Từ vị trí của chúng ta trên Trái Đất, Mặt Trời có vẻ như là một nguồn ánh sáng và nhiệt bất biến trên bầu trời. Nhưng thực tế, Mặt Trời là một ngôi sao động, liên tục thay đổi và phát ra năng lượng vào không gian. Khoa học nghiên cứu về Mặt Trời và ảnh hưởng của nó trong hệ mặt trời được gọi là vật lý nhật quyển.
Mặt Trời là vật thể lớn nhất trong hệ mặt trời của chúng ta. Đường kính của nó khoảng 1,4 triệu km. Lực hấp dẫn của nó giữ hệ mặt trời lại với nhau, duy trì quỹ đạo của mọi thứ, từ các hành tinh lớn nhất đến các mảnh vụn nhỏ nhất.
Mặc dù Mặt Trời là trung tâm của hệ mặt trời và rất quan trọng đối với sự sống của chúng ta, nhưng nó chỉ là một ngôi sao trung bình về kích thước. Các ngôi sao lớn hơn gấp 100 lần đã được tìm thấy. Và nhiều hệ mặt trời có nhiều hơn một ngôi sao. Bằng cách nghiên cứu Mặt Trời của chúng ta, các nhà khoa học có thể hiểu rõ hơn về hoạt động của các ngôi sao xa xôi.
Phần nóng nhất của Mặt Trời là lõi của nó, nơi nhiệt độ lên tới 15 triệu °C. Phần mà chúng ta gọi là bề mặt của Mặt Trời – quang quyển – tương đối mát mẻ ở mức 5.500 °C. Một trong những bí ẩn lớn nhất của Mặt Trời là bầu khí quyển bên ngoài của Mặt Trời, vành nhật hoa, nóng hơn khi nó trải dài ra xa bề mặt. Vành nhật hoa đạt tới 2 triệu °C – nóng hơn rất nhiều so với quang quyển.
Tên gọi
Mặt Trời đã được gọi bằng nhiều tên. Từ Latinh của Mặt Trời là “sol”, là tính từ chính cho tất cả mọi thứ liên quan đến Mặt Trời: solar (thuộc về mặt trời). Helios, vị thần Mặt Trời trong thần thoại Hy Lạp cổ đại, cũng cho mượn tên của mình cho nhiều thuật ngữ liên quan đến Mặt Trời, chẳng hạn như nhật quyển (heliosphere) và nhật chấn học (helioseismology).
Tiềm năng cho sự sống
Mặt Trời không thể chứa sự sống như chúng ta biết vì nhiệt độ và bức xạ khắc nghiệt của nó. Tuy nhiên, sự sống trên Trái Đất chỉ có thể có được nhờ ánh sáng và năng lượng của Mặt Trời.
Kích thước và khoảng cách
Mặt Trời của chúng ta là một ngôi sao cỡ trung bình với bán kính khoảng 700.000 km. Nhiều ngôi sao lớn hơn nhiều – nhưng Mặt Trời lớn hơn nhiều so với hành tinh quê hương của chúng ta: cần hơn 330.000 Trái Đất để phù hợp với khối lượng của Mặt Trời và cần 1,3 triệu Trái Đất để lấp đầy thể tích của Mặt Trời.
Mặt Trời cách Trái Đất khoảng 150 triệu km. Ngôi sao láng giềng gần nhất của nó là hệ sao ba Alpha Centauri: ngôi sao lùn đỏ Proxima Centauri cách 4,24 năm ánh sáng và Alpha Centauri A và B – hai ngôi sao giống Mặt Trời quay quanh nhau – cách 4,37 năm ánh sáng. Một năm ánh sáng là khoảng cách ánh sáng đi được trong một năm, tương đương khoảng 9,5 nghìn tỷ km.
Quỹ đạo và sự tự quay
Mặt Trời nằm trong thiên hà Milky Way trong một nhánh xoắn ốc gọi là Orion Spur kéo dài ra ngoài từ nhánh Sagittarius.
Hình ảnh minh họa các nhánh xoắn ốc của thiên hà Milky Way của chúng ta. Mặt Trời của chúng ta nằm trong nhánh Orion.
Mặt Trời quay quanh trung tâm của Milky Way, mang theo các hành tinh, tiểu hành tinh, sao chổi và các vật thể khác trong hệ mặt trời của chúng ta. Hệ mặt trời của chúng ta đang di chuyển với vận tốc trung bình 720.000 km/h. Nhưng ngay cả ở tốc độ này, Mặt Trời cũng mất khoảng 230 triệu năm để thực hiện một chuyến đi hoàn chỉnh quanh Milky Way.
Mặt Trời tự quay quanh trục của nó khi nó quay quanh thiên hà. Độ nghiêng của trục quay là 7,25 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh. Vì Mặt Trời không phải là vật thể rắn, các phần khác nhau quay với tốc độ khác nhau. Ở xích đạo, Mặt Trời quay một vòng khoảng 25 ngày Trái Đất, nhưng ở các cực của nó, Mặt Trời quay một vòng quanh trục của nó sau mỗi 36 ngày Trái Đất.
Các Vệ Tinh
Là một ngôi sao, Mặt Trời không có bất kỳ vệ tinh nào, nhưng các hành tinh và vệ tinh của chúng quay quanh Mặt Trời.
Các Vòng
Mặt Trời có thể đã được bao quanh bởi một đĩa khí và bụi vào đầu lịch sử của nó khi hệ mặt trời mới hình thành, khoảng 4,6 tỷ năm trước. Một số bụi đó vẫn còn tồn tại ngày nay, trong một số vòng bụi bao quanh Mặt Trời. Chúng theo dấu quỹ đạo của các hành tinh, lực hấp dẫn của chúng kéo bụi vào vị trí xung quanh Mặt Trời.
