PGS. TS. NGUYỄN BỐN
TS. HOÀNG DƯƠNG HÙNG

NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG


1
Chỉång 1: V TRỦ V HÃÛ MÀÛT TRÅÌI

1.1. Cáúu tảo, chuøn âäüng v sỉû dn nåí ca v trủ
1.1.1. Cáúu tảo ca v trủ
V trủ m ta biãút bao gäưm vä säú cạc vç sao. Mäùi vç sao l mäüt thiãn
thãø phạt sạng, nhỉ màût tråìi ca chụng ta.
Quay quanh mäùi vç sao cọ cạc hnh tinh, cạc thiãn thảch, sao chäøi,
theo nhỉỵng qu âảo ellip láúy sao lm tiãu âiãøm, nhåì tỉång tạc ca lỉûc
háúp dáùn. Quay quanh mäùi
hnh tinh cọ cạc vãû tinh,
cạc vnh âai hồûc âạm
bủi. Mäùi vç sao tảo ra
quanh nọ mäüt hãû màût tråìi,
nhỉ hãû màût tråìi ca chụng
ta.
Hng t hãû màût tråìi tủ
lải thnh mäüt âạm, do lỉûc
há
úp dáùn, tảo ra mäüt thiãn
h. Thiãn h ca chụng ta
âỉåüc gi l Ngán h hay
Milky Way, l mäüt trong
säú hng t thiãn h trong
v trủ quan sạt âỉåüc,
thiãn h ca chụng ta
gäưm 10
11
ngäi sao, cọ hçnh
âéa dẻt xồõn äúc, bạn kênh

1.1.2. Sỉû váûn âäüng v dn nåí ca v trủ
Âãø täưn tải dỉåïi tạc dủng ca lỉûc háúp dáùn, cạc thiãn thãø trong v trủ
phi chuøn âäüng khäng ngỉìng. Cạc hnh tinh tỉû xoay quanh mçnh v
quay quanh màût tråìi våïi täúc âäü vi chủc km/s, cạc màût tråìi quay quanh
tám thiãn h våïi täúc âäü hng tràm km/s, cạc thiãn h quay quanh tám âải
thiãn h våïi täúc âäü hng nghçn km/s.
Nàm 1923, khi sỉí dủng kênh thiãn vàn vä tuún ghi phäø bỉïc xả
phạt ra tỉì cạc thiãn h, Edwin Hubble nháûn tháúy cạc vảch quang phäø ln
dëch chuøn vãư phêa bỉåïc sọng λ di, phêa mu â. Hiãûn tỉåüng dëch vãư
phêa â ca bỉïc xả âỉåüc gii thêch bàòng hiãûu ỉï
ng Doppler, l do cạc thiãn
thãø phạt bỉïc xả âang chuøn âäüng ra xa nåi thu bỉïc xả, chuøn âäüng råìi
xa nhau ca cạc thiãn h âỉåüc phạt hiãûn tháúy theo mi phỉång, våïi váûn
täúc tàng dáưn theo khong cạch giỉỵa chụng. Nhỉ váûy, cạc thiãn thãø trong
v trủ âang råìi xa nhau, v v trủ âang dn nåí nhỉ qu bọng âang âỉåüc
thäøi càng ra.

1.1.3. Âënh lût Hubble
Dỉûa vo thỉûc nghiãûm, Edwin Hubble mä t sỉû dn nåí ca v trủ
bàòng âënh lût sau: Mi thiãn thãø trong v trủ âang chuøn âäüng ra xa
nhau våïi váûn täúc
ω
ρ
t lãû thûn våïi khong cạch r giỉỵa chụng:
ω
ρ
= -H.
r
ρ
,

Bng 1.1. Tọm tàõt lëch sỉí ca V trủ
Thåìi gian
τ
Nhiãût âäü
T (K)
Thnh pháưn ca V trủ Âàûc âiãøm ca V trủ
τ ≤10
-43
s T≥10
32
K Mäüt cháút âiãøm cọ M, E, T cỉûc
låïn
1 siãu lỉûc, r = 10
-35
m
10
-35
s 10
27
K Chán khäng lỉåüng tỉí, trỉåìng
nàng lỉåüng âäưng nháút
2 lỉûc: Âiãûn hảt nhán
(HN), háúp dáùn (HD)
10
-32
s 10
25
K Dn nåí tảo khäng gian, ngỉng
kãút
3 lỉûc: HN, âiãûn tỉì (ÂT)

