Mặt trời là ngôi sao ở trung tâm hệ mặt trời của chúng ta. Nó tỏa ra nhiệt và ánh sáng, làm ấm Trái đất và các hành tinh khác. Nhưng làm thế nào nó làm điều đó?
Trong bài đăng này, chúng tôi sẽ đề cập đến:
- 1 Bức xạ năng lượng mặt trời
- 2 Truyền năng lượng qua môi trường chân không và vật lý
- 3 Sự hấp thụ bức xạ mặt trời của trái đất
- 4 Tái bức xạ nhiệt
- 5 Mặt trời đạt đến nhiệt độ bao nhiêu?
- 6 Nhiệt và năng lượng của mặt trời
- 7 Nhiệt độ khó chịu của Mặt trời
- 8 Nguồn năng lượng của Mặt trời: Chuỗi Proton-Proton
- 9 tia sáng của mặt trời
- 10 Mặt trời là một ngôi sao loại G
- 11 Kết luận
Bức xạ năng lượng mặt trời
Bức xạ mặt trời là gì?
Bức xạ mặt trời là năng lượng phát ra từ mặt trời và làm Trái đất nóng lên. Nó được tạo ra bởi các phản ứng tổng hợp hạt nhân trong lõi của mặt trời, khiến nó phát ra một lượng lớn bức xạ điện từ, chủ yếu ở dạng ánh sáng khả kiến.
Bao nhiêu bức xạ mặt trời đến trái đất?
Bề mặt của mặt trời phát ra khoảng 63 triệu watt năng lượng trên một mét vuông, nhưng vào thời điểm nó đến với chúng ta, sau khi di chuyển 93 triệu dặm, nó chỉ còn 1,370 watt trên một mét vuông trên đỉnh bầu khí quyển. Đó là rất nhiều năng lượng, nhưng nó vẫn không đủ để khiến tất cả chúng ta toát mồ hôi!
Sự thật thú vị về bức xạ mặt trời
- Bức xạ mặt trời là cách duy nhất để có làn da rám nắng mà không cần phải đi biển!
- Bức xạ mặt trời là một cách tuyệt vời để cung cấp năng lượng cho các thiết bị và gizmos của bạn mà không cần phải cắm điện.
- Bức xạ mặt trời có thể được sử dụng để tạo ra những món ăn ngon mà không cần phải đốt lửa trại.
Truyền năng lượng qua môi trường chân không và vật lý
Bức xạ điện từ
- Bức xạ điện từ, như ánh sáng khả kiến, bức xạ hồng ngoại, tia cực tím và tia X, có thể truyền qua chân không của không gian như một bóng ma.
- Các dạng năng lượng khác cần một phương tiện vật chất để di chuyển, như năng lượng âm thanh cần không khí hoặc một chất khác để truyền đi và năng lượng sóng của đại dương cần nước.
- Nhưng năng lượng mặt trời rất đặc biệt, nó có thể truyền từ mặt trời đến Trái đất mà không cần một chất vật lý nào để truyền năng lượng. Tính năng này của năng lượng điện từ giúp Trái đất có thể nhận được tất cả năng lượng mặt trời, bao gồm cả nhiệt, mà nó cần.
Năng lượng âm thanh
- Năng lượng âm thanh cần không khí hoặc một chất khác để truyền đi, giống như tiếng thì thầm trong gió.
- Năng lượng sóng của đại dương cần nước để di chuyển qua, giống như gợn sóng trong ao.
- Nhưng năng lượng mặt trời thì khác, nó có thể truyền từ mặt trời đến trái đất mà không cần một chất vật chất nào để truyền năng lượng. Tính năng này của năng lượng điện từ giúp Trái đất có thể nhận được tất cả năng lượng mặt trời, bao gồm cả nhiệt, mà nó cần.
Sự hấp thụ bức xạ mặt trời của trái đất
Món quà của mặt trời
Vì vậy, mặt trời giống như, "Này Trái đất, tôi có thứ này cho bạn!" và Trái đất giống như, "Cái gì vậy, Mặt trời?" và Mặt trời giống như, “Đó là cả một đống năng lượng! Nó sẽ rất tuyệt đấy!” Vì vậy, Mặt trời gửi xuống tất cả năng lượng này dưới dạng nhiệt, ánh sáng và tia UV, và Trái đất giống như, “Ồ, cảm ơn Mặt trời!”
Nó đi đâu?
Vì vậy, năng lượng ở khắp mọi nơi, và nó giống như, “Tôi phải đi đâu? Tôi làm gì?" và Trái đất giống như, "Đừng lo lắng, tôi hiểu rồi!" Vì vậy, năng lượng được hấp thụ bởi không khí, nước, đá, tòa nhà, vỉa hè và các sinh vật sống, và nó giống như, "Ồ tuyệt, bây giờ tôi là một phần của thứ gì đó!"
