Mặt Trời chiếu sáng như thế nào

Cái gì làm cho mặt trời tỏa sáng ? Làm thế nào mặt trời tạo ra lượng năng lượng khổng lồ cần thiết cho sự sống sinh sôi trên trái đất ?
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Mặt Trời chiếu sáng như thế nào Mặt Trời chiếu sáng như thế nào Cái gì làm cho mặt trời tỏa sáng ? Làm thế nào mặt trời tạo ra lượngnăng lượng khổng lồ cần thiết cho sự sống sinh sôi trên trái đất ? Những câuhỏi này đã thách thức các nhà khoa học trong suốt 150 năm trời, bắt đầu từgiữa thế kỉ thứ 19. Các nhà vật lí lí thuyết đã chiến đấu với các nhà địa chấthọc và các nhà sinh học tiến hóa trong một cuộc tranh luận sôi nổi xem ai làngười có câu trả lời chính xác. Tại sao lại có quá nhiều ồn ào về nan đề khoa học này ? Nhà thiên văn họcthế kỉ thứ 19 John Herschel đã miêu tả hùng hồn vai trò cơ bản của ánh sáng mặttrời trong mọi hoạt động sống của con người trong tác phẩm Chuyên luận về Thiênvăn học hồi năm 1883 của ông như sau: Các tia sáng mặt trời là nguồn gốc tối hậu của hầu như mọi chuyển động xảyra trên bề mặt trái đất. Bởi nhiệt của nó sản sinh ra các loại gió… Bởi hoạt động củachúng truyền sức sống cho thực vật tinh lọc từ các chất vô cơ, và trở nên, trong vòngquay của chúng, là sự cấp dưỡng cho động vật và cho con người, và là nguồn gốc củanhững lớp trầm tích lớn có hiệu quả động học nằm sẵn cho con người sử dụng trongvỉa than của chúng ta. Ánh sáng mặt trời nuôi dưỡng sự sống trên trái đất Trong bài viết này, chúng ta sẽ nhắc lại từ bối cảnh lịch sử của sự phát triểnkiến thức của chúng ta về cách thức mặt trời (ngôi sao gần chúng ta nhất) tỏa sáng,bắt đầu trong phần tiếp theo với cuộc tranh luận thế kỉ 19 về tuổi của mặt trời.Trong phần sau đó, chúng ta sẽ thấy những khám phá dường như chẳng có kết quảgì với nhau trong vật lí cơ bản đưa đến một lí thuyết sản sinh năng lượng hạt nhântrong các ngôi sao đã giải quyết được cuộc tranh luận về tuổi của mặt trời và giảithích được nguồn gốc của bức xạ mặt trời. Trong phần sau cùng trước khi tómlược, chúng ta sẽ thảo luận xem các thí nghiệm được thiết kế như thế nào để kiểmtra lí thuyết sản sinh năng lượng hạt nhân trong các ngôi sao làm hé mở một bí ẩnmới, Bí ẩn Neutrino còn thiếu. Tuổi của mặt trời Mặt trời bao nhiêu tuổi ? Làm thế nào mặt trời tỏa sáng được ? Những câuhỏi này là hai mặt của một đồng tiền, như chúng ta sẽ thấy. Tốc độ mặt trời phát ra bức xạ dễ dàng tính được bằng cách sử dụng tốc độđo được mà năng lượng đi tới bề mặt trái đất và khoảng cách giữa trái đất và mặttrời. Năng lượng toàn phần do mặt trời phát ra trong quãng đời của nó khoảngchừng bằng tích của tốc độ phát năng lượng hiện nay, gọi là độ sáng của mặt trời,với tuổi của mặt trời. Mặt trời càng già thì tổng năng lượng bức xạ do mặt trời phát ra càng lớn.Năng lượng phát ra càng lớn, hay tuổi của mặt trời càng lớn, thì càng khó tìm lờigiải thích cho nguồn gốc của năng lượng mặt trời. Để đánh giá đúng sự khó khăn trong việc tìm một lời giải thích, chúng ta hãyxét một minh họa đặc biệt của tốc độ khổng lồ mà mặt trời phát ra năng lượng. Giảsử chúng ta đặt một centimet khối băng tuyết ở ngoài trời vào một ngày mùa hètheo kiểu sao cho toàn bộ ánh sáng mặt trời bị hấp thụ bởi băng. Cho dù ở khoảngcách lớn giữa trái đất và mặt trời, nhưng ánh nắng mặt trời sẽ làm tan khối băngtrong khoảng 40 phút. Vì hiện tượng xảy ra tại bất kì đâu trong không gian tạikhoảng cách của trái đất tính từ mặt trời, nên một lớp vỏ cầu băng khổng lồ có tâmtại mặt trời và đường kính 300 triệu km (200 triệu dặm) sẽ tan ra vào khoảng thờigian trên. Hay, rút cùng lượng băng trên xuống bề mặt mặt trời, chúng ta có thểtính được một diện tích gấp 10 nghìn lần diện tích bề mặt trái đất và dày khoảngnửa km (0,3 dặm) cũng sẽ tan ra trong 40 phút bởi sự trút năng lượng của mặt trời. Trong phần này, chúng ta sẽ nói về các nhà khoa học thế kỉ 19 đã cố gắngnhư thế nào để xác định nguồn gốc của năng lượng mặt trời, sử dụng tuổi của mặttrời làm một manh mối. Các ước tính mâu thuẫn nhau về tuổi của mặt trời Nguồn năng lượng bức xạ mặt trời được các nhà vật lí thế kỉ 19 tin là do hấpdẫn. Trong một bài giảng có sức thuyết phục vào năm 1854, Hermann vonHelmholtz, vị giáo sư sinh lí học người Đức, người trở thành một nhà nghiên cứuvà một giáo sư vật lí xuất sắc, đã đề xuất rằng nguồn gốc của năng lượng bức xạkhổng lồ của mặt trời là sự co hấp dẫn của một khối lượng lớn. Trước đó không lâu,vào thập niên 1840, J.R. Mayer (một bác sĩ người Đức khác) và J.J. Waterson cũngđề xuất rằng nguồn gốc của bức xạ mặt trời là sự chuyển hóa năng lượng hấp dẫnthành nhiệt. Các nhà sinh vật học và địa chất học xét đến các tác động của bức xạ mặt trời,còn các nhà vật lí tập trung vào nguồn gốc của năng lượng bức xạ. Năm 1859,Charles Darwin, trong bản in lần thứ nhất của cuốn Về nguồn gốc của các loài bằngsự chọn lọc tự nhiên, đã thực hiện một tính toán thô về tuổi của trái đất bằng cáchước tính thời gian cần thiết cho sự xói mòn xảy ra ở tốc độ quan sát thấy hiện làmxóa sạch vùng Weald, một thung lũng lớn trải dà ...