quan sát qua kính thiên văn takahashi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM

KHOA VẬT LÝ

@ & ?

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Niên khóa: 2005 – 2010

ĐỀ TÀI:

MẶT TRỜI: TÌM HIỂU VÀ QUAN SÁT

QUA KÍNH THIÊN VĂN TAKAHASHI

GVHD: Thầy CAO ANH TUẤN

SVTH: LÊ THỊ THU HUỆ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

2010

Lôøi caûm ôn

“Không thầy đố mày làm nên”

Đó là một đạo lý làm người rất hay của con người Việt Nam, nó sẽ tồn tại

và sống mãi với thời gian. Nó luôn nhắc nhở em rằng, tương lai ngày hôm nay em

có được là do Thầy Cô đã ban tặng cho em, bên cạnh sự hy sinh, đùm bọc, dưỡng

dục to lớn của Cha và Mẹ. Thầy, Cô là những người đã dạy dỗ, bồi dưỡng nhân

cách làm người và truyền thụ kiến thức để em vững bước vào tương lai và cũng là

nguồn động lực để em có thể tiếp tục con đường sự nghiệp trồng người của mình

trong tương lai.

Luận văn tốt nghiệp là một trong những hình thức nghiên cứu khoa học

phổ biến nhất hiện nay đối với sinh viên trong các trường đại học để tổng kết và

đánh giá quá trình học tập, rèn luyện và tu dưỡng đạo đức của mỗi sinh viên. Được

Ban Chủ Nhiệm Khoa Vật Lý tạo điều kiện tiếp cận với các phương pháp này thật

sự là một cơ hội lớn và quý báo đối với em.

Em xin gửi lời cảm ơn đến Ban Chủ Nhiệm Khoa Vật Lý Trường Đại Học

Sư Phạm TP.HCM đã tạo điều kiện cho em học tập.

Một lần nữa cho em được nói lời cảm ơn đến quý Thầy Cô đã luôn tận

tình dạy dỗ và giúp đỡ em từ những bước đi đầu tiên đến khi khôn lớn như ngày

hôm nay.

Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả quý Thầy, Cô Trường Đại Học Sư Phạm

TP.HCM đã truyền đạt kiến thức cho em trong suốt khóa học vì nếu không có

Thầy, Cô chắc chắn rằng em đã không thể hoàn thành luận văn một cách hoàn

chỉnh.

Em xin chân thành gửi lời cám ơn đến Thầy CAO ANH TUẤN – người

đã tận tình cung cấp kiến thức, giúp đỡ tìm kiếm tài liệu, luôn luôn hướng dẫn và

động viên em suốt quá trình thực hiện đề tài này.

Em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy NGUYỄN THANH TÚ – đã động viên,

giúp đỡ và cung cấp cho em một số tài liệu liên quan cần thiết đến đề tài.

Đặc biệt con xin cám ơn Ba, Mẹ. Ba, Mẹ đã dành tất cả những gì tốt đẹp

nhất cho con.

Cảm ơn bạn NGUYỄN HÂN và NGUYỄN THỊ THÚY DIỄM đã giúp đỡ

mình trong việc tìm kiếm tài liệu, và tất cả bạn bè đã động viên, giúp đỡ trong suốt

quá trình mình hoàn thành luận văn.

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn đến hội đồng khoa học đã xét duyệt luận

văn.

Em xin chúc sức khỏe quý Thầy Cô nhà trường.

