à y có d ạ n g đìa d ẹ t c h ứ a 60%

th iê n hà, 40% còn lạ i tạo th à n h các cấu trú c h ìn h sợi n ằ m ỏ p h ía tr ê n

h ư ớ n g ra p h ía đ ĩa C ụ m th iê n hà d ịa p h ư ơ n g tr o n g đó có N g â n H à n ằ m ở

m ép đ ìa và c h u y ể n d ộ n g vê p h ía tâ m (q u ầ n th iẽ n hà T iê n nữ) VỚI tốc độ

2 5 0 k m /s

Hình 1.16 Siêu quần thiên hà

Ngân H à : T h iê n h à tro n g đó

v ậ t c h ấ l n h ìn th ấ y dược của N g â n H à k h o a n g 3.1041 3 1 0 4 2 k ^ , gấp1,5 2.1011 k h ô i lư ợ n g M ặ t T r ò i (mO) N ế u k ể cả v ậ t c h ấ t tô i, k h ô i lư ợ n g

N g â n H à x ấ p xỉ 1012 mO T h iê n hà có k h o ả n g 200 -4 0 0 tỉ ng ồi sao, tro n g dó

có 10 tỉ ng ôi s a o lù n trắ n g T â m N g â n H à có n g u ồ n bức xạ vô tu y ế n m ạ n h , dược xem là m ộ t lỗ đen k h ổ n g lồ Đìa N gá n H à có dưòng k ín h 80.000 - 100.000

n ă m á n h sáng, d à y cõ 1.000 nă m á n h sáng Đ ĩa N g â n H à c h iế m tớ i 70%

k h ô i lư ợ ng, k h o ả n g 150 tỉ lầ n k h ô i lư ợ n g M ặ t T r ờ i H ệ M ặ t T r ò i của T r á i

Đ ấ t nằ m cách tâ m th iê n hà k h o ả n g 28 00 0 n ă m á n h sáng M ặ t T r ò i nằ m

g ầ n s á t m ặ t p h ẳ n g N g â n H à giữ a h a i n h á n h xo ắ n C u n g th ủ và D ũ n g sĩ

N h â n N g â n H à có m ậ t dộ sao d à y dặc, gấp 10 t r iệ u lầ n v ù n g n g o ạ i v i N h â n

N g â n H à là n g u ồ n bức xạ n ă n g lư ợ n g r ấ t m ạ n h về són g vô tu y ê n , tia hồ n g

n g o ạ i và tia g a m m a , n ê n được xem là m ộ t lỗ đen k h ố n g lồ V ù n g q u a n h

( S a tu rn ) , T h iê n v ư ơ n g tin h (U ra n u s ), H á i v ư ơ n g t in h (N e p tu n e ); ba h à n h

t in h lù n C eres, D iê m vư ơ n g tin h (P lu to n ), K ris ; v à n h d a i C u ip e r và đám

m â y O o r t ờ n g o à i cù n g Các h à n h tin h của T h á i d ư ơ n g hộ có các vệ tin h

q u a v x u n g q u a n h , m ộ t sô» h à n h t in h (M ộc t in h và T h ô tin h ) còn có v à n h đa i

b ụ i bao q u a n h X e n kõ g iữ a các h à n h t in h là các th iê n th ạ c h , b ụ i và sao

T h u ỷ t in h , n = 0 đ ô i với K im tin h , n = 1 đô i vớ i T r á i Đ ấ t, n = 2 d ô i với Hoả tin h K h o ả n g cách t r u n g b ìn h từ M ặ t T r ờ i tớ i T r á i Đ ấ t là 1 4 9 5 9 8 0 0 0 km

M ặ t Trời c h iế m tớ i 99% k h ô i lư ợ n g v ậ t c h ấ t củ a T h á i D ư ơ n g hệ,

k h o á n g 2.1 0*7 tấ n , gấp 3 3 3.0 00 lầ n k h ô i lư ợ n g T r á i Đ ấ t M ặ t T r ò i có b á n

k ín h 6 9 6 0 0 0 k m , gấp 110 lầ n b á n k ín h T r á i Đ ấ t và k h ô i lư ợ n g riê n g t r u n g

b ìn h là 1,409 g /cm :i, tư ơ n g ứ n g 0,256 k h ô i lư ợ n g riê n g của T r á i Đ ấ t N h iệ t

độ ớ tâ m M ặ t T r ờ i k h o ả n g 15 t r iệ u độ, n h iệ t độ bể m ặ t từ 5.500~6.000°c

A p s u ấ t ớ tâ m là 3 ,4 1 0 1C Pa, k h ô i lư ợ n g riê n g ớ tâ m 1 6 0g/cm :i G ia tốc trọ n g

tr ư ờ n g ỏ bể m ặ t M ặ t T r ồ i 2 7 4 m /s 2, gấp 28 lầ n ỏ bề m ặ t T r á i Đ ấ t; v ậ n tốc vũ

t r ụ cấp II ở bê m ặ t M ặ t T r ò i 6 1 7 ,7 k m /s T h à n h p h ầ n hoá học của M ặ t T rờ i

có 67 n g u y ê n tô" hoá học, c h ủ yếu gồm H (92,19% số n g u y ê n tử ), tiế p đen là

H e (7,8% sô" n g u y ê n tử ) Các n g u y ê n tô" k h á c r ấ t í t : o x i 0,061% ; c 0,03% ;

N 0,0 08 4% ; Fe 0 ,0 03 7% ; N e 0,0076% ; Si 0 ,0 03 1; M g 0,0024% ; s 0,0015% , các n g u y ê n tố còn lạ i 0,0015% M ỗ i g iâ y có k h o á n g 62 8,3 tr iệ u tấ n H b iê n

th à n h He; n h ư v ậ y sau m ỗ i g iâ y k h ô i lư ợ n g M ặ t T r ò i g iả m d i 4,3 tr iệ u tấ n

do n g u y ê n liệ u b a n d ầ u b ị b iế n đ ô i th à n h n à n g lư ợ n g th u ầ n tu ý , c ù n g với

k h o ả n g 6 0 0 0 0 0 tấ n k h í th o á t ra d ư ớ i d ạ n g h ạ t tro n g G ió M ặ t T r ò i N ă n g

lư ợ n g bức xạ to à n p h ầ n của M ặ t T r ờ i là 3 ,8 6 lO ^ y /s (W ) dưới d ạ n g bức xạ

đ iệ n lừ có bước sóng từ 0,01 nm đến 3 0 k m , c h ủ yôu tậ p tr u n g tro n g d ả i sóng '100 8 0 0 n m T r á i Đ ấ t h ằ n g nă m n h ậ n được từ M ặ t T r ờ i 7 5 1 1 0 15k W h , b ằ n g0,5 p h ầ n LÍ công s u ấ t bức xạ to à n p h ầ n của th iê n th ế n à y , tro n g sô" đó 50%

b ị m â y p h ả n xạ vào k h o ả n g kh ô n g , 15% b ị p h ả n xạ từ bê m ặ t, 5,3% được bê

m ặ t h ấ p th ụ T r o n g sô 29,7% n ă n g lư ợ n g n h ậ n dược còn lạ i ch ỉ có 1,7%

đư ợc th ự c v ậ t d ư ớ i nước h ấ p th ụ và 0,2% dược th ự c v ậ t cạn h ấ p th ụ N ă n g

lư ợ n g M ặ t T r ờ i tr u y ề n qua l r n 2 d iệ n tíc h v u ô n g góc với tia sáng tớ i T r á i Đ ấ t

ỏ b ô n ng oài k h í q u y ế n T r á i Đ ấ t được gọi là h ằ n g số M ặ t T rò i, có g iá t r ị th e o

sô liệ u của N A S A n ă m 1971 là 1 3 5 3 W /m 2 T r o n g đó, g iá t r ị tro n g v ù n g cực tím là 1 0 5 ,8 W /m 2, v ù n g á n h sán g n h ìn th ấ y là 6 4 0 ,4 W /m 2, tro n g v ù n g h ồ n g

n g o ạ i là 6 0 6 ,8 W /m 2 M ặ t T r ờ i tự xoa y x u n g q u a n h t r ụ c n g h iê n g 7,2° sơ vối

h o à n g đạo, vớ i tốc độ 2 ,0 2 5 k m /s ỏ x íc h đạo, c h u k ý q u a y tr u n g b ìn h là 28 ngày N goài ra , M ặ t T r ò i còn qu a y x u n g q u a n h tâ m N g â n Hà

L à m ộ t quá cầu k h í, M ặ t T r ò i k h ô n g có r a n h g iớ i rõ rệ t, câ u t r ú c gồm các lớ p bên tro n g : n h â n , v ù n g bức xạ, v ù n g đôi lư u ; các lớ p bê n n g o à i:

q u a n g cầu, sắc cầu và v à n h n h ậ t hoa N h â n hoặc lỏ i M ặ t T r ò i có b á n k ín h

k h o ả n g 2 0 0 0 0 0 k m , c h iế m m ộ t nửa k h ô i lư ợ n g , là n ơ i d iễ n ra các p h ả n ứ n g

tổ n g hựp h ạ t n h â n , có n h iệ t dộ đến 25 t r iệ u độ V ù n g bức xạ bao q u a n h

n h ả n d à y k h o ả n g 32 5 0 0 0 3 8 0 0 0 0 k m là n ơ i tr u y ề n n ă n g lư ợ n g r a bên

n g o à i, ch ủ yếu dư ới d ạ n g bức xạ, có n h iệ t độ từ 3 - 8 t r iệ u độ V ù n g đ ô i lư u

d à y k h o ả n g 140.000 2 0 0 0 0 0 k m là nơ i tr u y ể n n ă n g lư ợ n g ra bên ngoài

c h ủ yế u b ằ n g đ ố i lư u Q u a n g cầu d à y k h o ả n g l.OOOkm , p h á t ra á n h sáng

n h ìn th ấ y N h iệ t dộ q u a n g cầu th a y đ ố i từ 5.800°c ỏ m é p tr o n g tớ i 4 5 0 0 °c

ỏ m ép ng oài, s ắ c cầu là lớp k h í q u y ể n d ư ớ i của M ặ t T r ò i, d à y 5 0 0 0 lO.OOOkm, có m à u h ồ n g đỏ k h i n h ậ t th ự c N h iệ t độ của s ắ c cầu tă n g từ tro n g ra n g o à i, từ 4 5 0 0 °c ỏ bên tr o n g dến 20.000°c ở bên n g o à i, s ắ c cầu chứa các lư ờ i lử a , c h â n các ta i lứa N h ậ t ho a là lớ p k h í q u y ê n n g o à i của

M ặ t T r ò i, vư ơ n xa tớ i n h iề u t r iệ u k m tro n g k h ô n g g ia n g iữ a các h à n h tin h

N h iệ t độ n h ậ t hoa k h o ả n g 1 -2 t r iệ u độ c T h à n h p h ầ n n h ậ t hoa là các c h â t

k h í r ấ t lo ă n g vối m ậ t dộ xấ p x ỉ 10 lõg/cm \ b ị io n hoá cao độ T r ê n M ặ t T r ò i

th ư ờ n g x ả y ra các h iệ n tư ợ n g ch ú yếu : v ế t de n, v ê t sá n g , v ê t b ù n g sá n g , các

ta i lử a , G ió M ặ t T r ò i, v.v v ế t đen là các v ù n g k h í lạ n h , có từ tr ư ờ n g m ạ n h

n g ăn cản lu ồ n g n h iệ t dốì lư u th o á t ra từ M ặ t T r ò i P h ầ n g iữ a v ê t đen

th ư ò n g tô i n h ấ t, có n h iệ t độ th ấ p từ 3.000 - 4.500°c, p h ầ n s á n g h ơ n bao

q u a n h có n h iệ t độ 4.500 5 0 0 0 °c v ế t đen x u ấ t h iệ n tr o n g th ò i g ia n t ừ v à i

n g à y cho tớ i v à i th á n g , k íc h th ư ớ c th a y đổ i từ 2 0 0 0 k m đến 3 0 0 0 0 k m , rồ i

la n th à n h n h ó m kéo d à i hơ n lOO.OOOkm M ỗ i n ă m tố i th iể u có 50 n h ó m v ế t đen, tố ì da 500 n h ó m Sô" v ế t đen tr ê n M ặ t T r ờ i b iế n th iê n th e o c h u k ỳ 11

n ã m và 100 n ă m Các v ế t b ù n g sáng x u ấ t h iộ n tr o n g th ờ i g ia n từ v à i p h ú t dên m ộ t giờ tr o n g sắc cầu, p h ó n g vào k h ô n g g ia n các h ạ t n g u y ê n tử có n ă n g

lư ợ n g lớn k h o ả n g 1 -lO O M e V dược gọi là các t ia v ũ t r ụ của M ặ t T r ò i G ió