Sưởi ấm không đều
Vì vậy, một số nơi trên Trái đất nhận được nhiều năng lượng hơn những nơi khác, và nó giống như, "Này, tại sao vậy?" và Trái đất giống như, "Đó là như vậy, anh bạn!" Vì vậy, sự khác biệt về năng lượng khiến gió và các dòng hải lưu di chuyển khắp hành tinh, và nó giống như, "Ồ, thật tuyệt!"
Tái bức xạ nhiệt
Điều gì sẽ xảy ra nếu không có nó?
- Nếu Mặt trời cứ chiếu xuống chúng ta mà không có cách nào để giảm bớt sức nóng, thì chúng ta sẽ trở thành bánh mì nướng!
- May mắn thay, Trái đất có một cách làm mát - nó tái bức xạ nhiệt trở lại không gian.
- Lượng nhiệt được tái bức xạ phụ thuộc vào các loại khí trong khí quyển. Một số loại khí hấp thụ nhiệt tốt hơn những loại khí khác và có thể gây rối loạn quá trình tái bức xạ.
- Một trong những loại khí này là carbon dioxide, có thể gây ra 'hiệu ứng nhà kính'. Khi lượng carbon dioxide trong khí quyển tăng lên, nhiều nhiệt được lưu trữ trong khí quyển và ít nhiệt bị bức xạ trở lại.
Điều này có ý nghĩa gì đối với chúng ta?
- Nếu chúng ta không theo dõi lượng carbon dioxide trong khí quyển, Trái đất sẽ nóng hơn rất nhiều!
- Chúng ta cần đảm bảo rằng chúng ta đang giữ cho Trái đất mát mẻ bằng cách quản lý lượng carbon dioxide trong khí quyển.
- Điều đó có nghĩa là chúng ta giảm sử dụng nhiên liệu hóa thạch, trồng nhiều cây hơn và nói chung là quan tâm hơn đến tác động của chúng ta đối với môi trường.
Mặt trời đạt đến nhiệt độ bao nhiêu?
Nhiệt độ bề mặt
Vì vậy, bạn đang tự hỏi làm thế nào nắng nóng là? Vâng, để tôi nói với bạn, nó nóng! Nóng hơn cả một ngày ở bãi biển, nóng hơn cả một chuyến đi bộ vào mùa hè và thậm chí nóng hơn cả ngôi nhà của bạn vào ngày nóng nhất trong năm khi điều hòa bị hỏng. Chúng ta đang nói về nhiệt độ từ 90°F đến 100°F (32°C đến 38°C). Nhưng đó chẳng là gì so với nhiệt độ nóng nhất từng được ghi nhận trên Trái đất - 134°F (56.7°C) ở Thung lũng Chết, California vào ngày 10 tháng 1913 năm XNUMX.
lõi của mặt trời
Mặt trời, ngôi sao ở trung tâm hệ mặt trời của chúng ta, nóng hơn bất cứ thứ gì chúng ta có thể tưởng tượng. Bề mặt của mặt trời đang thiêu đốt, nhưng cốt lõi? Chà, đó là một mức nhiệt hoàn toàn khác! Dưới đây là một vài điều bạn có thể mong đợi tìm thấy trong lõi của mặt trời:
- Nhiệt độ lên tới 27 triệu độ F (15 triệu độ C)
- Áp suất cực mạnh, lớn gấp 250 tỷ lần so với áp suất ở mực nước biển
- Phản ứng tổng hợp hạt nhân tạo ra năng lượng và ánh sáng
Kết luận
Vì vậy, có bạn có nó. Mặt trời đang nóng. Giống như, thực sự nóng. Nóng hơn bất cứ điều gì bạn có thể tưởng tượng. Vì vậy, lần tới khi bạn ra ngoài nắng, hãy nhớ rằng - trời nóng hơn bạn nghĩ!
Nhiệt và năng lượng của mặt trời
Nhiệt độ
- Trong không gian, các phân tử ở xa Mặt trời chỉ được sưởi ấm bởi ánh sáng còn sót lại từ Vụ nổ lớn. Độ không tuyệt đối là -273.15°C, -459.67°F hoặc 0K.
- Khí giữa các ngôi sao có thể đạt tới nhiệt độ chỉ khoảng 3K.
- Bề mặt của Mặt trời, hay quang quyển, có nhiệt độ trung bình khoảng 6000K.
- Các vết đen mặt trời mát hơn, vào khoảng 4500K.
