Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài 41: Cấu tạo vũ trụ (Chuẩn kĩ năng)

CẤU TẠO VŨ TRỤ 
Tiết 101: 
I. Hệ mặt trời 
- Hệ mặt trời gồm Mặt trời, các hành tinh và các tiểu hành tinh. 
- Mặt trời là trung tâm của hệ ( thiên thê ̉ duy nhất nóng sáng ). 
+ Bán kính lớn gấp 109 lần bán kính Trái Đất. 
+ Khối lượng bằng 333.000 khối lượng Trái Đất. 
+ Lực hấp dẫn của Mặt Trời đóng vai trò quyết định đến sự hình thành, phát triển và chuyển động của hệ. 
1. Mặt Trời 
- Nhân ở tâm Mặt Trời rất nóng khoảng 1,6.10 7 K 
- Quang cầu ( quang quyển), có bán kính 7.10 5 km, nhiệt độ khoảng 6000K 
- Mặt Trời là một quả cầu khí nóng sáng với 75% là Hiđrô và 35% là Hêli. 
- Khí quyển Mặt Trời 
- Sắc cầu là lớp khí sát mặt quang cầu dày trên 10000km , nhiệt độ khoảng 4500K. 
- Nhật hoa có vật chất bị Ion hóa mạnh (plaxma ) nhiệt độ khoảng 1 triệu độ . 
S ắc c ầu 
Nh ật hoa 
- Sự hoạt động của Mặt Trời 
- Vết đen có màu sẫm tối , nhiệt độ khoảng 4000K 
- Bùng sáng: xuất hiện ở khu vực vết đen, phóng ra tia X và dòng hạt mang điện ( gió Mặt trời). 
- Sự hoạt động của Mặt Trời 
- Tai lửa: Lưỡi lửa phun cao trên sắc cầu 
- Vết đen có màu sẫm tối , nhiệt độ khoảng 4000K 
- Bùng sáng: xuất hiện ở khu vực vết đen, phóng ra tia X và dòng hạt mang điện ( gió Mặt trời). 
- Năng lượng của Mặt Trời 
+ Hằng số Mặt trời: H = 1 360 W/m 2 
+ Công suất bức xạ năng lượng của Mặt trời : P = 3,9.10 26 W 
Một vài số liệu về Trái đất 
Lớp 
Bê ̀ dày 
Thành phần 
Lõi 
Khoảng 3000km 
Sắt , Niken 
Lớp Manti 
Khoảng 3300km 
Silic va ̀ Magiê 
Vỏ 
Khoảng 35km 
Đa ́ granit 
Vỏ 
Lớp manti 
Lõi 
Cấu tạo Trái Đất 
Chuyển động của Trái Đất : 
- Bán kính: 6.400 km 
- K.lượng: 5,98.10 24 kg 
23 0 27’ 
Trục quay 
Trái Đất 
- Chu kì quay quanh trục: 24 giờ 56 phút 04 giây. 
- Chu kì quay quanh Mặt Trời: 365,2422 ngày. 
- Góc nghiêng: 23 0 27 ’ 
Trái Đất có dạng phỏng cầu , bán kính xích đạo bằng 6378km, bán kính ở hai cực 6357km 
Khối lượng riêng trung bình là 5520kg/m 3 
Trái đất 
1 đơn vị thiên văn ( đvtv ) = 150 triệu km 
Khoảng cách từ Mặt Trời đến Trái Đất 
Thủy tinh 
Kim tinh 
Trái Đất 
Hỏa tinh 
Mộc tinh 
Thô ̉ tinh 
Thiên Vương tinh 
Hải Vương tinh 
2. Các hành tinh 
- Các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời theo cùng một chiều, cùng chiều quay của Mặt Trời quanh bản thân nó. 
- Quỹ đạo của các hành tinh gần như cùng trên một vòng tròn, nghiêng góc với nhau rất ít. Có thể coi hệ Mặt trời có cấu trúc hình đĩa phẳng. 