, H
e
, tinh ván v cạc
thiãn h
Cọ khê H
2
, tinh ván
10
10
nàm 10 K Tảo màût tråìi, hãû MT, tảo cạc
ngun täú nàûng
Cọ thiãn h, cạc sao,
hnh tinh
12.10
9
n 7 K Tảo khê quøn, lủc âëa, nụi Tảo ngun täú nàûng, sao
thỉï cáúp, nụi
14.10
9
n 5 K Tảo nỉåïc, âải dỉång, vi khøn,
to, sinh váût
Cọ nỉåïc, âải dỉång, sinh
váût
15.10
9
n 3 K Tảo âäüng váût, khè, ngỉåìi Sinh váût cao, khè, ngỉåìi

1.2.2. Sỉû hçnh thnh hãû màût tråìi
Mäüt t nàm sau vủ näø Big Bang, V trủ dn nåí lm nhiãût âäü gim
âãún 100K. Lục ny cạc nhán H, H


Hçnh 1.2. Sỉû hçnh thnh hãû màût tråìi.

Dỉåïi tạc dủng ca lỉûc háúp dáùn, âạm máy bàõt âáưu co lải, dẻt âi, v
tám ca nọ tråí nãn âàûc v nọng dáưn, âãún mỉïc cọ thãø khåíi phạt cạc phn
ỉïng hảt nhán v tråí thnh màût tråìi. Khê v bủi êt âàûc hån phêa ngoi s
quay quanh màût tråìi, kãút thnh cạc vnh âai, ngỉng tủ thnh cạc hnh tinh
v tiãøu hnh tinh. Pháưn khê long quanh hnh tinh cng ngỉng kãút theo
cạch tỉång tỉû âãø tảo ra cạc vãû tinh quay quanh hnh tinh.

1.2.3. Cáúu tảo v cạc thäng säú ca hãû màût tråìi
Hãû màût tråìi gäưm cọ màût tråìi v
9 hnh tinh quay quanh nọ, theo cạc
qu âảo ellip gáưn trn. Vng trong cọ 4 hnh tinh dảng ràõn l sao Thy,
sao Kim, qu Âáút, sao Ha, vng ngoi cọ 5 hnh tinh dảng khê l sao
Mäüc, sao Thäø, sao Thiãn Vỉång, sao Hi Vỉång, sao Diãm Vỉång.
Giỉỵa sao Ha v sao Mäüc cọ mäüt vnh âai gäưm cẳc tiãøu hnh tinh
våïi âỉåìng kênh tỉì vi chủc mẹt tåïi vi tràm kilämẹt.
(a)
(b)
(c)

t
0
C
g
m/s
τ
n

ngy
(n)
τ
N
nàm
(N)
v
km/h
Thnh
pháưn
Säú
vãû
tinh
Màût tråìi-Sun 2.10
6
1391 1,4 0 6000 274 26n - (618) H, He (65)
Thy - Mercury
Kim - Venus
Âáút - Earth
Ha - Mars
0,33
4,57

48
35
30
24
Fe, Si
Fe Si
Fe Si
Fe Si
0
0
1
2
Mäüc - Jupiter
Thä ø- Saturn
ThVỉång-Uranus
HVỉång-Neptune
DVỉång-Pluto
1900
598
87
103
5,5
143
121
51
50
2,3

1,3
0,7

7
5
4,7
H, He
H, He
H, He
CH
4
,NH
3
H
2
O,Si
16
22
15
8
1
Tràng-Moon 0,073 3,47 3,4
3,74
.10
-3
-170
+130
1,63 27n
7h43’
365,25 (1) Fe Si -

1.2. 4. Tỉång lai ca v trủ
Trãn cå såí ca váût l thiãn vàn hiãûn âải, cọ thãø dỉû bạo tỉång lai

