Xem mẫu
- HỆ MẶT TRỜI
Phan Anh Ngọc
http://360.yahoo.com/sachvn
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Hệ Mặt Trời (cũng được gọi là Thái Dương Hệ, tiếng Anh: Solar System) là một hệ
hành tinh có Mặt Trời ở trung tâm và các thiên thể nằm trong phạm vi lực hấp dẫn của
Mặt Trời, gồm 8 hành tinh chính quay xung quanh, 7 trong số các hành tinh này có vệ
tinh riêng của chúng, cùng một lượng lớn các vật thể khác gồm các hành tinh lùn (như
Diêm Vương Tinh), tiểu hành tinh, sao chổi, bụi và plasma.
Dưới đây là hình minh họa Hệ mặt trời:
• Lịch sử Hệ Mặt Trời
Lịch sử Hệ Mặt Trời bắt đầu từ cách đây khoảng 5 tỷ năm, với sự hình thành từ một
đám mây thể khí gọi là đám bụi Mặt Trời, theo giả thuyết được đưa ra lần đầu tiên
năm 1755 bởi Immanuel Kant và được trình bày một cách độc lập bởi Pierre-Simon
Laplace.
Để tính ra tuổi Hệ Mặt Trời, có thể đo lượng còn lại của các đồng vị phóng xạ không
bền vững không có nguồn sinh ra liên tục sau khi Hệ Mặt Trời hình thành. Bằng cách
quan sát xem các đồng vị này đã suy giảm đến mức độ nào, đồng thời biết được chu
kỳ bán rã của chúng, có thể tính ra tuổi của chúng. Những hòn đá cổ nhất trên Trái
Đất ước tính 3,9 tỷ năm tuổi, tuy nhiên rất khó để tìm được những hòn đá đó vì Trái
Đất đã hoàn toàn thay đổi bề mặt của nó. Các thiên thạch, vốn được hình thành trong
giai đoạn ban đầu của đám bụi Mặt Trời, được tìm thấy có tuổi già nhất là 4.6 tỷ năm,
suy ra Hệ Mặt Trời đã được hình thành từ cách đây ít nhất 4.6 tỷ năm.
Đám bụi Mặt Trời ban đầu có hình dáng gần giống hình cầu, đường kính 100 AU và
có khối lượng bằng 2 đến 3 lần khối lượng Mặt Trời. Theo thời gian, một sự nhiễu
loạn, có thể một siêu sao mới (supernova) bên cạnh, gây sóng hấp dẫn xung kích vào
không gian của đám bụi, làm nén đám bụi này, đẩy vật chất của nó sâu vào bên trong,
tới lúc lực hấp dẫn vượt qua áp suất khí bên trong và nó bắt đầu sụp đổ.
Phan Anh Ngọc 2
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Khi đám bụi sụp đổ, nó giảm kích thước, điều này làm nó xoay tròn nhanh hơn để bảo
toàn mô men động lượng. Các định luật cơ học cho thấy kết quả của các lực hấp dẫn,
áp suất khí và lực ly tâm trong chuyển động quay khiến cho đám bụi bắt đầu trở nên
dẹt thành hình một cái đĩa quay tròn với một chỗ phình lên ở giữa, gọi là đĩa bụi Mặt
Trời. Mặt phẳng trung bình của đĩa bụi này rất gần với mặt phẳng hoàng đạo sau này.
Khi đĩa bụi Mặt Trời trở nên đặc hơn, một hình thức đầu tiên của sao trung tâm (tức
Mặt Trời sau này) được tạo thành ở giữa, gọi là tiền Mặt Trời. Hệ này được sự ma sát
của các viên đá va chạm vào nhau làm nóng lên. Những nguyên tố nhẹ hơn như hiđrô
và hêli thoát khỏi phần tâm và tràn ra phía rìa ngoài của đĩa, để lại các nguyên tố nặng
tập trung bên trong, hình thành bụi và đá ở trung tâm. Các nguyên tố nặng hơn kết
thành khối với nhau để tạo thành các tiểu hành tinh và các tiền hành tinh. Ở vùng
ngoài của tinh vân này, băng và các khí dễ bay hơi còn tồn tại, và như một kết quả,
các hành tinh bên trong là đá và các hành tinh bên ngoài có đủ khối lượng để giữ lại
lượng lớn các khí nhẹ, như hiđrô và hêli.
Sau 100 triệu năm, áp suất và sự dày đặc của hiđrô ở trung tâm của đĩa bụi sụp đổ trở
lên đủ lớn để tiền Mặt Trời duy trì các phản ứng nhiệt hạch. Kết quả của việc này,
hiđrô bị biến thành hêli trong các phản ứng đó, và một lượng lớn nhiệt được toả ra.
Trong thời gian đó, tiền Mặt Trời biến thành Mặt Trời và các tiền hành tinh và tiền
tiểu hành tinh biến thành các hành tinh thông qua sự tập trung dần dần khối lượng. Tất
cả các hành tinh được hình thành trong một thời gian ngắn, khoảng vài triệu năm.
Chúng đều có quỹ đạo nằm gần mặt phẳng trung bình của đĩa bụi ban đầu; nghĩa là
mặt phẳng hoàng đạo (mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất) cũng nằm gần mặt phẳng
trung bình này và gần với các mặt phẳng quỹ đạo của các hành tinh khác.
- Đi tìm biên giới của hệ mặt trời
Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ (NASA) đưa một vệ tinh lên không gian để tìm
hiểu rìa bao ngoài của hệ mặt trời.
