1. Mặt Trời trong nhận thức ban đầu của con người!
Như đã một lần tôi nhắc tới trong chủ đề về "Vũ trụ và cơ học", nhận thức của loài người thời xa xưa là hết sức sơ khai. Sự lo sợ về các hiện tượng thiên nhiên, về các chu kì thời tiết đẫ khiến họ tin vào các đấng siêu nhiên, các thần linh che chở, bảo vệ và cũng có thể nổi giận với họ. Cũng như mưa, gió, lửa, ...., Mặt Trời cũng được ga’n với một vị thần, một vị thần ở trên cao hàng ngày mang ánh sáng đến cho loài người.
Có thể nói rằng hầu hết các dân tộc đều có hình ảnh của vị thần Mặt Trời trong các truyền thuyết của họ. Trong nhiều truyền thuyết, thần Mặt Trời được coi là vị thân tối cao thống trị thiên đình, cũng có nhiều truyền thuyết coi thần Mặt Trời tuy không phải một vị thần tối cao nhưng là vị thần đáng kính nhất, mang lại ánh sáng cũng chính là cái quí nhất cho con người.

Một truyện thần thoại rất tiêu biểu mà đếnnay chúng ta vẫn con được biết tới hình ảnh của vị thần Mặt Trời trong trí tưởng tượng của con người trước đây là thần thoại Hy Lạp. Cho đến nay, vẫn còn rất nhiều hình ảnh được giữ lai về vị thần Mặt Trời Helios trong thần thoại này. Theo trí tưởng tượng của người Hy Lạp xa xưa, Helios là vị thần hàng ngày ngồi trên cỗ xe vàng tứ mã. Mặt Trời được thần đặt trên xe này và đưa đi dọc theo bầu trời Đông - Tây theo lệnh của thần Zeus. Do đó mà thế giới không thể thiếu Helios vì chỉ một ngày thần xin... nghỉ phép là ngày hôm đó sẽ hoàn toàn là đêm đen.

(Hình bên: Thần helios và cỗ xe vàng tứ mã mang lại ánh sáng cho loài người)

Nhìn chung thời xa xưa tất cả quan niệm của con người về vũ trụ cũng như Mặt Trời chỉ có vậy. Đến khi các ý tưởng toán học đầu tiên hình thành, con người ta mới bắt đầu quan tâm đến việc giải thích cấu trúc vũ trụ. Một lần nữa chúng ta lại nhắc đến mô hình địa tâm của Ptolemy. Mô hình này được đưa ra trong tác phẩm Almagest của Ptolemy mà theo đó Trái Đất của chúng ta chính là trung tâm vũ trụ và các mặt cầu quay quanh Trái Đất tạo nên vũ trụ của chúng ta. Theo mô hình đó mà chúng ta đã biết thì Mặt Trời cũng như các hành tinh khác , chỉ là một thiên thể thuộc một mặt cầu luôn quay quanh Trái Đất.
Mô hình này được thay thế bằng mô hình nhật tâm của Copernics vào năm 1543 (gần 2000 năm sau) mà theo đó Mặt Trời đã trở thành trung tâm của vũ trụ và Trái Đất chỉ là một hành tinh quay quanh mặt Trời (như ngày nay chúng ta đã biết một mô hình như vậy về hệ mặt Trời)
Vậy trước khi kết thúc vấn đề nhận thức cũ của con người hay là lịch sử phát triển nhận thức của con người về Mặt Trời, chúng ta sẽ khẳng định lại một lần nữa về những gì chúng ta đã biết về vị trí của chúng ta và của mặt Trời trong vũ trụ.
Chúng ta sống trên Trái Đất, hành tinh thứ 3 (tính từ trong ra ngoài) và là hành tinh duy nhất có sự sống của hệ Mặt Trời. Mặt Trời của chúng ta là một ngôi sao nằm gần dìa của Milkyway - dải sáng vắt ngang bầu trời mà chúng ta vẫn thường gọi là Ngân Hà. Chính Mặt Trời đã mang lại sự sống cho chúng ta suốt mấy tỷ năm qua, còn tương lai của nó thì chúng ta sẽ biết thêm ở một trong những phần được nhắc tới dưới đây.
Bây giờ chúng ta sẽ tìm hiều kĩ hơn vầ Mặt Trời.