- Nước đóng băng ở 273K (0°C hoặc 32°F) và sôi ở 373K (100°C hoặc 212°F).
Nguồn năng lượng
- Sâu bên trong Mặt trời, nơi có nhiệt độ 15 triệu kelvin, các nguyên tử hydro chuyển động và thường va chạm với nhau.
- Năng lượng của chúng cao đến mức một vụ va chạm sẽ loại bỏ các electron của nguyên tử.
- Hydrogen, đơn giản là một proton, kết hợp với các proton khác để tạo thành helium.
- Quá trình này, được gọi là chuỗi proton-proton, giải phóng năng lượng dưới dạng tia gamma.
- Các tia gamma được chuyển đổi thành nhiệt và ánh sáng khi chúng đi ra khỏi Mặt trời.
Ánh sáng
- Các kính viễn vọng đặc biệt trên Trái đất và trong không gian có thể cho chúng ta thấy bề mặt của Mặt trời với độ chi tiết đặc biệt.
- Sắc quyển gần như vô hình, ngay phía trên quang quyển, nóng hơn một chút so với bề mặt với nhiệt độ đạt tới nhiệt độ khoảng 20,000K.
- Bên trên tầng sắc quyển, nhật hoa trở thành một luồng khí mỏng chảy ra ngoài qua hệ mặt trời.
- Nhật hoa nóng hơn đáng kể so với bề mặt của Mặt trời, với nhiệt độ lên tới 2,000,000K.
- Trong nhật thực, khi Mặt trăng chặn ánh sáng của quang quyển, mắt có thể nhìn thấy ánh sáng trắng của nhật hoa.
quang phổ
- Mặt trời là một ngôi sao loại G, nghĩa là nó phát ra quang phổ ánh sáng chủ yếu là ánh sáng màu vàng lục.
- Quang phổ mặt trời tiết lộ thành phần của Mặt trời, với các nguyên tố như hydro, heli và oxy là dồi dào nhất.
- Năng lượng mặt trời miễn phí có sẵn cho chúng ta dưới dạng ánh sáng mặt trời, có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các hộ gia đình và doanh nghiệp.
- Có thể đi thuyền trong không gian với ánh sáng mặt trời, vì tàu vũ trụ có thể sử dụng năng lượng của Mặt trời để tự đẩy mình.
- Gió mặt trời là dòng hạt tích điện được phát ra từ Mặt trời và có thể ảnh hưởng đến khí hậu Trái đất.
Nhiệt độ khó chịu của Mặt trời
Khái niệm cơ bản
- Độ không tuyệt đối là -273.15°C, -459.67°F hoặc 0K.
- Trái đất được giữ ấm nhờ năng lượng còn sót lại từ quá trình hình thành, năng lượng giải phóng từ quá trình phân rã phóng xạ và năng lượng mà Trái đất nhận được từ Mặt trời.
- Bề mặt của Mặt trời, hay quang quyển, có nhiệt độ trung bình khoảng 6000K.
- Các vết đen Mặt Trời mát hơn, vào khoảng 4500K, do từ trường cục bộ mạnh ngăn chặn dòng năng lượng.
- Nước đóng băng ở 273K (0°C hoặc 32°F) và sôi ở 373K (100°C hoặc 212°F).
Các bộ phận vô hình
- Sắc quyển gần như vô hình, ngay phía trên quang quyển, nóng hơn một chút so với bề mặt với nhiệt độ lên tới 20,000K.
- Phía trên sắc quyển, nhật hoa là một luồng khí mỏng chảy ra ngoài qua hệ mặt trời.
- Nhật hoa nóng hơn nhiều so với bề mặt của Mặt trời, với nhiệt độ lên tới 2,000,000K.
Muỗng bên trong
- Mật độ trung bình của Mặt trời là khoảng 1.4 gram trên mỗi cm khối.
- Trung tâm của Mặt trời là 15,000,000K và có mật độ 150 gram trên mỗi cm khối.
- Năng lượng từ tâm Mặt trời đến bề mặt trong khoảng 1,000,000 năm và mất 8 phút để đến Trái đất.
Nguồn năng lượng của Mặt trời: Chuỗi Proton-Proton
Chuyện gì đang xảy ra vậy?
- Bên trong Mặt trời, nó nóng đến mức (15 triệu kelvins!) đến nỗi các nguyên tử hydro nảy xung quanh và thường đâm sầm vào nhau.
- Sự va chạm này loại bỏ các electron, chỉ để lại các proton và electron.
