Sự ấm lên toàn cầu là gì?

Sự ấm lên toàn cầu – sự nóng lên dần dần của bề mặt, các đại dương và khí quyển của Trái đất – là một trong những vấn đề môi trường nhức nhối nhất của thời đại chúng ta.

Sự tăng nhiệt độ trung bình toàn thế giới đã được các nhà khoa học ghi chép kể từ cuối thế kỉ 19. Nhiệt độ trung bình của Trái đất đã tăng thêm 0,8 độ C trong thế kỉ qua, theo báo cáo của Cơ quan Bảo vệ Môi trường (EPA) của Mĩ.

Mặc dù sự tồn tại của sự ấm lên toàn cầu đã từng bị xem là vấn đề gây tranh cãi, nhưng nay nó đã được xem là một thực tế bởi phần lớn các nhà nghiên cứu trong cộng đồng khoa học quốc tế, theo NASA.

Ngoài ra, đa số các nhà khoa học đồng ý rằng tốc độ ấm lên toàn cầu mà chúng ta đang đối mặt không phải là một hiện tượng tự nhiên, mà chủ yếu là kết quả của hoạt động của con người.

Hiệu ứng nhà kính
Sự ấm lên toàn cầu bắt đầu với hiệu ứng nhà kính, hiện tượng có nguyên nhân do sự tương tác giữa khí quyển Trái đất và bức xạ từ mặt trời đến.
Bức xạ mặt trời đi qua khí quyển và bị hấp thụ một phần trên mặt đất. Tuy nhiên, một phần bức xạ đến bị phản xạ trở ra ngoài không gian.
Các chất khí trong khí quyển Trái đất hấp thụ một phần bức xạ phản xạ đó; vì thế, khí quyển nóng lên.
Sự nóng lên này của khí quyển được gọi là “hiệu ứng nhà kính” bởi vì nó tương tự với quá trình giữ ấm trong nhà kính vào mùa đông: Bức xạ mặt trời bị các thành thủy tinh của nhà kính giữ lại, làm nóng nhà kính và giữ ấm cho cây xanh trong nhà kính suốt mùa đông.
Những chất khí có mặt trong khí quyển là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính được gọi là “khí nhà kính” và bao gồm hơi nước, carbon dioxide (CO₂), methane và nitrous oxide. Không phải chất khí nhà kính nào cũng giống nhau: ví dụ, methane có khả năng bắt nhiệt gấp khoảng 21 lần so với carbon dioxide, theo EPA.
Tuy nhiên, CO₂ thường được trích dẫn là nguyên nhân chính của sự ấm lên toàn cầu do hoạt động của con người – chủ yếu do đốt các nhiên liệu hóa thạch như than đá và dầu mỏ - làm giải phóng những lượng CO₂ lớn chưa từng thấy vào khí quyển kể từ Cách mạng Công nghiệp hồi cuối thế kỉ 18.
Thống kê ấm lên toàn cầu
Trước Cách mạng Công nghiệp, lượng CO₂ trong khí quyển bằng khoảng 280 phần triệu (ppm), theo Cục Hải dương và Khí quyển Quốc gia Mĩ (NOAA).
Nhưng kể từ cuối thế kỉ 18, hàm lượng CO₂ đã tăng lên đều đều; bắt đầu vào năm 2000, tốc độ tăng là khoảng 1,9 ppm mỗi năm, theo NOAA.
Vào tháng 5 năm 2013, các nhà khoa học báo cáo đo được hàm lượng carbon dioxide cao đến 400 ppm, khiến nhiều nhà khoa học khí hậu hết sức lo ngại: Hàm lượng CO₂ đã không cao như thế kể từ Kỉ Pliocene, từ 3 triệu đến 5 triệu năm trước, theo Viện Hải dương Học Scripps.
Vào Kỉ Pliocene, nhiệt độ trung bình toàn cầu cao hơn ngày nay từ 3 đến 4 độ C, và mực nước biển dâng cao hơn ngày nay 40 m ở một số khu vực.
Tác động của sự ấm lên toàn cầu đã được nhìn thấy ở nhiều khu vực trên thế giới: Ở Vườn quốc gia Băng hà Montana ở Mĩ, nơi đã từng có khoảng 150 sông băng được tìm thấy, nay chỉ còn lại 25 sông băng có diện tích lớn hơn 25 acre, theo Cục Địa chất Mĩ.
Và nhiệt độ ở Bắc Mĩ đã đạt tới đỉnh cao kỉ lục vào năm 2012, và năm ngoái là năm nóng nhất kể từ năm kỉ lục 1880. Các nhà khoa học cũng ghi được con số nhiệt độ cực độ thứ hai (cực cao và cực thấp) vào năm 2012.
Sự ấm lên toàn cầu và biến đổi khí hậu
Sự tăng nhiệt độ trung bình toàn cầu dù là nghiêm trọng nhưng nó mới chỉ là một mặt của sự ấm lên toàn cầu. Các nhà khoa học còn lo ngại sự ấm lên toàn cầu sẽ làm cho khí hậu biến đổi trên toàn thế giới.
Biến đổi khí hậu do nhiệt độ tăng lên có khả năng sẽ bao gồm những thay đổi chính về kiểu gió, lượng mưa hằng năm và biến thiên nhiệt độ theo mùa. Những biến đổi này sẽ kéo dài vài ba thập niên hoặc lâu hơn, theo EPA.
Ví dụ, ở đông bắc nước Mĩ, biến đổi khí hậu có khả năng mang đến lượng mưa hằng năm tăng lên.
Tuy nhiên, ở tây bắc Thái Bình Dương, lượng mưa mùa hè sẽ giảm, còn lượng mưa mùa đông có khả năng sẽ là mưa rào thay cho tuyết rơi. Như vậy sẽ làm giảm lượng nước cung ứng khi tuyết tan vào những tháng mùa hè.
Làm thế nào đối phó với sự ấm lên toàn cầu
Ngày càng có nhiều nhà kinh tế, nhà chính khách và các cá nhân quan tâm đến sự ấm lên toàn cầu và những hệ lụy của nó, và họ đang đề xuất các bước để đẩy lùi xu thế đó.
Cắt giảm phát thải khí nhà kính có lẽ là phương pháp căn bản nhất để đối phó với sự ấm lên toàn cầu, và giảm tốc độ đốt nhiên liệu hóa thạch cũng là động thái then chốt góp phần vào nỗ lực đó.
Phát triển năng lượng sạch, bao gồm năng lượng gió, năng lượng mặt trời và năng lượng địa nhiệt, có tiềm năng to lớn cắt giảm lượng than đá và dầu mỏ bị đốt để cấp nguồn cho các nhà máy phát điện.
Cải tiến ngành công nghiệp vận tải, sử dụng xe công cộng và xe tiết kiệm nhiên liệu, cũng sẽ giảm lượng khí nhà kính trong khí quyển. (Ước tính khoảng 25% lượng khí thải CO₂ liên quan đến năng lượng ở nước Mĩ là do xe cộ.)
Mỗi nỗ lực cá nhân, ví dụ như giảm công suất máy điều hòa vào mùa đông và sử dụng bóng đèn tiết kiệm năng lượng, cũng sẽ giúp đối phó với sự ấm lên toàn cầu, nhưng đa số các nhà khoa học khí hậu còn nhấn mạnh yêu cầu trước mắt là cần có các chính sách vĩ mô mang tầm quốc tế để giải quyết các nguyên nhân và hệ lụy phức tạp của sự ấm lên toàn cầu.

