Sao Thủy hay Thủy tinh là hành tinh nhỏ nhất và gần Mặt trời nhất trong 8 hành tinh thuộc hệ Mặt Trời. Mặc dù bề mặt sao Thủy nắm giữ độ chênh lệch nhiệt độ khác nhau nhiều nhất trong hệ Mặt Trời nhưng Thủy tinh không phải là hành tinh nóng nhất. Nhiệt độ trên bề mặt sao Kim nóng hơn nhiệt độ trên bề mặt sao Thủy rất nhiều dù khoảng cách từ Mặt trời tới sao Kim xa gấp đôi khoảng cách từ Mặt trời tới hành tinh sao Thủy. Tại sao lại có chuyện này và bề mặt hành tinh Sao Thủy nóng như thế nào?
Nhiệt độ cao và nhiệt độ thấp
Có quỹ đạo từ 46 đến 70 triệu km [28 đến 43 triệu dặm] từ Mặt Trời, sao Thủy là hành tinh nhỏ nhất nhưng chịu tác động mạnh nhất từ các tia sáng của Mặt trời. Theo NASA, hành tinh nhỏ bé này nằm trong phạm vi chịu nhiệt độ khắc nghiệt nhất so với các hành tinh khác trong hệ Mặt trời. Mặt ban ngày của hành tinh chịu nhiệt độ lên tới 427 độ C [800 độ F]. Ngược lại, mặt ban đêm giá lạnh có nhiệt độ khoảng âm 180 độ C [âm 290 độ F]. Nhiệt độ trung bình của sao Thủy là 167 độ C [332 độ F].
Các nhà khoa học từng cho rằng sao Thủy chỉ có một mặt duy nhất đối diện với Mặt trời, trong trường hợp được biết đến như là khóa thủy triều [tidal locking]. Bởi hành tinh sao Thủy nằm rất gần với Mặt trời, nó được nghiên cứu khi có bề mặt đá, lồi lõm, gồ ghề hướng về phía Trái đất tại các điểm khác nhau trong quỹ đạo. Tuy nhiên, những nghiên cứu chuyên sâu hơn có tiết lộ thêm rằng hành tinh quay rất chậm - quay quanh trục của nó được ba vòng trong hai chu kỳ quỹ đạo quanh Mặt trời, khi lấy các ngôi sao cố định làm hệ quy chiếu. Nếu nhìn từ Mặt Trời, trong hệ quy chiếu quay theo quỹ đạo chuyển động, Sao Thủy chỉ quay được 1 vòng trong hai chu kỳ quỹ đạo của hành tinh.
Trong thời gian một năm ban ngày, Mặt Trời di chuyển rất chậm từ chân trời phía đông sang chân trời phía tây, trong khi hành tinh sao Thủy đã hoàn thành một vòng quỹ đạo quanh Mặt Trời, đi qua cả điểm cận nhật và điểm viễn nhật. Tại điểm cận nhật, cường độ ánh sáng chiếu lên bề mặt hành tinh sao Thủy cao gấp hai lần khi nó ở điểm viễn nhật. Có những điểm trên bề mặt tại điểm cận nhật bị Mặt Trời chiếu sáng liên tục trong cả "ngày", do vậy những nơi này trở nên rất nóng.
Theo sự biến đổi của tốc độ chuyển động Mặt Trời trên bầu trời của Sao Thủy, sự chênh lệch nhiệt độ lúc cận nhật và viễn nhật còn tăng. Sao Thủy có vận tốc quỹ đạo cao hơn khi tiến đến điểm viễn nhật và gần điểm cận nhật. Lúc này, nếu nhìn từ Mặt Trời, chúng ta sẽ chỉ thấy được một mặt bán cầu sao Thủy luôn hướng về phía Mặt Trời, giống với một bán cầu Mặt Trăng luôn hướng về Trái Đất. Quá trình một bán cầu hướng về Mặt Trời trong thời gian càng lâu, càng làm tăng bức xạ Mặt Trời chiếu lên bán cầu này trong thời điểm ở gần điểm cận nhật.
Với khối lượng quá nhỏ, sao Thủy không đủ sức bảo tồn bầu khí quyển của nó – các nguyên tử trong bầu khí quyển liên tục bị mất vào trong không gian vì sức hút của trọng lực quá yếu. Hơn nữa, sao Thủy còn nằm gần Mặt trời nhất nên nó là hành tinh nóng và có bầu khí quyển mỏng nhất. Bầu khí quyển giúp "che phủ" một hành tinh, giữ nhiệt không rò rỉ vào không gian. Nếu không có một bầu khí quyển hoặc bầu khí quyển quá mỏng, sao Thủy sẽ mất rất nhiều nhiệt vào trong không gian, thay vì chia sẻ nhiệt độ với mặt ban đêm.