Thành phố HCM, ngày27 tháng 04 năm 2010

Sinh viên thực hiện

LÊ THỊ THU HUỆ

1

Mở đầu

Lý do chọn đề tài

Từ xa xưa con người đã biết quan sát bầu trời, biết dựa vào các hiện tượng

xảy ra trên bầu trời để giải thích và vận dụng chúng vào cuộc sống. Ông cha ta có

câu “Trời vàng thì gió, trời đỏ thì mưa”, “Trăng quầng thì hạn, Trăng tán thì

mưa”,… Đó là những câu tục ngữ nói lên mối quan hệ giữa bầu trời bao la huyền bí

với các hiện tượng quan sát được trên Trái đất của chúng ta. Bầu trời đó còn được

gắn với biết bao câu chuyện thần thoại như Nữ Oa vá trời, sự hình thành thế giới

bởi chúa Giexu, sự tích chị Hằng Nga và chú Cuội… mà lúc nhỏ em đã được nghe

Bà kể. Tuy nhiên Bà không thể giải thích được vì sao lại như thế, kể từ đó em luôn

muốn mình trở thành một người biết thật nhiều chuyện, có thật nhiều kiến thức và

giải thích được tất cả các sự vật hiện tượng trên thế giới. Đến khi lớn lên tí nữa, đi

dưới ánh nắng Mặt trời hay dưới ánh trăng em lại đặt ra câu hỏi: Tại sao Mặt trăng

và Mặt trời lại đi theo mình khi mình đi nhỉ? Và nó cũng sẽ dừng lại khi mình

không đi nữa? Tại sao ban đêm lại có trăng và sao nhưng ban ngày lại không có?

Đến những năm bước vào cấp II, khi được làm quen với nhiều môn khoa

học tự nhiên mới thì Vật lý là môn đã để lại trong em niềm đam mê và thích học hỏi

nhiều nhất vì nó giải thích được nhiều hiện tượng trong tự nhiên ví dụ như là: Tại

sao khi chúng ta mặc nhiều áo mỏng lại ấm hơn khi mặc một chiếc áo dày? Tại sao

khi chải đầu chiếc lược lại bị nhiễm điện? Tại sao lại xuất hiện cầu vòng sau mỗi

cơn mưa? ….Niềm đam mê đó nó không dừng lại mà tiếp tục lớn theo em. Tiếp tục

học phổ thông, với nhiều định luật và lý thuyết mới những câu hỏi đó đã lần lượt

được giải đáp nhưng chính sự thích tìm tòi, thích học hỏi, thích chinh phục những

cái mới mà con người chúng ta không dễ gì bằng lòng với những gì mình đã có và

đã biết. Thế giới vốn muôn màu và muôn vẽ, khoa học ngày càng phát triển nên khi

chấm dứt tuổi học trò em vẫn mang trong mình nhiều câu hỏi tại sao? Chính vì lẽ đó

2

mà em đã đến với ngành sư phạm Vật lý, mong rằng mình có thể đem lại thật nhiều,

thật nhiều điều thú vị cho học sinh.

Sự phát triển của khoa học, kỹ thuật và công nghệ không chờ đợi một ai, nó

mở ra một kỷ nguyên mới cho loài người. Vật lý học cũng phát triển như vũ bảo,

thiên văn học cũng tiến lên một bước mới, lĩnh vực “Thiên văn cao không” bước

vào giai đoạn phát triển rực rỡ, nhiệm vụ của nó là nghiên cứu tất cả các hiện tượng

trên trên bầu trời đi từ thế giới vi mô đến siêu vĩ mô và giải quyết tất cả các vấn đề

bí ẩn của thiên văn Vật lý, nó trở thành một trong những ngành mũi nhọn của khoa

học hiện đại. Tuy nhiên đây là một môn học còn mới đối với nước ta, vì nó đòi hỏi

phải có sự quan sát thực tế, với trang thiết bị dụng cụ thiên văn hiện đại… mà nước

ta thì không đủ điều kiện để phát triển rộng rải. Chính vì vậy, môn học này chưa thể

đưa vào chương trình phổ thông, nó chỉ được đưa vào một số trường đại học sư

phạm nhằm giúp giáo viên nghiên cứu khoa học và giảng dạy cho sinh viên, tuy

nhiên chỉ ở mức độ bắt đầu với thời lượng rất ít ỏi, tài liệu sách vở lại nghèo nàn.