Nguồn: LiveScience

"Nguồn Thuvienvatly.com"

Khảo sát chất keo dính lực mạnh

Khoảng 98% khối lượng nhìn thấy được trong vũ trụ của chúng ta chủ yếu là do chất keo dính lực hạt nhân mạnh tạo ra.

Đối với đa số chúng ta, keo dán là một chất kết dính đơn giản dùng để làm dính các vật lại với nhau. Nhưng trong trái tim của vật chất, keo dán còn có một vai trò lớn hơn, tích cực hơn so với chất dịch trong veo làm mì ống dính vào giấy.

Nhìn gần vào tâm của nguyên tử, đầu tiên người ta bắt gặp một vùng đậm đặc gồm các proton và neutron. Phóng to hình ảnh lên chút nữa, người ta tìm thấy những proton và neutron này được cấu tạo từ những hạt còn nhỏ hơn nữa, các quark, kết dính với nhau bởi những hạt gọi là gluon. Trường của gluon này kết hợp các quark với nhau vì các quark trao đổi gluon qua lại.

Gluon còn tạo ra khối lượng. Ví dụ, ở proton, chỉ riêng các quark gây ra chưa tới 1% khối lượng tổng cộng. Các nhà vật lí phỏng đoán phần còn lại phải có gốc gác từ trường gluon xung quanh các quark trong proton.

Chất keo dính vạn vật này là hiện thân của lực mạnh – một trong bốn lực cơ bản đã biết trong vũ trụ của chúng ta, cùng với lực hấp dẫn, lực điện từ và lực yếu. Trong số bốn lực, lực mạnh là phức tạp nhất và có lẽ được người ta hiểu ít nhất.

Trước khi các nhà khoa học có thể có được kiến thức đầy đủ về vật chất nhìn thấy trong vũ trụ của chúng ta – vật chất tạo nên 7 tỉ con người trên Trái đất, các ngôi sao trên bầu trời và mặt đất dưới chân chúng ta – họ sẽ cần hiểu thấu đáo chất keo dính vạn vật liên quan đến lực mạnh. Một thí nghiệm mới tại Phòng thí nghiệm Jefferson ở Mĩ đang tìm cách làm công việc đó.

Vật chất và chất keo dính

Ngoài việc giải thích khối lượng tương đối lớn của proton, việc hiểu rõ lực mạnh sẽ giúp trả lời một số bí ẩn khác trong lĩnh vực vật lí hạt cơ bản.