M ặ t T r ò i là các d ò n g h ạ t n h â n n g u y ê n tử , các h ạ t tíc h đ iệ n , c h ủ y ế u là

p ro to n và e le c tro n có n ă n g lư ợ n g k h o ả n g 1.000 e V /n u c le o n , vớ i tốc độ 40 0

5 0 0 k m /s G ió M ặ t T r ò i th ổ i các k h í tro n g sao c h ổ i, tạ o ra đ u ô i sao c h o i ngược v ớ i M ặ t T r ò i, c ũ n g n h ư n h iễ u lo ạ n từ trư ờ n g T r á i Đ ấ t, th ư ờ n g gọ i là bão từ

C á c h à n h t i n h t r o n g T h á i D ư ơ n g hệ:

H à n h t in h th e o k h á i n iệ m m ớ i được áp d ụ n g từ 2 4 /0 8 /2 0 0 6 là m ộ t

th iê n th ê q u a y tr ê n q u ỹ đạo q u a n h M ặ t T r ờ i, có k h ô i lư ợ n g đ ủ lớ n đê tr ọ n g

lực: Ih à n g các lực liê n k ê t v ậ t rắ n và tạ o cho nó sự cân b ằ n g th u ỷ tìn h ,

k h ô n g có th iê n th ế nà o ớ gầ n q u ỹ đạo của nó T á m h à n h t in h tr o n g T h á i

K h í q u y ể n T h u ỷ t in h r ấ t m ỏ n g và lo ă n g (tư ơ n g đ ư ơ n g m ậ t độ k h í q u yể n

T r á i Đ ấ t ở dộ cao 6 2 0 k m ); bao gồm 31,7% K ; 24,9% N a ; 9,5% o n g u y ê n tử ; 5,6% 0 p h â n tứ ; 7% A r ; 5,9 % H e ; 5,2% N ; 3,6% C 0 2 N h iệ t độ bê m ặ t T h u ý

t in h ỏ p h ía k h u ấ t M ặ t T r ò i từ -160°c đế n 180°c, ở p h ía đ ố i d iệ n v ớ i M ặ t

T r ò i lê n đế n 4 3 0 °c , t r u n g b ìn h là 19 0 °c T ừ trư ờ n g T h u ỷ t in h r ấ t y ế u , b ằ n g 1% từ trư ờ n g T r á i Đ ấ t Đ ịa h ìn h bề m ặ t T h u ỷ t in h k h ô n g b ằ n g p h a n g , với

n h iề u m iệ n g p h ễ u v à n ú i cao

Kim tin h (V e n u s ) là h à n h t in h gầ n T r á i Đ ấ t n h ấ t, xoa y q u a n h tr ụ c

c h ậ m n h ấ t và là m ộ t tr o n g h a i h à n h t in h xo a y ngược c h iề u (từ tâ y sang

d ô n g ), k h iế n cho th ò i g ia n q u a y m ộ t v ò n g x u n g q u a n h tr ụ c d à i (224 ng à y

T r á i Đ ấ t) h ơ n th ò i g ia n q u a y m ộ t vò n g q u a n h M ặ t T rờ i K im t in h có n h â n

s ă t và n ik e n d ư ờ n g k ín h 6 0 0 0 k m , lớp c ù i b ằ n g đá d à y k h o ả n g 3 0 0 0 k m và lỏp vò đá s ilic a t d à y 5 0 k m K h í q u y ể n K im t in h r ấ t d ậ m đặc (gấp 93 lầ n k h í

q u y ể n T r á i Đ ấ t), tr o n g dó k h í C 0 2 c h iế m 96% , 3% n itơ ; ngoàj ra còn có c o ,

S 0 2, HC1, H F , A r , h ơ i nư ớc, tạ o nê n h iệ u ứ n g n h à k ín h r ấ t cao và các đá m

ị ~ ĐAI HỌC QUỐC G iA HÀ NÒ ỉ

m â y m ư a a x it s u n íu ric N h iệ t độ bể m ặ t K im t in h dao đ ộ n g tù 460 /I8 0 UC.

K im t in h k h ô n g có từ trư ờ n g Đ ịa h ìn h của K im t in h c h ủ yêu là d ồ n g b a n g (60% d iộ n tíc h bề m ặ t), đ ỉn h n ú i nơ i cao n h ấ t d ạ t 1 1.250m

lê n đ ế n 2 0 - 2 2 uC Hoả t in h k h ô n g có từ trư ơ n g Đ ịa h ìn h tư ơ n g đỏi b ằ n g

N H ;j, C H ị , h ơ i nước, ê ta n , a x e tile n , p , M ộc t in h toả n h iệ t g ấ p 1,67 lầ n so

vớ i lư ợ n g n h iệ t n h ậ n dược từ M ặ t T r ò i, có từ tr ư ờ n g g ấ p 12 lầ n từ trư ờ n g

T r á i Đ ấ t M ộ c t in h có ba v à n h đ a i v ậ t c h ấ t bao q u a n h gồm v à n h Q u ầ n g (H a lo R in g ) d à y 2 2 8 0 0 k m , v à n h C h ín h ( M a in R in g ) d à y 6 4 0 0 k m , v à n h

G o s s a m e r d à y 8 5 0 0 0 k m

T h ố tin h (S a tu rn ) có n h â n dá và b ă n g , d ư ò n g k ín h lõ.O O O km , lớp c ù i

tr o n g là l i k im lo ạ i lỏ n g d à y 1 5 0 0 0 km , lớp c ù i n g o à i là H p h â n tử ló n g d à y

3 0 0 0 0 k m T h ổ t in h n h ậ n được í t n h iệ t từ M ặ t T r ờ i so v ớ i lư ợ n g n h iệ t toà ra

b ẽ n n g o à i, n h iệ t dộ tâ m k h o ả n g 15.000ƯC, n h iệ t độ bề m ặ t 1 3 8 °c T ừ

tr ư ờ n g T h ô t in h m ạ n h gấp 500 lầ n từ trư ờ n g T r á i Đ ấ t K h í q u y ể n T h ổ t in h gồm các d á m m â y N H ị T h ố t in h có 7 v à n h đ a i v ậ t c h ấ t xếp th e o th ứ tự từ

Thiên vương tin h (U ra n u s ) có tr ụ c xoav n a m g ầ n t r ù n g vớ i m ặ t p h a n g

q u ỹ dạo, đ ồ n g th ò i tự xoay từ dồ n g san g tâ v , tư ơ n g tự n h ư K im t in h T h iê n

v ư ơ n g t in h có n h â n b à n g dá rắ n đ ư ờng k ín h 16.000 lĩ.O O O k m , c h iê m tớ i 25% k h ô i lư ợ n g h à n h t in h , lớp c ù i b ằ n g b ă n g đá, k h í N H j và C H | d à y

3 2 0 0 0 k m ; d ạ i d ư ơ n g p h ủ k ín bề m ặ t là m b à n g nước và v ậ t liệ u đá K h í

q u y ể n d à y l.OOOkm, gồm 85% H ; 12% H e; 3% C H ị Á p s u ấ t k h í q u y ể n tạ i bề

m ặ t l2 0 k P a , b à n g 1,2 lầ n T r á i ỉ)ấ t N h iệ t dộ n h â n T h iê n v ư ơ n g t in h là õ.OOOuC, bổ m ặ t 205°c T ừ trư ờ n g xấ p x i từ trư ờ n g T r á i Đ ấ t B ô n n g o à i

T h iê n vương tin h có 13 v à n h đ a i v ậ t c h ấ t b ằ ng dá và b ụ i bao q u a n h x íc h dạo

Hải vương tin h (N e p tu n e ) có n h â n b à n g đá d ư ò n g k ín h M OOOkm, lớ p

c ù i b ằ n g nước đá, CH , và N H ;ỉ d à y k h o á n g 10.000 - lõ.OOOkm K h í q u y ể n

H ả i vư ơ ng t in h gồm 84% H ; 12% H e và 2% C H ị Á p s u ấ t k h í q u y ể n tr ê n bề

m ậ t d ạ t 3 0 0 k P a L ư ợ n g n h iộ t toả ra từ H ả i v ư ơ n g t in h gấp 2,7 lầ n lư ợ n g

n h iệ t th u dược từ M ặ t T r ò i N h iộ t dộ n h â n H ả i v ư ơ n g t in h 5 0 0 0 °c , bề m ặ t

2 2 0 °c T ừ trư ờ n g x ấ p x i từ trư ờ n g T r á i Đ ấ t H ả i vư ơ n g t in h có 6 v à n h đ a i

v ậ t c h ấ t bao q u a n h : G a lle d à y 4 1 9 0 0 k m , L a v e r r ie r d à y l i o k m , L a s s e ll d à y 'l.OOOkm, A ra g o d à y lO O km , A d a m s rộ n g 5 0 km

Các sô liệ u cơ b a n về các h à n h t in h tr o n g T h á i D ư ơ n g hệ dược tậ p

t r u n g và tr ì n h b à y tr o n g b á n g 1.1

Bảng 1.1 Sô liệu cơ bản về các hành tinh trong Thái Dương hệ

tinh

Kimtinh

Trái Đất (TĐ)

tinh

Thổtỉnh

Thiênvươngtinh

HảivươngtinhCác tham số quỹ dạo

Chu kỳ qjay quanh

Mãt Trời

- tính theo ngáy TĐ

- tính bằnc nảm TĐ

87,970,241

224,70,615

365.261,0

686,981,881

4.332,5911,826

1075929,46

30.685164,79

90.465247,7Khoáng cách TB

đến M.Trơi

- tính bằng đvtv

- tính bằng triệu km

0,38757,9

0,723108,2

1149,6

1,524227,9

5,203778,3

9,5391.427

19,182.869,5

30,064.497Khoảng :ách đến

Trái Đằt (Km)

- tôi thiểu

- tố! đa

80219

39-42257

00

55-57

380 - 400

590965

1.2001.650

2.7003.100

4.3474.647

Độ nghiérg của quỷ

dao so vớ hoang dao

Thông sô Thuỷ

tinh

Kimtinh

Trái Đất (TĐ)

tinh

Thổtinh

Thiênvươngtinh

Haivươngtinh _ _Các thông sô chuyên động quanh trục

Chu kỳ xoay tính

bằng đơn vị TĐ

58,65ngày

243ngày

23h56'4" 24h37'23" 9h50'30" 10h14' 17h14' 16h07’

Ngay M.Trời TB

tính bảng đơn vị TĐ

175,9ngày

116,8ngày

12.1050,95

12.7561

6.7940,53

142.98411,21

120.5369,46

51.1184,01

49.5283,88

Khối lượng riêng

2611,9

1361

590,43

5,00,037

1,50,011

0,370,0027

0,150,0011

Cá c v ệ t i n h t r o n g T h á i D ư ơ n g hệ

T r ừ T h u ỷ t in h v à K im t in h , các h à n h t in h tro n g T h á i D ư ơ n g hệ để u có các vệ t in h q u a y q u a n h m ìn h với sô lư ợ n g r ấ t k h á c n h a u , í t n h ấ t là T r á i

Hình 1.20 Trái Đất và Mặt Trăng

*V ành đai tiếu h à n h tinh

Tiếu h à n h tin h là các h à n h t in h n h ỏ b ằ n g dá và sắ t, có k íc h th ư ớ c gần l.OOOkm, q u a y q u a n h M ặ t T r ờ i th e o các q u ỹ dạo h ìn h e llip Các v ậ t th ề nh ỏ

hơ n lOOm th ư ờ n g được gọi là vàn tinh.