Năm IV đại học khi đến với môn học này em lại có thêm cơ hội để tìm hiểu

về thế giới huyền bí nhưng nó rất gần gũi với chúng ta: Nguyên nhân nào để Mặt

trời chiếu sáng? Sự vận động vật chất bên trong Mặt trời ra sao? Sự hình thành, phát

triển và cái chết của Ngôi sao diễn ra như thế nào? Lý thuyết về Vũ trụ hiện đại là

gì?….. Chính vì điều đó, khi được làm luận văn em quyết định chọn đề tài nghiên

cứu về THIÊN VĂN HỌC nhằm có cơ hội tìm hiểu và khám phá sâu hơn, nhiều

hơn chủ đề mà mình yêu thích. Đồng thời qua đó góp một phần lý thuyết đã tổng

hợp và nghiên cứu cho những ai thích thú và đam mê về chủ đề này. Nhưng chỉ

trong một khoảng thời gian rất ngắn em không thể tìm hiểu, giới thiệu, tổng kết và

quan sát hết tất cả những điều huyền bí của bầu trời được cho nên sự lựa chọn cuối

cùng của em là chỉ nghiên cứu một phần nhỏ trong thế giới huyền bí đó, Ngôi sao

gần chúng ta nhất luôn luôn chiếu sáng: “Mặt trời” với đề tài MẶT TRỜI: TÌM

HIỂU VÀ QUAN SÁT QUA KÍNH THIÊN TAKAHASHI như một cơ hội để mình

học tập và nghiên cứu.

3

Trong đề tài, em đã dành một phần nhỏ để giới thiệu về thế giới các sao:

Cấu tạo và sự sống của chúng trước khi đi vào nghiên cứu Mặt trời. Với nội dung:

Sự hình thành, phát triển và tiến hóa của Mặt trời theo giả thuyết khoa học; cũng

như cấu trúc và ảnh hưởng của Mặt trời lên Trái đất; đặc biệt là chu kỳ hoạt động

của nó có liên quan mật thiết đến sự sinh tồn và phát triển của con người trên Trái

đất. Qua đề tài này em mong rằng mình có thể đem đến một cái nhìn tổng quát và

sinh động hơn về Mặt trời, một lượng kiến thức nhỏ về Vũ trụ bao la.

Mặc dù là đề tài yêu thích, với sự nổ lực rất lớn của bản trong việc tìm kiếm

và thu thập tài liệu thêm nữa là sự tận tình, chu đáo của Thầy hướng dẫn nhưng

trong khoảng thời gian rất ngắn, đề tài lại mang tính rộng lớn mà lượng kiến thức

của em thì còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những sai xót và hạn chế. Vì vậy em

rất mong được sự góp ý của hội đồng xét duyệt, của quý thầy cô và ý kiến của các

bạn đọc để luận văn ngày càng được hoàn thiện hơn. Những kinh nghiệm quý báo

đó là hành trang để em tiếp tục phát huy và sáng tạo hơn nữa trên con đường sự

nghiệp sau này của mình.

Phương pháp nghiên cứu

• Nghiên cứu lí luận:

Đọc và xử lí thông tin từ sách, báo, wesite, các luận văn tốt nghiệp… có

liên quan đến đề tài.

Trao đổi, xin ý kiến của GVHD để hoàn thiện và kiểm tra tính chính xác

của lý thuyết.

• Thực hành:

Tiến hành quan sát Mặt trời vào các ngày khác nhau và trong những khoảng

thời gian khác nhau, lưu lại hình ảnh đã quan sát để kiểm chứng lý thuyết và so sánh

với kết quả đã tìm được từ trước.

Lấy và đo các giá trị quang học khi cho Mặt trời qua hệ thấu kính của kính

thiên văn TAKAHASHI.