18
nm, dổồùi taùc õọỹng lỏu daỡi cuớa lổỷc hỏỳp dỏựn, mọựi thión haỡ seợ bở
phỏn huớy thaỡnh caùc xaùc sao tổỷ do vaỡ mọỹt lọự õen thión haỡ, coù õổồỡng
kờnh haỡng tyớ km vaỡ khọỳi lổồỹng cồợ 10
9
.M
0
(M
o
= 2.10
3
kg laỡ khọỳi lổồỹng
mỷt trồỡi)
Sau 10
27
nm, caùc lọự õen trong caùc õaùm thión haỡ seợ phỏn huớy thaỡnh caùc
sióu thión haỡ. Vuợ truỷ tióỳp tuỷc daợn nồớ, nhióỷt õọỹ haỷ thỏỳp õóỳn 10
-10
K, õuớ
laỷnh õóứ caùc lọự õen bừt õỏửu bay hồi. Caùc lọự õen cồợ mỷt trồỡi seợ bay hồi
hóỳt sau 10
62
nm, lọự õen thión haỡ bióỳn mỏỳt sau 10
92
nm, vaỡ lọự õen sióu
thión haỡ seợ bay hồi hóỳt thaỡnh aùnh saùng sau 10
100
nm. Luùc naỡy Vuợ truỷ
chố coỡn caùc quaớ cỏửu sừt, neutron vaỡ caùc haỡnh tinh lổu laỷc trong khọng
gian bao la, õen tọỳi, nhióỷt õọỹ cồợ10

0
=2 seợ xaớy ra caùc
quaù trỗnh sau :
Quaù trỗnh daợn nồớ chỏỷm dỏửn, xaớy ra trong khoaớng 50 tyớ nm. Mỷt trồỡi
cuớa ta seợ dióựn tióỳp kởch baớn nhổ trong Vuợ truỷ mồớ. Caùc vỗ sao tióỳp tuỷc
sinh ra vaỡ chóỳt õi, nhióỷt õọỹ Vuợ truỷ giaớm dỏửn.
Vaỡo nm thổù 50 tyớ, Vuợ truỷ coù baùn kờnh cổỷc õaỷi, gỏỳp ba lỏửn hióỷn nay,
nhióỷt õọỹ bũng 1 K, luùc naỡy lổỷc hỏỳp dỏựn cỏn bũng vồùi lổỷc daợn nồớ do Big
Bang taỷo ra, quaù trỗnh daợn nồớ dổỡng laỷi. Sau õoù quaù trỗnh co laỷi õổồỹc
khồới õọỹng, caùc thión thóứ bừt õỏửu rồi vóử phờa nhau, vồùi gia tọỳc tng dỏửn.
Nm thổù 99 tyớ, Vuợ truỷ co laỷi coỡn 1/5 kờch thổồùc hióỷn nay, luùc õoù caùc
õaù
m thión haỡ seợ hồỹp laỷi thaỡnh mọỹt õaùm duy nhỏỳt. Vuợ truỷ co tióỳp 900
trióỷu nm sau õoù, caùc thión haỡ hồỹp nhỏỳt, taỷo ra mọỹt khọng gian bũng 7
1/100 kờch thổồùc Vuợ truỷ hióỷn nay, vồùi nhióỷt õọỹ nóửn T 300K, chổùa õỏửy
caùc sao. Sau õoù 99 trióỷu nm, Vuợ truỷ co laỷi coỡn 1/1000 kờch thổồùc hióỷn
nay vaỡ nhióỷt õọỹ nóửn T=3000K. Sau 900.000 nm nổợa, nhióỷt õọỹ Vuợ truỷ
õaỷt T=10
4
K, caùc sao bừt õỏửu bay hồi, caùc nguyón tổớ bở phỏn huớy thaỡnh
caùc haỷt nhỏn vaỡ õióỷn tổớ, chióỳm õỏửy khọng gian. Vuợ truỷ luùc naỡy laỡ mọỹt
vỏỷt õuỷc duy nhỏỳt, nhổ luùc 300.000 nm õỏửu tión cuớa noù. 90.000 nm
tióỳp theo, vuợ truỷ õaỷt nhióỷt õọỹ 10
7
K, gỏy phaớn ổùng haỷt nhỏn trong caùc
sao, laỡm nọứ trong caùc sao. Nhióỷt õọỹ tióỳp tuỷc tng laỡm caùc haỷt nhỏn
phỏn huớy thaỡnh proton vaỡ neutron, caùc lọự õen huùt nhau vaỡ huùt caùc vỏỷt