Ví dụ, spin của proton không thể được lí giải bởi riêng những quark cấu thành của nó, chúng đóng góp chưa tới một phần ba của giá trị sau cùng. Tính chất này và những tính chất khác dường như xuất phát từ những thành phần phi quark của proton: chất liệu xuất hiện từ chất keo dính.

Chất liệu này được mô tả bởi lí thuyết sắc động lực học lượng tử (QCD), đó là lí thuyết toán học mô tả lực mạnh. QCD lập biểu đồ tương tác quark (và gluon), giải thích thực tế các quark và gluon không phải là những viên gạch cấu trúc kiểu như gạch và vữa mà thay vậy chúng linh động và mang tính động lực học.

Trong QCD, proton được cấu tạo bởi một biển sôi sục gồm các quark và chất keo dính. Các quark bị vây quanh bởi năng lượng của lực mạnh. Trường năng lượng này sôi và sủi bọt thành các gluon, cùng với vật chất ở dạng quark phù du, chúng hình thành và biến mất gần như tức thời vào chất keo dính. Ngày nay, phần lớn người ta cho rằng biển quark-gluon đó làm cho các tính chất của proton không thể giải thích bởi riêng các quark.

Ngoài ra, lực mạnh quá mạnh nên nó không cho phép một quark độc thân tự tồn tại. Khi các nhà khoa học muốn đánh bật một quark độc thân ra khỏi những quark khác một khoảng cách nhỏ bằng bề rộng của một hạt proton, họ phải chiến thắng 18 tấn lực mạnh kết nối quark đó với các láng giềng của nó. Giải phóng quark tự do còn khó khăn hơn, nhưng lực mạnh vẫn không cho phép quark tự do, thay vậy nó tạo ra một đối hạt cho quark khi nó trôi giạt ra xa. Sự bất lực giải phóng quark tự do này được gọi là sự cầm tù, và nó là một bí ẩn lớn của lực mạnh.

“Các quark không bao giờ tự do,” phát biểu của nhà vật lí lí thuyết Jozef Dudek tại trường Đại học Old Dominion và Phòng thí nghiệm Jefferson. “Và vấn đề là chúng ta không hiểu chính xác, trong QCD, tại sao lại như thế. Chúng ta thật sự không thể chứng minh tại sao lại như thế. Vì thế có hai cách tiếp cận vấn đề.”

“Một là tiếp tục nghiên cứu lí thuyết, tất nhiên rồi. Hướng khác là: Liệu có cái gì chúng ta có thể làm bằng thực nghiệm có thể cung cấp cho chúng ta một gợi ý xem QCD hạn chế ra sao?”

Với hi vọng trả lời được câu hỏi đó, các nhà khoa học đã hướng sang các thí nghiệm được tiến hành với các máy gia tốc hạt.

Hướng vào tâm của vật chất

Các thí nghiệm tiến hành với máy gia tốc mang đến phần lớn kiến thức của chúng ta về QCD. Các máy gia tốc cung cấp cho các nhà khoa học phương tiện có sức mạnh lớn, cho phép khảo sát cấu trúc của một hạt, xé toạc vật chất bình thường để tạo ra các hạt và các trạng thái hiếm của vật chất. Những thí nghiệm như thế cho biết các quark bên trong proton và neutron, làm sáng tỏ những hạt gốc-quark khác, cho phép nhìn thoáng qua những lực tiết chế những hạt đó, tạo ra những trạng thái của vật chất không được nhìn thấy trong vũ trụ kể từ sau Vụ Nổ Lớn (Big Bang), và mới đây, ở cỗ máy giàu năng lượng nhất đang hoạt động hiện nay, Máy Va chạm Hadron Lớn, đã chạm tới boson Higgs.

Nhưng không phải chỉ có sức mạnh vô địch mới có thể làm lộ ra trái tim của vật chất: Các máy gia tốc năng lượng thấp hơn, nhưng độ rọi cao hơn – các máy gia tốc cung cấp tốc độ cao va chạm hạt để nghiên cứu – cũng có thể mang lại hướng khảo sát các hạt và các lực định hình nên vũ trụ của chúng ta.

Những công cụ mới để khảo sát chất keo dính

Thiết bị Máy gia tốc Chùm Electron Liên tục của Phòng thí nghiệm Jefferson lâu nay nổi tiếng với những nghiên cứu chính xác của nó. Một đợt nâng cấp hiện đang triển khai nhằm mở rộng độ chính xác của máy gia tốc này lên những năng lượng cao hơn.

Đợt nâng cấp sẽ tăng gấp đôi năng lượng hoạt động cực đại của chùm electron của nó từ 6 tỉ lên 12 tỉ electron-volt (eV), tức là giảm một nửa bước sóng khảo sát. Năng lượng này sẽ tăng gấp đôi tầm với của thiết bị vào trái tim của vật chất mà không làm ảnh hưởng đến độ rọi cao và độ chính xác thống kê lớn của nó.