T h e o th ô n g kê, h iệ n n a y tro n g T h á i D ư ơ n g hệ, n g ư ờ i ta tìm ra k h o ả n g

hơ n 30 tiê u h à n h t in h có đ ư ờ n g k ín h tr ê n 2 0 0 k m , 800 tiể u h à n h t in h đư òng

k ín h 80 - 2 0 0 k m Đ en c u ô i n ă m 2005, n g ư ờ i ta đã xác đ ịn h được q u ỹ dạo của h ơ n 120.000 tiể u h à n h tin h L ú c đ ầ u c h ú n g được đ ặ t tê n th e o tê n các v ị

th ầ n , p h ụ nừ , đ à n ông, các n h à k h o a học và k ý h iệ u

K h o ả n g 98% tiể u h à n h t in h tậ p tr u n g ở v à n h d a i tiể u h à n h t in h nằ m giừ a q u ỹ dạo củ a Sao H oả và Sao M ộc M ộ t sô" k h á c có th ê n ằ m ở v à n h đ a i

K u ip e r p h ía n g o à i q u ỷ dạo Sao H ả i V ư ơng

Q u ỹ dạo củ a các tiể u h à n h t in h tư ơ n g đốì th u ô n d à i, tu y n h iê n , tâ m sai

í t k h i v ư ợ t q u á 0,4 ( tr u n g b ìn h là 0,15) Độ n g h iê n g củ a c h ú n g so với ho à n g dạo th ư ờ n g c h ỉ v à i độ C h u k ỷ q u a y q u a n h T r á i Đ ấ t của các tiế u h à n h tin h

th ư ờ n g là 3 - 9 n ă m

C ác n h à th iê n v ă n cho rằ n g , v à n h đ a i tiể u h à n h t in h là lư ợ n g v ậ t c h ấ t

có từ th ò i sd k h a i của T h á i D ư ơ ng hệ và k h ô n g th ô k ê t tụ n ổ i th à n h m ộ t

h à n h t in h v ì c h ịu sức h ú t cản p h á m ạ n h của Sao M ộc Có th ê v à n h d a i tiế u

h à n h t in h là m ộ t h à n h t in h chưa h o à n th à n h T o à n bộ k h ô i lư ợ n g các tiể u

h à n h t in h k h o ả n g 2 ,3 1 0 1H tấ n (b ằ n g 3% k h ô i lư ợ n g của M ặ t T ră n g )

Vành đai K uiper (K ư ip e r B e ll) (h ìn h 1.22) là k h u vực v à n h đ a i chứa các th iê n th ê đá và b ă n g (sao ch ổ i và các tiể u h à n h t in h ) n ằ m cách M ặ t T r ò i

k h o ả n g 4 ,5 -7 ,5 tỉ k m H iệ n na y ng ư ờ i ta p h á t h iệ n ra v à n h d a i n à y có

k h o á n g 70.000 v ậ t th ổ d ư ờ n g k ín h lớ n hơn lOOkm Đ ôn n ă m 1998, H iộ p hội

T h iê n và n Q uôc tẽ đã xếp Sao D iê m V ư ơ n g và vệ t in h C h a ro n của I1Ó vào

v à n h đ a i nà y

Hình 1.21 Tiểu hành tinh

V à n h d a i n à y có h ìn h x u y ê n cầu, chứ a k h o á n g v à i n g h ìn t í sao ch ố i

n h ư n g tô n g k h ô i lư ợ n g của c h ú n g có lẽ k h ô n g vư ợ t qu á k h ố i lư ợ n g của m ộ t

h à n h t in h cồ Sao T h iê n V ư ơ n g h a y sao H ả i V ư ơ n g V à n h đ a i n à y th ự c tế

b á t đ ầ u bên tr o n g q u ỹ dạo Sao H ả i V ư ơ n g , gồm n h ữ n g m á n h vở g iô n g vớ i

v à n h d a i các tiê u h à n h t in h n h ư n g được tạo th à n h c h ủ yếu từ b ă n g và rộ n g

lớ n hơn N ó n ằ m ỏ k h o ả n g g iừ a 30 A Ư và 50 A U tín h từ M ặ t T r ò i V ù n g

n à y dược cho là nơi k h ở i n g u ồ n cua n h ử n g sao chổ i n g á n h ạ n , n h ư sao c h ổ i

H a lle y M ặ c d ù ng ư ờ i ta ước tín h có k h o ả n g 7 0 0 0 0 v ậ t th ỏ ỏ v à n h d a i

K u ip e r có d ư ờ n g k ín h lớ n hơn lO O km , tổ n g k h ô i lư ợ n g của v à n h d a i K u ip e r

r ấ t nh ỏ , có lè tư ơ n g đ ư ơ n g h a y hơi lớ n h ơ n k h ố i lư ợ n g T r á i Đ ấ t N h iề u v ậ t

th ê ở v à n h d a i K u ip e r có q u ỹ đạo bên n g oài m ặ t p h a n g h o à n g đạo Sao

D iê m V ư ơ n g dược coi là m ộ t p h ầ n của v à n h đ a i K u ip e r G iô n g n h ư n h ữ n g

v ậ t th ế k h á c tr o n g v à n h d a i, nó có q u ỷ dạo lộch tâ m n g h iê n g 17 dộ so với

m ặ t p h a n g h o à n g dạo và ớ k h o ả n g cách từ 29,7 A U ỏ đ iể m gầ n n h ấ t đ ế n49,5 A U ỏ đ iể m xa n h ấ t Các v ậ t th ể th u ộ c Vcành d a i K u ip e r có q u ỳ dạo

g iô n g vớ i Sao D iê m V ư ơ n g dược gọi là th iê n th ổ k iể u D iê m V ư ơ n g T in h

M ộ t sô" v ậ t th ế có q u ỹ dạo tư ơ n g tự n h a u c ũ n g được gộp th à n h n h ó m

dạo r ấ t lệch tâ m , th ư ờ n g

d iê m cậ n n h ậ t ở bê n tro n g

q u ỹ đạo của các h à n h tin h

h à n h tin h Các sao c h ố i chu

ký d à i có (‘hu k ỳ kéo d à i h à n g n g h ìn n ă m M ộ t sô sao chồi có q u ỷ dạo h ìn h

h y p e rb o l có th ê có n g u ồ n gốc bôn n g o à i H ệ M ặ t T r ờ i K h i ó xa M ặ t T r ò i, sao

c h ố i chỉ gồm m ộ t n h â n b ằ n g b ă n g “ b ẩ n ” và b ụ i, đôi k h i có cả các m ẩ u dá và

k h ô n g n h ìn dược b ằ n g m á t th ư ờ n g K h i tớ i g ầ n M ặ t T r ờ i, b ă n g th ă n g hoa,

k h í và b ụ i th o á t ra từ n h â n tạ o th à n h lớp vỏ sáng, tạ o th à n h đầ u và tóc sao

c h ố i, đó c h ín h là k h í q u y ể n cúa sao chổi G ió M ặ t T r ù i th ố i tóc sao ch ồ i về

được tạ o th à n h từ b ă n g dê b a y hơ i và có q u ỹ

H inh 1.23 Sao chổi

h ư ớ n g dối d iệ n với h ư ớ n g M ặ t T r ờ i tạ o th à n h đ u ô i sao ch ố i (k h í d ạ n g

p la s m a ) m ả n h , th á n g và có m à u hơi x a n h , kéo d à i h à n g tr ă m tr iệ u k in K lìi liế n lạ i gần M ặ t T r ò i, d u ô i sao chổ i d i sau d ầ u n h ư n g k h i xa M ặ t T r ò i, d u ô i của nó lạ i đ i trư ớ c

N h â n của sao chổ i có k íc h th ư ố c k h o ả n g 1 tố i v à i ch ụ c k m Đ ầ u và tóc sao chổ i th ư ờ n g có k íc h th ư ớ c 5 0 0 0 0 -2 5 0 OOOkm K h ô i lư ợ n g sao chỏi r â t

bó, chỉ b ằ n g m ộ t p h ầ n t r iệ u k h ô i lư ợ n g của T r á i Đ ấ t T ố n g k h ô i lư ợ n g tấ t cả các sao chổi có lè b ằ n g 1/10 k h ô i lư ợ n g của T r á i Đ ấ t Các sao c h ô i d à i h ạ n (chu k ỳ d à i từ 200 n ă m tr ở lê n ) cư t r ú ở đ á m m â y O o rt rìa hệ M ặ t T rò i

T ro n g v à n h đ a i K u ip e r c ũ n g có k h o ả n g 100 t r iệ u sao ch ổ i n g ắ n h ạ n V ậ n tốc của sao chồ i th a y đổi từ h ơ n l.O O O km /h ở k h o ả n g cách k h ô n g xa M ặ t

T r ò i cho tớ i 2 tr iệ u k m /h k h i tớ i gần M ặ t T r ò i T ừ th ờ i th ư ợ n g cô đến n a y dà

g h i n h ậ n được 1 2 0 0 -1 8 0 0 lầ n sao ch ổ i x u ấ t h iệ n H iệ n n a y , h ằ n g nă m

ng ư ờ i ta tìm ra được 2 0 -3 0 sao ch ổ i m à p h ầ n lố n k h ô n g n h ìn th â y được

b à n g m ắ t th ư ờ n g Sao chổi dược h ìn h th à n h ở rìa hệ M ặ t T r ò i p h ía n g o à i Sao H ả i V ư ơ ng N ơ i n à y c h ịu r ấ t í t lự c h ấ p d ẫ n từ t r u n g tâ m n ê n v ậ t c h ấ t

k h ô n g rơ i vào đìa tiề n M ặ t T r ờ i đê tr ở th à n h M ặ t T r ờ i và các h à n h tin h T ạ i

dâ y, n h iệ t độ c ũ n g r ấ t th ấ p k h iế n cho các c h ấ t n h ư c a rb o n ic , m e ta n và nước đều b ị đóng b ă n g

Thiên thạch (M e te o rite ): là p h ầ n còn sót lạ i (chưa ch á y h ế t) rơ i x u ô n g

T r á i Đ ấ t của các tiể u h à n h tin h H ằ n g n ă m có tớ i gầ n 2 0 0.0 00 th iê n th ạ c h

rơ i xu ố n g T r á i Đ ấ t T r u n g b ìn h cứ 30 n ă m lạ i có m ộ t th iê n th ạ c h n ặ n g 50

tấ n rơ i x u ố n g đ á t T h iê n th ạ c h h ầ u h ế t là các m ả n h sao của các tiế u h à n h

t in h , m ộ t số là m ả n h n h â n của sao ch ổ i và b ị vở th à n h n h iề u m ả n h trư ớ c

k h i rơ i xu ố n g đ ấ t N g ư ờ i ta c h ia th iê n th ạ c h th à n h 3 lo ạ i:

T h iê n th ạ c h đá: th ư ờ n g cấ u tạ o từ các k h o á n g s ilic a t ( o liv in và

p y ro x e n ) T h iê n th ạ c h dá c h iế m 92% th iê n th ạ c h và dược c h ia th à n h 2 d ạ n g

là : th iê n th ạ c h h ạ t (c h o n d rit) c h iế m 84% lư ợ n g th iê n th ạ c h và th iê n th ạ c h

m ộ t nửa, s ilic a t c h iế m k h o á n g m ộ t nử a

k h ô i lư ợ n g của th iê n th ạ c h D ạ n g th iê n

th ạ c h n à y c h iế m k h o ả n g 2% sô lư ợ n g th iê n th ạ c h

Hình 1.24 Thiên thạch sắt

N g à y n a y, n g ư ờ i ta còn xác đ ịn h dược le c t it là các m ả n h đá của T r á i

Đ ấ t bị b á n lê n k h ô n g tr u n g rồ i rơ i tr ớ lạ i T r á i Đ ấ t chứ k h ô n g p h ả i có n g u ồ n gốc từ n g o à i T r á i Đ ấ t