Vệ tinh Interstellar Boundary Explorer (IBEX) được phóng từ đảo Kwajalein Atoll ở
phía nam Thái Bình Dương vào tháng 10/2008. Nó sẽ hoạt động trong 2 năm trên quỹ
đạo Trái đất.
Phan Anh Ngọc 3
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Gió mặt trời tạo thành một vùng bảo vệ có hình dạng
bong bóng.
Gió mặt trời, luồng hạt mang điện tích giải phóng từ vùng thượng quyển của mặt trời,
tạo thành một khu vực bảo vệ khổng lồ có hình dạng giống như bong bóng xung
quanh hệ mặt trời gọi là nhật quyển. Ở rìa của nhật quyển, gió mặt trời va chạm vào
các đám mây khí bụi ở không gian bên ngoài tạo nên sóng nén.
IBEX được thiết kế để phát hiện các nguyên tử bị nung nóng bởi va chạm và văng ra
khỏi rìa khối cầu.
Rìa của nhật quyển giúp chúng ta tránh những tác động khủng khiếp từ vũ trụ.
- Cấu trúc
Bao quát
Từ trong ra ngoài, Hệ Mặt Trời gồm:
- Mặt Trời
- Các hành tinh là Thủy Tinh, Kim Tinh, Trái Đất, Hỏa Tinh, Mộc Tinh, Thổ Tinh,
Thiên Vương Tinh, Hải Vương Tinh.
- Ba hành tinh lùn là Ceres, Diêm Vương Tinh và Eris (được chính thức xếp loại
hành tinh lùn kể từ tháng 8 năm 2006).
- Ngoài cùng là Vòng đai Kuiper và Đám Oort.
Phan Anh Ngọc 4
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Các hành tinh còn có các vật thể bay quanh chúng như các vệ tinh tự nhiên, các vòng
đai của vài hành tinh (như vành đai Sao Thiên Vương, vành đai Sao Thổ, ...), các vệ
tinh nhân tạo. Các tiểu hành tinh cũng có các vệ tinh của chúng.
Xen kẽ giữa các hành tinh có các thiên thạch và bụi cùng các sao chổi. Ngoài ra
còn có nhật quyển (heliosphere), cấu trúc lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, được tạo
thành từ ảnh hưởng của từ trường quay của Mặt Trời trên plasma, gọi là gió Mặt
Trời, choán đầy không gian trong hệ Mặt Trời. Nó hình dạng hình cầu với giới hạn
ngoài cũng chính là giới hạn của Hệ Mặt Trời.
Nhật quyển:
Cấu trúc nhật quyển
Phan Anh Ngọc 5
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Tàu Voyager 1 trong nhật quyển
Từ quyển của trái đất.
Phan Anh Ngọc 6
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Nhật quyển bao quanh quỹ đạo sao Mộc.
- Kích thước quỹ đạo
Khoảng cách trong Hệ Mặt Trời thường được đo bằng các đơn vị thiên văn. Một đơn
vị thiên văn, viết tắt là AU, là khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, hay
149.598.000 kilômét.
Đa số các vật thể trên quỹ đạo quanh Mặt Trời đều nằm trong mặt phẳng quỹ đạo gần
nhau, và gần mặt phẳng hoàng đạo, và cùng quay một hướng. Kích thước của quỹ đạo
các hành tinh và cả vành đai tiểu hành tinh tuân gần đúng theo quy luật Titius-Bode,
một quy luật gần đúng và có thể chỉ là trùng hợp ngẫu nhiên.
Các vật thể trong Hệ Mặt Trời được chia thành ba vùng. Các hành tinh Sao Thủy, Sao
Kim, Trái Đất, vành đai các tiểu hành tinh chính và Sao Hỏa nhóm thành các hành
tinh vòng trong, gọi là vùng I. Các hành tinh còn lại cùng các vệ tinh của chúng tạo
các hành tinh vòng ngoài, vùng II. Vùng III gồm vùng của các vật thể bên kia
Phan Anh Ngọc 7
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
của Hải Vương Tinh (Trans-Neptunian) như vành đai Kuiper, Đám Oort và vùng rộng
lớn ở giữa.
Cấu trúc hệ Mặt Trời
- Phân bố khối lượng
Phan Anh Ngọc 8
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Mặt Trời, một sao thuộc dãy chính G2, chiếm 99,86% khối lượng hiện được biết đến
của cả hệ. Hai vật thể có đường kính lớn nhất của hệ, Sao Mộc và Sao Thổ, chiếm
91% phần còn lại (khoảng 0.1274% khối lượng cả hệ). Đám Oort có thể chiếm một
phần đáng kể, nhưng hiện nay sự hiện diện của nó còn chưa được xác định.
- Gió Mặt Trời
Mặt Trời phát ra một nguồn tia liên tục gồm các hạt có khối lượng, ở dạng plasma
được biết đến như gió Mặt Trời. Nó tạo thành một vùng có áp suất thấp thâm nhập
vào không gian giữa các hành tinh ở mọi hướng, vươn tới khoảng cách ít nhất là mười
tỷ dặm tính từ Mặt Trời. Các lượng nhỏ gồm bụi cũng có mặt trong không gian giữa
các hành tinh và gây ra hiện tượng ánh sáng hoàng đạo. Một số bụi có lẽ đến từ bên
ngoài Hệ Mặt Trời. Sự ảnh hưởng của từ trường quay của Mặt Trời đối với không
gian giữa các hành tinh tạo nên kết cấu lớn nhất trong Hệ Mặt Trời, gọi là nhật quyển.