Để khảo sát chất keo dính lực mạnh, các nhà khoa học sẽ bắn các electron năng lượng cao vào một miếng kim cương mỏng cỡ bằng một phần năm bề dày của một sợi tóc người. Một số electron sẽ bị lệch hướng bởi cấu trúc tinh thể của kim cương, làm phát ra tia gamma đi xuyên qua chiều dài bằng sân bóng vào Phòng D mới xây tại Phòng thí nghiệm Jefferson. Tại đó, chúng sẽ đi qua một cái lỗ bằng một hạt gạo và lao vào bia: một ống thủy tinh chứa đầy hydrogen.

“Photon tương tác với một quark nào đó bên trong một proton trong hydrogen. Nó va rất mạnh và khi đó, hiểu theo nghĩa nào đó, hạt quark bị đánh bật ra khỏi proton, nhưng nó không thật sự bị đánh bật ra khỏi proton, bởi vì lực giam cầm,” phát biểu của giáo sư Curtis Meyer, phát ngôn viên của một thí nghiệm mới ở Phòng D gọi là GlueX. “Vì thế nó kích thích tạo ra một cặp quark-phản quark.”

Đội GlueX sẽ tìm kiếm những cặp quark-phản quark khác lạ liên kết với nhau bởi một loại chất keo dính biến tính.

“Trong khuôn khổ QCD, có một con số cho anh biết các quark kết hợp với gluon mạnh bao nhiêu, và các gluon dính vào nhau với độ lớn ngang như vậy,” Dudek giải thích.

Bằng cách tìm kiếm những cặp quark-phản quark trong đó trường gluon bị kích thích theo một kiểu nào đó – chúng làm cái gì đó thay vì thụ động kết dính các quark lại với nhau – nhóm hợp tác GlueX hi vọng tìm thấy cái gì đó mới mẻ về tác dụng của các gluon.

“Toàn bộ ý tưởng là về cơ bản anh tạo ra một phổ hạt trong đó anh đã kích thích chất keo dính liên kết chúng với nhau,” Meyer nói. “Vì thế nó cung cấp cho anh thông tin về trường liên kết những quark và phản quark này với nhau.”

Liên kết lại với nhau

Từ xấp xỉ 20.000 sự kiện khả dĩ mỗi giây, thí nghiệm GlueX sẽ ghi khoảng 2 gigabyte dữ liệu. Đội thực nghiệm sẽ khai thác cơ sở dữ liệu tích lũy này tìm kiếm những cặp quark-phản quark liên kết bởi những trường gluon khác lạ. Các nhà nghiên cứu sẽ đo khối lượng của các hạt, vì khối lượng liên hệ với năng lượng dự trữ trong chất keo dính kích thích.

“Nhóm hợp tác GlueX đang hồi hộp chờ đợi sự khởi động của nền vật lí mới sau hai năm nữa,” Meyer nói. “Con đường khoa học với GlueX đã bước vào giai đoạn cuối của nó, vì việc xây dựng thí nghiệm đã bước sang giai đoạn lắp đặt và trang bị. Thí nghiệm này thu hút số lượng nghiên cứu sinh đông đảo và sự tăng tương ứng các trao đổi khoa học mà chúng tôi sẽ làm, và cách chúng tôi sẽ làm.”

Tóm lại, thời gian hào hứng đang ở trước mắt. Các nhà nghiên cứu hiện đang lắp ráp trang thiết bị cần thiết để tiến hành thí nghiệm chi tiết này. Những dữ liệu đầu tiên sẽ bắt đầu tuôn dòng vào năm 2015.

Nguồn: Kandice Carter (Symmetry Magazine)

 "Nguồn Thuvienvatly.com" 

8 nơi lạ lùng nhất trong hệ mặt trời

Quay ngược

Tất cả các hành tinh trong hệ mặt trời đều quay cùng chiều với hướng mặt trời quay – ngược chiều kim đồng hồ, đối với nhà quan sát ở trên bán cầu bắc của Trái đất. Tương tự như vậy, tất cả các vệ tinh lớn trong hệ mặt trời đều quay theo những quỹ đạo cùng hướng xung quanh hành tinh chủ tương ứng của chúng, tuân theo hướng chuyển động quay hành tinh, với một ngoại lệ: đó là Triton. Vệ tinh lớn nhất của Hải Vương tinh có quỹ đạo quay ngược: nó chuyển động ngược chiều với hướng quay của hành tinh khí khổng lồ này. Một số nhà nghiên cứu cho rằng Triton có lẽ đã không chào đời tại Hải Vương tinh, mà thay vào đó nó có thể là tàn dư của một hệ đôi hành tinh lùn bị bắt giữ bởi lực hấp dẫn của Hải Vương tinh, tống khứ thành phần còn lại kia của hệ đôi Triton ra xa trong quá trình đó. Ảnh chụp Hải Vương tinh cùng Triton ở trên là từ phi thuyền Voyager 2, phi thuyền đã đi qua hệ Hải Vương tinh vào năm 1989.

