Tài liệu: Làm quen với sao Mộc

Tài liệu
Làm quen với sao Mộc

Nội dung

LÀM QUEN VỚI SAO MỘC

 

 

Sao Mộc là một hành tinh khổng lồ chiếm tới hơn 2/3 khối lượng của hệ hành tinh của chúng ta. Khối lượng của sao Mộc bằng 3l8 lần khối lượng Trái Đất. Thể tích của nó lớn hơn Trái Đất l300 lần. Tỉ khối trung bình của sao Mộc là 330 kg/m3, xấp xỉ tỷ khối của Trái Đất. Bề mặt nhìn thấy được của sao Mộc vượt diện tích Trái Đất l20 lần nhưng người Trái Đất sẽ không thể xây dựng được gì trên bề mặt sao Mộc vì nó là một quả cầu khổng lồ bằng khí hyđrô. Thành phần hoá học của nó gần giống với của Mặt Trời,  nhiệt độ trên sao Mộc thấp khủng khiếp: -140oC.

Sao Mộc tự xoay rất nhanh. Do tác động của lực ly tâm nên hành tinh này bị bẹt ra rõ rệt: bán kính cực của sao Mộc nhỏ hơn bán kính xích đạo 4400 km, mà bán kính xích đạo vào khoảng 71400 km. Từ trường của sao Mộc mạnh gấp l 2 lần so với Trái Đất. La bàn ở đó làm việc rất tốt chỉ có điều mũi kim chỉ hướng bắc sẽ luôn hướng về phía nam.

Đã có 5 tàu vũ trụ trạm thăm dò của Mỹ bay lướt gần sao Mộc. Năm 1973 có tàu ''Pioneer -10'', năm 1974 có tàu ''Pioneer - 11''. Tháng 3 và tháng 7-1979 ''Voyager -1 và -2'' - hai cỗ máy ''thông minh'' và cỡ lớn hơn đã ''ghé thăm'' sao Mộc. Vào tháng l2 năm l995 trạm liên hành tinh ''Galileo'' đã bay đến sao Mộc rồi trở thành vệ tinh nhân tạo đầu tiên của sao Mộc. Nó đã thả xuống khí quyển sao Mộc một thiết bị thăm dò.

Chúng ta sẽ cùng nhau làm một chuyến du lịch tưởng tượng ngắn vào sâu trong lòng sao Mộc.

KHÍ QUYỂN. Khi nào áp suất khí quyển của sao Mộc đạt tới áp suất khí quyển của Trái Đất, chúng ta sẽ dừng lại và cùng xem xét. Ở phía trên vẫn là bầu trời xanh như thường lệ, xung quanh cuộn lên những đám mây trắng của amôniăc ngưng tụ. Mùi của nó thật khó chịu cho con người, vì vậy để được thoáng khí chúng ta không nên ở đây lâu, vả lại nhiệt độ bên ngoài cũng rát lạnh giá: -100oC.

Phần đám mây màu hơi đỏ trên sao Mộc chứng tỏ ở đây có sự kết hợp của nhiều hợp chất hoá học phức tạp. Các phản ứng hoá học đa dạng ở bầu khí quyển do bức xạ tia tử ngoại của Mặt Trời, do sự phóng chớp và sét khủng khiếp (những cơn giông trên sao Mộc là những cảnh tượng khó quên!), cũng như do nhiệt toả từ trong lòng sao Mộc gây ra. Ngoài ra, hành tinh này bức xạ trong không gian năng lượng nhiều gấp 2 lần so với năng lượng nhận được vì vậy một thời gian dài người ta coi sao Mộc là một ngôi sao không tỏa sáng. Nhưng thực ra không phải như vậy. Sao Mộc không có ''nhà máy điện'' riêng của mình (tức là trong nó không diễn ra phản ứng nhiệt hạch) mà nó chỉ là một bộ tích nhiệt rất tốt và từ từ toả ra nhiệt năng ''nguyên thủy'' tích được từ khi hình thành (giống như cái bàn là càng nặng thì càng lâu nguội). Để biến sao Mộc thành một ngôi sao nhỏ nhất, tức là ở tâm của nó có thể xảy ra phản ứng nhiệt hạch, thì khối lượng của nó sẽ phải tăng lên có 100 lần…

Bầu khí quyển của sao Mộc ngoài khí hyđrô (87%) và khí hê li (13%) còn chứa một số lượng ít khí mêtan, amôniăc và hơi nước. Các nhà khoa học còn phát hiện ra dấu vết của khí axêtilen, tan, khí ôxit các bon (CO), axit xianhiđric (HCN), phôtpho và propan. Từ ''món cháo'' hoá học đó thật khó chọn ra được chất khí nhuộm màu da cam tiêu biểu trong bầu khí quyển: đó có thể là các hợp chất của phôtpho, của lưu huỳnh hay những hợp chất hữu cơ khác.

Chúng ta hãy tiếp tục chuyến du lịch. Tầng mây tiếp theo được tạo thành bởi tinh thể hydrôsunphua amoni đỏ nâu ở nhiệt độ -10oC. Hơi nước và các tinh thể  nước tạo ra tầng mây thấp hơn ở nhiệt độ 20oC và áp suất vài atmôtphe ngay phía trên bề mặt đại dương sao Mộc. (Một vài mô hình khí quyển đưa ra cả tầng mây thứ tư bằng amôniac lỏng). Độ dày của lớp khí quyển, nơi quy tụ tất cả những kết cấu mây kì lạ đó là 1000 km.

