Vì sao Mặt trời có thể cháy sáng trong không gian mà không cần oxy?

Theo các nhà khoa học, Mặt trời của chúng ta hiện này đã khoảng 4,6 tỷ năm tuổi và nó cũng đã cháy sáng trong suốt khoảng thời gian dài tưởng chừng vô tận đó kéo dài cho đến khoảng 5 tỷ năm nữa mới kết thúc.

Tầm quan trọng của Mặt trời

Mặt trời là một ngôi sao và chúng ta phụ thuộc vào nó để tồn tại. Mặt trời là nền tảng của mọi sự sống trên Trái đất, nó cung cấp ánh sáng và nhiệt lượng, giúp thực vật trên hành tinh của chúng ta có thể tiến hành quang hợp, từ đó tạo ra khí oxy và thức ăn.

Mặt trời là một trong những yếu tố then chốt để con người tồn tại.

Mặt trời còn là một trong những nhân tố quan trọng đối với sự vận động của Trái đất, định hướng cho sự quay của Trái đất, duy trì sự biến đổi của các mùa và khí hậu. Ngoài ra, Mặt trời còn tác động đến Trái đất thông qua gió Mặt trời và hiện tượng phóng đại vành nhật hoa.

Gió Mặt trời do các khí nóng trên Mặt trời đẩy ra, các khí này mang từ trường và điện tích mạnh, có thể ảnh hưởng đến tầng điện ly của Trái đất, gây gián đoạn liên lạc vô tuyến.

Phóng đại vành nhật hoa là hiện tượng vật chất plasma trên Mặt trời bị phóng vào không gian, những vật chất này sẽ tác động đến từ trường và tầng điện ly của Trái đất, từ đó gây ra bão từ và hiện tượng cực quang trên Trái đất.

Vậy bạn có bao giờ tự hỏi rằng tại sao Mặt trời ở trong không gian – môi trường không trọng lực, không có oxy mà nó vẫn có thể cháy sáng được hay không?

Lý do  Mặt trời có thể cháy liên tục mà không cần oxy

Cháy là một phản ứng hóa học được diễn ra khi có sự tồn tại của oxy, trong đó năng lượng được giải phóng ra dưới dạng nhiệt, đồng thời nguyên tử carbon kết hợp với oxy và sinh ra các loại khí carbon dioxide (CO₂) và carbon monoxite (CO), ngoài ra nguyên tử hydro cũng kết hợp với oxy để tạo thành nước. Những phản ứng cháy mà con người thấy hàng ngày trên Trái đất là sự đốt cháy carbon, và nó cần có oxy để duy trì, khi hết oxy thì quá trình đốt cháy carbon cũng dừng lại.

Tuy nhiên, sự cháy sáng của Mặt trời không phải là một phản ứng cháy trong hóa học như chúng ta biết, mà thực chất đó là dạng phản ứng tổng hợp hạt nhân. Phản ứng tổng hợp hạt nhân không cần đến oxy, do đó Mặt trời không cháy bằng cách sử dụng khí oxy như thông thường mà nó giống như một quả bom khinh khí khổng lồ cháy sáng suốt hàng tỷ năm qua.

Trong phản ứng tổng hợp hạt nhân, các hạt nhân của nguyên tử hợp nhất với nhau để tạo ra những hạt nhân mới lớn hơn. Cấu tạo và tính chất của một nguyên tử được quyết định bởi hạt nhân tạo nên nó, do đó khi hạt nhân thay đổi tức là nguyên tử sẽ tạo thành một nguyên tốt mới. Ví dụ 2 nguyên tử hydro hợp lại sẽ tạo thành một nguyên tử heli.

Có hai lực chính tác động đến hạt nhân trong một phản ứng tổng hợp hạt nhân đó là lực đẩy điện từ và lực hấp dẫn hạt nhân. Phản ứng này không cần thêm các nguyên vật liệu khác mà chỉ cần nhiệt độ hoặc áp suất đủ lớn giúp các hạt nhân thắng được lực đẩy điện tử để tiến đến gần nhau liên kết với nhau tạo thành một hạt nhân mới.

Ảnh chụp bề mặt của Mặt trời.

Ví dụ, cách để tạo nên áp suất và nhiệt độ cao trong một quả bom hạt nhân là cho kích nổ các quả bom khác. Hoặc cách để tạo nên áp suất và nhiệt độ cao trong lò phản ứng hạt nhân là chèn sóng điện từ hoặc cung cấp thêm những hạt năng lượng cao.