<



V
T

m
ồ
ớ
[10 nm]
Big crunch
100

9
=
VT phúng
Hỗnh 1.3 - Tổồng lai cuớa vuợ truỷ
Big bang 8
nhổ vỏỷy vỏỷt chỏỳt khọng thóứ giổợ
õổồỹc cỏỳu truùc trỏỷt tổỷ thọng thổồỡng gọửm caùc nguyón tổớ vaỡ phỏn tổớ. Noù trồớ
thaỡnh plasma trong õoù caùc haỷt nhỏn cuớa nguyón tổớ chuyóứn õọỹng taùch bióỷt
vồùi caùc electron. Khi caùc haỷt nhỏn tổỷ do coù va chaỷm vồùi nhau seợ xuỏỳt hióỷn
nhổợng vuỷ nọứ nhióỷt haỷch. Khi quan saùt tờnh chỏỳt cuớa vỏỷt chỏỳt nguọỹi hồn
trón bóử mỷt nhỗn thỏỳy õổồỹc cuớa mỷt trồỡi, caùc nhaỡ khoa hoỹc õaợ kóỳt luỏỷn
rũng coù phaớn ổùng nhióỷt haỷch xaớy ra ồớ trong loỡng mỷt trồỡi.
Vóử cỏỳu truùc, mỷt trồỡi coù thóứ chia laỡ
m 4 vuỡng, tỏỳt caớ hồỹp thaỡnh mọỹt
khọỳi cỏửu khờ khọứng lọử. Vuỡng giổợa goỹi laỡ nhỏn hay loợi coù nhổợng chuyóứn
õọỹng õọỳi lổu, nồi xaớy ra nhổợng phaớn ổùng nhióỷt haỷt nhỏn taỷo nón nguọửn
nng lổồỹng mỷt trồỡi, vuỡng naỡy coù baùn kờnh khoaớng 175.000km, khọỳi
lổồỹng rióng 160kg/dm
3
, nhióỷt õọỹ ổồùc tờnh tổỡ 14 õóỳn 20 trióỷu õọỹ, aùp suỏỳt
vaỡo khoaớng haỡng trm tyớ atmotphe. Vuỡng kóỳ tióỳp laỡ vuỡng trung gian coỡn
goỹi laỡ vuỡng õọứi ngổồỹc qua õoù nng lổồỹng truyóửn tổỡ trong ra ngoaỡi, vỏỷt
chỏỳt ồớ vuỡng naỡy gọửm coù sừt (Fe), can xi (Ca), naùt ri (Na), stronti (Sr),
crọm (Cr), kóửn (Ni), caùcbon ( C), silờc (Si) vaỡ caùc khờ nhổ hiõrọ (H
2
), hóli
(He), chióửu daỡy vuỡng naỡy khoaớng 400.000km. Tióỳp theo laỡ vuỡng õọỳi lổu
daỡy 125.000km vaỡ vuỡng quang cỏửu coù nhióỷt õọỹ khoaớng 6000K, daỡy
1000km ồớ vuỡng naỡy gọửm caùc boỹt khờ sọi suỷc, coù chọự taỷo ra caùc vóỳt õen, laỡ
caùc họỳ xoaùy coù nhióỷt õọỹ thỏỳp khoaớng 4500K vaỡ caùc tai lổớa coù nhióỷt õọỹ tổỡ
7000K -10000K. Vuỡng ngoaỡi cuỡng laỡ vuỡng bỏỳt õởnh vaỡ goỹi laỡ khờ quyóứn
cuớa mỷt trồỡi.

Hỗnh 1.4 Bóử ngoaỡi cuớa Mỷt trồỡi

10
Trong quaù trỗnh dióựn bióỳn cuớa phaớn ổùng coù mọỹt lổồỹng vỏỷt chỏỳt cuớa
mỷt trồỡi bở mỏỳt õi. Khọỳi lổồỹng cuớa mỷt trồỡi do õoù mọựi giỏy giaớm chổỡng
4.10
6
tỏỳn, tuy nhión theo caùc nhaỡ nghión cổùu, traỷng thaùi cuớa mỷt trồỡi vỏựn
khọng thay õọứi trong thồỡi gian haỡng tyớ nm nổợa. Mọựi ngaỡy mỷt trồỡi saớn
xuỏỳt mọỹt nguọửn nng lổồỹng qua phaớn ổùng nhióỷt haỷch lón õóỳn 9.10
24
kWh
(tổùc laỡ chổa õỏửy mọỹt phỏửn trióỷu giỏy mỷt trồỡi õaợ giaới phoùng ra mọỹt lổồỹng
nng lổồỹng tổồng õổồng vồùi tọứng sọỳ õióỷn nng saớn xuỏỳt trong mọỹt nm
trón traùi õỏỳt).