Gió Mặt Trời tạo ra nhiều ảnh hưởng đến khí quyển Trái Đất, tạo ra bão từ, cực quang
Gió Mặt Trời tiếp xúc với từ quyển của Trái Đất
- Các hành tinh vòng trong:
Phan Anh Ngọc 9
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Các hành tinh vòng trong: Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất, Sao Hỏa
Bốn hành tinh kiểu Trái Đất (terrestrial planet) ở vòng trong có đặc trưng ở sự rắn
đặc của chúng, được tạo thành từ đá. Chúng được tạo thành trong những vùng nóng
hơn gần Mặt Trời, nơi các vật liệu dễ bay hơi hơn đã bay mất chỉ còn lại những thứ có
nhiệt độ nóng chảy cao, như silicate, tạo thành vỏ rắn của các hành tinh và lớp phủ
bán lỏng bên ngoài, và như sắt, tạo thành lõi của các hành tinh này. Tất cả đều có các
hố tạo ra bởi va chạm và nhiều đặc trưng kiến tạo bề mặt, như các thung lũng nứt rạn
và các núi lửa. Chúng tự quay quanh trục chậm chạp và có rất ít hoặc không có vệ tinh
nào cả. Tổng cộng cả nhóm chỉ có 3 vệ tinh.
Với tính chất lí hóa gần như Trái Đất, nhóm hành tinh bên trong đều có bề mặt là đá
(nên lưu giữ được nhiều dấu vết những vụ va chạm với các thiên thạch), nhưng chỉ
trên Trái Đất mới có mặt các hợp chất hữu cơ.
Sao Thuỷ, cách Mặt Trời 0,39 AU, là hành tinh nằm gần Mặt Trời nhất và cũng là
hành tinh nhỏ nhất, không điển hình nhất trong nhóm. Nó không có khí quyển và hiện
nay vẫn chưa quan sát được các hoạt động địa chất. Cái lõi sắt to của nó gợi ý rằng nó
từng có vỏ to lớn bên ngoài và cái vỏ đó đã bị lấy đi trong giai đoạn hình thành đầu
tiên bởi trọng lực của Mặt Trời.
Sao Kim, cách Mặt Trời 0,72 AU, là hành tinh kiểu Trái Đất thực sự. Giống như Trái
Đất, Sao Kim có lớp vỏ silicate dày bao bọc bên ngoài lõi sắt, cũng như một khí
quyền đáng kể và bằng chứng về hoạt động địa chất bên trong từng xảy ra trước kia,
như các núi lửa. Nó khô hơn Trái Đất, và khí quyển của nó đậm đặc hơn Trái Đất 90
lần, tuy nhiên, chứa chủ yếu thán khí và axít sunfuric.
Trái Đất, cùng vệ tinh tự nhiên Mặt Trăng, cách Mặt Trời 1 AU, là hành tinh lớn nhất
trong nhóm bên trong. Trái Đất cũng là nơi duy nhất cho thấy những minh chứng rõ
ràng về hoạt động địa chất đang diễn ra. Nó là hành tinh duy nhất có thủy quyển, kích
thích sự hình thành các kiến tạo địa chất nhiều tầng. Khí quyền của nó khác biệt căn
bản so với các hành tinh trong nhóm, nó đã biến đổi với sự hiện diện của sự sống và
chứa 21% ôxi. Vệ tinh của Trái Đất, Mặt Trăng, thỉnh thoảng được coi là một hành
tinh kiểu Trái Đất trong cùng quỹ đạo, bởi vì quỹ đạo của nó quay quanh Mặt
Phan Anh Ngọc 10
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
Trời không bao giờ khép lại tròn một vòng khi quan sát từ bên trên. Mặt Trăng có
nhiều đặc tính chung của những hành tinh kiểu Trái Đất khác, mặc dù nó không có lõi
sắt bên trong.
Sao Hoả, cách Mặt Trời 1,5 AU, nhỏ hơn Trái Đất và Sao Kim, có khí quyển loãng
gồm thán khí. Bề mặt của nó, lỗ chỗ các núi lửa lớn và các rãnh thung lũng như các
thung lũng Marineris, cho thấy rằng nó từng có các hoạt động địa chất và chứng cứ
hiện nay cho thấy rằng có thể nó còn tiếp tục đển rất gần đây (Trái Đất). Sao Hoả có
hai mặt trăng nhỏ được cho là các tiểu hành tinh bị nó tóm được.
- Vành đai tiểu hành tinh:
Tiểu hành tinh cũng là thiên thể chuyển động quanh Mặt Trời nhưng do có kích thước
khá bé (vài chục đến vài trăm km) nên lực hấp dẫn tạo ra không đủ để làm chúng có
dạng hình cầu. Trong hệ Mặt Trời có khoảng 100,000 tiểu hành tinh, trong đó khoảng
10% đã được đặt tên. Đại đa số tập trung vào khoảng giữa sao Hỏa và sao Mộc.
Tiểu hành tinh hành tinh nhỏ là những từ đồng nghĩa để chỉ một nhóm các thiên thể
nhỏ trôi nổi trong hệ mặt trời trên quỹ đạo quanh Mặt trời. Asteroid (từ tiếng Hy Lạp
có nghĩa "giống sao") là từ được sử dụng nhiều nhất trong tiếng Anh để chỉ các tiểu
hành tinh, và đã trở thành thuật ngữ ưu tiên của Liên đoàn Thiên văn học Quốc tế; một
số ngôn ngữ khác thường sử dụng planetoid (tiếng Hy lạp: "giống hành tinh"), vì từ
này miêu tả chính xác hơn thực tế hiện trạng của chúng. Cuối tháng 8, 2006, IAU đã
đưa ra thuật ngữ "các vật thể nhỏ hệ mặt trời" (SSSBs), bao gồm đa phần các vật thể
không được xếp hạng là hành tinh nhỏ, cũng như là sao chổi; chúng đồng thời được
xếp loại "hành tinh lùn" đối với những vật thể lớn nhất. Bài viết này đặc biệt chú trọng
tới các hành tinh nhỏ ở phía bên trong hệ mặt trời (gần quỹ đạo Sao Mộc) và có lẽ có
thành phần chính là "đá". Đối với các loại vật thể khác, như sao chổi, các vật thể
Trans-Neptunian, và các tiểu hành tinh Centaur.