Sự hình thành
Mặt Trời hình thành khoảng 4,6 tỷ năm trước trong một đám mây khí và bụi khổng lồ, xoáy gọi là tinh vân mặt trời. Khi tinh vân sụp đổ dưới lực hấp dẫn của chính nó, nó quay nhanh hơn và phẳng thành một đĩa. Hầu hết vật chất của tinh vân bị kéo về phía trung tâm để tạo thành Mặt Trời của chúng ta, chiếm 99,8% khối lượng của hệ mặt trời. Phần lớn vật chất còn lại tạo thành các hành tinh và các vật thể khác hiện đang quay quanh Mặt Trời. (Phần còn lại của khí và bụi còn sót lại đã bị thổi bay bởi gió mặt trời sơ khai của Mặt Trời non trẻ.)
Giống như tất cả các ngôi sao, Mặt Trời của chúng ta cuối cùng sẽ hết năng lượng. Khi nó bắt đầu chết, Mặt Trời sẽ mở rộng thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, trở nên lớn đến mức nó sẽ nhấn chìm Sao Thủy và Sao Kim, và có thể cả Trái Đất. Các nhà khoa học dự đoán Mặt Trời còn chưa đi hết nửa vòng đời của nó và sẽ tồn tại thêm khoảng 5 tỷ năm nữa trước khi nó trở thành một sao lùn trắng.
Cấu trúc
Mặt Trời là một quả cầu hydro và heli khổng lồ được giữ với nhau bởi lực hấp dẫn của chính nó.
Mặt Trời có một số vùng. Các vùng bên trong bao gồm lõi, vùng bức xạ và vùng đối lưu. Di chuyển ra ngoài – bề mặt có thể nhìn thấy hoặc quang quyển là tiếp theo, sau đó là sắc quyển, tiếp theo là vùng chuyển tiếp, và sau đó là vành nhật hoa – bầu khí quyển bên ngoài rộng lớn của Mặt Trời.
Khi vật chất rời khỏi vành nhật hoa ở tốc độ siêu âm, nó sẽ trở thành gió mặt trời, tạo thành một “bong bóng” từ tính khổng lồ xung quanh Mặt Trời, được gọi là nhật quyển. Nhật quyển mở rộng ra ngoài quỹ đạo của các hành tinh trong hệ mặt trời của chúng ta. Do đó, Trái Đất tồn tại bên trong bầu khí quyển của Mặt Trời. Bên ngoài nhật quyển là không gian giữa các vì sao.
Lõi là phần nóng nhất của Mặt Trời. Các phản ứng hạt nhân ở đây – nơi hydro được hợp nhất để tạo thành heli – cung cấp năng lượng cho nhiệt và ánh sáng của Mặt Trời. Nhiệt độ lên tới 15 triệu °C và dày khoảng 138.000 km. Mật độ của lõi Mặt Trời là khoảng 150 gram trên centimet khối (g/cm³). Con số này gấp khoảng 8 lần mật độ của vàng (19,3 g/cm³) hoặc gấp 13 lần mật độ của chì (11,3 g/cm³).
Năng lượng từ lõi được truyền ra ngoài bằng bức xạ. Bức xạ này nảy xung quanh vùng bức xạ, mất khoảng 170.000 năm để đi từ lõi lên đỉnh vùng đối lưu. Di chuyển ra ngoài, trong vùng đối lưu, nhiệt độ giảm xuống dưới 2 triệu °C. Tại đây, các bong bóng plasma nóng lớn (một hỗn hợp các nguyên tử bị ion hóa) di chuyển lên trên về phía quang quyển, là lớp mà chúng ta coi là bề mặt của Mặt Trời.
Bề mặt
Mặt Trời không có bề mặt rắn như Trái Đất và các hành tinh và vệ tinh đá khác. Phần của Mặt Trời thường được gọi là bề mặt của nó là quang quyển. Từ quang quyển có nghĩa là “hình cầu ánh sáng” – rất phù hợp vì đây là lớp phát ra ánh sáng nhìn thấy nhiều nhất. Đó là những gì chúng ta nhìn thấy từ Trái Đất bằng mắt thường. (Hy vọng rằng, không cần phải nói – nhưng đừng bao giờ nhìn trực tiếp vào Mặt Trời mà không bảo vệ mắt của bạn.)
Mặc dù chúng ta gọi nó là bề mặt, nhưng quang quyển thực chất là lớp đầu tiên của bầu khí quyển mặt trời. Nó dày khoảng 400 km, với nhiệt độ đạt khoảng 5.500 độ C. Điều đó mát hơn nhiều so với lõi rực lửa, nhưng nó vẫn đủ nóng để khiến carbon – như kim cương và than chì – không chỉ tan chảy mà còn sôi. Hầu hết bức xạ của Mặt Trời thoát ra ngoài từ quang quyển vào không gian.
Bầu khí quyển
Phía trên quang quyển là sắc quyển, vùng chuyển tiếp và vành nhật hoa. Không phải tất cả các nhà khoa học đều coi vùng chuyển tiếp là một vùng riêng biệt – nó đơn giản là lớp mỏng nơi sắc quyển nhanh chóng nóng lên và trở thành vành nhật hoa. Quang quyển, sắc quyển và vành nhật hoa đều là một phần của bầu khí quyển của Mặt Trời. (Vành nhật hoa đôi khi được gọi một cách thông thường là “bầu khí quyển của Mặt Trời”, nhưng nó thực sự là bầu khí quyển trên của Mặt Trời.)
Bầu khí quyển của Mặt Trời là nơi chúng ta thấy các đặc điểm như vết đen mặt trời, lỗ vành nhật hoa và các vụ phun trào mặt trời.