1.2 CÁC HỌC THUYẾT VỂ NGUỔN G ố c v ũ TRỤ, THÁI DƯƠNG HỆ VÀ TRÁI ĐẤT

1.2.1 Lý thuyết Vụ nô lớn và nguón gốc vũ trụ

L ý t h u y ế t V ụ n ổ lố n dược đưa ra dự a tr ê n cơ sỏ các th à n h tự u của lý

th u y ế t và th ự c n g h iệ m V ê m ặ t th ự c n g h iộ m , n ă m 1910, n h à k h o a học

V e s to S lip h e r và sau n à y là C a rl W ilh e lm W ir t z dã xác đ ịn h rằ n g , h ầ u h ế t các t in h v â n h ìn h xo á y ôc đ a n g rò i xa T r á i Đ ấ t, n h ù n g họ k h ô n g n h ậ n ra ý

n g h ía của v iệ c n à y , h ọ c ũ n g k h ô n g n h ậ n ra dược các t in h vâ n dó là các

th iê n hà ỏ n g o à i N g â n H à của c h ú n g ta C ũ n g vào n h ữ n g n ă m 1910, lý

th u y ế t tư ơ n g đôi rộ n g của A lb e r t E in s te in th ừ a n h ậ n m ộ t vũ t r ụ k h ô n g

t ĩn h tạ i V ũ t r ụ được m ô tả b ằ n g m ộ t te n sơ m e tric , là m ộ t v ũ t r ụ d a n g g iã n

nỏ hoặc d a n g co lạ i N h ư n g b ả n th â n E in s te in lạ i cho rằ n g m ộ t v ũ t r ụ n h ư

th e là sa i v à ôn g đã b ố s u n g m ộ t h ằ n g sô" v ũ tr ụ , có tá c d ụ n g n h ư m ộ t lực

h ú t đế có th ể mô tả m ộ t v ũ t r ụ t ĩn h tạ i N g ư ờ i đ ầ u tiê n n g h iê n cứu th u y ế t

tư ơ n g đô i rộ n g m ộ t cách n g h iê m tú c m à k h ô n g cần đế n h ằ n g số v ũ t r ụ là

A le x a n d e r P rie d m a n n , và ô n g đưa ra các p h ư ơ n g t r ì n h m ô tả cho v ủ t r ụ

F r ie d m a n n L e m a tre -R o b e rts o n -A V a lk e r N ă m 1927, m ộ t th ầ y tu ng ư ời B ỉ

tê n là G e o rge s L e m a tr e c ũ n g đưa ra các p h ư ơ n g tr ì n h F rie đ m a n n

L e m a tre - R o b o rts o n W a lk e r m ộ t cách dộc lậ p dựa tr ê n các q u a n s á t về sự

lù i xa của các t in h v â n h ìn h xoá y ốc, và g iả t h iế t rà n g v ũ t r ụ b ắ t đ ầ u từ

m ộ t "v ụ nô" của m ộ t "n g u y ê n tử n g u y ê n th ủ v " , sau n à y gọi là "V ụ nô lớ n "

N à m 1929, E d w in H u b b le đã dư a ra các cơ sở th ự c n g h iệ m cho lý

th u y ế t củ a L e m a tre H u b b le ch ứ n g m in h rằ n g , các t in h vâ n h ìn h xo á y ốc là các Lhiôn h à và ôn g do k h o ả n g cách g iừ a c h ú n g b ằ n g các ng ô i sao C e p h e id

Ô n g p h á t h iệ n ra r ằ n g các th iê n h à d a n g rờ i ra xa c h ú n g ta the o t ấ t cả các

h ư ớ n g vớ i v ậ n tốc tí lệ với k h o ả n g cách g iữ a c h ú n g Sự g ià n nở n à y dược gọi

là đ ịn h lu ậ t Ilu b b le Do sự g iớ i h ạ n của n g u y ê n lý vũ tr ụ , đ ịn h lu ậ t H u b b le gợi ý rằ n g v ũ t r ụ đ a n g g iã n nở Đ iề u n à y cho p h é p h a i k h ả n ă n g t r á i ngược

n h a u có th ế x ả y ra K h ả n ă n g th ứ n h ấ t là lý th u y ế t vê V ụ nồ lớ n của

L e m a tre , v à sa u dó dược G eorge Gamovv m ở rộ n g là đ ú n g K h ả n ă n g th ứ

h a i là v ủ t r ụ tu â n th e o m ô h ìn h tr ạ n g th á i d ừ n g của F re d H o yle , tro n g dó,

v ậ t c h ấ t đư ợc tạ o ra k h i các th iê n hà c h u y ê n d ộ ng ra xa k h ỏ i n h a u T heo

m ô h ìn h c ủ a H o y le , v ũ t r ụ gần n h ư k h ô n g đô i th e o th ờ i g ia n T h ự c ra c h ín h lỉo y le là n g ư ờ i dă đ ặ t tẽ n cho ]ý th u y ế t của L e m a tre m ộ t cách m ỉa m a i trê n

m ộ t ch ư ơ n g tr ì n h của đ à i B B C vào n ă m 1949 là V ụ nô lớn , đô n n ă m 1950 cái tê n trê n m ới được in ở tr ẽ n các b à i báo.

T r o n g r ấ t n h iề u n ă m , ý tư ớ n g n à y v ẫ n gây n h iề u tr a n h cà i T u y n h iê n ,

có n h iê u b ằ n g c h ứ n g th ự c n g h iệ m ú n g hộ ý tư ớ n g cho rằ n g vù t r ụ bát đ a u

từ m ộ t tr ạ n g th á i dặc nóng T ừ k h á m p h á bức xạ p h ô n g v i sóng v ù t r ụ vào

n ă m 1965 th ì lý th u y ế t V ụ nồ lớ n dược coi là lý th u y ế t tố t n h ấ t đỏ 1T1Ô tả

n g u ồ n gốc và tiế n hóa của v ù tr ụ T rư ớ c n h ữ n g n ấ m cu ố i của th ậ p k ý 1 960,

r ấ t n h iề u n h à v ũ t r ụ học n g h ĩ rằ n g d iê m k ỳ d ị có m ậ t độ vô h ạ n t ạ i th ò i

d iể m b ắ t đ ầ u của th ờ i g ia n tr o n g mô h ìn h v ũ t r ụ củ a K rie d m a n n có th ô

k h ô n g d ú n g nế u trư ớ c đó, v ũ t r ụ ở ph a co lạ i n h ư n g k h i đến g ầ n các th iê n

hà tr ư ợ t qua n h a u và c h u y ế n sa n g p h a g iã n nở n h ư h iệ n n a y R ic h a r d

T o lm a n gọi v ũ t r ụ n h ư t h ế là v ũ t r ụ dao dộng T u y n h iê n , vào n h ừ n g n ă m

1960, S te p h e n H a v v k in g và n h ữ n g n g ư ờ i k h á c c h ứ n g m in h rằ n g v ù t r ụ n h ư

th ế k h ô n g th ể tồ n tạ i và đ iể m k ỳ d ị là m ộ t dặc đ iể m q u a n tr ọ n g n h ấ t của

v ậ t lý dược m ô tả b ằ n g lý th u y ế t h ấ p d ẫ n của E in s te in Đ iề u n à y th u y ỏ t

p h ụ c p h ầ n lớ n các n h à vù t r ụ học ch ấ p n h ậ n vủ t r ụ được m ô tá b ằ n g th u y ẽ t

tư ơ n g dô i rộ n g dược s in h ra tạ i m ộ t th ờ i đ iế m h ữ u h ạ n tr o n g q u á k h ứ T u y

n h iê n , vì th u y ế t h ấ p d ẫ n lư ợ n g tử chưa h o àn th iệ n n ê n k h ô n g có cá ch nào

k iể m ch ứ n g đ iể m k ý d ị tạ i V ụ nô lớ n là m ộ t đ iể m k h ỏ i đ ầ u cho v ũ t r ụ và

c ũ n g k h ô n g th ể nào nó i rằ n g v ù t r ụ có tu ổ i vô h ạ n N g à y n a y, t ấ t ca các công tr ì n h lý th u y ế t về v ũ t r ụ học đều là p h ầ n mở rộ n g hoặc h iệ u c h ín h lạ i ]ý th u y ế t V ụ nô lớn ba n dầ u R ấ t n h iề u các công t r ì n h h iệ n n a y vô v ũ tr ụ học bao gồm việ c n g h iê n cứu sự h ìn h th à n h của các th iê n hà tr o n g bôi c ả n h sau V ụ nô lớ n , tìm h iể u cái gì đã x ả y ra tạ i V ụ nô lớ n và so s á n h cấc k ê t

qu ả th ự c n g h iệ m với lý th u y ế t V iệc n g h iê n cứu vổ V ụ nô lớn có n h ữ n g bước tiế n bộ v ư ợ t bậc vào n h ữ n g n ă m 1990 và n h ữ n g dầ u n ă m của t h ế k ý X X I

n h ờ sự p h á t t r iể n của k ỹ th u ậ t k ín h th iê n vă n k ô t hợp vớ i m ộ t lư ợ n g lớ n các

dử liệ u vệ t in h n h ư m á y th ă m dò p h ô n g v ù t r ụ (C O B E ), k ín h th iê n văn

k h ô n g g ia n H u b b le và m á y dò d ị h ư ớ n g v i sóng W ilk in s o n (W M A P ) C á c dừ liệ u n à y cho p h é p các n h à vũ t r ụ học tín h to á n n h iề u th ô n g sô" vổ V ụ n<0 lớn

vớ i độ c h ín h xác cao và cho ra k h á m p h á b ấ t ngờ là sự g ià n nỏ của v ũ tr ụ

k h ô n g p h ả i là đều m à d a n g dược g ia tốc

T h e o lý th u y ế t V ụ nổ lớn , v ũ t r ụ ra dòi từ m ộ t v ụ n ổ lố n d iễ n ra tr o n g

qu á k h ứ cách c h ú n g ta 15 tỉ n ă m Q u á tr ì n h tiế n hoá của vũ t r ụ từ th ờ i

d iê m dó đôn n a y n h ư tr ô n b ả n g 1.2

Sự ú n g hộ của cộng d ồ ng k h o a học cho lý th u y ế t vụ nô lớn dựa t r ê n ba

b à n g ch ứ n g kh o a học lỏ n của th ế k ý : k ô t quả q u a n s á t sự d ịc h c h u y ể n vê

p h ía vạch dỏ của q u a n g ph ô từ các th iê n hà, bức xạ tà n dư h a v b ứ c xạ

p h ô n g v ũ tr ụ , k h ả n ă n g tiê n đoán của lý th u y ế t

Bâng 1.2 Các móc tiến hoá của vũ trụ theo lý thuyết Vụ nổ lớn

M ố c th ờ i gian Đặc điếm vũ trụ và quá trìn h tiè n hoá

t = 10 Jbs Nhiệt độ T = 102'K, thể tích tàng lên 101b0 lần, kích thước tăng 10b0

lấn, vù trụ giân nỏ theo hàm sỏ mũ, hình thành các hạt quark, lepton (electron, nơtrino) va các phản hạt của chúng, các hạt ánh sáng (photon) chiếm Ưu thế

t = 10 °s Nhiệt độ T = 1013K, kích thước vũ tru xấp xỉ kích thước hệ Mât Trời,

các hạt quark và phản quark kết hợp với nhau thanh các hadron (proton, nơtron và các phản hat của chung), các hadron chiếm ưu thẻ

t = 1 0 3S Nhiệt độ T = lO ^K , các lepton (electron và nơtrino) chiếm Ưu thế và

cân bàng VỚI các photon

t = 1 s T = 6.109- 1 0 1oK, mật độ vặt chất m = lOOkg/cm3, vũ trụ chấm dứt

thời kỳ hạt, bước vào thời ky bức xạ kéo dài 380.000 nàm sau, vũ Ị trụ giãn nở với căn bậc hai (t17) của thời gian, proton và nơtron bắt ! đầu kết hợp với nhau để tạo ra dòton (hạt nhản của dơteri)

t = 100s

I

T = 109K, thời kỳ tổng hợp hạt nhân, dơteri kết hợp với nơtron tạo ra He3, He3 kết hợp với proton để tạo ra He4 Vũ trụ bao gồm các hạt nhản hidro (chiếm khoảng 3/4) và heli (khoảng 1/4)

t = 15 phút T = 106K, kết thúc thời kỳ tổng hợp hat nhản nguyên thuỷ, vũ trụ

t = 200 triệu năm Những ngôi sao đầu tiên ra đời

t = 1 tỉ nãm Hình thành các thiên hà và các quark đầu tiên

t = 10,4 tỉ năm Hình thành Thái dương hệ hệ Mặt Trời của Trái Đất

Hiện nay t = 15 tỉ năm T = 2,7535 3K

l l i ộ n tư ợ n g d ịc h c h u v ể n của vạch q u a n g p h ố tr o n g các th iê n hà dã dược g ia i th íc h th e o h iệ u ứ n g D o p le r do sự c h u y ế n d ộ n g xa d ầ n của các

th iê n hà trô n so với T r á i Đ ấ t N ă m 1929, Kdvvin Ilu b b le dà p h á t h iệ n sự

c h u y ê n d ịc h về p h ía v ạ c h dỏ có hộ th ò n g của các th iê n hà xa x ô i và sự