Nhưng thật bất ngờ, hành tinh nóng nhất là sao Kim - hành tinh nằm thứ hai từ Mặt trời. Bởi sao Kim có bầu khí quyển dày che phủ hành tinh, giữ nhiệt độ của nó ở mức trung bình là 462 độ C [864 độ F]. Trên sao Kim có lớp CO2 khá dày, cho phép ánh sáng xuyên qua nhưng lại giữ nhiệt trên bề mặt lại. Chính vì vậy, mặc dù nhiệt lượng nhận được từ sao Kim ít so với hơn sao Thủy nhưng lớp khí quyển dày đã giúp sao Kim giữ được nhiệt độ nhiều hơn. Kết quả là nhiệt độ trên bề mặt sao Kim cỡ gần 427 độ C [700 độ K], trong khi đó nhiệt độ trên sao Thủy chỉ là 167 độ C [440 độ K].
Vị trí
Trên hành tinh Trái đất của chúng ta, nhiệt độ thay đổi theo mùa là do độ nghiêng của trục hành tinh. Nếu Nam bán cầu nằm gần Mặt trời hơn Bắc bán cầu thì mùa xuân và mùa hè sẽ thay bằng mùa thu và mùa đông. Nhưng về cơ bản, hành tinh sao Thủy không nghiêng, nghĩa là các bán cầu không có sự khác biệt đáng kể về nhiệt độ.
Xem thêm
Điều đó cho phép sao Thủy, hành tinh nằm gần nhất với Mặt trời, giữ băng trên bề mặt của nó. Các phần của hai cực không bao giờ nhìn thấy ánh sáng mặt trời, dẫn đến việc các nhà khoa học hàng đầu đưa ra giả thuyết rằng băng [nước] có thể tồn tại trên hành tinh sao Thủy. Các quan sát từ Trái đất vào năm 1991 xác định những vệt sáng bất thường tương ứng với các vết lõm được chiếu sáng bởi Mariner 10 trong những năm 1970. Khi tàu vũ trụ MESSENGER của NASA nghiên cứu cực bắc vào năm 2011, khẳng định rằng các đặc tính ánh sáng radar tại hai cực phù hợp với các vùng tối. Năm 2012, tàu vũ trụ MESSENGER đã sử dụng một kỹ thuật được gọi là quang phổ neutron để đo nồng độ hydrô trung bình trong những khu vực radar ánh sáng, tăng thêm các chứng cứ về nước.
Ngày 29 tháng 11 năm 2012, NASA công bố xác nhận các hình ảnh chụp từ không gian của tàu vũ trụ MESSENGER đã phát hiện các hố va chạm ở cực bắc có chứa băng nước.
"Các dữ liệu neutron chỉ ra rằng trung bình những vật lắng trên hai cực radar ánh sáng của sao Thủy chứa một lớp giàu hyđrô dày hàng chục xentimét dưới một lớp bề mặt dày 10 đến 20cm ít khí hydrô", nhà khoa học tham gia MESSENGER - David Lawrence tại Phòng thí nghiệm Vật lý ứng dụng của trường Đại học Johns Hopkins có nói, "Các tầng bên dưới có một
độ chứa hyđrô phù hợp với băng nước gần như tinh khiết".
Sau phát hiện, tàu vũ trụ MESSENGER của NASA tiếp tục nghiên cứu các mỏ băng vùng cực thông qua nhiệm vụ mở rộng của nó. Bằng cách tinh chỉnh các hình ảnh, tàu vũ trụ MESSENGER chụp ảnh các vật lắng nằm trên bề mặt.
"Học được rất nhiều thứ khi quan sát các vật lắng" Nancy Chabot, nhà khoa học dụng cụ hệ thống hình ảnh kép sao Thủy của tàu vũ trụ MESSENGER, cho biết trong một tuyên bố.
Tuy nhiên, quỹ đạo của sao Thủy là một hình elip rất hẹp và kỳ lạ nhất trong tất cả các hành tinh trong hệ Mặt trời. Vận tốc quỹ đạo của sao Thủy rất lớn vì ảnh hưởng trọng lực của Mặt Trời - quay một vòng chung quanh Mặt Trời vào khoảng 88 ngày – một năm sao Thủy dài bằng 88 ngày của Trái Đất.