Trong Hệ Mặt trời, tiểu hành tinh đầu tiên và lớn nhất được phát hiện là Ceres, hiện
tại nó được xếp loại là một hành tinh lùn, trong khi số còn lại hiện được xếp loại như
những vật thể nhỏ Hệ Mặt trời. Số lượng to lớn các tiểu hành tinh được khám phá bên
trong vành đai tiểu hành tinh chính, với các quỹ đạo elíp giữa quỹ đạo Sao Hoả và Sao
Mộc. Mọi người cho rằng các tiểu hành tinh là tàn tích của một đĩa tiền hành tinh, và
trong vùng này sự hợp nhất của các tàn tích tiền hành tinh thành các hành tinh không
thể diễn ra vì những ảnh hưởng hấp dẫn to lớn từ Sao Mộc trong giai đoạn thành tạo
của Hệ Mặt trời. Một số tiểu hành tinh có các mặt trăng hay đi thành cặp trở thành các
hệ đôi.
Phan Anh Ngọc 11
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
253 Mathilde, một tiểu hành tinh dạng C.
Từ trái sang phải: 4 Vesta, 1 Ceres, Mặt trăng của Trái đất.
Hàng trăm nghìn tiểu hành tinh đã được khám phá bên trong hệ mặt trời và tỷ lệ khám
phá hiện nay là khoảng 5000 tiểu hành tinh/tháng. Tới ngày 17 tháng 9, 2006, trong
tổng số 342.358 tiểu hành tinh được biết, 136.563 có quỹ đạo được xác định đủ để
được đánh ký hiệu chính thức. Trong số đó, 13.422 có tên chính thức. Hành tinh nhỏ
được đánh số nhỏ nhất nhưng chưa được đặt tên là (3360) 1981 VA; hành tinh nhỏ có
số lớn nhất và chưa có tên (ngoài các hành tinh lùn 136199 Eris và 134340 Pluto) là
129342 Ependes.
Ước tính hiện nay tổng số tiểu hành tinh có đường kính hơn 1 km trong hệ mặt trời là
khoảng từ 1.1 đến 1.9 triệu. Tiểu hành tinh lớn nhất phía bên trong hệ mặt trời là 1
Ceres, với đường kính 900-1000 km. Hai vật thể lớn khác ở vành đai tiểu hành tinh
của hệ mặt trời là 2 Pallas và 4 Vesta; cả hai đều có đường kính ~500 km. Vesta là
tiểu hành tinh duy nhất trong vành đai tiểu hành tinh chính thỉnh thoảng có thể được
quan sát thấy bằng mắt thường (trong một số dịp rất hiếm hoi, một tiểu hành tinh gần
trái đất có thể được quan sát thấy bằng mắt thường; xem 99942 Apophis).
Khối lượng của toàn bộ các tiểu hành tinh trong Vành đai chính được ước tính khoảng
3.0-3.6×1021 kg, hay khoảng 4% khối lượng Mặt trăng của chúng ta. Trong số đó, 1
Ceres chiếm 0.95×1021 kg, khoảng 32% tổng khối lượng. Ba tiểu hành tinh có khối
lượng lớn tiếp theo là 4 Vesta (9%), 2 Pallas (7%), và 10 Hygiea (3%), tổng khối
lượng của chúng chiếm tới 51%; trong khi ba tiểu hành tinh sau đó là 511 Davida
Phan Anh Ngọc 12
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
(1.2%), 704 Interamnia (1.0%), và 3 Juno (0.9%), chỉ chiếm 3% tổng khối lượng. Số
lượng tiểu hành tinh tăng lên nhanh chóng khi khối lượng riêng lẻ của chúng giảm đi.
- Xếp hạng tiểu hành tinh
Các tiểu hành tinh thường được xếp vào hai nhóm dựa trên tính chất quỹ đạo của
chúng và trên các chi tiết quang phổ ánh sáng mặt trời do chúng phản chiếu.
- Các nhóm quỹ đạo và các gia đình
Nhiều tiểu hành tinh đã được xếp vào các nhóm và các gia đình dựa trên tính chất quỹ
đạo của chúng. Thông thường việc đặt tên một gia đình tiểu hành tinh tiến hành dựa
theo thành viên đầu tiên được phát hiện. Các nhóm có liên kết động học khá lỏng lẻo
với nhau, trong khi các gia đình có quan hệ “chặt chẽ” hơn, và là kết quả của một vụ
tan rã một tiểu hành tinh lớn hơn trong quá khứ.
- Xếp hạng quang phổ
Bức ảnh này của 433 Eros cho thấy hình ảnh nhìn từ một phía tiểu hành tinh qua rãnh máng ở mặt
trên của nó về phía đối diện. Các đặc điểm lớn cỡ 35m có thể được nhìn thấy.