4

Sử dụng phương pháp giải toán Vật lý để xử lý số liệu vừa thu được từ thực

nghiệm từ đó tính lại kích thước của bán kính Mặt trời.

Kết quả đạt được

• Lí luận: Qua việc tìm kiếm, đọc, tổng hợp kiến thức từ nhiều nguồn tại liệu

khác nhau sau đó trình bày thành nội dung của luận văn này trong luận văn đã đề

cập đến những vấn đề sau:

Trình bày những đặc tính cũng như những đặc điểm chung của tất cả các vì

sao trên bầu trời.

+ Cấu tạo chung của các Ngôi sao.

+ Các đại lượng đặc trưng cho một Ngôi sao như: Cấp sao, độ trưng,

màu sắc và nhiệt độ.

+ Cuộc đời của Ngôi sao: Quá trình được sinh ra, phát triển rồi già đi,

sau đó là cái chết của nó. Từ khi mới sinh ra cho đến khi chết đi nó nó trải qua một

chặng đường dài với nhiều biến đổi, thời gian của chặng đường đó thì phụ thuộc

vào khối lượng của chúng.

Sau đó là tìm hiểu chi tiết về Ngôi sao đã mang đến sự sống cho toàn nhân

loại và gần loài người chúng ta nhất đó là Mặt trời:

+ Các loại quỹ đạo chuyển động của Mặt trời.

+ Sự tiến hóa của Mặt trời, cấu trúc của nó cũng như những ảnh hưởng

do nó gây ra đối với Trái đất của chúng ta.

+ Giải thích được câu hỏi tại sao Mặt trời lại luôn tỏa sáng? Nguyên

nhân tại đâu? và thời gian là bao lâu?

+ Đặc biệt hơn là: Có thể quan sát được những vết đen trên bề mặt của

Mặt trời, sự xuất hiện của những vết đen này có liên quan đến sự hoạt động của Mặt

trời, và nó diễn ra luôn theo chu kỳ trùng với chu kỳ hoạt động của Mặt trời.

5

• Thực tiễn:

Nắm được cấu tạo cũng như nguyên tắc hoạt động của kính thiên văn, biết

được rằng muốn tạo ra một chiếc kính thiên văn không phải là khó nhưng để sử

dụng được và quan sát Mặt trời sao cho tốt thì không hề đơn giản.

Biết cách điều chỉnh và sử dụng kính thiên văn TAKAHASHI để quan sát

Mặt trời.

Chụp được ảnh của Mặt trời qua kính thiên văn, qua so sánh và nhận xét rút

ra kết luận rằng: Hầu như những bức ảnh chụp được hoàn toàn giống với những bức

ảnh mà các đài thiên văn lớn đã chụp được. Từ những bức ảnh chụp được đó đã

giúp chúng ta nhìn thấy được vết đen trên Mặt trời, cũng như biết được nó luôn luôn

chuyển động trên quang cầu. Như vậy từ thực nghiệm đã giúp chúng ta khẳng định

được kiến thức lý thuyết đã học, Mặt trời chuyển động quanh trục của nó (theo kết

luận của Galile – người đầu tiên quan sát vết đen Mặt trời vào năm 1609).

Tính được bán kính của Mặt trời và chỉ số vết đen của Mặt trời.

Sử dụng phần mền AutoCAD để xác định tọa độ của các vết đen Mặt trời từ

một số hình ảnh chụp được từ ngày 01/03/10 đến 04/04/10 của các đài thiên văn,

qua đó vẽ trên một hệ trục tọa độ đồ thị thể hiện quỹ đạo chuyển động của vết đen

Mặt trời.