Bức xạ tà n dư đã dược A rn o P enzias và R o b e rt W ils o n p h á t h iộ n n ă m

1965 b ằ n g k ín h th iê n v ă n vô tu y ế n , th e o dó bức xạ v i ba trê n bước sóng 3crn

đ ắ n g h ư ớ n g và tr à n n g ập v ũ tr ụ , tư ơ n g ứ n g bức xạ của v ậ t den có n h iệ t dộ 2,7°K T h e o lý th u y ế t V ụ nô lớ n , bức xạ n à y dà dược vũ t r ụ sơ k h a i có tu ổ i

m rn dến 50cm , tư ơ n g ứ n g với bức xạ n h iệ t của v ậ t đen tu y ệ t đối là 2 ,7 3 5 K

N h iệ t độ bức xạ tà n dư dó h ầ u n h ư k h ô n g đổi tro n g m ọ i đ iể m của v ù trụ

T h u y ế t V ụ nổ lớ n tiê n đoán đ ú n g bức xạ tà n dư của v ũ t r ụ , tỉ ]ệ phố

b iô n của các n g u y ê n tỏx H c h iế m k h o ả n g 3/4 k h ô i lư ợ n g , H e c h iê m k h o ả n g 1/4 k h ố i lư ợ n g tr o n g các q u a n s á t v ũ t r ụ h iệ n n a y Cơ sở của ]ý th u y ế t V ụ

nô lố n là lý th u y ế t tư ơ n g dôì củ a A lb e r t E in s te in Các dự báo và tiê n đ o án

đ ú n g của lý th u y ế t tư ơ n g đ ố i n h ư (v ậ t c h ấ t tố i, th ấ u k ín h h ấ p d ẫ n v v )

cà n g là m cho sô" ng ư ời t in tư ở n g vào lý th u y ế t V ụ nổ lớ n n g à y c à n g tăn g.Dựa tr ê n các p h ép đo về sự g iã n nỏ của v ũ t r ụ b ằ n g siêu tâ n t in h lo ạ i

1, p h é p do sự t r ồ i s ụ t của bức xạ p h ô n g v i sóng v ũ t r ụ và phép đo hà m liê n

k ế t của các th iê n hà, xác đ ịn h được tu ổ i của vủ t r ụ là 13,7 ± 0,2 tỉ nám K ế t

qu ả g iô n g n h a u của ba p h é p do độc lậ p n à y được coi là b à n g c h ứ n g th u y ế t

p h ụ c của mô h ìn h L a m b d a - C D M m ô tả c h i t iế t tín h c h ấ t của v ũ tr ụ

V ũ t r ụ vào g ia i d o ạn sớm là m ộ t v ũ t r ụ d ồ n g n h ấ t và d ẳ n g h ư ớ n g với

m ậ t độ, n ă n g lư ợ n g , n h iệ t độ và áp s u ấ t cực cao Sau dó v ũ t r ụ nở ra , lạ n h

di và t r ả i q u a m ộ t qu á t r ì n h c h u y ế n p h a g iỏ n g n h ư sự n g ư n g tụ của hơi nước hoặc sự d ó ng b ă n g của nước k h i n h iệ t độ g iả m xu ố n g , t ấ t n h iê n là

k h ô n g p h ả i sự c h u y ế n p h a của p h â n tứ nước m à là của các h ạ t cơ bản

K h o ả n g 10 35 g iâ y sau k ỷ n g u yê n P la n c k , m ộ t lo ạ i ch u yể n ph a là m cho

v ũ t r ụ t r ả i qu a g ia i đoạn p h á t tr iể n the o h à m m ũ được gọi là g ia i đoạn lạ m

p h á t vũ tr ụ Sau k h i quá tr ì n h lạ m p h á t k ế t th ú c , th à n h p h ầ n của v ũ t r ụ gồm các p la sm a q u a r k - g lu o n (gồm t ấ t cả các h ạ t khác, m ộ t số th ự c n g h iệ m gần đ â y gợi ý có th ê vũ t r ụ lú c đó là m ộ t lo ạ i c h ấ t lỏ n g q u a rk - g lu o n )*11 Các

h ạ t n à y đều ch u y ế n đ ộ ng tư ơ n g dôi K h i v ù tr ụ tiế p tụ c g ia tă n g kích thư ớc

th ì n h iệ t dộ tiế p tụ c g iả m T ạ i m ộ t n h iệ t độ n h ấ t đ ịn h , m ộ t g ia i đoạn m à hiộ n

n a y ngư ời ta vẫ n chưa b iế t h ế t về nó gọi là quá tr ì n h s in h h ạ t b a ryo n , tạ i đó,

q u a rk và g lu o n k ế t hợp với n h a u đê tạo nê n các h ạ t b a ryo n , n h ư là p ro to n và

n ơ tro n , và b ằ n g cách nào đó th ê h iệ n tín h p h i dô i x ứ n g giữ a v ậ t c h ấ t và p h ả n

v ậ t c h ấ t N ếu tiế p tụ c h ạ n h iệ t độ th ì sẽ d ẫ n đôn n h iề u quá tr ìn h ch u yê n pha

có tín h dôi xứ n g b ị ph á vỡ hơn và là m cho các lự c v ậ t lý và các h ạ t cơ b ả n tồ n

tạ i ở tr ạ n g th á i n h ư c h ú n g ta th â y ng à y nay Sau dó, m ộ t sô"proton và n ơ tro n

k ế t hợp với n h a u đê h ìn h th à n h các h ạ t n h â n n g u yê n tử d ơ te ri và h e li, quá

tr ì n h n à y gọi là sự tổ n g hợp h ạ t n h â n V ụ nô lớn K h i vũ t r ụ tiế p tụ c bị nguội

di, v ậ t c h ấ t k h ô n g còn ch u y ê n động với vậ n tốc tư ơ n g dôi nữa và m ậ t độ n ă n g

lư ợ n g do k h ô i lư ợ n g n g h ỉ th ê h iệ n dư ới d ạ n g hấp dẫn sẽ th ô n g t r ị m ậ t độ

n ă n g lượng th ể h iệ n dưới d ạ n g bức xạ K h o ả n g 300.000 n ă m sau V ụ nô lớn, các diện tử và các h ạ t n h â n k ế t hợp với n h a u tạ o nên các n g u y ê n tử (p h ầ n lốn

là H ); do dó, bức xạ được tá c h k h ỏ i v ậ t c h ấ t và tiế p tụ c tr u y ề n tro n g k h ô n g

g ia n mà h ầ u n h ư k h ô n g bị cả n trỏ D ấ u v ế t của bức xạ n à y tồ n tạ i dến ngày

n a y chính là bức xạ ph ông v i sóng

Theo th ò i g ia n , m ộ t sô v ù n g có m ậ t độ v ậ t c h ấ t cao hơ n sẽ h ú t n h a u do lực h ấ Ị d ẫ n và cà n g là m ch o các v ù n g dó đặc hơn nừ a đế h ìn h th à n h nên các đám m â y v ậ t c h ấ t, các ngôi sao, th iê n h à và các cấ u tr ú c v ù t r ụ mà

c h ú n g la q u a n s á t được n g à y na y C h i t iế t của qu á tr ì n h n à y p h ụ th u ộ c vào

lư ợ n g và lo ạ i v ậ t c h ấ t tr o n g v ũ tr ụ Có ba lo ạ i v ậ t c h ấ t được b iế t là v ậ t c h ấ t

tô i lạ n h , v ậ t c h ấ t tô i n ó n g và v ặ t c h ấ t th ư ờ n g Các p h ép đo th ự c n g h iệ m cho

th ấ y dang v ậ t c h ấ t tô i lạ n h th ô n g t r ị v ũ tr ụ , nó c h iế m đến h ơ n 80% k h ô i

lư ợ n g , iro n g k h i h a i lo ạ i v ậ t c h ấ t k ia chỉ c h iế m chư a đế n 20% k h ô i lư ợ ng

Vc t r ụ h iệ n n a y có vẻ n h ư b ị th ô n g t r ị bởi m ộ t d ạ n g n ă n g lư ợ n g b í ẩn dược gọi là n ă n g lư ợ n g t ố i K h o á n g 70% m ậ t độ n ă n g lư ợ n g to à n p h ầ n của

v ũ t r ụ ,ồn tạ i ớ d ạ n g nà y Sự có m ặ t của d ạ n g n ă n g lư ợ n g n à y được s u y ra

từ sai th á c giữ a sự g iã n nở của v ũ t r ụ và công th ứ c liê n hệ g iữ a tốc độ -

k h o ả n g cách là m cho th ò i g ia n g iã n nở n h a n h h ơ n tr ô n g đợ i t ạ i các k h o ả n g cách 1ỎC1 N ă n g lư ợ n g tô i x u ấ t h iệ n n h ư là m ộ t h ằ n g số v ũ t r ụ tr o n g các phư ơng tr ì n h E in s te in củ a lý th u y ế t tư ơ n g dô i rộ n g N h ư n g b ả n c h ấ t c h i

t iế t vê chương tr ì n h tr ạ n g t h á i và m ố i liê n hộ v ớ i mô h ìn h c h u ẩ n của v ậ t lý

h ạ t v ẫ r chưa sáng tỏ, cầ n được n g h iê n cứu cả vê lý th u y ế t lẫ n th ự c n g h iệ m

1.2.2 Các lý thuyết vế nguồn gốc Thái dương hệ và Trái Đất

Quỹ dạo của các h à n h t in h n ằ m gầ n n h ư tro n g m ặ t p h ẳ n g x íc h đạo của

M ặ t T rá i, ch iể u tự q u a y của M ặ t T r ò i và củ a các h à n h tin h , c ũ n g n h ư ch iể u

c h u y ê n d ộ ng của các h à n h t in h và các vệ t in h đều th ô n g n h ấ t c ù n g m ộ t

h ư ớ n g , từ T â y s a n g Đông

Khôi lư ợ n g M ặ t T r ờ i c h iế m 99,8% k h ô i lư ợ n g của hệ, tr o n g k h i các

m o m e n đ ộ n g lư ợ n g của các h à n h t in h c h iế m đến 98%

T ù th ế k ý X V I I đến n a v đã có h à n g ch ụ c g iả th u y ế t vê n g u ồ n gốc T r á i

Đ ấ t và T h á i d ư ờ n g hệ, tr o n g sô dó có ba g iả th u y ế t đ á n g c h ú ý là g iả th u y ê t của K a it, của L a p la c e và O tto - S m ith Cả ba g iả t h iế t đều k h ô n g đề cập

đôn th à n h p h ầ n và n g u ồ n gốc v ậ t c h ấ t tạo nôn T h á i D ư ơ n g hộ h a n đ ầ u , xom nó là n h ữ n g th ứ đã có sẵn tro n g vũ t r ụ trư ớ c dó.