- Xung quanh các hành tinh có các vệ tinh, chúng chuyển động gần như cùng trên một mặt phẳng với các hành tinh. 
- Các hành tinh được chia làm hai nhóm: “ nhóm Trái Đất” và “nhóm Mộc Tinh”. 
Thủy tinh 
Kim tinh 
Trái đất 
Hỏa tinh 
Mộc tinh 
Thổ tinh 
Thiên vương tinh 
Hải vương tinh 
Các hành tinh nhóm trong gồm: 
Thủy tinh 
Kim tinh 
Trái đất 
Hỏa tinh 
A 
B 
C 
D 
Các hành tinh nhóm ngoài gồm : 
- Mộc tinh 
- Thổ tinh 
- Hải vương tinh 
- Thiên vương tinh 
A 
B 
C 
D 
Hành tinh 
m 
R 
n 
Thủy tinh 
0,055 
0,39 
0 
Kim Tinh 
0,81 
0,72 
0 
Trái Đất 
1 
1 
1 
Hỏa Tinh 
0,11 
1,52 
2 
Mộc Tinh 
318 
5,20 
63 
Thổ Tinh 
95 
9,54 
34 
Thiên Vương Tinh 
15 
19,2 
27 
Hải Vương Tinh 
17 
30,0 
13 
m: Khối lượng so với Trái Đất 
R: Bán kính quỹ đạo tính theo đvtv 
n: Số liệu vệ tinh đã biết ( số liệu năm 2007) 
V ành đ ai ti ểu h ành tinh 
Tiểu hành tinh là những thiên thể chuyển động quanh Mặt trời theo các quỹ đạo elip như các hành tinh, có bán kính từ 2,2 đến 3,6 đvtv. Tuy nhiên chúng có kích thước nhỏ hơn các hành tinh rất nhiều. 
3. Các tiểu hành tinh 
4.Sao chổi. Thiên thạch 
a. Sao chổi 
Sao chổi là những khối khí đóng băng lẫn với đá, có đường kính vài kilômet, chuyển động quanh Mặt Trời theo những quy ̃ đạo elip rất hẹp mà Mặt Trời là một tiêu điểm ( điểm gần Mặt Trời nhất có thể giáp với thủy tinh, điểm xa nhất giáp với Thiên Vương Tinh). 
Sao chổi 
Khi sao chổi tiến lại gần Mặt Trời , các phân tư ̉ khi ́ sẽ cháy sáng . Do khối lượng bé nên các phân tư ̉ hơi chịu tác động của áp suất ánh sáng Mặt Trời lớn hơn lực hấp dẫn nên bị thổi ra tạo thành một cái đuôi . 
 Kích thước va ̀ khối lượng nho ̉, được cấu tạo bởi các chất dễ bốc hơi như tinh thê ̉ băng , amôniac , mêtan  
- Chu kì chuyển động quanh Mặt Trời từ vài năm đến trên 150 năm. 
Một số hình ảnh về sao chổi 
Thiên thạch là những khối đa ́ chuyển động quanh Mặt Trời với tốc đô ̣ hàng chục km/s theo các quy ̃ đạo rất khác nhau . 
Khi một thiên thạch bay gần một hành tinh nào đo ́ thi ̀ nó sẽ bị hút va ̀ có thê ̉ xảy ra sư ̣ va chạm của thiên thạch với hành tinh . 
Khi thiên thạch bay vào Trái Đất nó bị ma sát mạnh với khi ́ quyển nên nóng sáng va ̀ bốc cháy tạo thành sao băng . 
 b. Thiên thạch 
II. Các sao và Thiên hà 
a. Mỗi ngôi sao thực chất là một khối khí nóng sáng như Mặt Trời. Vì khoảng cách quá xa Trái Đất nên mỗi ngối sao ta thấy chỉ là một chấm sáng, độ sáng rất nhỏ chỉ quan sát được bằng kính thiên văn. 
b. Nhiệt độ trong lòng các ngôi sao lên tới hàng chục triệu độ, trong đó xảy ra các phản ứng nhiệt hạch: 
+ Sao nóng nhất có nhiệt độ khoảng 50.000 K, nhìn từ Trái Đất có màu xanh lam. 