Năm 1975, một hệ thống phân loại dựa trên màu sắc, albedo, và hình dạng quang phổ
đã được Clark R. Chapman, David Morrison, và Ben Zellner phát triển. Các tính chất
đó được cho là tương ứng với thành phần vật chất bề mặt tiểu hành tinh. Ban đầu, họ
chỉ xếp tiểu hành tinh vào ba loại:
- Các tiểu hành tinh kiểu C - carbon, 75% số tiểu hành tinh đã biết
- Các tiểu hành tinh kiểu S - silic, 17% số tiểu hành tinh đã biết
- Các tiểu hành tinh kiểu M – kim loại, đa số còn lại
Từ đó danh sách này đã được mở rộng bao gồm một số kiểu tiểu hành tinh khác. Số
lượng các kiểu tiếp tục tăng lên khi càng nhiều tiểu hành tinh được nghiên cứu.
Cần nhớ rằng tỷ lệ các tiểu hành tinh đã biết được xếp vào nhiều kiểu quang phổ khác
nhau không nhất thiết phản ánh tỷ lệ tất cả các tiểu hành tinh thuộc kiểu đó;
Phan Anh Ngọc 13
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
một số kiểu dễ dàng phát hiện hơn những kiểu khác, ảnh hưởng tới những con số tổng
kết.
- Những vấn đề khi sử dụng Xếp hạng theo quang phổ
Trước kia, việc xác định quang phổ dựa trên sự suy luận thành phần của của tiểu hành
tinh:
C - carbon
•
S - silic
•
M - Kim loại
•
Tuy nhiên, sự tương ứng giữa lớp quang phổ và thành phần không phải lúc nào cũng
tốt đẹp, và có rất nhiều kiểu xếp hạng được sử dụng. Điều này dẫn tới sự lẫn lộn rất
lớn. Trong khi các tiểu hành tinh thuộc các lớp quang phổ khác nhau có vẻ được cấu
thành từ những vật liệu khác nhau, thì lại không có những sự đảm bảo rằng các tiểu
hành tinh trong cùng một lớp phân loại được cấu thành từ những vật liệu như nhau.
Hiện tại, việc xếp hạng quang phổ dựa trên nhiều cuộc khảo sát phân tích quang phổ
không chính xác trong thập kỷ 1990 vẫn được coi là tiêu chuẩn. Các nhà khoa học
không thể đồng thuận cho một hệ thống xếp hạng tốt hơn, phần lớn bởi sự khó khăn
để thu được các số đo chi tiết thường xuyên cho một lượng lớn các tiểu hành tinh (ví
dụ phân tích các quang phổ chính xác hơn, hay các dữ liệu phi quang phổ như mật độ
sẽ rất hữu ích).
- Khám phá tiểu hành tinh
243 Ida và mặt trăng Dactyl của nó, vệ tinh đầu tiên của một tiểu hành tinh được khám phá.
- Các phương pháp khám phá lịch sử
Trong hai thế kỷ qua các phương pháp khám phá tiểu hành tinh đã có những bước tiến
bộ to lớn.
Những năm cuối thế kỷ 18, Baron Franz Xaver von Zach đã tổ chức một nhóm
24 nhà thiên văn học để khảo sát bầu trời nhằm tìm kiếm "hành tinh bí ẩn"
Phan Anh Ngọc 14
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
được tiên đoán nằm ở khoảng cách 2.8 AU từ Mặt trời theo Quy luật Titius-Bode, một
phần có cảm hứng từ khám phá ra Sao Thiên Vương trước đó ở đúng vị trí “tiên đoán”
theo quy luật này của Ngài William Herschel năm 1781. Nhiệm vụ này đỏi hỏi phải vẽ
tay các biểu đồ bầu trời với toàn bộ những ngôi sao trong dải hoàng đạo với giới hạn
phát sáng nhỏ nhất của ngôi sao theo thoả thuận trước. Trong những đêm tiếp sau, bầu
trời sẽ được vẽ lần nữa và bất kỳ một vật thể nào chuyển động, sẽ biến thành một
vạch. Chuyển động theo tiên đoán của hành tinh bí ẩn đó là khoảng 30 cung một giờ,
rõ ràng có thể phân biệt đối với các nhà quan sát.
Trớ trêu thay, tiểu hành tinh đầu tiên, 1 Ceres, không phải do một thành viên trong
nhóm này khám phá, mà là một phát hiện tình cờ năm 1801 của Giuseppe Piazzi, khi
ấy đang là giám đốc đài quan sát Palermo, tại Sicily. Ông đã khám phá ra một vật thể
tương tự sao mới trong khu vực chòm sao Taurus và theo dõi sự dịch chuyển của nó
trong nhiều đêm. Đồng nghiệp của ông, Carl Friedrich Gauss, đã sử dụng những quan
sát đó để xác định khoảng cách chính xác của vật thể chưa biết đó tới Trái đất. Những
tính toán của Gauss cho thấy vật thể nằm giữa hai hành tinh Sao Hoả và Sao Mộc.
Piazzi đặt tên nó là Ceres, vị nữ thần nông nghiệp của người La Mã.
Ba tiểu hành tinh khác (2 Pallas, 3 Juno, 4 Vesta) được khám phá trong vài năm sau
đó, Vesta được tìm thấy năm 1807. Sau tám năm tìm kiếm không hiệu quả tiếp theo,
đa số các nhà thiên văn kết luận rằng không còn một tiểu hành tinh nào nữa và dừng
tìm kiếm.
Tuy nhiên, Karl Ludwig Hencke vẫn bền bỉ và bắt đầu tìm kiếm thêm các tiểu hành
tinh khác năm 1830. Mười lăm năm sau, ông tìm ra 5 Astraea, tiểu hành tinh mới đầu
tiên sau 38 năm. Ông cũng phát hiện 6 Hebe chỉ chưa tới hai năm sau. Sau đó, các nhà
thiên văn học khác cùng tham gia tìm kiếm và ít nhất mỗi năm lại có một tiểu hành
tinh được tìm thấy (trừ thời năm 1945 đang có chiến tranh). Những người tìm kiếm
tiểu hành tinh nổi tiếng nhất thời kỳ đầu này gồm J. R. Hind, Annibale de Gasparis,
Robert Luther, H. M. S. Goldschmidt, Jean Chacornac, James Ferguson, Norman
Robert Pogson, E. W. Tempel, J. C. Watson, C. H. F. Peters, A. Borrelly, J. Palisa,
Paul Henry và Prosper Henry và Auguste Charlois.