G iả t h u y ế t c ủ a K a n t : N ă m 1755, tro n g cuôn sách " L ịc h sử tự n h iô n

và th u y ô t vô bầ u t r ờ i" đà đưa ra giả th u y ế t : dầ u Liên k h ô n g g ia n vũ t r ụ chứa v ậ t c h ấ t n g u y ê n Lhuý ỏ tr ạ n g th á i c h u y ế n d ộ n g hỗn lo ạ n Dưới tác

d ộ ng của lự c h ú t và lự c da y, v ậ t c h ấ t d ầ n d ầ n h ìn h th à n h n h ừ n g v ậ t có

h ìn h d ạ n g g iớ i h ạ n M ặ t T r ò i và các h à n h t in h tr o n g T h á i D ư ơ n g hệ được

tạ o th à n h đo h ậ u q u ả gan k ê t của các h ạ t b ụ i v ậ t c h ấ t n g u y ê n th u ý trê n

G iả t h u y ế t c ủ a L a p la c e : N ă m 1796, tro n g cuồn " L u ậ n vê hệ th ô n g

th ê g iớ i" L a p la c e cho ra n g : Hệ M ặ t T r ò i dược h ìn h th à n h từ m ộ t th iê n th è

n ó ng b ỏ ng k h ố n g lồ q u a y ch ậ m D ư ới tác cỉộng của lự c h ấ p d ẫ n , th iê n th ê

ba n d ầ u co nén lạ i, q u a y n h a n h dầ n và c h u y ể n th ả n h d ạ n g d ẹ t n h ư qu á bàng K h i trọ n g lự c ỏ xích dạo cân b ằ n g vớ i lực ly tâ m th ì m ộ t p h ầ n v ậ t

c h ấ t của th iô n th ô từ v ù n g x íc h đạo tá ch ra dô h ìn h th à n h m ộ t v à n h đa i bao q u a n h và q u a y q u a n h th iê n th ế P h ầ n th iê n th ê còn lạ i tạ o nô n M ặ t

T r ờ i, còn v à n h d a i b ị n g u ộ i d ầ n , b ị d ứ t ra và tíc h tụ lạ i tr ở th à n h h à n h tin h

Q uá tr ì n h n à y lặ p lạ i đê tạ o ra các h à n h t in h và các vộ t in h tr o n g to à n bộ

T h á i D ư ơng hộ G iá th u y ế t của K a n t và L a p la c e g iá i th íc h tô t đặc d iê m q u ỹ dạo và c h iề u c h u y ế n d ộ ng của các h à n h t in h và vệ tin h , n h ư n g k h ô n g lý

g iả i được sự p h â n c h ia 2 k iể u n h ó m h à n h tin h tro n g T h á i D ư ơ n g hệ

G iả t h u y ế t c ủ a O t t o - S m i t h : O tto S rn ith cho rà n g th iê n th ể ba n đ ầ u của T h á i d ư ơ n g hộ là M ặ t T r ò i, tro n g k h i c h u y ế n d ộ ng q u a n h tâ m th iê n hà

dã b a t gặp m ộ t đ á m m â y b ụ i v ậ t c h ấ t, dă lô i kéo d á m m â y b ụ i n à y c h u y ế n

d ộ ng q u a n h m ìn h T ro n g qu á tr ì n h tiế p the o, b ụ i v ậ t c h ấ t tr o n g dá m m â y

va c h ạ m , h ấ p d ẫ n n h a u h ìn h th à n h ne n các tâ m h à n h t in h và vộ t in h tro n g

T h á i D ư ơ n g hệ G iả th u y ế t O tto - S m ith có k h ả n ă n g g iá i th íc h dược c h iề u

c h u y ế n d ộ ng của các h à n h t in h và th ự c tế kh ấ c b iệ t của 2 n h ó m h à n h t in h

k iê u T r á i Đ ấ t và k iô u M ộc tin h , n h ù n g k h ó g iá i th íc h dược việc q u ỹ đạo của các h à n h t in h n ằ m gầ n n h ư tro n g m ặ t p h a n g xích đạo của M ặ t T r ờ i, v.v

1.3.1 Chuyển động của Trái Đất quanh Mặt Trời - Chu trình năm

iMô h ìn h n h ậ t tâ m dược N ic o la s C o p e rn ic dua ra nă m 1543 th a y th ô

mô h ìn h đ ịa tâ m của P to le m v tồ n tạ i Lù th ế k ý th ứ II sau C ô n g n g u y ê n

T h e o C o p e rn ic , T r á i Đ ấ t và các h à n h t in h k h á c c h u y ế n d ộ ng tro n g q u ỷ dạo

lấ y M ặ t T r ò i là m tâ m N h à k h o a học t)ử (‘ K e p le r dà c h ứ n g m in h b ằ n g sô liệ u th ự c n g h iệ m ba đ ịn h lu ậ t nôi tiê n g : 1) Các h à n h t in h c h u y ê n đ ộ n g

q u a n h M ặ t T r ò i th e o q u ỷ đạo e llip m à M ặ t T r ờ i n ằ m tạ i m ộ t tr o n g h a i tiê u

d iê m của e llip q u ỹ đạo; 2) B án k ín h vectơ của m ỗi h à n h t in h q u é t n h ữ n g

d iệ n tíc h b a n g n h a u tro n g n h ữ n g th ờ i g ia n b ằ n g n h a u ; 3) B ìn h p h ư ơ n g chu

k ỳ ch u yế n d ộ ng của h à n h tin h q u a n h M ặ t T r ờ i tỉ lộ với lậ p p h ư ơ n g bá n trụ c lớn của q u ỹ dạo e llip N h à bác học A n h Isac N e w to n dà p h á t h iệ n ra lực hấ p

d ẫ n d u y t r ì ch u y ế n đ ộ ng của các h à n h tin h q u a n h M ặ t T rò i, tạo nên gia tốc

h ư ớ n g tá m của th iê n thè Lự c hấ p dẫ n tồ n tạ i n h ư m ột q u y lu ậ t phô b iế n của

tự n h iê n , lực h ấ p dẫn của h a i v ậ t tỉ lộ th u ậ n vói tíc h k h ô i lư ợ ng của c h ú n g và

tỉ lộ n g h ịc h vối b ìn h p h ư ơ n g k h o ả n g cách giữ a c h ú n g the o công th ứ c :

t r iệ u k m , tốc độ của T r á i Đ ấ t trê n q u ỹ dạo q u a n h M ặ t T rờ i là 2 9 ,7 9 km /s

1.3.2 Chuyển động của Trái Đất quanh trục - Chu trình ngày đêm

T r ụ c q u a y của T r á i Đ ấ t k h ô n g cô đ ịn h m à xoa y đảo x u n g q u a n h h o à n g cực ( tr ụ c v u ô n g góc vớ i m ặ t p h ắ n g h o à n g dạo) in ộ t góc 23,5° th e o ch iề u ngược vớ i c h iể u q u a y của tr ụ c , q u é t th à n h m ộ t h ìn h nón tr o n g k h ô n g g ia n

Đ ó là h iệ n tư ợ n g tiến động của tr ụ c T r á i Đ ấ t với chu k ỳ k h o ả n g 25 80 0

n ă m T iê n d ộ n g là m th a y đ ô i hệ toạ độ xích dạo trê n th iê n cầu và là m d iê m

x u â n p h â n d ịc h c h u y ể n về p h ía tâ y (ngược c h iề u ch u yê n đ ộ ng của M ặ t

T r ò i) tr ê n h o à n g đạ o k h o ả n g 50,26 g iâ y /n ă m và q u a y h ế t m ộ t v ò n g h ế t

2 5 8 0 0 n ă m Đ ó là h iộ n tư ợ n g tuê sai của điểm phân. K ế t qu ả là h ằ n g n ă m ,

M ặ t T r ò i tớ i đ iế m x u â n p h â n sớm h ơ n 20 p h ú t 24 g iâ y so vớ i m ộ t v ò n g q u a y

b iế u k iê n trê n th iê n cầu Đ ó c h ín h là sự c h ê n h lệ ch giừ a n ă m x u â n p h â n và

n ă m sao (th a y đố i tr o n g k h o ả n g ± 20 g iâ y ) C h ư ơ n g động là n h ử n g dao d ộ ng

n g a n và nhỏ k iể u “ g ậ t g ù ” của trụ c xoay T r á i Đ ấ t, là m th a y đôi độ n g h iê n g của T r á i Đ ấ t k h o ả n g 9,2 g iâ y q u a n h v ị t r í tr u n g b ìn h với ch u k ỳ 18,6 năm (gọi là h ằ n g số ch ư ơ n g dộng) C h ư ơ n g động k ế t hợp với tiế n đ ộ ng là m cho trụ c xoay của T r á i Đ ấ t ch u y ê n đ ộ n g th e o h ìn h s in q u a n h m ộ t h ìn h nón tiế n động

N g o à i ra, cực T r á i Đ ấ t còn d i c h u y ế n x u n g q u a n h vị t r í tr u n g b ìn h , gọi

là c h u y ế n động (h a y dao độ ng) C h a n d le r K h i d i c h u yế n , cực bắc vẽ ra m ộ t

q u ỹ dạo phức tạ p gọi là d ư ờ n g p o lh o đ ie Sự d ịc h c h u y ê n n à y d iễ n ra tro n g

p h ạ m vi vòng tr ò n b á n k í n h k h o ả n g 1 0 - 1 2m , tâ m là vị t r í tr u n g b ìn h của cực th e o chu k ỳ 14 th á n g T h ự c ra , có 2 lo ạ i ch u k ỳ tro n g dao d ộ n g n à y là:

C h u kỳ 43 0 n g à y (14 th á n g ) p h ụ th u ộ c vào sự p h â n bô" k h ô i lư ợ n g v ậ t

c h ấ t k h ô n g đều tr o n g lỏ n g T r á i Đ ấ t h a y còn gọi là h ìn h d ạ n g và cấu tạ o bên

tr o n g của T r á i Đ ấ t B iê n dộ dao d ộ n g n à y k h o á n g 0,15 g iâ y h a y 4,5 m é t

- C h u k ỳ 350 n g à y (12 th á n g ) p h ụ th u ộ c vào sự th a y đ ố i của k h í áp,

b â n g tu y ế t tr ê n bê m ặ t và các h iệ n tư ợ n g k h á c có tín h c h ấ t th a y đổ i the o

m ù a B iê n độ dao d ộ n g k h o á n g 0,1 g iâ y

N g à y M ặ t T r ờ i là k h o ả n g th ò i g ia n giữ a h a i lầ n k ế tiế p M ặ t T r ò i đi

q u a đ iế m đ ín h N g à y M ặ t T r ờ i bao gồm n g à v tự n h iê n (b an n g à y ) và đêm

N g o à i ra , n g ư ờ i ta còn d ù n g m ộ t số th u ậ t n g ử c h i vê n g à y n h ư sau:

N g à y M ặ t T r ờ i th ự c: k h o ả n g th ò i g ia n T r á i Đ ấ t th ự c h iệ n h ố t m ộ t

vò n g q u a y của nó

- N gà y M ặ t T r ò i tr u n g b ìn h: n g à y có g iá t r ị k h ô n g đổi, được chọn là m dơn

vị ng à y và được ch ia th à n h 24 giờ hoặc 1.440 p h ú t, h a v 86.400 g iâ y Sự khá c

b iộ t giữa ngày M ặ t T r ò i tr u n g b ìn h và n g à y M ặ t T r ò i th ự c được gọi là thời sai

T h ờ i sai có giá t r ị lớn n h ấ t vào ng à y 11 th á n g 2 (+14 p h ú t) và ngày 2 hoặc 3

th á n g 11 (-1 6 p h ú t)

- N g à y sao (n g à y v ũ tr ụ ) là k h o á n g th ò i g ia n T r á i Đ ấ t tu ầ n h o à n tr ọ n

m ộ t v ù n g q u a n h tr ụ c h a y k h o ả n g t h ò i g ia n g iừ a 2 lầ n k ế tiế p củ a m ộ t ng ô i sao nào dó d i qu a t r u n g th iê n N g à y sao c ũ n g được c h ia th à n h 24 g iờ sao, 1.440 p h ú t sao hoặc 8 6 40 0 g iấ y sao M ộ t n g à y sao n g ắ n h ơ n n g à y M ậ t T r ò i

tr u n g b ìn h k h o ả n g 4 ,0 90 5 p h ú t S au m ộ t n g à y sao, các sao lạ i ở đ ú n g vị t r í

cũ tr ô n b ầ u tr ờ i n ê n th ò i g ia n sao dược d ù n g ở các đ à i th iê n vă n