+ Sao nguội nhất có nhiệt độ khoảng 3000 K, sao này có màu đỏ: 
+ Mặt Trời có nhiệt độ bề ngoài 6000 K, có màu vàng. 
1. Các sao 
c. Khối lượng các sao từ 0,1 đến vài chục lần khối lượng Trái Đất. 
+ Sao chắt: có nhiệt độ bề ngoài cao nhất, bán kính chỉ bằng 1 phần trăm hay 1 phần nghìn bán kính Mặt Trời. 
+ Sao kềnh: có nhiệt độ bề ngoài thấp nhất, bán kính lớn gấp hàng nghìn lần bán kính Mặt Trời. 
d. Sao đôi: cặp sao có khối lượng tương đương nhau, quay xung quanh một khối tâm chung. 
e. Các sao mới có nhiệt độ tăng lên hàng vạn lần. 
- Các sao siêu mới có nhiệt độ tăng lên hàng triệu lần 
- Ngoài ra còn có một số sao không phát sáng: punxa và lỗ đen. 
+ Punxa : hoàn toàn bằng nơtrôn, phát ra sóng vô tuyến rất mạnh ( có từ trường mạnh và quay nhanh quanh một trục). 
+ Lỗ đen : Cấu tạo bằng nơtrôn xếp khít chặt với nhau, có khối lượng riêng rất lớn. Gia tốc trọng trường gần lỗ đen lớn đến nỗi phôtôn rơi vào đó cũng bị lỗ đen hút vào. 
f. Ngoài ra còn có những đám “mây sáng” gọi là tinh vân. Tinh vân là một đám bụi khổng lồ được rọi bởi ánh sáng của các sao gần đó hoặc những đám khí bị iôn hóa được phóng ra từ một sao mới hay sao siêu mới. 
Sao xanh 
Sao trắng 
Sao lùn đỏ 
Một số hình ảnh minh họa 
Sao đôi 
2. Thiên hà 
a. Là một hệ thống sao gồm nhiều sao và tinh vân 
b,. Thiên hà Tiên Nữ: cách chúng ta hai triệu năm ánh sáng. 
c. Đa số các Thiên Hà có dạng xoắn ốc, một số có dạng elipxôit, một số có dạng không xác định. Đường kính của Thiên Hà khoảng 100.000 năm ánh sáng. 
Một số hình ảnh về Thiên Hà 
Một số hình ảnh về Thiên Hà 
3. Thiên Hà của chúng ta. Ngân Hà 
- Các nhà thiên văn mô phỏng: Ngân Hà có dạng đĩa phẳng, phần giữa phồng to, ngoài mép dẹt, bề dày chỗ phồng to nhất khoảng 150.000 năm ánh sáng. 
- Hệ Mặt Trời nằm trên mặt phẳng đi qua tâm, vuông góc với trục của Thiên Hà cách tâm khoảng 2/3 bán kính của nó. 
- Ngân Hà có dạng xoắn ốc. 
4. Các đám Thiên Hà 
- Ngân Hà chúng ta là thành viên của một đám gồm 20 Thiên Hà. Đến nay người ta phát hiện ra khoảng 50 đám Thiên Hà. 
5. Các quaza 
- Nằm ngoài Thiên Hà, phát xạ mạnh một cách bất thường các sóng vô tuyến và tia X. 
- Công suất phát xạ quaza lớn đến mức người ta cho rằng phản ứng nhiệt hạch không cung cấp đủ năng lượng cho quá trình phát xạ này. 
- Càng xa Ngân Hà thì mật độ quaza càng lớn. 
- Đây là cơ sở cho thuyết về vụ nổ BigBang. 
BÀI HỌC ĐẾN ĐÂY LÀ KẾT THÚC