Sao Thủy là hành tinh nhỏ nhất trong hệ mặt trời của chúng ta và gần Mặt Trời nhất, nó chỉ lớn hơn Mặt Trăng một chút.
Từ bề mặt hành tinh này, Mặt Trời sẽ xuất hiện lớn hơn gấp ba lần so với khi nhìn từ Trái Đất và ánh sáng mặt trời sẽ sáng hơn gấp 7 lần. Mặc dù ở gần Mặt Trời, đây không phải là hành tinh nóng nhất trong hệ mặt trời của chúng ta – danh hiệu đó thuộc về Sao Kim gần đó, nhờ vào bầu không khí dày đặc của nó.
10 điều cần biết về Sao Thủy
- Nhỏ nhất
Hành tinh nhỏ nhất trong hệ mặt trời của chúng ta, chỉ lớn hơn Mặt trăng của Trái Đất một chút. - Gần nhất
Đây là hành tinh gần Mặt Trời nhất ở khoảng cách khoảng 36 triệu dặm [58 triệu km] hoặc 0,39 AU. - Ngày dài, năm ngắn
Một ngày trên Sao Thủy bằng 59 ngày Trái Đất. Chu kỳ một ngày đêm trên hành tinh này mất 175,97 ngày Trái Đất. Hành tinh này tạo ra một quỹ đạo hoàn chỉnh quanh Mặt trời chỉ trong 88 ngày Trái Đất. - Bề mặt thô
Sao Thủy là một hành tinh đá, còn được gọi là hành tinh đất. Hành tinh có bề mặt rắn, có miệng hố, giống như mặt trăng của Trái Đất. - Không thể thở được
Bầu khí quyển mỏng của Sao Thủy, hoặc ngoài vũ trụ, bao gồm chủ yếu là oxy [O2], natri [Na], hydro [H2], helium [He] và kali [K]. Các nguyên tử bị thổi bay ra khỏi bề mặt bởi gió Mặt Trời và các tác động của vi thiên thạch tạo ra ngoài vũ trụ của Sao Thủy. - Không trăng
Sao Thủy không có mặt trăng. - Không có vành đai
Không có vòng bao quanh Sao Thủy. - Nơi khó sống
Không có bằng chứng về sự sống đã được tìm thấy trên hành tinh. Nhiệt độ ban ngày có thể đạt tới 430 độ C [800 độ F] và giảm xuống -180 độ C [-290 độ F] vào ban đêm. Đó là cuộc sống không chắc chắn [như chúng ta biết] có thể tồn tại trên hành tinh này. - Mặt Trời lớn
Đứng trên bề mặt Sao Thủy nơi tiếp cận gần nhất với Mặt trời, ngôi sao của chúng ta sẽ xuất hiện lớn hơn gấp ba lần so với trên Trái Đất. - Robot thăm dòHai tàu vũ trụ của ESA-JAXA’s BếpiColombo đang trên đường đến Sao Thủy. Mariner 10 của NASA là sứ mệnh đầu tiên khám phá Thủy Tinh. MESSENGER của NASA là tàu vũ trụ đầu tiên quay quanh hành tinh này.
Kích thước và khoảng cách của Sao Thủy
Với bán kính 1.516 dặm [2.440 km], Sao Thủy bằng 1/3 chiều rộng của Trái Đất.
Từ một khoảng cách trung bình 36 triệu dặm [58 triệu km], Sao Thủy là 0,4 đơn vị thiên văn đi từ Mặt Trời. Một đơn vị thiên văn [viết tắt là AU], là khoảng cách từ Mặt trời đến Trái Đất. Từ khoảng cách này, phải mất 3,2 phút ánh sáng để đi từ Mặt Trời đến Sao Thủy.
Quỹ đạo và luân chuyển
Sao Thủy quay chậm trên trục của nó và hoàn thành một vòng quay cứ sau 59 ngày Trái Đất. Nhưng khi Sao Thủy di chuyển nhanh nhất trên quỹ đạo hình elip quanh Mặt trời [và gần Mặt trời nhất], mỗi vòng quay không đi kèm với mặt trời mọc và mặt trời lặn như trên hầu hết các hành tinh khác. Mặt trời buổi sáng dường như mọc lên nhanh chóng, lặn và mọc lại từ một số phần của bề mặt hành tinh. Điều tương tự xảy ra ngược lại vào lúc hoàng hôn cho các phần khác của bề mặt. Một ngày mặt trời của sao Thủy [một chu kỳ cả ngày và đêm] bằng 176 ngày Trái Đất, chỉ hơn hai năm trên sao Thủy.