Các vật màu tối và những vùng sáng, song song với xích đạo tương ứng với các dòng chảy khí quyển theo những hướng khác nhau (một số dòng chảy chậm hơn chuyển động xoay của hành tinh, một số dòng chảy khác lại nhanh hơn).

Tốc độ của dòng chảy đó khoảng 100 m/s. Tại ranh giới của các dòng chảy khác hướng hình thành những luồng xoáy khổng lồ.

Gây ấn tượng đặc biệt là Vết Đỏ Lớn - một luồng lốc xoáy khí quyển khổng lồ hình elip với kích thước khoảng 15000 x 30000 km. Nó xuất hiện từ khi nào thì không biết nhưng nó đã được theo dõi thấy từ 300 năm nay bằng kính thiên văn. Cơn bão xoáy đó thỉnh thoảng hầu như biến mất, nhưng sau đó bỗng nhiên lại xuất hiện. Hiển nhiên nó có họ hàng với những cơn bão của Trái Đất, nhưng do kích thước lớn nên nó tồn tại rất lâu. Thời gian sống của Vết Đỏ Lớn được ước lượng vào khoảng hàng trăm, thậm chí hàng nghìn năm. Chu kỳ tuần hoàn của vật chất trong bão xoáy này là một tuần lễ. Trong khí quyển của sao Mộc các nhà thiên văn học đã quan sát thấy có nhiều cơn xoáy lốc với kích thước nhỏ hơn và thời gian sống của chúng cũng ngắn hơn (cỡ 2 năm). Các con tàu  “Voyager” ghi nhận được những cơn phóng chớp rất mạnh, nhưng đến nay chưa ai nghe thấy tiếng sấm trên sao Mộc; Có thể trong tương lai con người sẽ thành công trong việc phóng những trạm khí cầu khoa học lâu dài để chúng ta được biết nhiều hơn về những cơn bão con giông và những cơn lốc xoáy trên sao Mộc.

ĐẠI DƯƠNG. Đại dương sao Mộc được tạo thành bởi nguyên tố chính trên hành tinh là hyđrô. Khi áp suất khá cao khí hyđrô chuyển sang thể lỏng. Cả bề mặt sao Mộc dưới bầu khí quyển là đại dương mênh mông của hyđrô phân tử hoá lỏng.

Những con sóng nào xuất hiện trên đại dương của hyđrô lỏng khi gió siêu đặc thổi với vận tốc 100 m/s? Chưa chắc bề mặt của biển hyđrô có biên giới rõ ràng: khi áp suất cao thì trên bề mặt đó hình thành hỗn hợp hyđrô nửa khí nửa lỏng. Điều này tựa như là một sự ''sôi'' liên tục trên tất cả bề mặt của đại dương sao Mộc.

Năm 1994 sự va chạm giữa một sao chổi với sao Mộc đã tạo ra những con sóng thần cao hàng mấy kilômét.

Càng xuống sâu cho tới khoảng 20000 km dưới đáy đại dương sao Mộc thì áp suất và nhiệt độ càng tăng nhanh. Ở cách tâm của sao Mộc 46000 km áp suất đạt đến 3 triệu atmôtphe, nhiệt độ là l1000 độ C (Hãy nhớ rằng nhiệt độ bề mặt của Mặt Trời chỉ vào khoảng 6000 độ C). Hyđrô không chịu được áp suất cao và chuyển sang trạng thái kim loại lỏng.

Tất cả chúng ta đều biết một thứ kim loại lỏng như thủy ngân. Thế còn hyđrô kim loại lỏng là gì?

Thực ra rất khó nói bởi nó chưa được quan sát thấy trong các phòng thí nghiệm. Hyđrô kim loại phải là kim loại kiềm. Các phân tử hyđrô phân rã thành các nguyên tử, các êlectron tách ra và chất lỏng trở thành chất dẫn điện. Sự dữ dội của các quá trình từ thủy động lực học, điện học và đối lưu diễn ra trong đại dương thứ hai ở phía dưới của sao Mộc rất khó hình dung bởi lẽ các phương trình hiện ra cực kỳ  phức tạp ngay cả đối với những máy tính hiện đại.  Nhưng kết quả của sự hoạt động đó rất rõ ràng: chúng tạo ra từ trường rất mạnh trên hành tinh. Nếu có thể nhìn thấy được sự phát sáng của tử quyển sao Mộc, tương tác với gió Mặt Trời gồm các êlectron và prôton, thì trên bầu trời của chúng ta sẽ xuất hiện vầng sáng hình con sứa lớn hơn cả Mặt Trăng.

NHÂN. Chúng ta hãy xuống sâu thêm 30000 km nữa, vào đại dương thứ hai của sao Mộc. Gần với tâm của sao Mộc, nhiệt độ đạt tới 30000 độ, áp suất là 100 triệu atmôtphe: ở đây quy tụ cái nhìn nhỏ (''cả thảy'' chỉ bằng 15 lần khối lượng Trái Đất!) của hành tinh. Khác với đại dương, nhân được tạo ra từ đá và kim loại. Không có gì đáng ngạc nhiên cả, bởi vì Mặt Trời cũng chứa một lượng tạp chất là các nguyên tố nặng. Nhân được hình thành bởi sự kết dính của các phần tử của các nguyên tố hoá học.  Chính từ cái nhân này đã bắt đầu hình thành nên hành tinh. (Xem phần ''Lịch sử hệ Mặt Trời'').




Nguồn: bachkhoatrithuc.vn/encyclopedia/477-02-633331520224218750/Chang-khong-lo-Moc-Tinh/Lam-quen-voi-sao-M...


Chưa có phản hồi
Bạn vui lòng Đăng nhập để bình luận