- N g à y d â n sự: là n g à y M ặ t T r ờ i t r u n g b ìn h , b ắ t đ ầ u tín h từ nử a đêm

hô m trư ớ c đến nử a đêm h ô m sau

- N g à y th iê n v ă n : là n g à y M ặ t T r ò i t r u n g b ìn h tí n h từ g iữ a trư a , m u ộ n

hơ n n g à y d â n sự 12 giờ

N g à y J u liu s : là cách k h i c h é p th ò i g ia n tro n g lịc h sử th iê n v ă n hoặc lịc h n h à th ò T u y n h iê n , n g ư ờ i ta c h ỉ đ á n h scTngày liê n tụ c m à k h ô n g có

n ă m , th á n g M ộ t c h u k ỳ J u liu s d à i 7 9 8 0 n ă m , b ắ t đ ầ u tín h từ 12 giờ tr ư a quốc t ế n g à y 1 th á n g 1 n ă m 4713 trư ớ c C ô n g n g u y ê n

Độ d à i của n g à y tự n h iê n (b a n n g à y ) v à dêm th a y đổ i th e o vì độ và

th e o m ù a tro n g n ă m V ào các n g à y x u â n p h â n và th u p h â n , độ d à i của n g à y

và đêm b ằ n g n h a u T ừ n g à y x u â n p h â n đ ế n n g à y h ạ chí, n g à y d à i th ê m ỏ

b á n cầu bắc và n g ắ n đ i ở b á n cầu n a m ; d ạ t g iá t r ị lớ n n h ấ t ở b á n cầu bắc và

n h ỏ n h ấ t ở b á n cầu n a m vào đ ú n g n g à y h ạ chí Sau dó, sự c h ê n h lệch g iữ a

n g à y và đêm g iả m đ ầ n và m ấ t h ắ n và o n g à y th u p h â n Sau n g à y th u p h â n ,

n g à y lạ i n g ắ n d i ở b á n ,c ầ u bắc, d à i th ê m ở b á n cầu n a m và sự c h ê n h lệch

lớ n n h ấ t d ạ t vào n g à y đ ô n g chí S a u đó, sự c h ê n h lộch g iữ a n g à y và đê m lạ i

g iả m d ầ n và m ấ t h ắ n vào n g à y x u â n p h â n n ă m sau

n h iề u lầ n , n ă m 1964, H ộ i T h iê n v ă n học Q uốc tê đã công n h ậ n các g iá t r ị sau: B á n k ín h ở xích đạo: a = 6 3 7 8 ,1 6 k m ; b á n k ín h ỏ đ ịa cực: b = 6 3 5 6 ,7 8 k m

V ậ y , độ d ẹ t 8 = — -=

-a 2 9 8 ,2 5

1.3.4 Trọng trường Trái Đất

N h ư đã b iế t, g ia tốc trọ n g trư ờ n g tạ i m ỗi đ iể m tr ê n m ặ t d ấ t tỉ lệ

n g h ịc h vớ i b ìn h p h ư ơ n g k h o ả n g cách đến tâ m T r á i Đ ấ t và được tín h th e o công th ứ c : g = G M /R 2 l)o T r á i Đ ấ t dẹt ở cực nên gia tốc trọ n g trư ờ n g tạ i các n ơ i tr ê n bể m ặ t T r á i Đ ấ t có g iá t r ị kh á c n h a u V ì từ cực đến x íc h đạo,

g iá t r ị củ a R tă n g lê n n ê n g ia tốc tr ọ n g trư ờ n g p h ả i g iả m dầ n M ộ t sô" g iá t r ị

g ia tốc trọ n g trư ờ n g ở m ộ t số v ị t r í cho tro n g b ả n g 1.3 N g o à i ra , g ia tốc

tr ọ n g trư ờ n g còn p h ụ th u ộ c vào sự q u a y của T r á i Đ ấ t C à n g tiế n về đ ịa cực,

đ ú n g the o h ư ớ n g B ắ c -N a m đ ịa lý Ó 2 cực, cảm ứ n g từ có cường độ k h o ả n g

10 5 T e sla , ò xích đạo là 5.10 6 T e s la C àn g lê n cao th ì từ trư ờ n g càng giả m

T ừ trư ờ n g của các th iê n th ể n ó i c h u n g th ư ờ n g được g iả i th íc h là do

c h u y ế n đ ộ n g đô i lư u củ a d ò ng s ắ t n ó n g ch á y ở p h ầ n tr u n g tâ m k ế t hợp vớ i

c h u y ể n đ ộ ng q u a y ké o the o của d ò n g này Đ iề u n à y th ư ò n g đ ú n g VỚI các

m à còn là bẩy g iử các h ạ t m a ng d iệ n có diện n ã n g cao, tạo th à n h các v à n h đ a i

p h ó n g xạ n h ấ t đ ịn h tro n g m ặ t p h a n g xích đạo đ ịa từ N gười ta đã p h á t h iệ n

độ t 30° và v à n h d a i ở dộ cao từ 1 2 0 0 0 -2 0 OOOkm có n ă ng lư ợ ng th ấ p hơn

T ừ th ê k ý X V I I I , n g ư ờ i ta đ ả n h ậ n ra sự th a y đổ i cường độ từ trư ơ n g

T r á i Đ ấ t tr o n g k h o á n g th ờ i g ia n h à n g giò, sau dó tr ở lạ i g iá t r ị b ìn h th ư ờ n g

H iệ n tư ự n g n à y gọi là bảo từ. B ã o từ th ư ờ n g gây ra h iộ n tư ợ n g rô i lo ạ n liê n

lạ c b ằ n g sóng n g ắ n vô tu y ế n và h iệ n tư ợ n g cực q u a n g (á n h sá n g ỏ đ ịa cực)

T u ổ i của T r á i Đ ấ t và các bộ p h ậ n cấu th à n h dược xác đ ịn h b ằ n g

p h ư ơ n g p h á p d ồ n g v ị p h ó n g xạ và các di tíc h hoá th ạ c h động, th ự c v ậ t đi

k è m với các tầ n g đ ấ t đá Các n h à d ịa c h ấ t học có n h iề u b ằ n g c h ứ n g cho

rằ n g T r á i Đ ấ t h ìn h th à n h cách đ â y k h o ả n g 4.570 t r iệ u n ă m K h o ả n g th ò i

g ia n đ ịa c h ấ t tro n g q u á k h ứ của T r á i Đ ấ t được x â y d ự n g th à n h th a n g th ờ i

g ia n đ ịa c h ấ t có các cấp tín h từ cao x u ố n g th ấ p là: liê n đ ạ i (ieon), n g u y ê n đ ạ i

h a y đ ạ i (<era), k ỷ (period), th ế (iepoch), k ỳ (iage) và th ò i (<chron) k h á c n h a u ,

tư ơ n g ứ n g v ớ i th a n g p h â n v ị đ ịa tầ n g : g iớ i, hệ th ô n g , bậc và đ ó i T u y n h iê n ,

th a n g th ò i g ia n đ ịa c h ấ t và th a n g p h â n v ị đ ịa tầ n g là h a i hệ th ô n g k h á c

n h a u V í d ụ , đ ạ i là k h o ả n g th ò i g ia n liê n tụ c n h ấ t đ ịn h tr o n g lịc h sử T r á i

Đ ấ t, tr o n g k h i đ ịa tầ n g tư ơ n g ứ n g của đ ạ i đó ở m ộ t k h u vực nào đó là các lớp đá có n iê n đ ạ i th u ộ c đ ạ i n à y n h ư n g có th ể k h ô n g liê n tụ c , b ị đ ứ t đ o ạn

h a y m ấ t tíc h B ả n g n iê n đ ạ i đ ịa c h ấ t p h ù hợp v ớ i d a n h p h á p được ự ỷ b a n

Đ ịa tầ n g Q uốc tê (IC S ) k h u y ê n n g h ị, cụ th ể n h ư sau:

- L iê n đ ạ i T h á i V iễ n c ổ (.H adean): 3.800 - 4.500 t r iệ u n ă m trư ớ c

- Đ ạ i C ry p tic : 4 1 00 - 4.500 tr iệ u n ă m trư ớ c

- Các n h ó m lò n g chảo (B asin Groups): 3.920 - 4 1 00 t r iệ u n ă m trư ớ c

- K ỷ N e c ta ric (Nectarian): cùng th ò i k ỳ vớ i sự x u ấ t h iệ n của lò n g chảo

N e ta ris (biển M ậ t H oa) trê n M ặ t T ră n g , k h o ả n g 3.850 - 3.920 tr iệ u nà m trước

- K ỷ Im b r iu m sớm (Loioer Imbrian)'. k h o ả n g 3.800 - 3.850 triệ u nă m trước, cù n g n iê n đ ạ i vớ i sự x u ấ t h iệ n của Im b riu m (biến M ư a ) trê n M ặ t T rá n g

- L iê n đ ạ i T h á i c ổ (Ạrchean /Archaean /Archeozoic)\ k h o ả n g 2 5 00 3.800 t r iệ u n ă m trư ớ c

Đ ạ i T iề n T h á i c ố (Eo-archean): k h o ả n g 3.600 - 3.800 t r iệ u n ă m trư ớc

- Đ ạ i Cồ T h á i c ồ (Paleo-archean): k h o ả n g 3.200 - 3.600 t r iệ u n ă m trư ớ c

- Đ ại T ru n g T h á i c ố (Meso-archean): kho ảng 2.800 - 3.200 triệ u nă m trưỏc

- Đ ạ i T â n T h á i c ổ (Neo-archean): k h o ả n g 2.500 - 2.800 t r iệ u n ă m trư ố c

- L iê n đạ i N g u y ê n S in h (Proterozoic): k h o ả n g 540 - 2.500 tr iệ u nă m trư ớc

- Đ ạ i Cố N g u y ê n S in h (Paleo-proterozoic)\ k h o ả n g 1.600 - 2.500 t r iệ u

n ă m trư ớ c

+ K ỷ S id e ro s (iS id eria n): k h o ả n g 2.300 - 2.500 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ R h y a x (R hyacian): k h o ả n g 2.050 - 2.300 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ O ro s ira (O ro s iria n ): k h o ả n g 1.800 - 2.050 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ S ta th e ro s (iS ta th e ria n): k h o ả n g 1.600 - 1.800 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ T o n a s (T o nian): k h o ả n g 850 - 1.000 t r iệ u n ă m trư ố c

+ K ỷ C ry o g e n (Cryogenian): k h o ả n g 630 - 850 t r iệ u n ă m trư ỏc

+ K ý E d ia c a ra (E d iacaran): k h o ả n g 542 - 630 t r iệ u n ă m trư ớ c.