1.3. Caùc phaớn ổùng haỷt nhỏn vaỡ sổỷ tióỳn hoùa cuớa mỷt trồỡi
1.3.1. Phỏn bọỳ nhióỷt õọỹ vaỡ aùp suỏỳt trong mỷt trồỡi
Dổồùi taùc duỷng cuớa lổỷc hỏỳp dỏựn, hổồùng vóử tỏm khọỳi khờ hỗnh cỏửu cuớa
mỷt trồỡi, aùp suỏỳt, nhióỷt õọỹ vaỡ mỏỷt õọỹ khờ quyóứn seợ tng dỏửn.
óứ tỗm caùc haỡm phỏn bọỳ nhióỷt õọỹ T(r), aùp suỏỳt p(r) vaỡ khọỳi lổồỹng
rióng (r) taỷi baùn kờnh r, ta seợ xeùt mọỹt phỏn tọỳ hỗnh truỷ dV=S.dr khờ Hydro
cu
ớa mỷt trồỡi, thoớa maợn caùc giaớ thióỳt sau:
(1) Laỡ khờ lyù tổồớng, nón coù quan hóỷ pv=RT.
(2) Laỡ õổùng yón, nón coù cỏn bũng giổợa troỹng lổỷc vaỡ caùc aùp lổỷc lón 2
õaùy :
p.S - (p + dp).S - gSdr =0
(3) Laỡ õoaỷn nhióỷt, nón theo õởnh luỏỷt nhióỷt õọỹng 1, coù:
q = C


==

.
Suy ra


=
rT
To
dr
Cp
g
dT
0
hay T(r) = T
0
- r
Cp
g

Vaỡ tổỡ
RT
gp
v
g
g
dr
dp



=


=


)1ln(
0
0
0
r
CpT
g
R
Cp
r
Cp
g
T
dr
R
g
constTcoikhi
RT
gr
rHỗnh 1.6 - óứ tỗm T(r),p(r)


=









==









=
r
Cp
g
TTcoiKhi
CpT
gr
p
constTTcoiKhi





=
00
0
1
)(
)(

Nhióỷt õọỹ T
0
taỷi tỏm mỷt trồỡi coù thóứ tờnh theo nhióỷt õọỹ bóử mỷt:
T(r =
2
D
= 7.10
8
m) = 5762K
Gia tọỳc troỹng lổỷc: g = G
()
2
2
8
30
11
2
/274
10.7

0
10.2,13)( =+=

Hỗnh 1.7. Phỏn bọỳ T(r), p(r) vaỡ khọỳi lổồỹng rióng (r)1.3.2. Caùc phaớn ổùng haỷt nhỏn trong mỷt trồỡi
1.3.2.1. Phaớn ổùng tọứng hồỹp haỷt nhỏn Hóli
Trong quaù trỗnh hỗnh thaỡnh, nhióỷt õọỹ bón trong mỷt trồỡiseợ tng dỏửn.
Khi vuỡng tỏm mỷt trồỡi õaỷt nhióỷt õọỹ T 10
7
K, thỗ coù õuớ õióửu kióỷn õóứ xaớy ra
phaớn ổùng tọứng hồỹp Hóli tổỡ Hydrọ, theo phổồng trỗnh : 4H
1
He
4
+ q.
ỏy laỡ phaớn ổùng sinh nhióỷt q = m.c
2
, trong õoù c = 3.10
8

1
chuøn thnh He
4
thç bë hủt mäüt khäúi lỉåüng ∆m = 0,01kg, v gii
phọng ra nàng lỉåüng:
q = ∆m.c
2
= 0,01.(3.10
8
)
2
= 9.10
14
J
Lỉåüng nhiãût sinh ra s lm tàng ạp sút khäúi khê, khiãún màût tråìi phạt
ra ạnh sạng v bỉïc xả, v nåí ra cho âãún khi cán bàòng våïi lỉûc háúp dáùn. Mäùi
giáy màût tråìi tiãu hy hån 420 triãûu táún hydro, gim khäúi lỉåüng ∆m = 4,2
triãûu táún v phạt ra nàng lỉåüng Q = 3,8.10
26
W.
Mún âảt nhiãût âäü tải tám â cao âãø thnh mäüt ngäi sao, thiãn thãø
cáưn cọ khäúi lỉåüng M ≥ 0,08M
0
, våïi M
0
= 2.10
30
kg l khäúi lỉåüng màût tråìi.
Thåìi gian xy ra phn ỉïng täøng håüp Heli nàòm trong khong
(10

s nút chỉíng sao Thy v sao Kim, nung trại âáút âãún 1500K thnh 1
hnh tinh nọng chy, kãút thục sỉû säúng tải âáy.
Kãút thục quạ trçnh chạy Heli, ạp lỉûc trong sao gim, lỉûc háúp dáùn ẹp
sao co lải, lm máût âäü v nhiãût âäü tàng lãn, âãún T= 5.10
6
K s xy ra phn
ỉïng tảo Oxy:

4C
12
→ 3O
16
+ q
Quạ trçnh chạy xy ra nhỉ trãn, våïi täúc âäü tàng dáưn v thåìi gian
ngàõn dáưn. Chu trçnh chạy - tàõt - nẹn - chạy âỉåüc tàng täúc, liãn tiãúp thỉûc
hiãûn cạc phn ỉïng tảo ngun täú måïi O
16
-> Ne
20
-> Na
22
-> Mg
24
-> Al
26
-
> Si
28
-> P
30

÷
1,4)M
0
:
Sau khi hãút nhiãn liãûu, tỉì mäüt sao â khäøng läư âỉåìng kênh 100.10
6

km co lải thnh sao ln tràõng âỉåìng kênh cåỵ 1500 km, l trảng thại dỉìng
khi lỉûc háúp dáùn cán bàòng våïi ạp lỉûc tảo ra khi cạc ngun tỉí â ẹp sạt lải
nhau, cọ khäúi lỉåüng riãng cåỵ 10
12
kg/m
3
. Nhiãût sinh ra khi nẹn lm nhiãût
âäü bãư màût sao âảt tåïi 6000K, sau âọ ta nhiãût v ngüi dáưn trong mäüt tè
nàm thnh sao ln âen hay sao sàõt, nhỉ mäüt xạc sao khäng tháúy âỉåüc lang
thang trong v trủ. Màût tråìi hoạ kiãúp theo kiãøu ny.
2- Cạc sao cọ khäúi lỉåüng M
∈
(1,4
÷
5)M
0
:
Lỉûc háúp dáùn â mảnh âãø ẹp nạt ngun tỉí, ẹp cạc hảt nhán lải sạt
nhau, lm trọc hãút låïp v âiãûn tỉí, tảo ra mäüt khäúi gäưm ton neutron ẹp sạt
nhau v gi l sao neutron, cọ âỉåìng kênh cåỵ 15 km v máût âäü
10
18
kg/m

23
kg/m
3
, tảo ra trỉåìng
háúp dáùn ráút mảnh, lm cong khäng gian xung quanh tåïi mỉïc váût cháút kãø
c ạnh sạng cng khäng thãø thoạt ra âỉåüc. Mi thiãn thãø âãún gáưn âãưu bë
cún hụt nhỉ mäüt xoạy nỉåïc khäøng läư. Nãúu âỉåüc nẹn âãún trảng thại läù
âen, âảt tåïi bạn kênh háúp dáùn, thç bạn kênh Qu âáút chè bàòng 3cm, bạn
kênh màût tråìi l 3 km.

1.4. Tr¸i ®Êt, cÊu t¹o cđa tr¸i ®Êt
Trại âáút âỉåüc hçnh thnh cạch âáy gáưn 5 t nàm tỉì mäüt vnh âai
bủi khê quay quanh màût tråìi, kãút tủ thnh mäüt qu cáưu xäúp tỉû xoay v
quay quanh màût tråìi. Lỉûc háúp dáùn ẹp qu cáưu co lải, khiãún nhiãût âäü näø
tàng lãn h
ng ngn âäü, lm nọng chy qu cáưu, khi âọ cạc ngun täú nàûng
nhỉ Sàõt v Niken chçm dáưn vo tám tảo li qu âáút, xung quanh l magma
lng, ngoi cng l khê quøn så khai gäưm H
2
, He, H
2
O, CH
4
, NH
3
v
H
2
SO
4

trêi víi ®−êng kÝnh ë xÝch ®¹o 12.756 km. Nh×n tõ kh«ng gian, tr¸i ®Êt cã
mµu xanh, n©u vµ xanh l¸ c©y víi nh÷ng ®¸m m©y tr¾ng th−êng xuyªn
Hçnh 1.8. Trại âáú
t15
thay đổi. Bề mặt trái đất có một đặc tính mà không một hành tinh nào
khác có: hai trạng thái của vật chất cùng tồn tại bên nhau ở cả thể rắn và
thể lỏng. Vùng ranh giới giữa biển và đất liền là nơi duy nhất trong vũ trụ
có vật chất hiện hữu ổn định trong cả 3 thể rắn, lỏng và khí.