Năm 1891 Max Wolf đã tiên phong sử dụng kỹ thuật chụp ảnh thiên văn để tìm kiếm
các tiểu hành tinh, chúng sẽ biến thành các vệt trên những tấm kính ảnh có thời gian lộ
sáng dài. Kỹ thuật này đã cải thiện đáng kể tỷ lệ khám phá so với những phương pháp
trước đó: chỉ mình Wolf đã phát hiện ra 248 tiểu hành tinh, đầu tiên là 323 Brucia,
trong khi từ trước tới đó chỉ hơn 300 tiểu hành tinh được phát hiện. Tuy vậy, một thế
kỷ sau, chỉ vài nghìn tiểu hành tinh được xác định, đánh số và đặt tên. Mọi người biết
Phan Anh Ngọc 15
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
rằng còn nhiều tiểu hành tinh khác, nhưng đa số các nhà thiên văn học không chú ý tới
chúng, gọi chúng là "ký sinh của bầu trời".
- Các phương pháp khám phá hiện đại
Tới tận năm 1998, các tiểu hành tinh vẫn được khám phá theo quy trình bốn bước.
Đầu tiên, một vùng bầu trời được chụp ảnh bằng kính thiên văn có thị trường rộng.
Thông thường cứ mỗi giờ lại chụp hai bức (một cặp). Một ngày có thể chụp nhiều cặp.
Thứ hai, hai film của cùng một vùng bầu trời được quan sát dưới kính nổi. Bất kỳ một
vật thể nào có quỹ đạo quanh Mặt trời sẽ hơi chuyển chỗ sau mỗi cặp phim. Dưới kính
nổi, hình ảnh vật thể sẽ thể hiện hơi nổi lên trên nền các ngôi sao phía sau. Thứ ba,
một khi vật thể di chuyển đã được xác định, vị trí của nó sẽ được đo đạc chính xác
bằng kính hiển vi số. Vị trí này sẽ được đo so với vị trí các ngôi sao đã được biết
trước.
Ba bước đầu tiên đó chưa hoàn thành việc khám phá tiểu hành tinh: người quan sát chỉ
mới tìm thấy một sự xuất hiện (apparition), và nó được cấp một số định danh tạm thời,
gồm năm khám phá, một chữ thể hiện tuần lễ khám phá, và cuối cùng là một chữ và
một số thể hiện số dãy (sequential number) của sự khám phá (ví dụ: 1998 FJ74).
Bước cuối cùng là gửi những dữ liệu vị trí và thời gian quan sát tới Brian Marsden
thuộc Trung tâm tiểu hành tinh. Dr. Marsden có các chương trình máy tính tính toán
xem liệu một sự xuất hiện có liên quan tới những sự xuất hiện trước đó thành một quỹ
đạo duy nhất không. Nếu đúng vậy, vật thể sẽ được gắn một số. Người quan sát sự
xuất hiện đầu tiên và tính ra được quỹ đạo của nó được tuyên bố là người khám phá ra
tiểu hành tinh, và anh ta có được vinh dự đặt tên cho nó (phải được Liên đoàn Thiên
văn học Quốc tế chấp nhận) một khi nó được đánh số.
- Kỹ thuật mới nhất
Ngày càng có nhiều người quan tâm tới việc xác định các tiểu hành tinh có quỹ đạo
cắt ngang quỹ đạo Trái đất, và vì thế có khả năng đâm vào Trái đất. Ba nhóm tiểu
hành tinh gần Trái đất quan trọng nhất là các tiểu hành tinh Apollo, các tiểu hành tinh
Amor, và các tiểu hành tinh Aten. Nhiều Chiến lược làm chệch hướng tiểu hành tinh
đã được đề xuất.
Tiểu hành tinh 433 Eros gần Trái đất đã được khám phá từ năm 1898, và trong thập kỷ
1930 nhiều vật thể tương tự đã được khám phá. Theo thời điểm phát hiện, chúng gồm:
1221 Amor, 1862 Apollo, 2101 Adonis, và cuối cùng là 69230 Hermes, nó đã từng
tiếp cận Trái đất ở khoảng cách 0.005 AU năm 1937. Các nhà thiên văn học đã nhận
Phan Anh Ngọc 16
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
thấy một số dấu hiệu va chạm với Trái đất.
Hai sự kiện trong những thập kỷ gần đây càng làm tăng nguy cơ đó: lý thuyết của
Walter Alvarez về sự tuyệt chủng của khủng long do nguyên nhân va chạm ngày càng
được chấp nhận rộng rãi, và vụ Sao chổi Shoemaker-Levy 9 đâm vào Sao Mộc năm
1994. Quân đội Hoa Kỳ cũng đã giải mật một số thông tin rằng các vệ tinh quân sự
của họ, được chế tạo để theo dõi các vụ nổ hạt nhân, đã phát hiện thấy hàng trăm vụ
va chạm trên tầng cao khí quyển bởi những vật thể lớn từ 1 tới 10 mét.