6

Chương 1- Các sao

1.1. Ngôi sao là gì.

Từ xưa rất xưa, khi loài khủng long đang còn ngự trị, rồi đến thời kỳ kim tự

tháp của Ai Cập bắt đầu xây dựng thì các vì sao đã mọc trên bầu trời. Ban đầu

chúng là vật chỉ đường cho các nhà hàng hải Phênixi và các tàu buồm của Coulomb,

các Ngôi sao này cứ nằm im trên bầu trời để nhìn ngắm con người, những cuộc

chiến tranh kéo dài hàng thế kỷ, ngắm vụ nổ bom nguyên tử ở Hiroshima và

Nagasaki tại Nhật bản do tổng thống Harru S Truman của Hoa kỳ chỉ định trong

cuộc chiến tranh thế giới thứ hai. Vì vậy có rất nhiều quan điểm và cách nhìn nhận

về Ngôi sao, một quan điểm thể hiện quan niệm sống, một lượng tri thức mà loài

người chiếm lỉnh được vào thời điểm đó. Có một số người nhìn nhận Ngôi sao bằng

ánh mắt thần linh, đôi khi họ còn gắn với các vị thần; có người lại xem nó như

những chiếc đinh bạc, đẹp và quý hiếm được gắn trên bầu trời đêm; có người lại

cho rằng đó là những lỗ thủng để ánh trời lọt qua và truyền đến chúng ta.

Chính vì vậy mà ở thời này các Ngôi sao được coi là vừa mang tính bất biến

vừa mang tính bất khả tri (không nhận biết được). Cho nên, người Ai Cập cổ đại

cho rằng khi con người đoán ra được bí ẩn của các Ngôi sao thì sẽ đến ngày tận thế,

còn một số dân tộc khác cho rằng đời sống trên Trái đất sẽ chấm dứt ngay khi chòm

sao Chó săn đuổi kịp Gấu lớn. Như vậy theo họ bên cạnh mọi sự việc luôn luôn đổi

thay thì vẫn còn một thứ là bất biến với thời gian, chính là các Ngôi sao và họ nghĩ

rằng những biến đổi của Ngôi sao thì luôn gắn liền với một sự kiện nào đó sẽ xảy

ra trong Vũ trụ.

+ Theo kinh thánh cho rằng: Một Ngôi sao bừng sáng là dấu hiệu cho sự

ra đời của chúa Giêxu, còn một Ngôi sao khác xuất hiện sẽ là dấu hiệu cho ngày tận

thế đã đến.

7

+ Các nhà chiêm tinh thì cho rằng: Một Ngôi sao sẽ định đoạt số phận

của một con người riêng lẻ hay môt quốc gia nào đó. Nhưng nó sẽ không định đoạt

một cách tuyệt đối, nó chỉ khuyên ta chứ không ra lệnh cho ta.

Antoine de Saint – Exupéry là người đầu tiên cho rằng các Ngôi sao không

phải là những tinh tú lãng mạn như mọi người vẫn nghĩ từ trước đến nay, Ông xem

nó như những vật thể và phải dựa vào các định luật tự nhiên mới giải thích được nó.

Đến người Hy Lạp cổ đại họ đã nhận biết được rằng: Các Ngôi sao có sự thay đổi

về độ sáng (sau này gọi là sao biến quang). Các nhà khoa học thời cận đại cũng cho

rằng: Những sự thay đổi đó mang tính chất ít nhiều khác nhau, và rất nhiều các

Ngôi sao xảy ra hiện tượng này. Cho nên đến thời cận đại mà các Ngôi sao vẫn

được coi là bất động và người ta gọi đó là những định tinh.

Đến năm 1718 nhà thiên văn học Edmond Halley (1652 – 1742) người Anh

đã phát hiện ra 3 Ngôi sao: Sirius, Procyon, Arcturus dịch chuyển chậm chạp so với

các Ngôi sao khác. Đến cuối thế kỷ XIX, cũng một nhà thiên văn người Anh khác

Uyliam Hecsen cho rằng: Tất cả các Ngôi sao đều phát ra một lượng ánh sáng là

như nhau nhưng khi đến Trái đất có sự khác nhau là do khoảng cách của chúng đến

Trái đất là khác nhau, nhưng khẳng định này của ông không còn đúng nữa vào năm

1837 khi người ta đo được khoảng cách từ các Ngôi sao đến Trái đất.