2.Vài nét về ngôi sao Mặt trời
Mặt Trời là một ngôi sao có khối lượng và kích thước thuộc loại trung bình so với các sao khác trong thiên hà. Nó nằm cách dìa củ Milkyway 14000 năm ánh sáng và cách trung tâm của nó khoảng 26000 năm ánh sáng, thuộc một nhánh của thiên hà xoắn Milkyway


*Theo biểu đồ quang phổ chúng ta đã biết, Mặt trời thuộc loài quang phổ G2V, là một sao thuộc dãy sao lùn vàng.
_ quang phổ của một ngôi sao gồm 2 phần chính biểu thị độ sáng và độ trưng
Độ sáng của ngôi sao được chia theo các cấp O,B,A,F,G,K,M với các chữ số tương ứng đi kèm từ 0 đến 9 (riêng O chỉ có từ 5 đến 9) Các sao O,B,A là các sao nóng sáng hơn Mặt Trời, các sao F,G là các sao kiểu Mặt Trời còn các sao K,M thì lạnh hơn.
_ độ trưng (tức công suất bức xạ) của ngôi sao được chia thành các dãy trên biểu đồ như sau:
Ia , Ib , II : dãy sao siêu khổng lồ
III: dãy khổng lồ
IV: dãy cận khổng lồ
V: dãy sao lùn (trước đây lí hiệu là d)
VI: dãy cận lùn
VII: dãy lùn trắng
Như vậy thì Mặt Trời là một sao thuộc dãy sao lùn, một sao lùn G2 tương ứng với một sao lùn vàng.
*Mặt Trời có khối lượng gấp 330 000 lần khối lượng Trái Đất và cách Trái Đất của chúng ta 150 triệu km (1 đoan vị thiên văn) tương ứng với 8 phút ánh sáng.
*Cấp sao biểu kiến của Mặt Trời là -26,72 và cấp sao tuyệt đối là 4,85 (cấp sao biểu thị mức độ sáng của các ngôi sao)
*Nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời vào khoảng 6000K, một số chỗ xuất hiện vết đen thì có nhiệt độ khoảng 4800 - 5000 K
*Nhiệt độ tại tâm Mặt Trời là khoảng 15 000 000 K, nhiệt độ này có được do phản ứng nhiệt hạch xảy ra liên tiếp trong nhân Mặt Trời. Chính phản ứng này cung cấp năng lượng cho Mặt Trời toả sáng.

3.Sự hình thành và toả sáng của Mặt Trời
Sự hình thành của Mặt Trời hay chính là sự hình thành của cả hệ Mặt Trời diễn ra cách đây chừng 5,1 tỷ năm. Người đề xướng ra giả thuyết về sự ra đoiwf của hệ Mặt Trời là Laplace, đến nay chúng ta vẫn công nhận giả thuyết này:
Toàn bộ hệ Mặt Trời ra đời từ một đám khí bụi khổng lồ (một dạng tinh vân hành tinh). Cùng với thời gian, đám khí này ngày càng gia tăng khối lượng do sự gia nhập của vật chất bên ngoài. Khối lượng càng lớn, đám khí bụi càng co lại do hấp dẫn bản thân làm mật độ lớn dần. Sự có mặt của khối lượng lớn và sự chuyển động của chúng làm phát sinh các momen khiến cho toàn bộ khối khí bụi tự quay quanh tâm chung ngày càng nhanh. Sự co lại tiếp tục làm xuất hiện tại tâm khối khí một khối vật chất có mật độ lớn , đó chính là Mặt Trời. Khối khí bụi tiếp tục quay làm bứt ra các vành vật chất và trong mỗi vành vật chất lại có nhưng vị trí xuất hiện các khối có mật độ lớn tạo thành các hành tinh, rồi đến các vệ tinh quay quanh các hành tinh.