Tất cả những nghiên cứu đó đã giúp khuyến khích áp dụng những hệ thống hoàn toàn
tự động hữu hiệu gồm các Thiết bị cặp đôi (CCD) camera và computer kết nối trực
tiếp với các kính thiên văn. Từ năm 1998, một lượng lớn các tiểu hành tinh đã được
các hệ thống tự động đó phát hiện. Danh sách các nhóm sử dụng các hệ thống tự động
đó gồm:
Lincoln Near-Earth Asteroid Research (LINEAR)
•
Near-Earth Asteroid Tracking (NEAT)
•
Spacewatch
•
Lowell Observatory Near-Earth-Object Search (LONEOS)
•
Catalina Sky Survey (CSS)
•
Campo Imperatore Near-Earth Objects Survey (CINEOS) team
•
Japanese Spaceguard Association
•
Asiago-DLR Asteroid Survey (ADAS)
•
Chỉ riêng hệ thống LINEAR cho tới ngày 13 tháng 6, 2006 đã phát hiện 67.820 tiểu
hành tinh. Giữa tất cả các hệ thống tự động, 4076 tiểu hành tinh gần Trái đất đã được
phát hiện gồm hơn 600 tiểu hành tinh đường kính hơn 1 km.
Đặt tên tiểu hành tinh
Tổng quan: Quy ước đặt tên
Một tiểu hành tinh mới được phát hiện được đặt một tên tạm thời gồm năm phát hiện
và một mã chữ (như 2002 AT4). Khi quỹ đạo của nó đã được xác định, nó được trao
một số, và sau này có thể được đặt một cái tên (ví dụ 433 Eros). Quy ước đặt tên chính
thức sử dụng dấu ngoặc quanh số (ví dụ (433) Eros), nhưng việc bỏ dấu ngoặc cũng
khá thường xuyên. Một cách không chính thức, mọi người thường gộp tất cả số lại với
nhau, hay bỏ nó sau khi đã được đề cập tới lần đầu tiên ở những tên lặp lại sau đó.
Các tiểu hành tinh đã được trao một con số nhưng không phải là tên thì vẫn
giữ tên tạm thời của mình, ví dụ (29075) 1950 DA. Khi các kỹ thuật khám phá
Phan Anh Ngọc 17
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
tiểu hành tinh hiện đại khiến số lượng chúng tăng vọt, dần dần chúng bị bỏ mặc vô
danh như cũ. Tiểu hành tinh đầu tiên không có tên như vậy là (3360) 1981 VA. Trong
những dịp hiếm hoi, một tên tạm thời của tiểu hành tinh có thể được dùng làm tên gọi
của chính nó: tiểu hành tinh chưa được đặt tên (15760) 1992 QB1 gave its name to a
group of asteroids which became known as cubewanos.
- Đánh số tiểu hành tinh
Các tiểu hành tinh sẽ được trao một con số chính thức ngay khi quỹ đạo của chúng
được xác định. Với tốc độ phát hiện tiểu hành tinh ngày càng tăng, chúng hiện được
đánh theo dãy sáu số. Việc chuyển từ dãy năm số sang dãy sáu số diễn ra sau việc xuất
bản Tờ tin Hành tinh Nhỏ (Minor Planet Circular - MPC) ngày 19 tháng 10, 2005, với
việc số tiểu hành tinh được đánh số nhảy vọt từ 99947 lên 118161. Sự thay đổi này đã
gây ra một cơn khủng hoảng kiểu "Y2k" nhỏ với nhiều trung tâm dịch vụ dữ liệu tự
động, bởi chúng chỉ được quy định định dạng dãy năm số cho tiểu hành tinh. Đa số
các trung tâm dã mở rộng phạm vi số tiểu hành tinh. Những trung tâm không làm
tương tự xử lý vấn đề này bằng cách thay con số xa nhất bên trái (đơn vị mười ngàn)
bằng chữ. A=10, B=11,…, Z=35, a=36,…, z=61. Vì thế, dãy số dài như 120437 sẽ
được định dạng thành C0437 trên một số bản danh sách.
- Nguồn tên
Một số ít tiểu hành tinh đầu tiên được đặt tên theo những nhân vật trong Thần thoại
Hy Lạp - La Mã, nhưng khi tên những vị thần đã được sử dụng hết, những nhân vật
khác - người nổi tiếng, nhân vật văn học, tên vợ những người có công khám phá, tên
trẻ em, và thậm chí cả những nhân vật truyền hình cũng được dùng.
Tiểu hành tinh đầu tiên được đặt tên không theo thần thoại là 20 Massalia, theo tên
thành phố Marseille. Trong một thời gian chỉ tên phụ nữ (hay nữ hoá) mới được sử
dụng; Alexander von Humboldt là người đàn ông đầu tiên có tên được đặt cho một
tiểu hành tinh, nhưng tên ông đã được nữ hóa thành 54 Alexandra. Quy ước truyền
thống ngầm này kéo dài tới tận khi đặt tên cho 334 Chicago; thậm chí sau đó, nhiều
tên nữ hóa kỳ quặc vẫn xuất hiện trong những bản danh sách trong nhiều năm sau.
Khi số lượng tiểu hành tinh bắt đầu lên tới hàng trăm, và cuối cùng là hàng nghìn,
những người khám phá ra chúng dần ít chú ý tới việc đặt tên nên đã xuất hiện những
cái tên kỳ cục. Những ví dụ đầu tiên là 482 Petrina và 483 Seppina, được đặt theo tên
những chú chó của người tìm ra chúng. Tuy nhiên, cho tới năm 1971 vẫn có cuộc
tranh cãi nhỏ về vấn đề này, khi đặt tên cho 2309 Mr. Spock (nó không được đặt theo
tên nhân vật trong phim Star Trek, mà là tên con mèo của người phát hiện tiểu
hành tinh, vốn có vẻ ngoài khá giống nhân vật kia). Dù Liên đoàn Thiên văn
Phan Anh Ngọc 18
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
học Quốc tế (IAU) sau đó đã cấm dùng tên thú nuôi đặt cho tiểu hành tinh, nhưng
những cái tên kỳ cục vẫn được đề xuất và chấp nhận như 6042 Cheshirecat, 9007
James Bond, hay 26858 Misterrogers.