Sức mạnh khủng khiếp

Quái vật bụi sao Hỏa rất xứng với danh hiệu “máy hút chân không mạnh nhất trong hệ mặt trời” trong quyển sách mới của David Baker và Todd Ratcliff – 50 nơi lạ lùng nhất trong hệ mặt trời của chúng ta.  Nhờ áp suất thấp và lực hấp dẫn bề mặt trên sao Hỏa, những xoáy bụi vút lên cao hơn nhiều so với tornado trên mặt đất chúng ta – chúng có thể đạt tới độ cao của đỉnh Everest với những cơn cuồng phong vượt quá tốc độ 300 km/h, theo Baker và Ratcliff.

Lớp vỏ đang co lại

Thủy tinh, hành tinh trong cùng nhất, bị bao phủ bởi những diện mạo địa chất gọi là các vách thùy, một dạng đặc điểm kiểu bậc thang do sự nén ép tạo ra. Một vách cong có thể nhìn thấy ở chính giữa bức ảnh chụp trên. Sự phân bố toàn cầu của chúng trên Thủy tinh gợi ý rằng toàn bộ hành tinh này đã và đang co lại, có lẽ đến 6 km đường kính trong quãng đời của nó, khi nhân của nó nguội đi – và quá trình trên có thể vẫn đang tiếp diễn. Những quan sát mới đây cho biết mặt trăng của Trái đất có lẽ đã co lại qua một cơ chế tương tự cách đây một thời gian tương đối ngắn, nhưng ở cấp độ nhỏ hơn nhiều.

Thích nhào lộn

Hyperion, một trong nhiều vệ tinh của sao Thổ, là một vật thể hình thù kì dị như tổ ong với mật độ quá thấp – khoảng một nửa mật độ của nước – nên nó phải hết sức xốp, về cơ bản là một cái bọt biển dài 400 km mà thôi. Và không giống như các vật thể lớn trong hệ mặt trời có chu kì quay rõ ràng, thí dụ như Trái đất có chu kì quay là 24 giờ, chuyển động quay của Hyperion là mang tính hỗn độn. Nếu ai đó sống trên vệ tinh hình quả bóng hay nhào lộn này, thì việc lập kế hoạch tuần sẽ hết sức khó khăn – vì chiều dài mỗi ngày Hyperion biến đổi thất thường.

Nơi hôi thối nhất hệ mặt trời

Theo quyển sách của Baker và Ratcliff, Io rất xứng với danh hiệu “nơi hôi thối nhất trong hệ mặt trời”. Vệ tinh lớn thứ ba của Mộc tinh này đối với chúng ta sẽ ngửi có mùi trứng thối, do các núi lửa đang hoạt động của nó – mang lại hàm lượng sulfur cao. Kết quả là bề mặt băng giá của vệ tinh trên và khí quyển của nó giàu chất sulfur dioxide mùi hăng cay cũng như hydrogen sulfide, chất mang lại mùi đặc trưng khó ngửi.

Những cơn mưa methane

Bạn cần một hầm trú ẩn ư? Titan không phải là nơi thích hợp nhất đâu. Nó là vệ tinh quay xung quanh Thổ tinh, nhưng có quá nhiều nhiên liệu hydrocarbon, khiến vệ tinh sao Thổ này rất xứng với danh hiệu “bể nhiên liệu tốt nhất”. Titan có chu trình hydrocarbon na ná như chu trình nước của Trái đất, kết thúc với những cơn mưa methane, sương hydrocarbon và những hồ methane và ethane lỏng lỗ chỗ trên bề mặt, thí dụ như các hồ trong bức ảnh trên do phi thuyền Cassini chụp.

Núi khổng lồ

Đỉnh Everset có là là ngọn núi cao nhất – và là đỉnh cao danh vọng nhất – trên Trái đất, nhưng ở độ cao 8850 mét, nó chẳng có chút gì là đỉnh núi cao nhất trong hệ mặt trời. Vinh quang đó thuộc về ngọn Olympus trên sao Hỏa, một ngọn núi đường kính hơn 600 km (cỡ bằng bang Arizona của Mĩ) và tính đến đỉnh nó cao 27 km, cao gần ba lần đỉnh Everest.