Sự phát sáng và phát nhiệt của Mặt Trời là nhờ có phản ứng nhiệt hạt nhân diễn ra trong lòng nó.
Phản ứng nhiệt hạt nhân này chỉ diễn ra khi có đủ diều kiện nhệt độ và áp suất. Mỗi vật thể đều có lực hấp dẫn huớng tâm của riêng ình và điều đó tạo ra ở tâm mỗi vật thể một áp suất tỷ lệ với khối lượng bản thân. Ở trường hợp của các ngôi sao (khối lượng tối thiểu là 80 lần khối luợng sao Mộc), khối lượng bản thân của chúng đủ lớn để áp suất tại tâm ngôi sao đạt đến điều kiện xảy ra các phản ứng nhiệt hạt nhân (nhiệt hạch).
Thông thường, phản ứng này diễn ra là sự kết hợp của hạt nhân triti (hydro3) với một hydro1 hoặc một deutri (hydro2) để tạo thành một heli4. Phản ứng này là một dạng phản ứng dây chuyền giải phóng năng lượng rất lớn (được wúng dụng trong bomb khinh khí - bomb H)
Ở Mặt Trời, phản ứng này diễn ra hơi khác một chút, không có sự có mặt của các hạt nhân Deutri và Triti nên sự tạo thành Heli 4 diễn ra liên tiếp từ các hạt nhân H1. mỗi cặp hạt nhân H kết hợp với nhau để tạo thành một hạt nhân H2 (Deutri), sau đó mỗi hạt nhân Deutri này nhân thêm một proton (hạt nhân H1) để tạo thành Triti, mỗi cặp Triti lại kết hợp trực tiếp với nhau tạo Heli4 và giải phóng ra 2 proton. Mỗi giai đoạn trong quá trình trên đều giải phóng ra các neutrino và rất nhiều bức xạ gamma, đây chính là nguồn cung cấp cho quá trình toả sáng và nhiệt lượng toả ra từ Mặt Trời.

4.Bề mặt Mặt Trời
khi quan sát Mặt Trời, chúng ta chỉ thấy một phần bề mặt của nó có ánh sáng rất mạnh và đây là toàn bộ phần bề mặt mà con người có thể quan sát và chụp ảnh được, đó là quang cầu (photosphere). Lớp quang cầu này có chiều dày khoảng 300 - 600 km và có nhiệt độ khoảng 5600K, lớp quang cầu này luôn chuyển động, là vùng hoạt động mạnh nhất trên bề mặt Mặt Trời. Việc đo phổ của quang cầu cho biết cấu tạo của Mặt Trời về mặt thành phần hóa học. Hầu hết các vạch phổ thu được từ quang cầu (phổ hấp thụ) là các vạch hẹp và sẫm, cho thấy thành phần của Mặt Trời hoàn toàn là khí và chủ yếu gồm các khí nhẹ. 


Phía ngoài quang cầu là một lớp khí bụi gọi là nhật hoa. Nó giống như một lớp mây bụi che phủ khí quiyển của Mặt Trời, nhiệt độ và mật độ của lớp mây này thấp hơn rất nhiều quang cầu nên ta không thể thấy bằng mắt thường. Hình dạng của nhật hoa luôn thay đổi do nó chỉ là một đám khí bụi bị giữ lại do hấp dẫn Mặt Trời, chúng ta có thể thấy sự xuất hiện của chúng khi Nhật thực toàn phần xảy ra.
Giữa nhật hoa và quang cầu là lớp sắc cầu (chromosphere) mỏng chuyển động trên bề mặt của quang cầu, lớp này nhìn chung rất mỏng và chỉ biểu hiện ở các lưỡi lửa bắn ra trên mặt ngôi sao và có dạng như những đám cháy khi nhìn qua các kính thiên văn.

Khi nhật thực toàn phần xảy ra (xin được nói kĩ hơn về hiện tượng này ở phần sau), chúng ta không chỉ thấy nhật hoa mà còn có thể thấy một hiện tương đặc biệt nữa, đó là các vòng khí màu đỏ bắn lên cao đến 1000km và ở đó khá lâu. Đó là các tai lửa, chúng bắn ra từ quang cầu trên bề mặt Mặt Trời. Hiện tượng này là sự giải phóng năng lượng của các phản ứng hạt nhân và là sự trao đổi giữa sắc cầu và nhật hoa. Sự xuất hiện của các tai lửa này có nguyên nhân từ các từ trường xuất hiện trong lòng Mặt Trời.