Những hạn chế dẫn đến những kết luận sai lầm của các nhà thiên văn là

do: Tầm nhìn đến các Ngôi sao của con người chúng ta còn rất hạn hẹp, chúng ta

chỉ nhìn thấy các Ngôi sao ở gần khoảng vài parsec mà thôi (1ps =3,26 light year

=30.109

Km = 206265 đvtv), còn thế giới sao huyền bí và đa dạng thì đã bị che

khuất.

Cho đến khi các dụng cụ thiên văn đầu tiên ra đời thì câu hỏi “Ngôi sao là

gì?” mới được mới hiện lên đầy đủ trước mắt các nhà khoa học. Nhưng ban đầu câu

trả lời này chỉ để trả lời cho Ngôi sao ở gần chúng ta nhất đó là Mặt trời. Mặc dù

ngành thiên văn đã bắt đầu hình thành và phát triển nhưng những quan niệm cũ vốn

đã ăn sâu vào trong mỗi con người nên không dễ dàng xóa bỏ triệt để các quan niện

đó trong một lúc được. Chính vì vậy mà người Hy Lạp cổ đại đã gắn Mặt trời với

8

ngọn lửa vĩnh cửu. Dẫn đến những sai lầm khi giải thích nguồn năng lượng của Mặt

trời lấy từ đâu ra?

+ Cuối thế kỷ XIX người ta vẫn còn cho rằng bên ngoài Mặt trời thì

nóng còn bên trong Mặt trời thì lạnh thỉnh thoảng nó được hiện qua các vết đen của

Mặt trời. Với quan niệm này người ta đã đặt ra giả thuyết về nguồn gốc năng lượng

Mặt trời là do các thiên thạch và sao chổi liên tiếp rơi xuống Mặt trời.

+ Sau đó người ta đưa ra giả thuyết Mặt trời là những ngọn lửa cháy

được và phát ra năng lượng nhờ vào các phản ứng hóa học. Nhưng giả thuyết này

cũng không tồn tại được lâu vì theo số liệu của các nhà địa chất cho biết Trái đất đã

hình thành lâu hơn nhiều so với thời gian phát ra năng lượng của Mặt trời.

+ Vào năm 1953 nhà thiên văn người Đức H. L. F. von Helmholtz cũng

đã đưa ra một giả thuyết mới ông cho rằng: Nguồn năng lượng của Mặt trời và các

Ngôi sao khác có được là do sự co lại của chúng. Tuy nhiên, mặc dù nguồn năng

lượng này có lớn hơn nhưng vẫn chưa đủ để cho Mặt trời hoạt trong mấy tỉ năm.

Sự bế tắc trên đòi hỏi phải giải quyết, một nhiệm vụ mới được đặt ra cho

ngành khoa học.

Cho đến đầu thế kỷ XX từ công trình nghiên cứu của nhà thiên văn người

Anh Athơ Eđinhtơn người ta mới xây dựng được hoàn chỉnh câu trả lời Ngôi sao là

gì? Ngôi sao là một quả cầu lửa nóng rực chứa trong lòng chúng nguồn năng lượng

khổng lồ có được từ sự tổng hợp hạt nhân Hydro bằng phản ứng nhiệt hạch, ngoài

ra chúng còn tổng hợp nên cả các nguyên tố hóa học nặng hơn. Với một Ngôi sao

nhẹ thì ánh sáng yếu hơn một Ngôi sao nặng.

1.2. Cấu tạo của Ngôi sao.

Trong Ngôi sao chứa các hạt cơ bản (electron, neutron, proton), các nguyên

tố hóa học giống hệt các nguyên tố và các hạt cơ bản trên Trái đất.