Lắp khít vừa vặn

Nhật thực toàn phần là một sự kiện hiếm gặp trên Trái đất, nhưng nó còn hiếm hơn nữa trong ngữ cảnh quy mô hệ mặt trời. Chỉ ở trên Trái đất thì sự phối hợp giữa kích thước, hình dạng và khoảng cách của mặt trăng và mặt trời mới cho phép một vật thể (mặt trăng) chặn hết ánh sáng của vật thể kia (mặt trời) hầu như khít hoàn toàn. Thực tế đó còn bất ngờ hơn khi biết rằng Trái đất chỉ có mỗi một mặt trăng. Mộc tinh và Thổ tinh cso hệ thống vệ tinh nhiều hàng tá, nhưng đa phần vệ tinh của chúng nhìn từ chúng chỉ che đi một phần của mặt trời, về cơ bản là mang lại nhật thực một phần. Ở Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh xa xôi hơn, vấn đề thường xảy ra ngược lại – các vệ tinh chặn hết toàn bộ mặt trời và sau đó là một phần. Hai trong số các vệ tinh của Thổ tinh, Prometheus và Pandora, có kích thước và khoảng cách gần như thích hợp để mang lại một nhật thực toàn phần, nhưng cả hai vật thể thuôn dài này không lắp khít với hình dạng của mặt trời.

http://360.thuvienvatly.com/

Cảnh mặt trời mọc trên hành tinh Gliese 876d

Trên hành tinh Gliese 876d, cảnh mặt trời mọc thật đáng sợ. Mặc dù chẳng ai biết thật ra trên hành tinh quay quá gần ngôi sao lùn đỏ Gliese 876 của nó như thế này các điều kiện môi trường trông như thế nào, nhưng bức ảnh minh họa trên mang lại sự ấn tượng không kém. Với quỹ đạo gần hơn cả Thủy tinh và khối lượng gấp vài lần Trái đất, Gliese 876d có thể quay chậm đến mức có sự khác biệt rất lớn giữa phía ban ngày và phía ban đêm. Trong bức ảnh minh họa trên, Gliese 876d được tưởng tượng là có hoạt động núi lửa mạnh, có lẽ nguyên nhân là do lực thủy triều hấp dẫn đang nhào nặn và làm nóng phần nhân của hành tinh, và có lẽ còn có sự bốc hơi mạnh ở phía ban ngày. Ngôi sao lùn đỏ mọc lên cùng với hoạt động từ cực mạnh của ngôi sao, với những tai lửa phun lên ngoạn mục. Ở phía trên bầu trời, một vệ tinh giả định có bầu khí quyển mỏng của nó bị gió sao của ngôi sao lùn đỏ thổi giạt ra xa. Gliese 876d khêu gợi trí tưởng tượng của các nhà nghiên cứu một phần vì là nó một trong vài hành tinh ngoài hệ mặt trời mà người ta biết nằm trong hoặc nằm gần vùng ở được của ngôi sao bố mẹ của nó.

Ảnh: Inga Nielsen

Lucky_Rua – thuvienvatly.com

Bão mặt trời có đe dọa chúng ta không?

Lúc đăng bài viết này (24/01/2012), mặt trời đang sôi sục trong chu kì hoạt động 11 năm của nó. Nhiều vết đen mặt trời có thể nhìn thấy trước những người sử dụng kính thiên văn và các bộ lọc mặt trời. Các đài thiên văn vũ trụ đang phát hiện ra những tai lửa mặt trời rực rỡ - những đợt phun trào bức xạ cường độ mạnh và những sự kiện bùng nổ lớn nhất của hệ mặt trời – kéo dài hàng phút đến hàng giờ đồng hồ trên bề mặt mặt trời. Thỉnh thoảng, những đợt phun trào vật chất vành nhật hoa, hay CME – những bọt khí và từ trường khổng lồ từ mặt trời phát ra, chứa tới một tỉ tấn hạt tích điện có thể truyền đi vài triệu dặm mỗi giờ - được giải phòng vào môi trường giữa các sao. Dòng chất liệu mặt trời này đi xuyên trong không gian, và thỉnh thoảng đi tới Trái đất chúng ta. Vậy nó có gây nguy hiểm không? Chúng ta có nên lo lắng không?

+ Phóng to hình

Một tai lửa mặt trời quan sát bởi Đài thiên văn Động lực học Mặt trời (SDO) của NASA, hôm 23 tháng 1, 2012. Ảnh: SDO

Câu trả lời là không. Những cơn bão mặt trời này nhìn thật khủng khiếp, nhưng chúng không gây nguy hại đối với chúng ta đang ở trên mặt đất.

Vậy thì bão mặt trời có nguy hại gì trong không gian? Những hạt năng lượng rất cao, ví dụ như những hạt mang bởi CME, có thể gây ra sự nhiễm xạ đối với con người và những loài thú khác. Chúng sẽ nguy hiểm đối với những nhà du hành không có lớp chắn bảo vệ, ví dụ những nhà du hành đi lên mặt trăng. Liều lượng nhiễm xạ lớn có thể gây thiệt mạng.

Nhưng, đối với chúng ta đang ở trên mặt đất, bão mặt trời không nguy hiểm vì chúng ta được lá chắn khí quyển của Trái đất bảo vệ. Khí quyển và từ quyển của Trái đất đủ để bảo vệ chúng ta an toàn trên mặt đất.

+ Phóng to hình

Ảnh minh họa từ trường của Trái đất che chắn hành tinh của chúng ta trước các hạt từ mặt trời đến. Ảnh: NASA/GSFC/SVS

Tuy nhiên, bão mặt trời gây nguy hại đối với công nghệ của chúng ta. Khi một đợt phun trào vật chất vành nhật hoa đi tới khí quyển của Trái đất, nó gây ra sự nhiễu loạn tạm thời của từ trường của Trái đất. Bão mặt trời gây ra bão địa từ.