Còn đối với phản ứng tổng hợp hạt nhân diễn ra ở các ngôi sao như Mặt trời thì áp suất và nhiệt độ cao được tạo nên bởi lực hấp dẫn rất lớn. Quá trình nhiệt hạch ở đây được diễn ra từ sự hợp nhất hydro với chính nó hoặc với các nguyên tố nhẹ khác. Do đó, các ngôi sao có khối lượng đủ lớn để tạo thành các lực hấp dẫn đủ mạnh sẽ có thể hình thành phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Phản ứng này sẽ tạo ra năng lượng nhiệt vô cùng lớn và phát sáng như Mặt trời của chúng ta hiện nay hoặc các ngôi sao mà chúng ta có thể quan sát trên bầu trời. Mặt trời có nhiệt độ bề mặt khoảng hơn 5000 độ C và nhiệt độ trong lõi vào khoảng 16 triệu độ C, áp suất trong lõi lên đến 25 nghìn tỷ N/m².

Đồng thời, chính năng lượng từ quá trình đốt cháy của các ngôi sao sẽ tiếp tục duy trì phản ứng tổng hợp hạt nhân của chúng cho đến khi heli ở trong lõi bị đốt cháy hết và sụp đổ để trở thành các sao lùn trắng hoặc tạo thành vụ nổ siêu tân tinh nếu ngôi sao đó đủ lớn.

Tầm quan trong của Mặt trời đối với vũ trụ

Trước hết, Mặt trời là một trong những yếu tố cơ bản nhất cho sự tồn tại của sự sống trên Trái đất. Năng lượng Mặt trời được hình thành từ quá trình tổng hợp hạt nhân, tiếp tục diễn ra ở vùng trung tâm của Mặt trời và tạo ra một lượng lớn năng lượng.

Năng lượng này tỏa ra từ bề mặt của Mặt trời dưới dạng ánh sáng, cung cấp năng lượng cần thiết cho sự sống trên Trái đất. Ngoài ra, Mặt trời cũng có thể cung cấp các thành phần quan trọng cần thiết cho sự sống, chẳng hạn như oxy và nitơ. Vì vậy, Mặt trời rất quan trọng đối với sự sống trên Trái đất.

Hoạt động của Mặt trời cũng sẽ ảnh hưởng đến Trái đất và các thiên thể khác.

Thứ hai, Mặt trời cũng có ảnh hưởng rất lớn đến các hành tinh, mặt trăng và các thiên thể khác trong vành đai tiểu hành tinh trong Hệ Mặt trời. Lực hấp dẫn của Mặt trời có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động của các hành tinh và vệ tinh, chẳng hạn Mặt Trăng không ngừng chuyển động quanh Trái đất bởi lực hấp dẫn của Mặt trời.

Mặt trời cũng có thể ảnh hưởng đến sự hình thành và phân hủy bầu khí quyển của các hành tinh, chẳng hạn như sao Hỏa bị mất phần lớn bầu khí quyển do thiếu từ trường mạnh. Ngoài ra, Mặt trời cũng có thể ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động của các tiểu hành tinh, sau đó hình thành mưa thiên thạch hoặc tiểu hành tinh va vào Trái đất, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống của Trái đất.

Thứ ba, Mặt trời cũng là một trong những đối tượng quan trọng để loài người nghiên cứu về vũ trụ. Môi trường hạt và từ trường độc đáo của Mặt trời tạo cơ hội nghiên cứu các hiện tượng vật lý như gió Mặt trời, bức xạ vũ trụ và sự không cân bằng.

Các hoạt động của Mặt trời cũng sẽ ảnh hưởng đến Trái đất và các thiên thể khác trong Hệ Mặt trời, vì vậy việc nghiên cứu Mặt trời cũng rất quan trọng để hiểu sâu hơn về sự hình thành và tiến hóa của các thiên thể khác trong Hệ Mặt trời.

Cuối cùng, tầm quan trọng của Mặt trời đối với vũ trụ còn thể hiện ở ảnh hưởng của Mặt trời đối với các tia vũ trụ. Gió Mặt trời là các hạt tích điện năng lượng cao do Mặt trời giải phóng, một phần gió Mặt trời sẽ bị môi trường bên ngoài Hệ Mặt trời dội ngược trở lại tạo thành các tia vũ trụ. Việc nghiên cứu các tia vũ trụ có ý nghĩa to lớn để tìm hiểu quá trình tiến hóa, nguồn gốc và sự phân bố năng lượng của vũ trụ.

• Tại sao thực phẩm hết hạn sử dụng vẫn có thể ăn được?
• Vì sao ngày càng nhiều máy bay bị nhiễu loạn không khí?
• Vì sao phòng ngủ của Hoàng đế Trung Hoa chỉ rộng 10m2?