Một ngôi sao là một quả cầu khí khổng lồ, chính vì thế mà tại mọi điểm bên

trong Ngôi sao đều có một lực của áp suất khí tác động làm cho nó có xu hướng nở

ra nhưng đồng thời nó cũng chịu tác dụng của trọng lực từ các lớp bên ngoài tác

9

dụng lên làm cho nó có xu hướng bị nén lại, như vậy tại mọi điểm bên trong sao đều

chịu tác dụng của hai lực ngược chiều nhau và nếu tại mọi điểm bên trong Ngôi sao

đều chịu tác dụng của hai lực trên mà có độ lớn bằng nhau thì ngôi sao này sẽ tồn

tại bền vững trong một khoảng thời gian dài có nghĩa là nó không giãn ra và cũng

không co lại.

Nhưng càng đi vào bên trong sao thì trọng lực càng lớn làm cho áp suất và

nhiệt độ của sao tăng lên dẫn đến Ngôi sao bức xạ ra năng lượng, vùng này chính là

ở tâm của Ngôi sao. Nhiệt độ trong Ngôi sao được phân bố sao cho ở bất kỳ lớp

nào, trong thời điểm nào, năng lượng nhận được từ lớp phía dưới cũng bằng năng

lượng truyền cho lớp phía trên. Có bao nhiêu năng lượng được sinh ra thì có bấy

nhiêu năng lượng bức xạ ở bề mặt. Như vậy trong sao còn tồn tại một áp suất bức

xạ, áp suất này đối với Mặt trời và các Ngôi sao nhỏ như Mặt trời thì chỉ là một

phần rất nhỏ so với áp suất khí, nhưng đối với các Ngôi sao khổng lồ thì lại khá lớn.

Vật chất của sao thì không trong suốt cho nên để truyền được năng lượng từ

trong tâm sao ra đến lớp bề mặt đôi khi còn phải mất hết mấy nghìn năm. Sự bức xạ

phát ra ở bề mặt sao khác về chất so với sự bức xạ sinh ra trong lòng Ngôi sao

nhưng nó không khác gì về lượng (ở bề mặt bức xạ chủ yếu là các tia ánh sáng nhìn

thấy được và hồng ngoại còn ở trong lòng mỗi Ngôi sao thì bức xạ gamma và tia

Rơnghen là chủ yếu).

Nồng độ vật chất bên trong sao rất đặc nó đặc hơn bất kỳ vật rắn nào tồn tại

trên Trái đất. Điều này được giải thích như sau: Với nhiệt độ ước lượng trong lòng

các Ngôi sao là từ khoảng 107K – 3.107K thì mọi nguyên tử của các nguyên tố hóa

học ở đây đều bị mất lớp vỏ electron bên ngoài của mình trở thành các hạt nhân

nguyên tử và các electron riêng biệt. Tiết diện của các hạt này rất nhỏ, nhỏ hơn

hàng vạn lần so với các loại hạt khác nên trong cùng một thể tích giả sử một chất

nào đó chứa được hàng chục nguyên tử thì Ngôi sao lại chứa được hàng tỉ hạt nhân

nguyên tử và các electron riêng biệt này, chính vì vậy mà vật chất bên trong sao rất

đặc (mật độ vật chất ở tâm Mặt trời lớn gấp 100 lần so với mật độ nước). Nhưng nó

vẫn mang đầy đủ tính chất của một chất khí lý tưởng. Chất khí được tạo thành từ

10

các nguyên tử Hydro, Heli, Natri và Sắt các nguyên tử này có khối lượng luôn luôn

không đổi cho nên nếu nồng độ các hạt trong mỗi nguyên tử càng lớn thì khối lượng

trung bình của nó sẽ càng nhỏ dẫn đến nhiệt độ của khối khí đó càng thấp. Khi bị

ion hóa phân tử Hydro có lớp vỏ electron ở ngoài cùng bị tách ra khỏi hạt nhân nó

trở thành 2 hạt: Một là hạt nhân nguyên tử, một là electron riêng biệt cho nên khối

lượng trung bình của phân tử Hydro khi bị ion hóa sẽ bằng ½ , tương tự như vậy

khối lượng trung bình của Heli bằng 4/3 (2 electron và một nguyên tử hạt nhân), của