N
hỏn loớng - Fe, Ni

2

2

2

2

2
1000
6750

0
2000
4000
3500

1300
6375

km
7200

r
3
300
Hỗnh 1.9. Cỏỳu taỷo bón trong traùi õỏỳ

C.
Xung quanh traùi õỏỳt coù lồùp khờ quyóứn daỡy khoaớng H = 800 km
chổùa N
2
, O
2
, H
2
O, CO
2
, NO
x
, H
2
, He, Ar, Ne. Aẽp suỏỳt vaỡ khọỳi lổồỹng rióng
cuớa khờ quyóứn giaớm dỏửn vồùi õọỹ cao y theo quy luỏỷt:
p(y) = p
0
.(1 - (g/(C
p
.T
0
)).y)
Cp/R

(y) =
0
(1 - (g/(C
p
.T

Khí quyển của trái đất có thể chia làm 4 tầng, trong đó mỗi tầng
có một kiểu cân bằng năng lợng khác nhau. Tầng dới cùng nhất gọi là
tầng đối lu (Troposphere) tầng này bị chi phối bởi ánh sáng khả kiến và Hỗnh 1.10. Sổỷ thay õọứi nhióỷt õọỹ theo õọỹ cao cuớa caùc tỏửng khờ quyóứn 18
tia hồng ngoại, gần 95% tổng số khối lợng và toàn bộ nớc trong khí
quyển phân bố trong tầng này tầng đối lu cao chỉ khoảng 14km. Gần nh
toàn bộ sự trao đổi năng lợng giữa khí quyển và trái đất xảy ra trong tầng
này. Mặt đất và mặt biển bị hâm nóng lên bởi ánh nắng mặt trời. Nhiệt độ
trung bình trên bề mặt trái đất khoảng 15
o
C, bức xạ nhiệt đóng vai trò điều
tiết tự nhiên để giữ cho nhiệt độ trên mặt đất chỉ thay đổi trong một dải
tầng hẹp.
Theo lý thuyết, càng lên cao nhiệt độ càng giảm T(y) = T
0
- (g/C
p
).y,
nhng trong thực tế thì không đúng nh vậy. Trên tầng đối lu là tầng
bình lu (Stratosphere), tại đây nhiệt độ bắt đầu tăng trở lại. Nhiệt độ tại
vùng chuyển tiếp giữa vùng đối lu và vùng bình lu khoảng -50
o
C, càng
lên cao nhiệt độ lại tăng dần, tại ranh giới của tầng bình lu có độ cao
khoảng 50km nhiệt độ tăng lên khoảng 0

lạnh đi, trong khi đó nhiệt độ trong tầng đối lu ngày một nóng lên do
hàm lợng ozon gần mặt đất ngày càng tăng.
Trong tầng giữa (Mesosphere), có độ cao từ 50km trở lên, ozon thình
lình mỏng ra và nhiệt độ giảm dần và lên đến ranh giới cao nhất của tầng
này (khoảng 80km) thì nhiệt độ chỉ khoảng -90
o
C.
Càng lên cao nhiệt độ bắt đầu tăng trở lại và sự cấu tạo của khí
quyển thay đổi hoàn toàn. Trong khi ở tầng dới các quá trình cơ học và
trong tầng giữa các quá trình hoá học xảy ra rất tiêu biểu, thì trong tầng
cao nhất của khí quyển các quá trình diễn ra rất khác biệt. Nhiệt lợng 19
bức xạ rất mạnh của mặt trời làm tách các phân tử ra để tạo thành các ion
và electron. Vì thế ngời ta gọi tầng này là tầng điện ly (Ionosphere) các
sóng điện từ bị phản xạ trong tầng này.
Càng lên cao, bức xạ Mặt trời trời càng mạnh, ở độ cao khoảng
600km, nhiệt độ lên đến 1000
o
C. Càng lên cao khí quyển càng mỏng và
không có một ranh giới rõ ràng phân biệt gữa khí quyển của trái đất và
không gian. Ngời ta thống nhất rằng khí quyển chuẩn của trái đất có độ
cao 800km.