4*.Các vết đen Mặt Trời
Một trong các hiện tượng gây ảnh hưởng mạnh nhất lên Trái Đất của Mặt Trời là từ trường sinh ra bởi các vết đen, các vệt nhỏ màu đen mà đôi khi ta có thể quan sát được trực tiếp bằng mắt thường khi nhìn lên Mặt Trời.

Người đầu tiên quan sát các vết đen này là Galileo Galilei, ông đã hi sinh đôi mắt của mình để quan sát các vết đen này bằng một kính thiên văn 30x (chiếc kĩnh viễn vọng đầu tiên của loài người). Các quan sát của Galilei cho thấy các vết đen Mặt Trời xuất hiện và tồn tại khá lâu trên Mặt Trời, chúng chuyển động từ từ trên bề mặt này và dần biến mất sau khi bị che khuất. Từ đó ông đi đến kết luận rằng các vết đen này cũng là một phần của Mặt Trời và chuyển động quay cùng với thiên thể, và việc quan sát các vết đen Mặt Trời cho phép Galilei tự ruít ra két luận rằng Mặt Trời có chu kì tự quay khoảng 28 ngày.
Các vết đen Mặt Trời có đường kính khoảng 10000 km và tồn tại khoảng 2 tháng, tức là đủ thời gian để chúng chuyển động trên bề mặt Mặt Trời, biến mất và lại xuất hiện 2 tuần sau đó. Các vết đen này bản thân chúng là các vùng có nhiệt độ thấp hơn trên bề mặt ngôi sao, chúng ta biết rằng bề mặt Mặt Trời là khoảng 5800K , còn các vết đen thì chỉ có khoảng 4800K, sự chênh lệc nhiệt độ này làm chúng ta nhìn lên tháy chúng có vẻ tối, và cũng sự chênh lêch nhiệt độ nhất thời này dẫn đến các chênh lệch áp suất và biến các vết đen trở thành các vùng hoạt động mạnh mẽ mỗi khi chúng xuất hiện, sự hoạt động này gây ra nhkiều ảnh hưởng đến Trái Đất mà chủ yếu là các hiệu ứng từ. Chúng có thể làm kim nam châm chỉ sai hướng và có thể làm ảnh hưởng đến hoạt động của nhiều thiết bị kĩ thuật.
Chu kì của các vết đen vào khoảng 11 - 17 năm, cũng có chu kì 22 năm, 64 năm và cả 100 năm. Thông thường, chu kì của chúng là 11 năm hoặc 22 năm, vào những thời kì có sự trùng của các chu kì, giống như sự cộng hưởng của nhiều hiệu ứng, Mặt Trời hoạt động rất dữ dội và gây ra rất nhiều chấn động đến hoạt động của các hành tinh, trong đó có Trái Đất. Hiện tượng xảy ra vào cuối năm 2003 vừa qua là một ví dụ.