Những cơn bão mặt trời mạnh nhất gửi những dòng vật chất vành nhật hoa của chúng, chứa những hạt tích điện, vào trong không gian. Khi những hạt tích điện đó đụng độ với khí quyển của Trái đất, chúng có thể làm hỏng vệ tinh và những máy bay tầm cao do bức xạ. Chúng có thể gây gián đoạn các hệ thống viễn thông và đạo hàng. Chúng có nguy cơ làm mất điện cả thành phố.

Nhưng, khi một cơn bão mặt trời xảy ra, phải mất vài ngày thì những hạt tích điện nguy hiểm đó mới đi tới Trái đất. Khi một vụ phun trào vật chất vành nhật hoa cỡ lớn trên đường đi của nó, các vệ tinh của chúng ta có thể tạm ngừng vận hành. Những mạng lưới điện trên Trái đất có thể được định thế lại. Vân vân.

+ Phóng to hình

Một tai lửa mặt trời khổng lồ và kích cỡ thật lớn so với Trái đất nhỏ bé của chúng ta. Nhưng Trái đất ở đủ xa mặt trời nên những tai lửa này không gây nguy hiểm gì. Ảnh: NASA

Theo NASA, chu kì mặt trời hiện nay – các nhà vật lí vũ trụ gọi là Chu kì Vết đen Mặt trời 24 – sẽ đạt cực đại vào tháng 2/2013. Số lượng bão mặt trời vào cuối năm 2011 là cao và vẫn ở mức cao lúc đăng bài viết này (đầu năm 2012). Tuy nhiên, theo những tiên đoán hiện nay, chu kì vết đen mặt trời này là nhỏ nhất trong hơn 80 năm qua.

Có lí do để tin rằng những cơn bão trên mặt trời đã và đang xảy ra trong hàng tỉ năm rồi, kể từ khi có mặt trời và Trái đất xuất hiện. Nếu đúng như thế thì toàn bộ sự sống trên Trái đất đã tiến hóa dưới sự ảnh hưởng của chúng. Vì thế, khi chúng ta tiến đến một cực đại khác trong chu kì hoạt động của chúng, mặt trời chẳng làm cái gì mà nó chẳng làm hàng triệu lần trước đây. Sự khác biệt là ở chỗ ngày nay chúng ta có những công nghệ có thể bị ảnh hưởng bởi hoạt động của mặt trời.

http://360.thuvienvatly.com

Phát hiện siêu trái đất mới nằm trong vùng ở được của một ngôi sao láng giềng

Một đội khoa học quốc tế vừa phát hiện ra một siêu trái đất có khả năng ở được đang quay xung quanh một ngôi sao láng giềng. Với chu kì quỹ đạo khoảng 28 ngày và khối lượng tối thiểu gấp 4,5 lần Trái đất, hành tinh trên quay trong “vùng ở được” của ngôi sao, nơi nhiệt độ không quá nóng cũng chẳng quá lạnh cho nước thể lỏng tồn tại trên bề mặt của hành tinh. Các nhà nghiên cứu đã tìm thấy bằng chứng của ít nhất một và có khả năng hai hoặc ba hành tinh nữa đang quay xung quanh ngôi sao đó, nó ở cách Trái đất chúng ta khoảng 22 năm ánh sáng.

Ngôi sao mẹ thuộc một hệ sao ba và có thành phần khác với Mặt trời của chúng ta, với hàm lượng thấp hơn nhiều của các nguyên tố nặng hơn helium như sắt, carbon, và silicon. Khám phá này cho thấy những hành tinh có khả năng ở được có thể xuất hiện trong nhiều môi trường đa dạng hơn trước đây người ta nghĩ.

Các nhà nghiên cứu đã khai thác dữ liệu từ Đài thiên văn Nam châu Âu và phân tích nó với một phương pháp phân tích dữ liệu mới lạ. Họ còn kết hợp những phép đo mới thu từ Quang phổ kế Echelle Phân giải Cao của Đài thiên văn W.M. Keck và Quang phổ kế Tìm kiếm Hành tinh Carnegie tại Kính thiên văn Magellan II. Kĩ thuật tìm kiếm hành tinh của họ là đo lấy những chao đảo nhỏ trong chuyển động của ngôi sao gây ra bởi lực hấp dẫn của một hành tinh.