Trục quay của sao Thủy nghiêng chỉ 2 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của nó quanh Mặt trời. Điều đó có nghĩa là nó quay gần như hoàn toàn thẳng đứng và do đó không trải qua các mùa như nhiều hành tinh khác.
Kết cấu Sao Thủy
Sao Thủy là hành tinh dày đặc thứ hai, sau Trái Đất. Nó có một lõi bằng kim loại lớn với bán kính khoảng 1.289 dặm [2.074 km], khoảng 85 phần trăm của bán kính của hành tinh. Có bằng chứng cho thấy nó là một phần nóng chảy, hoặc chất lỏng. Lớp vỏ bên ngoài của Sao Thủy, so sánh với lớp vỏ bên ngoài của Trái Đất, chỉ dày khoảng 400 km [250 dặm].
Sự hình thành
Sao Thủy hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước khi trọng lực kéo khí và bụi xoáy vào nhau tạo thành hành tinh nhỏ gần Mặt Trời nhất. Giống như các hành tinh đất khác, Sao Thủy có lõi trung tâm, lớp phủ đá và lớp vỏ rắn.
Bề mặt Sao Thủy
Bề mặt của Thủy Tinh giống như mặt trăng của Trái Đất, vết lõm và miệng hố do va chạm với thiên thạch và sao chổi.
Hầu hết bề mặt của Sao Thủy sẽ có màu nâu xám đối với mắt người. Các vệt sáng được gọi là “tia miệng núi lửa”. Chúng được hình thành khi một tiểu hành tinh hoặc sao chổi va chạm vào bề mặt. Lượng năng lượng khổng lồ được giải phóng trong một vụ như vậy sẽ đào một lỗ lớn trên mặt đất, và cũng nghiền nát một lượng đá khổng lồ dưới điểm va chạm. Một số vật liệu bị nghiền nát này được ném ra xa miệng núi lửa và sau đó rơi xuống bề mặt, tạo thành các tia. Các hạt mịn của đá nghiền có tính phản xạ cao hơn các mảnh lớn, vì vậy các tia trông sáng hơn. Môi trường không gian tác động bụi bụi và các hạt gió mặt trời khác làm cho các tia sáng tối dần theo thời gian.
Nhiệt độ trên bề mặt cực kỳ khắc nghiệt, cả nóng và lạnh. Vào ban ngày, nhiệt độ trên bề mặt có thể đạt tới 800 độ F [430 độ C]. Do hành tinh không có bầu khí quyển để giữ nhiệt đó, nhiệt độ ban đêm trên bề mặt có thể giảm xuống âm 290 độ F [âm 180 độ C].
Thủy Tinh có thể có băng nước ở hai cực bắc và nam của nó bên trong các miệng hố sâu, nhưng chỉ ở những vùng có bóng vĩnh viễn. Ở đó, nó có thể đủ lạnh để bảo quản nước đá mặc dù nhiệt độ cao trên các khu vực có ánh sáng mặt trời trên hành tinh.
Không khí
Thay vì một bầu khí quyển, Thủy Tinh sở hữu một không gian mỏng được tạo thành từ các nguyên tử bị gió mặt trời thổi bay và các thiên thạch nổi bật. Không gian của Sao Thủy bao gồm chủ yếu là oxy, natri, hydro, heli và kali.
Từ quyển
Từ trường của Sao Thủy được bù tương đối so với đường xích đạo của hành tinh. Mặc dù từ trường ở bề mặt chỉ bằng một phần trăm sức mạnh của Trái Đất, nhưng nó tương tác với từ trường của gió mặt trời để đôi khi tạo ra những cơn lốc xoáy từ tính cực mạnh thổi phễu plasma mặt trời nóng, nhanh xuống bề mặt hành tinh. Khi các ion tấn công bề mặt, chúng đánh bật các nguyên tử tích điện trung tính và gửi chúng trên một vòng lặp cao lên bầu trời.
Tiềm năng cho sự sống
Môi trường của Sao Thủy không có lợi cho cuộc sống như chúng ta biết. Nhiệt độ và bức xạ mặt trời đặc trưng cho hành tinh này rất có thể là quá khắc nghiệt để các sinh vật thích nghi.
Tham khảo
Hành tinh là gì?
Các chòm sao cần biết trên bầu trời mùa hè
Kính thiên văn Nexstar 8Se | Cách lắp đặt kính thiên văn tại đây