- Các proton có đủ năng lượng để vượt qua lực đẩy của chúng và hợp nhất với nhau, tạo ra deuterium, sau đó là heli nhẹ và cuối cùng là heli mà chúng ta tìm thấy trên Trái đất.
- Mỗi khi quá trình này xảy ra, 4 nguyên tử hydro trở thành 1 nguyên tử helium.
Thỏa thuận lớn là gì?
- Khi heli được tạo ra, một phần khối lượng đã biến mất.
- Khối lượng bị thiếu đó đã được biến thành năng lượng, dưới dạng tia gamma (năng lượng gấp 100,000 lần so với ánh sáng khả kiến!).
- Vì vậy, Mặt trời đang chuyển đổi hydro thành heli và năng lượng!
tia sáng của mặt trời
Tia Gamma là gì?
Tia gamma giống như những động vật nhỏ bé trong bữa tiệc, chúng bị các nguyên tử hấp thụ, sau đó chúng bị kích thích và bắt đầu nhảy múa xung quanh, thay đổi bước sóng của chúng tùy theo mức năng lượng của các electron trong nguyên tử và nhiệt độ của nguyên tử.
Kết quả cuối cùng là gì?
Vào thời điểm những động vật tiệc tùng nhỏ này đến được bề mặt của Mặt trời, chúng hầu như đã thay đổi thành:
- Ánh sáng khả kiến (Sao loại G)
- Tia cực tím
- Đèn hồng ngoại
- Một lượng nhỏ tia X
- Lò vi sóng
- Sóng radio
Tất cả những thứ này đều là các dạng Bức xạ điện từ, về cơ bản chỉ là ánh sáng, được tạo thành từ các photon.
Mặt trời là một ngôi sao loại G
Ngôi sao loại G là gì?
- Sao loại G là những ngôi sao cỡ trung bình phát ra hầu hết ánh sáng khả kiến, với một ít tia X, tia cực tím, tia hồng ngoại, vi sóng và sóng vô tuyến được đưa vào để đo lường tốt.
- Chúng giống như Goldilocks của các ngôi sao – không quá nóng, không quá lạnh, nhưng vừa phải!
- Những ngôi sao này được phân loại dựa trên ánh sáng mà chúng phát ra và những ngôi sao tương tự như Mặt trời được gọi là loại “G”.
Điều này có ý nghĩa gì đối với chúng ta?
- Chúng ta thật may mắn khi Mặt trời là một ngôi sao loại G, vì bức xạ điện từ của nó chủ yếu là ánh sáng khả kiến, an toàn cho con người chúng ta.
- Bầu khí quyển của trái đất hấp thụ các tia X nguy hiểm hơn và tầng ôzôn ngăn chặn tia cực tím.
- Ánh sáng hồng ngoại được cảm nhận như nhiệt, vi sóng và sóng vô tuyến truyền âm nhạc trong không gian.
Tại sao bầu trời màu xanh?
- Mặt trời là một ngôi sao G2, có nghĩa là nó có nhiệt độ bề mặt trung bình là 5,780 K, khiến nó có màu trắng.
- Bầu khí quyển của Trái đất tán xạ ánh sáng tím và xanh lam có bước sóng ngắn hơn, làm cho bầu trời có màu xanh lam.
- Ánh sáng còn lại làm cho Mặt trời có màu vàng.
Các loại sao khác
- Các ngôi sao loại O là những ngôi sao lớn nhất và nóng nhất, và chúng chủ yếu phát ra ánh sáng cực tím.
- Những ngôi sao loại M là những ngôi sao nhỏ nhất và lạnh nhất, và chúng chủ yếu phát ra ánh sáng hồng ngoại.
- Proxima Centauri là một ngôi sao loại M và là ngôi sao gần Mặt trời nhất, nằm cách chúng ta 4 năm ánh sáng.
- Bằng cách phân tích ánh sáng phát ra từ một ngôi sao, chúng ta có thể học được nhiều điều về nó.
Kết luận
Tóm lại, mặt trời là một nguồn năng lượng đáng kinh ngạc giúp sưởi ấm và cung cấp ánh sáng cho chúng ta. Thật ngạc nhiên khi nghĩ rằng cùng một năng lượng làm nóng Thung lũng Chết lên 134°F (56.7°C) cũng có thể cung cấp cho chúng ta hơi ấm nhẹ nhàng mà chúng ta có thể tận hưởng. Để tận dụng tối đa năng lượng của mặt trời, hãy nhớ thoa kem chống nắng, giữ đủ nước và tận hưởng không gian ngoài trời! Và đừng quên quy tắc quan trọng nhất: đừng bao giờ nhìn thẳng vào mặt trời, nếu không bạn sẽ nhìn thấy các vì sao!
