Cấu tạo của mặt trời

Ngôi sao MT là một khối khí cầu khổng lồ có bán kính bằng 109 lần bán kính của TD, tức 696.000km, và khối lượng lớn gấp cỡ 332.000 lần TD, tức là 2000 tỷ tỷ tỷ kg (2.10^30). Bề mặt chuyển động của MT, bao quanh là lửa, được đốt nóng bởi ngọn lửa hạt nhân ở trung tâm có nhiệt độ lên tới 5780K, nhiệt độ này làm chảy tất cả các vật liệu mà chúng ta biết hiện nay. Tâm của MT là một lò phản ứng hạt nhân khổng lồ phát ra một năng lượng khủng khiếp nhờ sự tổng hợp các hạt nhân hydro. Áp suất của các lớp trên và các phản ứng hạt nhân làm cho lõi của nó (có bán kính 175.000km,1/4 đường kính MT) bị nóng lên đến các nhiệt độ giảm dần từ nhiệt độ 20 triệu ở tâm tới 10 triệu ở biên của nó. Ở các bán kính lớn hơn 175.000km, ngay ki nhiệt độ giảm xuống dưới 10 triệu độ, các phản ứng hạt nhân dừng lại vì cần phải tới nhiệt độ tối thiểu này phản ứng hạt nhân mới xảy ra. Ở bên trên lõi này trải ra một vùng rộng lớn dày 325.000km gọi là "bức xạ", trong đó năng lượng sinh ra ở tâm của MT được vận tải tới các lớp ngoài bởi các photon sinh ra ở vùng trung tâm. Nhiệt độ tại các vùng bức xạ còn đủ cao để các nguyên tử hydro va chạm liên tục và dữ dội gảii phóng ra các photon và electron: khí bị ion hóa. Photon từ các vùng trung tâm phải mở 1 con đường đi qua cánh rừng rậm rạp các proton và electron tự do. Ở đó chúng va chạm vào nhau bất cứ lúc nào, và thay vì bay theo đường thẳng, chúng phải đi theo các con đường vô cùng zig-zag để ra được bên ngoài, giống như người say rượu ko sao đi thẳng được. Do đó, thay vì mất hơn 1s (325.000/299.900) để vượt qua vùng bức xạ thì nó mất tới 170.000 nămỞ trên vùng bức xạ, nhiệt độ tiếp tục giảm, va chạm giữa các nguyên tử hydro xảy ra thưa thớt hơn và cũng ít dữ dội hơn, và các electron vẫn gắn kết với proton trong nguyên tử, nhà tù của chúng: khí chuyển từ trạng thái ion hóa mạnh sang trạng thái trung hòa. Các nguyên tử trung hòa hấp thụ photon, điều này ngăn cản năng lượng MT tán xạ ra phía ngoài thông qua bức xạ. Để có thể tỏa sáng bằng hết toàn bộ ngọn lửa của mình thì Mt phải dùng cơ chế mới gọi là "đối lưu". Chúng ta đều biết khi đun nước, nước nóng nổi lên bề mặt, bị nguội rồi lại hạ xuống, tạo thành một chuyển động tròn. Tương tự, trong vùng đối lưu dày 200.000km, từ mép trên của vùng bức xạ cho tới bề mặt của MT (hay quang cầu), khí nóng bay lên, do nhiệt độ của quang cầu thấp hơn vùng phía dưới cho nên sẽ lạnh đi rồi rơi xuống tạo ra các khoang đối lưu khổng lồ có dạng vòng kín. Tình hình trong vùng đối lưu khác hoàn toàn so với vùng bức xạ: năng lượng ở đây truyền tải tới bề mặt MT ko phải là as mà là chuyển động của vật chất khí. Chính vì các chuyển động đối lưu này mà bề mặt liên tục thay đổi của MT xuất hiện như một miếng vá khổng lồ khoảng 4 triệu ô khí lớn, mỗi ô có kích thước vài nghìn km, cỡ kích thước 1 lục địa trên TD, chúng xuất hiện và biến mất theo chu kì sinh tử liên tục cỡ 10s/lần.Tính gián đoạn của as MT Sự phát sáng ko dừng lại ở bề mặt MT, như thoạt tiên ta tưởng. Ở trên quang cầu còn có 1 vùng lớn khí cực kì nóng phát ra as không nhìn thấy bằng mắt thường. Vỏ bọc khí nóng mà người ta gọi là " vành nhật hoa" trải ra cho đến 10 triệu km bên trên bề mặt MT, thông thường người ta chỉ có thể quan sát được nó khi có nhật thực.Các nguyên tử khí của MT(hay các sao) đều phát ra as có năng lượng rất xác định sinh ra các vạch trong quang phổ. Có thể biết phổ 1 ngôi sao bằng cách phân tách as của nó qua 1 lăng kính. Khi phân tách như vậy, thoạt đầu người ta nghĩ có thể thu được phổ liên tục, nhưng nghiên cứu kĩ hơn bằng máy quang phổ thì thu được quang phổ ko là liên tục, mà bị băm thành hàng trăm vạch thẳng đứng, nhà vật lý Fraunhofer người Đức (1787-1826)- người phát minh ra máy quang phổ- tính ra tới hơn 600 vạch. Năm 1913 nhà vật lý Niel Bohr giải thích tính gián đoạn của as cũng tương tự gắn liền với của vật chất. Thực tế, trong mô hình nguyên tử của Bohr thì các electron cũng ko thể di chuyển tự do mà theo một quỹ đạo xác định. Mỗi lần 1 lectron thực hiện một cú nhảy lượng tử từ quỹ đạo xa tới quỹ đạo gần hơn thì một hạt as được phát ra. Năng lượng hạt as bằng hiệu năng lượng quỹ đạo xuất phát và qũy đạo đến. Do đó sự phân bố vạch phổ nguyên tử trung thành với sự sắp xếp electron trong nguyên tử, là duy nhất cho một loại nguyên tử tương ứng, như là dấu vân tay vậy. Chính nhờ vạch phổ mà ta xác định tuổi, thành phần và cấu tạo hóa học của ngôi sao. Và phần lớn các vạch phổ của MT đều có thể được gán cho các nguyên tố hóa học đã có trên TD .