Ảnh minh họa hai hành tinh nêu trong bài báo này: b và c. Hành tinh c nằm trong vùng ở được của ngôi sao mẹ. Hành tinh b thì quá nóng. Ảnh: Guillem Anglada-Escudé

Ngôi sao mẹ, tên gọi là GJ 667C, là một sao lùn loại M. Hai ngôi sao còn lại trong hệ sao ba (GJ 667AB) là một cặp sao lùn K màu cam, với hàm lượng của những nguyên tố nặng chỉ bằng 25% so với Mặt trời của chúng ta. Những nguyên tố nặng là viên gạch cấu trúc của những hành tinh đất đá, nên người ta nghĩ ít có khả năng cho những hệ sao đã tiêu hao hết kim loại có được nhiều hành tinh khối lượng thấp. Khám phá này gợi ý rằng thiên hà của chúng ta phải đang ẩn chứa hàng tỉ hành tinh có khả năng ở được.

Trước đây, GJ 667C đã từng được quan sát thấy có một siêu trái đất (GJ 667Cb) với chu kì 7,2 ngày, tuy nhiên kết quả này chưa bao giờ được công bố. Hành tinh này quay quá gần ngôi sao mẹ nên nó sẽ quá nóng cho nước tồn tại ở thể lỏng. Nghiên cứu mới bắt đầu với mục tiêu là thu được những thông số quỹ đạo của siêu trái đất này.

Nhưng ngoài ứng cử viên đầu tiên này, đội nghiên cứu còn tìm thấy dấu hiệu rõ ràng của một hành tinh mới (GJ 667Cc) với chu kì quỹ đạo 28,15 ngày và khối lượng tối thiểu gấp 4,5 lần Trái đất. Hành tinh mới nhận 90% ánh sáng mà Trái đất nhận. Tuy nhiên, vì đa phần ánh sáng tới của nó thuộc về miền hồng ngoại, nên hành tinh cũng sẽ hấp thụ một phần trăm cao hơn của năng lượng tới này. Khi xét đồng thời cả hai hiệu ứng, người ta thấy hành lượng năng lượng mà ngôi sao trên hấp thụ từ ngôi sao của nó bằng với lượng năng lượng mà Trái đất chúng ta hấp thụ từ Mặt trời.

Đội nghiên cứu tìm thấy hệ ba trên còn có khả năng chứa một hành tinh khí khổng lồ và một siêu trái đất nữa với chu kì quỹ đạo 75 ngày. Tuy nhiên, hai khả năng này cần có thêm quan sát mới có thể xác nhận.

http://360.thuvienvatly.com

Vì sao mặt trăng lúc nguyệt thực trông có màu đỏ?

Trong thời gian nguyệt thực, bạn sẽ thấy cái bóng của Trái đất từ từ quét qua bề mặt của mặt trăng. Cái bóng đó xuất hiện có màu sẫm tối, giống như miếng bánh bích quy đã bị cắn một miếng, cho đến khi cái bóng hoàn toàn che hết mặt trăng. Sau đó, trong thời khắc ngoạn mục của sự che khuất toàn phần, cái bóng trên bề mặt mặt trăng thường bất ngờ thay đổi. Thay vì tối đen, nó lại chuyển sang đỏ. Tại sao vậy?

Nguyên do là vì không khí mà chúng ta thở. Nếu Trái đất không có khí quyển, thì cái bóng của Trái đất trên mặt trăng lúc nguyệt thực sẽ có màu đen. Sự có mặt của khí quyển Trái đất có nghĩa là, trong thời gian nguyệt thực, ánh sáng mặt trời khúc xạ và bị lọc qua khí quyển của Trái đất rọi lên trên mặt trăng. Ánh sáng mặt trời đã bị lọc này làm cho mặt trăng trông có màu đỏ trong lúc nguyệt thực toàn phần.

+ Phóng to hình

Nguyệt thực ngày 3 tháng 3 năm 2007. Ảnh: Joshua Valcarcel. (Wikimedia Commons)

Nhưng màu đỏ không phải là màu duy nhất của mặt trăng lúc nguyệt thực toàn phần. Mặt trăng nguyệt thực có thể có màu nâu, đỏ, cam hoặc vàng. Màu sắc phụ thuộc vào sự có mặt của bụi và những đám mây trong khí quyển của Trái đất. Nếu như vừa có một đợt phun trào núi lửa, chẳng hạn, thì cái bóng trên mặt trăng sẽ trông tối đen lúc nguyệt thực. Hồi tháng 12 năm 1992, không bao lâu sau sự phun trào của núi lửa Pinatubo ở Philippines, trong khí quyển của Trái đất có quá nhiều bụi bặm nên mặt trăng nguyệt thực toàn phần hầu như không thể nhìn thấy.

Vậy người ta có thể biết trước mặt trăng sẽ trông đỏ như thế nào trong một lần nguyệt thực toàn phần hay không? Không biết chính xác đâu. Trước khi nguyệt thực xảy ra, bạn thường nghe người ta nói về điều đó. Tuy nhiên, không ai biết chắc chắn mặt trăng sẽ trông đỏ như thế nào khi thời khắc nguyệt thực xảy đến. Sự không chắc chắn đó một phần là thú vui của sự chiêm ngưỡng nguyệt thực. Và người ta vẫn mong có mặt trăng đỏ trong lúc nguyệt thực toàn phần.

thuvienvatly.com