- Các quy định đặt tên đặc biệt
Việc đặt tên tiểu hành tinh không phải tùy thích: có một số kiểu tiểu hành tinh phải
được đặt theo một nguồn tên. Ví dụ các tiểu hành tinh Centaurs (nằm giữa Sao Thổ và
Sao Hải Vương) đều phải được đặt tên theo các centaur trong thần thoại, các tiểu hành
tinh Trojans theo tên các vị anh hùng Chiến tranh Trojan, và các vật thể trans-
Neptunian theo tên những linh hồn dưới địa ngục.
Một quy định từ lâu khác là các sao chổi phải được đặt theo tên người phát hiện ra
chúng, trong khi đó các tiểu hành tinh thì không cần như vậy. Các nhà thiên văn có
một cách để "lách" quy định này là dùng tên lẫn nhau để đặt cho khám phá của họ.
Một trường hợp ngoại trừ đặc biệt của quy định này là 96747 Crespodasilva, nó được
đặt theo tên người phát hiện là Lucy d'Escoffier Crespo da Silva, vì bà đã qua đời chỉ
một thời gian ngắn sau thành công, ở tuổi 22.
- Các biểu tượng tiểu hành tinh
Một số ít tiểu hành tinh phát hiện đầu tiên được gắn các biểu tượng như kiểu những
biểu tượng truyền thống thường dùng cho Trái đất, Mặt trăng, Mặt trời và các hành
tinh. Các biểu tượng này nhanh chóng trở nên vô duyên, khó viết và nhận dạng. Tới
cuối năm 1851 đã có 15 tiểu hành tinh được phát hiện, 14 tiểu hành tinh đã có biểu
tượng riêng. Bốn biến thể chính đầu tiên:
1 Ceres
2 Pallas
3 Juno
4 Vesta Hình:100px-Simbolo di Vesta.jpg
Johann Franz Encke đã tiến hành một thay đổi lớn trong cuốn Berliner
Astronomisches Jahrbuch (BAJ, "Berlin Astronomical Yearbook") năm 1854. Ông sử
dụng các số được khoanh tròn thay cho các biểu tượng, dù ông bắt đầu đánh số từ
Astraea, bốn tiểu hành tinh đầu tiên vẫn tiếp tục được biểu thị bằng các biểu tượng của
chúng. Cải tiến mới này nhanh chóng được cộng đồng thiên văn học chấp nhận. Năm
sau đó, (1855), dãy số của Astraea lên tới 5 số, nhưng từ Ceres tới Vesta sẽ chỉ được
Phan Anh Ngọc 19
www.sachvn.co.cc
- ] Sachvn.co.cc
[ HỆ MẶT TRỜI
biểu thị bằng dãy số từ năm 1867. Một số tiểu hành tinh khác (28 Bellona, 35
Leukothea, và 37 Fides) vừa có biểu tượng vừa có dãy số định danh.
Vòng tròn sau này trở thành hai dấu ngoặc, và trong vài thập kỷ sau thì cả dấu ngoặc
thỉnh thoảng cũng bị bỏ đi.
- Khảo sát tiểu hành tinh
Trước thời du hành vũ trụ, các tiểu hành tinh chỉ đơn giản là những hình ảnh nhỏ như
đầu đinh ghim, thậm chí khi quan sát bằng các kính viễn vọng lớn nhất và hình dạng
cũng như địa hình của chúng còn là điều bí ẩn.
Những bức ảnh gần đầu tiên của những vật thể như tiểu hành tinh được chụp năm
1971 khi tàu thăm dò vũ trụ Mariner 9 chụp ảnh Phobos và Deimos, hai vệ tinh nhỏ
của Sao Hoả, có lẽ là những tiểu hành tinh đã bị bắt giữ. Những hình ảnh này cho thấy
hình dạng không đều, giống như củ khoai tây của hầu hết tiểu hành tinh, tương tự như
những hình ảnh sau này về các mặt trăng nhỏ của các hành tinh khí khổng lồ do tàu
thăm dò vũ trụ Voyager chụp.
951 Gaspra, tiểu hành tinh đầu tiên được chụp cận cảnh.
Tiểu hành tinh thật sự đầu tiên được chụp gần là 951 Gaspra năm 1991, sau đó là 243
Ida và mặt trăng của nó là Dactyl năm 1993, tất cả những bức ảnh này đều do tàu
thăm dò vũ trụ Galileo chụp khi đang trên đường tới Sao Mộc.
Tàu thăm dò vũ trụ đầu tiên dành riêng cho mục đích nghiên cứu tiểu hành tinh là
NEAR Shoemaker, nó đã chụp ảnh 253 Mathilde năm 1997, trước khi đi vào quỹ đạo
quay quanh 433 Eros, cuối cùng đổ bộ xuống bề mặt tiểu hành tinh này năm 2001.
Các tiểu hành tinh khác từng được tàu vũ trụ viếng thăm trong một khoảng thời gian
khi chúng đang trên đường thi hành nhiệm vụ khác gồm 9969 Braille (bởi Deep Space
1 năm 1999), và 5535 Annefrank (bởi Stardust năm 2002).
Phan Anh Ngọc 20
www.sachvn.co.cc
nguon tai.lieu . vn