Như vậy MT gồm lõi, vùng bức xạ, vùng đối lưu, nhật hoa, quang cầu 500km, sắc cầu 1500km, vùng chuyển tiếp 8500km và vành nhật hoa (vùng ngoài cùng trải dài tới 10 triệu km phía trên bề mặt MT-hay nhật miễn).

Nhiệt độ cực cao của vành nhật hoa

Trong những năm 1920, sự quan sát màu sắc của vành nhật hoa trong kỳ nhật thực cho ta kết luận rằng khí cực kì loãng của vành nhật hoa này cũng phát ra những vạch mới. Do thiếu thông tin mà các nhà khoa học gán cho nó là nguyên tố coroni, nguyên tố ko có trên TD. Ngày nay chúng ta biết nguyên tố này ko hề tồn tại, rằng các vạch mới này ko là do 1 dạng nguyên tử phát ra, mà thực tế là do các nguyên tử đã biết nhưng mất nhiều lectron hơn các nguyên tử có trong quang cầu. Người ta noằng chúng bị ion hóa nhiều hơn vì một ion không gì khác hơn 1 nguyên tử mất electron. Điều đó giải thích vì sao các cấu trúc electron bên trong và do đó là các vạch quang phổ của các nguyên tử trong vành nhật hoa khác với vạch phổ của các nguyên tử và ion trong quang cầu. Ví dụ trong vành nhật hoa người ta nhận diện được vạch nhật hoa là của nguyên tử Fe mất 13 trong số 26 e trong khi ở quang cầu thì nguyên tử Fe mất tối đa 1 tới 2 e. Sở dĩ nguyên tử bị mất nhiều e như vậy là do nhiệt độ của chúng rất cao. Các nhà thiên văn sửng sốt khi phát hiện ở vài nghìn km bên dưới bề mặt MT, nhiệt độ đáng lẽ phải giảm và thấp hơn nhiệt độ quang cầu thì thực tế nó lại lớn hơn vài trăm lần. Thực tế các quan sát cho thấy nhiệt độ giảm từ quang cầu là 5780K xuống nhiệt độ tối thiểu 4500K ở khoảng 500km trên quang cầu thì lại tăng rất nhanh, đạt tới 1 triệu độ ở độ cao 1000km rồi tăng dần tới 3 triệu độ ở độ cao 10.000km, giá trị trung bình và ổn định. Nhiệt độ này làm cho phần bên ngoài nhìn thấy của MT phát ra as cực kì giàu năng lượng dạng tia X và cực tím.