5.Tiến hóa của Mặt Trời:
Như chúng ta đã biết, Mặt Trời hình thành cách đây 5,1 tỷ năm từ một đám khí bụi khổng lồ, đám khí này co lại và quay nhanh dần do hấp dẫn bản thân và phần trung tâm khối khí tụ lại tạo thành Mặt Trời.
Đến nay Mặt Trời của chúng ta đã tồn tại được hơn 5 tỷ năm. Vậy câu hỏi là khi nào nó sẽ ngừng toả sáng, và kết cục của nó là gì?
Sự tiến hoá của Mặt Trời cũng tuân theo qui luật chúng của các ngôi sao, và nó phụ thuộc vào khối lượng và mật độ (tức kiểu sao) của Mỗi ngôi sao. Phần trên đã nhắc qua rằng Mặt Trời là một sao lùn vàng G2V. Trước hết chúng ta sẽ nhắc qua về tiến trình tiến hoá chung của một ngôi sao với các khối lượng tương ứng khác nhau kể từ sau khi chúng bắt đầu toả sáng:
Tuỳ theo khối lượng sao. Các sao càng nặng càng cần nhiều năng lượng để chống lại hấp dẫn nên nhiên liệu nhanh bị đốt cháy hết. Do đó tuổi họ của sao càng nặng thì càng ngắn ngủi.
Các sao như Mặt Trời có tuổi thọ khoảng 10 tỷ năm. Các sao siêu khổng lồ chỉ thọ vài triệu năm, các sao khổng lồ 10- 15 triệu năm còn các sao lùn đỏ là 20 triệu năm.
Sau khi hêt nhiên liệu. Ngôi sao không thể tiếp tục chống lại hấp dẫn bản thân. Phần trong co lại về phía lõi còn vỏ ngoài phồng to và phát ra ánh sáng đỏ. Ngôi sao trỏ thành sao khổng lồ đỏ trong khoảng 100 triệu năm (với sao cỡ Mặt Trời) hoặc sao siêu khổng lồ đỏ trong vài triệu năm. Lõi trong co lại và tiếp tục nóng lên. Đây là lúc phản ứng xảy ra kết hợp hạt nhân Heli thành hạt nhân Cacbon. Khi áp suất giải phóng ra cân bằng với hấp dẫn, lõi ngôi sao ngừng co lại.
Đối với các sao nhỏ cỡ Mặt Trời, sau quá tình trên, lõi sao có lại thành sao lùn trắng còn lớp ngoài phóng ra tạo thành tinh vân hành tinh. 

Với các sao có khối lượng lớn, nhiệt độ ở lõi sẽ tăng đủ lớn dể xảy ra các quá trình tổng hợp hạt nhân tạo ra các nguyên tố năng như C, O, Mg, Al, P, S,....Fe. Ngôi sao có lõi sắt trong cùng và các nguyên tố nhẹ dần ra phía ngoài.
Giai đoạn kết thúc: khi nhiên liệu hoàn toàn cạn kiệt, ngôi sao bước vào thời kì suy sập do hấp dẫn.
_ Các sao có khối lượng < 1,4 lần khối lượng Mặt Trời (giới hạn Chandrasekhar) co laị thành sao lùn trắng và cuối cùng là một sao lùn đen mất hút trong vũ trụ.
_ Các sao khối lượng 1,4 - 1,5 khối lượng Mặt Trời co lại mạnh hơn, vượt qua kích thước sao lùn trắng xuống mức đường kính 20km gây ra một vụ nổ sao siêu mới. Cuối cùng, khi lực đẩy tĩnh điện giữa các neutron và proton chống lại được lực hấp dẫn, sao ngừng co và trở thành sao neutron.
_ Các sao có khối lượng lớn hơn Mặt Trời 4-5 lần co lại hêt sức manh mẽ, cũng tạo ra một vụ nổ sao siêu mới. Tuy nhiên do khối lượng lớn, hấp dẫn lớn đến mức làm triệt tiêu lực đẩy giữa các neutron, tạo thành lỗ đen
Theo tính toán hiện nay, giai đoạn kết thúc của Mặt Trời có lẽ sẽ bắt đầu vào khoảng 4 tỷ năm nữa. Sau thời gian này, nhiên liệu của Mặt Trời không còn đủ để tạo ra các phản ứng chống lại hấp dẫn của bản thân nó nữa và trong lõi trong co lại để dần tạo thành sao lùn trắng thì cái vỏ ngoài sẽ phình to và tất cả chúng ta cũng như các hành tinh nhóm trong sẽ bị nuốt chửng và khi đó chúng ta hãy hi vọng rằng con người đã tìm được một nơi khác để ở hay ít ra là vẫn còn nơi nào trong vũ trụ giống chúng ta (tức là sự sống vẫn còn tồn tại)

6.Nhật thực và nguyệt thực.
Nhật thực và nguyệt thực là hiện tượng xảy ra khi Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng cùng nằm trên một đường thẳng và che khuất lẫn nhau.