Ha liê n đạ i trê n đ â y trư ớc đây được gọi ch u n g là T iề n C a m b ri (Cryptozoic)

- L iê n Đ ạ i H iể n S in h (Phanerozoic)

Đ ạ i C ổ S in h (Paleozoic): k h o ả n g 248 - 542 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ C a m b ri (C a m b ria n): k h o ả n g 490 - 542 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ý O rd o v ic (O rdovician): k h o ả n g 440 - 490 tr iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ S ilu r (S ilu r ia n): k h o ả n g 409 - 439 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ý Đ e vo n (.Deưonian): k h o ả n g 359 - 416 tr iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ C acbon (Carboniferous)\ k h o ả n g 280 - 340 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ý P e cm i (P erm ia n): k h o ả n g 248 - 280 tr iệ u n ă m trư ỏ c

- Đ ạ i T r u n g S in h (Mesozoic): k h o ả n g 65 - 251 t r iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ T r ia s (T riassic): k h o ả n g 200 - 251 tr iệ u n ă m trư ớ c

+ K ỷ J u r a (.Jurassic)\ k h o ả n g 146 - 200 tr iệ u nă m trư ớ c

+ K ỷ C re ta (Cretaceous): k h o ả n g 65 - 146 tr iệ u n ă m trư ớ c

Đ ạ i T â n S in h (Cenozoic)\ 0 - 6 5 tr iệ u n ă m trư ớc

+ P h â n đ ạ i Đ ệ T a m (T), trư ớ c đây là K ỷ Đ ệ T a m (IN Q U A ): 2,6 - 65

t r iệ u n ă m trư ớ c

• K ỷ P a le o g e n : k h o ả n g 23 - 65 t r iệ u n ă m trư ớ c

• T h ế P a le o g e n : k h o ả n g 56 - 65 t r iệ u n ă m trư ớ c

• T h ê E ocen: k h o ả n g 34 - 56 t r iệ u n ă m trư ớc

• T h ê O lig o c e n : k h o ả n g 23 - 34 tr iệ u n ă m trư ớ c

+ K ý N eogen: 0 - 2 3 t r iệ u n ă m trư ốc

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 T rìn h b à y h iể u b iế t về th iê n h à và sự p h â n lo ạ i th iê n hà tro n g v ũ tr ụ

2 G iải th ích sự h ìn h th à n h vũ tr ụ và các th iê n hà theo lý th u y ế t V ụ nổ lỏn

3 T r ìn h b à y các lý th u y ế t vê n g u ồ n gốc T r á i Đ ấ t và T h á i D ư ơ n g hệ

4 M ô tả các lo ạ i c h u y ể n đ ộ ng của T r á i Đ ấ t tro n g k h ô n g g ia n V ũ tr ụ

5 H ã y nêu h ìn h d á n g , tín h c h ấ t của từ trư ờ n g và trọ n g trư ờ n g T r á i Đ ấ t

Chương 2

2.1 CẤU TRÚC TRÁI ĐẤT

2.1.1 Khái quát vể cấu tạo phân đới của Trái Đất

T h eo các tà i liệ u đ ịa v ậ t lý , T r á i Đ ấ t có cấ u tạ o p h â n đới và d ồ n g tâ m ,

C ần h ế t sức lư u ý p h â n b iệ t vỏ T r á i Đ ấ t và vỏ th ạ c h q u y ê n V ơ T r á i

Đ ấ t (bao gồm vỏ lụ c đ ịa và vỏ đ ạ i dư ơng) ở p h ía tr ê n cộng th ê m m á i m a n ti ỏ

p h ía dư ới m ớ i cấu th à n h vỏ th ạ c h q u y ể n có độ sâu k h o ả n g lO O km v ỏ th ạ c h

q u y ể n ch u yế n đ ộ ng tr ê n q u y ể n m ềm (h a y còn gọ i là q u y ế n lư u b iế n ) th u ộ c

m a n ti trê n có độ sâu từ 100 đến 4 0 0 k m (h ìn h 2 la , b)

2.1.2 Vỏ Trái Đất

Đ ể p h â n c h ia cấu tr ú c sâu của T r á i Đ ấ t, n g ư ờ i ta d ù n g p h ư ơ n g p h á p

đ ịa v ậ t lý để n g h iê n cứu Đ o tốíc độ tr u y ề n só n g đ ịa c h â n (sóng dọc - P) cho

p h ép xác đ ịn h được th ể tr ọ n g các đá m à sóng đ i qu a và dự đ o án vê th à n h

p h ầ n th ạ c h học củ a c h ú n g T u y n h iê n , tà i liệ u d ịa v ậ t lý chỉ là t à i liệ u

tư ơ n g đối vì th e o các t à i liệ u k h o a n sâu ở b á n đảo K onscơ (N g a ) và m ộ t v à i

nơ i k h á c, h a i tà i liệ u n à y k h ô n g h o à n to à n p h ù h ợ p n h a u

T h eo tà i liệ u đ ịa v ậ t lý , m ặ t c ắ t từ bề m ậ t vào tâ m T r á i Đ ấ t có cấu tr ú c

p h â n lớp Lớp ưỏ cứng ngoài được cấu tạo từ đá trầm tích và đá kết tin h

th à n h lớp vó ngoài của hành tin h gọi là vỏ Trái Đất. Lớ p vỏ n à y ỏ đ ạ i

d ư ơ n g và đ ạ i lụ c k h á c n h a u vể cấu tạ o v à c h iề u dà y N ă m 1909, k h i n g h iê n cứu sóng đ ịa c h ấ n dọc do đ ộ n g đ ấ t ở c h â u A u , M o h o ro v ic - n h à đ ịa v ậ t lý

ng ư ời N a m T ư đã g h i n h ậ n th ự c tế là sóng đ i q u a h a i m ô i trư ờ n g có tốíc độ

tr u y ề n sóng k h á c n h a u Đó là ranh giới dưới của vỏ và ranh giới trên của

m a n ti -g ọ i là m ặ t Moho (M). K h i đ i q u a r a n h g iớ i n à y tốc độ sóng tă n g cao

tớ i 7 ,6 k m /s và cao hơn T ro n g p h ạ m v i vỏ T r á i Đ ấ t, tốc độ sóng p r ấ t n h ỏ và

đá có th ế trọ n g n h ỏ h ơ n 3,3 (tư ơ n g tự n h ư th ế tr ọ n g đá M ặ t T rà n g ), tr o n g

k h i đó, th ế trọ n g to à n T r á i Đ ấ t là 5,52 Các đ ấ t đá dư ới lớ p vỏ th u ộ c m a n ti

trê n có th ể tr ọ n g gầ n 3,3 và k h i qu a đây sóng p có tốc độ ló n hơ n 7 ,6 km /s (h ìn h 2 la , b).

H ình 2.1a c ấ u tạo Trái Đất (dẵn theo p Bellair và Ch Pomerol, 1982)

D a số các n h à đ ịa c h ấ t, đ ịa v ậ t lý c h ia vỏ T r á i Đ ấ t ra h a i k iể u là vỏ đ ạ i

d ư ơ n g và vỏ lụ c đ ịa T r u n g g ia n g iữ a c h ú n g là lo ạ i vỏ c h u y ể n tiế p 0 K Leoche v (1983 ) đã c h ia ra 5 lo ạ i vỏ: ngoài h a i lo ạ i cơ b ả n tr ê n còn có k iể u

r i f t và k iê u đ ịa m á n g T u y cách c h ia n à y chưa được n h iề u ng ư ời c h ấ p n h ậ n song p h ầ n nào g iả i th íc h được tín h đ ịa v ậ t lý k h á c b iệ t đ ớ i sống n ú i tr u n g

tâ m đ ạ i d ư ơ n g và các m iề n có m á n g sâu

a) Vơ lụ c đ ị a

Vỏ lụ c đ ịa có c h iề u d à y t r u n g b ìn h 3 5 k m , c h ú n g th a y đổi ở các v ù n g

k h á c n h a u tr o n g k h o ả n g từ 10 - 6 0 km Có n ơ i vỏ lụ c đ ịa d à y gấp đôi sô" liệ u

tr u n g b ìn h , ỏ đó m ặ t M o h o c h ìm x u ố n g k h á sâu dư ới n h ử n g công t r ì n h tạo

n ú i đồ sộ, c h iể u d à y 70 - 8 0 k m , và ra n h g iớ i đó được coi là "c h â n n ú i"

N gư ợc lạ i, ở các v ù n g r i f t lụ c đ ịa và ch â n lụ c đ ịa lớp vỏ lụ c đ ịa có c h iề u dày

n h ỏ n h ấ t

Hình 2.1 b c ấ u tạo các lớp bên trong của Trái Đất (theo Alan Colville)

V ỏ lụ c đ ịa k h ô n g n h ữ n g th a y đổ i c h iề u d à y m à còn th a y đ ố i tốc độ đ ịa

c h ấ n đ i q u a c h ú n g D o đó, từ n ă m 1923 n h à đ ịa v ậ t lý K o n r a t dã c h ia vỏ lụ c

đ ịa ra lớp " g r a n it" và lớ p "b a za n " G iữ a c h ú n g là m ặ t K o n r a t - n ơ i th a y đổi tốc độ tr u y ề n sóng p Lớ p " g r a n it" bao gồm các đá có tí n h c h ấ t v ậ t lý tư ơ n g

tự g r a n o d io r it và d io r it Tốíc độ tr u y ề n sóng p tro n g lớ p đó là 6 k m /s , th ế trọ n g tr u n g b ìn h là 2,8 T u y n h iê n , p h ầ n tr ê n c ù n g củ a lớp " g r a n it" là đá

tr ầ m tíc h và tr ầ m tíc h b iế n c h ấ t n ê n có lố c độ tr u y ề n sóng p < 6 k m /s và th ê trọ n g (p) n h ỏ hơ n 2,8

L ớ p b a za n ở d ư ỏ i có đặc tín h đ ịa v ậ t lý : p = 6,5 - 7 ,7 k m /s , p = 2,9 - 3 , 1

N ó i c h u n g lớ p n à y ch ủ yế u là b a z a n ho ặ c th ậ m c h í là ga bro Sự tá c đ ộ ng của áp s u ấ t và n h iệ t độ ở độ sâu n à y có th ể đư a đến việ c k h ô n g th ể tr á n h

k h ỏ i là tạ o các lo ạ i đá n h ư g r a n u lit , e c lo g it, hoặc a m p h ib o n it Các đá ở lỗ

k h o a n sâu K onscơ đã xác đ ịn h đ iể u đó

Hình 2.1c Tốc độ của sóng p (dọc) qua manti trên (theo Julian và Anderson, 1986)

Bế dày của đới có tốc độ sóng yếu (ZFV) chỉ chiếm một phần và nằm ở phần trên của

quyển mềm

b) Vỏ đ ạ i d ư ơ n g

Vỏ d ạ i d ư ơ n g k h á c h ẳ n vỏ lụ c đ ịa D ư ớ i đ ạ i dư ơng lớp vỏ có c h iề u d à y

k h á nhỏ, tr u n g b ìn h k h o ả n g 7 k m T r ê n đó là nưỏc b iể n có độ sâu k h o ả n g

5 k m Về th à n h p h ầ n hóa học, sự k h á c n h a u cơ b ả n là lư ợ n g S i0 2 v ỏ lụ c đ ịa

và m ộ t lớ p r ấ t m ỏ n g p h ủ tr ê n ở n g o à i lố p vỏ đ ạ i dư ơng th ự c th ụ ỏ sông n ú i

đớ i tr u n g tâ m đ ạ i d ư ơ n g c h iề u d à y tr ầ m tíc h k h ô n g d á n g kế, đô i k h i v ắ n g

m ặ t h o à n to à n C h iề u d à y lớ p p h ủ tr ầ m tíc h tă n g d ầ n về p h ía các bồ n tr ũ n g sâu đ ạ i dương, ở đó, m ộ t v à i n ơ i c h iể u d à y lớp p h ủ n à y đ ạ t tớ i 2.000 -

3 0 0 0 m , tr u n g b ìn h k h o ả n g 5 0 0 m

T r ầ m tíc h b ị b iế n d ạ n g dọc th e o đ ứ t g ã y và sườn lụ c đ ịa ở các nơ i

k h á c củ a đ á y đ ạ i d ư ơ n g c h ú n g h ầ u n h ư k h ô n g b ị b iế n d ạ ng Đ ó là n h ữ n g

căn cứ k h á t in cậv m in h họa cho cơ chê k iê n tạ o m ả n g N é t đặc tr ũ n g là

tr ầ m tíc h đ ạ i d ư ơ n g k h á trẻ , đến n a y ỏ đ ạ i d ư ơ n g m ớ i tìm th ấ y dá có tu ô i cô

n h ấ t là J u r a , còn tr ầ m tíc h T r ia s c h ỉ th ấ y ớ ve n rìa lụ c đ ịa

B ả ng 2.1 Các tham số đặc trưng của vỏ đại dương (theo Logvinenco, 1976)

Câu tạo các lớ p của vỏ C h iế u d à y

tru n g b ìn h (km )

T ố c đ ộ s ó n g p tru n g b in h (k m /s )

Thẻ trọ n g tru n g đại d ư ơ n g bình p (g /c m 3)

Lớp 1: trầm tích bở rời và gắn kết

yếu (từ Creta thượng đến hiện đại) 0,45

1.8 - 2,0 (có khi lớn hơn) 1,9 2,3Lớp 2: (móng) Đá phun trào (dung