20
Chỉång 2: NÀNG LỈÅÜNG MÀÛT TRÅÌI

Tỉí ngoải
Radar, TV, Radio
Radio Radio
Sọng di
Sọng ngàõn
Bỉïc xả nhiãût
Tia Cosmic
Tia X .
Gáưn
xa
Tia häưng ngoải
25
Ạnh sạng trong tháúy 0.38 - 0.78
Nàng lỉåüng màût tråìi
3
ÂÄÜ DI BỈÅÏC SỌNG (
Hçnh 2.1 Di bỉïc xả âiãûn tỉì21
quyóứn, tờnh õọỳi vồùi vồùi 1m
2
bóử mỷt õỷt vuọng goùc vồùi tia bổùc xaỷ, õổồỹc tờnh theo
cọng thổù :

qCT
DT
=

_

Vỏỷy
4
2
100
5762
.67,5.
4
60.360
32.14,3.2












=q
1353 W/m
232'
149 500 000 km 1.7%
Mỷt trồỡi
Traùi õỏỳt

2
vaỡ O xaớy ra. Nhổ vỏỷy hỏửu nhổ toaỡn bọỹ nng lổồỹng cuớa bổùc xaỷ tổớ ngoaỷi
õổồỹc sổớ duỷng õóứ duy trỗ quaù trỗnh phỏn ly vaỡ hồỹp nhỏỳt cuớa O, O
2
vaỡ O
3
, õoù laỡ
mọỹt quaù trỗnh ọứn õởnh. Do quaù trỗnh naỡy, khi õi qua khờ quyóứn, bổùc xaỷ tổớ ngoaỷi
bióỳn õọứi thaỡnh bổùc xaỷ vồùi nng lổồỹng nhoớ hồn.
1353 W/m2
1000 W/m2
Tia phaớn xaỷ
Bổùc xaỷ khuyóỳch taùn
Mỏỳt maùt do sổỷ hỏỳp thuỷ
Sổỷ phaớn xaỷ
Khờ
quyóứn
Bóử mỷt traùi õỏỳt
(Trồỡi quang õaợng)
Khoaớng khọng Vuợ truỷ

Caùc bổùc xaỷ vồùi bổồùc soùng ổùng vồùi caùc vuỡng nhỗn thỏỳy vaỡ vuỡng họửng
ngoaỷi cuớa phọứ tổồng taùc vồùi caùc phỏn tổớ khờ vaỡ caùc haỷt buỷi cuớa khọng khờ nhổng
khọng phaù vồợ caùc lión kóỳt cuớa chuùng, khi õoù caùc photon bở taùn xaỷ khaù õóửu theo
moỹi hổồùng vaỡ mọỹt sọỳ photon quay trồớ laỷi khọng gian vuợ truỷ. Bổùc xaỷ chởu daỷng
taùn xaỷ õoù chuớ yóỳu laỡ bổùc xaỷ coù bổồùc soùng ngừn nhỏỳt. Sau khi phaớn xaỷ tổỡ caùc
phỏửn khaùc nhau cuớa khờ quyóứn bổùc xaỷ taùn xaỷ õi õóỳn chuùng ta mang theo maỡu


() cuớa mỷt trồỡi õổồỹc xaùc õởnh theo
õởnh luỏỷt Planck, coù daỷng:

e
C
E
T
C
1
2
5
1
0
.

=




Dióỷn tờch phờa dổồùi
õổồỡng cong seợ mọ taớ
cổồỡng õọỹ bổùc xaỷ toaỡn
phỏửn E
0
cuớa Mỷt trồỡi.
Phỏửn cọng suỏỳt mang tia
saùng (AS) thỏỳy õổồỹc laỡ:


= 0,5àm vaỡ
E
0

max
= E
0

(
m
,T
0
) = 8,3.10
13
W/m
3

Cổồỡng õọỹ bổùc xaỷ toaỡn phỏửn: E
0
=
0
.T
0
4
= 6,25.10
7
W/m
2

Cọng suỏỳt bổùc xaỷ toaỡn phỏửn cuớa Mỷt trồỡi:

VT

83
80
60
40
20
0
0,02
0,4
0,5 0,8
400

50%E
o
E
o


à

H.8 - Phỏn bọỳ
E
(

) cuớa Mỷt
trồỡi
o

Hỗnh 2.4. Phỏn bọỳ E