Thời xưa, khi chưa có nhiều nhận thức về vũ trụ, con người không hiểu về 2 hiện tượng này và thường đưa ra các cách giải thích khác nhau:
-Có một câu chuyện thần thoại phương đông kể rằng 2 nữ thần Mặt Trời và Mặt Trăng là do Ngọc Hoàng sinh ra có nhiệm vụ thay nhau đi giám sát dân cư từng vùng.Chồng của 2 nữ thần này là một con Gấu. Khi gấu đi với một trong hai người vợ thì khi đó dưới hạ giới người ta thấy Mặt Trời hoặc Mặt Trăng bại che khuất và người ta phải đuổi gấu đi bằng cách gõ mạnh vào chiêng ,trống hay cối giã gạo.v.v....
Cũng có chuyyện cho rằng đó là khi Mặt Trăng hoặc Mặt Trời đã bị gấu ăn mất.
-Ở Thổ Nhĩ Kì, vào năm 1877, người ta đã chĩa súng về phía Mặt Trời bắn liên tiếp vì cho rằng quỷ Satan đã ăn mất Mặt Trời của họ.
-Khi có nhật thực toàn phần, trên mặt đất xuất hiện những bóng nhỏ như những làn sóng lướt đi, còn chân trời thì loé lên những vầng hào quang rực lửa. Sử gia Herodot đã ghi lại một trận đánh kết thúc bất ngờ giữa quân Lidia và quân Midia vì các binh sĩ 2 bên đều kinh hoàng khi thấy hiện tượng này. Đến nay nhờ sự phát triển ngành thiên văn học, người ta dễ dàng xác định trận đánh đó diễn ra vào ngày 28/5/585 (trước công nguyên).

Đến nay chúng ta có thể giải thích hiện tượng này như sau:
Vì quỹ đạo chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất là một mặt phẳng nghiêng so với quỹ đạo chuyển động quanh Mặt Trời của Trái Đất nên 2 mặt phẳng này cắt nhau tạo thành một giao tuyến trong đó có 2 điểm nối tâm gọi là 2 tiết điểm của bạch đạo. Nhật thực hay nguyệt thực sẽ xảy ra khi Mặt Trăng nằm tại một trong hai tiết điểm

Dưới ánh sáng Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng tạo ra phía sau mình một nón bóng tối khổng lồ. Khi 3 thiên thể nằm trên giao tuyến nói trên thì trục của 2 nón bóng tối này cùng nằm trên mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng.
Khi Mặt Trăng đi qua tiết điểm giữa Trái Đất và Mặt Trời (ngày không Trăng) ,cái nón bóng tối của nó quét qua Trái Đất tạo thành 1 bóng đen .Những khu vực bị bóng đen đó bao phủ khi đó xảy ra nhật thực. Vì Mặt Trăng có đường kính nhỏ hơn 400 lần so với Mặt Trời và khoảng cách từ nó đến Trái Đất cũng nhỏ hơn 400 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời nên khi xảy ra nhật thực toàn phần chính là khi Mặt Trăng lướt qua che vừa khít lên đĩa sáng Mặt Trời. Những nơi khác do có sự thay đổi góc nhìn nên chỉ có nhật thực một phần.
Nhật thực toàn phần ít khi xảy ra vì bóng của Mặt Trăng in xuống Trái Đất chỉ tạo thành một vết rất nhỏ so với bóng của Trái Đất và cái bóng đó lướt đi với tốc độ 1km/s. Tại 1 điểm nhất định khi muốn thấy 2 lần nhật thực toàn phần kế tiếp nhau cần đợi 250-300 năm.

Ngược lại, khi Mặt trăng đi qua tiết điểm đối xứng bên kia Trái Đất (ngày Trăng tròn) , nó đi qua cái nón bóng tối của Trái Đất và không nhận được ánh sáng đến từ Mặt Trời, do đó xảy ra nguyệt thực. Cũng vì nón bóng tối của Trái Đất lớn hơn rất nhiều so với Mặt Trăng nên nguyệt thực xảy ra trong một thời gian dài và thấy được nhiều nơi trên Trái Đất.