Natri bằng 23/12 (11 electron và 1 nguyên tử hạt nhân), của Sắt bằng 56/27 (26

electron và 1 nguyên tử hạt nhân), như vậy nếu một Ngôi sao chứa khí Hydro và

Heli thì nhiệt độ của nó sẽ thấp hơn Ngôi sao chứa khí Natri và Sắt cho nên người ta

ước tính rằng nếu trong Mặt trời chỉ chứa toàn Hydro thì nhiệt độ tại tâm của nó

khoảng 10.106K, nếu chứa toàn khí Heli thì nhiệt độ ở tâm của nó sẽ là 26.106K,

còn nếu toàn bộ là các khí nặng thì nhiệt độ tại tâm của nó sẽ đạt đến 46.106K. Dựa

vào việc phân tích độ trưng của sao phát ra và dựa vào mối quan hệ giữa chất khí

với nhiệt độ của nó người ta ước tính rằng đa số các Ngôi sao đều chứa không dưới

98% là khối lượng của khí Hydro và Heli.

Như vậy Ngôi sao là một quả cầu khí khổng lồ, luôn nóng sáng, là nơi

vật chất tồn tại dưới dạng plasma, phát ra năng lượng dưới dạng ánh sáng, nhiệt

lượng và các loại tia bức xạ. Cấu tạo chủ yếu của nó là từ Hydrovà Heli, liên kết với

nhau bởi lực hấp dẫn và bị nén chặt ở nhân của Ngôi sao. Nguồn năng lượng khổng

lồ của các Ngôi sao hầu hết xuất phát từ những phản ứng hạt nhân tổng hợp Hydro

thành Heli và các nguyên tố nặng khác như: C,O, Si, S, Ar, Fe....diễn ra trong nhân

Ngôi sao sau đó giải phóng ra bề mặt của Ngôi sao.

11

Hình 1. 1: Cấu tạo của Ngôi sao theo các lớp tổng hợp năng lượng

1.3. Sự sống của sao.

Con người một khi đã biết cấu tạo của sao thì họ sẽ không dừng lại ở đó, họ

muốn trả lời đươc nhiều câu hỏi hơn nữa: Các Ngôi sao đó được hình thành như thế

nào? Sự tiến hóa của chúng ra sao? Có khi nào chúng ngừng phát sáng hay

không?... Để trả lời những câu hỏi đó chúng ta sẽ phải đi tìm hiểu quá trình tiến hóa

của các sao hay nói cách khác là sự sống của chúng, để quá trình tìm hiểu được diễn

ra dễ dàng ta cần biết một số phép trắc quan trong thiên văn trước sau đó lập nên

biểu đồ Hecsprung – Rutxen (H – R) về dấu vết tiến hóa của các sao thì sẽ trả lời

được vấn đề mà chúng ta đã đặt ra.

1.3.1. Cấp sao nhìn thấy

Cấp sao nhìn thấy là thang dùng để đo độ sáng của một thiên thể nhìn thấy

trên bầu trời. Ở thang này cấp “0” được quy ước là Ngôi sao sáng trên bầu trời, nó

được nhìn thấy từ mặt đất. Thực ra trước kia không phải cấp “0” là cấp nhìn thấy

Ngôi sao sáng nhất mà là cấp 1, nhưng về sau người ta thấy rằng chỉ có từ cấp 1 đến

cấp 6 là không đủ để biểu diễn độ sáng của các sao vì vậy mà cấp sao “0” và âm

xuất hiện, hơn nữa các cấp sao không chỉ mang giá trị nguyên mà còn mang cả giá