BẠN CÓ BIẾT TUỔI CỦA TRÁI ĐẤT KHÔNG ?

"Thiên tăng tuế nguyệt nhân tăng thọ". Một năm đối với con người không phải là khoảng thời gian ngắn nhưng với Trái Đất thì một năm chỉ là một khoảng khắc rất ngắn. Bạn có biết Trái Đất bao nhiêu tuổi không?

Các nhà địa lí học đã tính tuổi của Trái Đất bằng cách dựa vào lượng muối ở biển. Muối trong nước biển là từ đất liền chảy ra. Ngày nay các dòng sông vẫn mang một lượng muối lớn chảy vào biển. Vì thế, người lấy tổng số lượng muối trong biển hiện nay đem chia cho lượng muối các dòng sông đổ vào biển mỗi năm sẽ ra số tuổi của Trái Đất, song chỉ được hơn 100 triệu năm. Vậy đây rõ ràng không phải là tuổi thực sự của Trái Đất. Bởi vì trước khi có biển thì Trái Đất đã ra đời từ rất lâu rồi. Hơn nữa, lượng muối hàng năm do các dòng sông đổ ra biển không phải lúc nào cũng bằng nhau.

Người ta phát hiện ra rằng, tốc độ phân rã hạt nhân và hình thành vật chất mới của những nguyên tố phóng xạ trên Trái Đất trong một khoảng thời gian nhất định là rất ổn định, hơn nữa lại ít chịu ảnh hưởng từ những thay đổi của thế giới bên ngoài. Ví dụ : Urani muốn phân rã thành chì và khí hêli, mỗi lần phân rã hết một nữa (nữa chu kỳ phân rã) kéo dài khoảng 4 tỉ 500 triệu năm. Vì thế người ta căn cứ vào hàm lượng Urani và chì ở trong các lớp đá để đoán ra tuổi của lớp đá đó.

Vỏ địa cầu được cấu thành từ các lớp đá. Chúng ta biết tuổi của các lớp đá cũng có nghĩa là đã biết được tuổi trung bình của vỏ Trái Đất. Hiện tại, do có rất nhiều nguyên tố phóng xạ trong vỏ Trái Đất vì thế có rất nhiều cách để tìm ra tuổi trung bình của vỏ Trái Đất. Ngày nay, các nhà khoa học dự đoán tuổi trung bình bình của vỏ Trái Đất là 3 tỉ năm. Nhưng tuổi của vỏ Trái Đất không phải là tuổi của Trái Đất. Đó là vì trước khi vỏ Trái Đất hình thành còn phải trải qua một thời kì bề mặtTrái Đất ở trong trạng thái lỏng. Vì thế người ta dự đoán tuổi của Trái Đất là khoảng 4,5 tỉ năm đến 4,6 tỉ năm.

BẠN CÓ BIẾT TUỔI CỦA TRÁI ĐẤT KHÔNG ?

"Thiên tăng tuế nguyệt nhân tăng thọ". Một năm đối với con người không phải là khoảng thời gian ngắn nhưng với Trái Đất thì một năm chỉ là một khoảng khắc rất ngắn. Bạn có biết Trái Đất bao nhiêu tuổi không?

Các nhà địa lí học đã tính tuổi của Trái Đất bằng cách dựa vào lượng muối ở biển. Muối trong nước biển là từ đất liền chảy ra. Ngày nay các dòng sông vẫn mang một lượng muối lớn chảy vào biển. Vì thế, người lấy tổng số lượng muối trong biển hiện nay đem chia cho lượng muối các dòng sông đổ vào biển mỗi năm sẽ ra số tuổi của Trái Đất, song chỉ được hơn 100 triệu năm. Vậy đây rõ ràng không phải là tuổi thực sự của Trái Đất. Bởi vì trước khi có biển thì Trái Đất đã ra đời từ rất lâu rồi. Hơn nữa, lượng muối hàng năm do các dòng sông đổ ra biển không phải lúc nào cũng bằng nhau.

Người ta phát hiện ra rằng, tốc độ phân rã hạt nhân và hình thành vật chất mới của những nguyên tố phóng xạ trên Trái Đất trong một khoảng thời gian nhất định là rất ổn định, hơn nữa lại ít chịu ảnh hưởng từ những thay đổi của thế giới bên ngoài. Ví dụ : Urani muốn phân rã thành chì và khí hêli, mỗi lần phân rã hết một nữa (nữa chu kỳ phân rã) kéo dài khoảng 4 tỉ 500 triệu năm. Vì thế người ta căn cứ vào hàm lượng Urani và chì ở trong các lớp đá để đoán ra tuổi của lớp đá đó.

Vỏ địa cầu được cấu thành từ các lớp đá. Chúng ta biết tuổi của các lớp đá cũng có nghĩa là đã biết được tuổi trung bình của vỏ Trái Đất. Hiện tại, do có rất nhiều nguyên tố phóng xạ trong vỏ Trái Đất vì thế có rất nhiều cách để tìm ra tuổi trung bình của vỏ Trái Đất. Ngày nay, các nhà khoa học dự đoán tuổi trung bình bình của vỏ Trái Đất là 3 tỉ năm. Nhưng tuổi của vỏ Trái Đất không phải là tuổi của Trái Đất. Đó là vì trước khi vỏ Trái Đất hình thành còn phải trải qua một thời kì bề mặtTrái Đất ở trong trạng thái lỏng. Vì thế người ta dự đoán tuổi của Trái Đất là khoảng 4,5 tỉ năm đến 4,6 tỉ năm.

ĐƠN VỊ DÙNG ĐỂ ĐO KHOẢNG CÁCH GIỮA CÁC THIÊN THỂ LÀ GÌ ?

Loài người nhận biết các hiện tượng thiên văn trong đó có một nhận biết quan trọng đó là nhận biết về khoảng cách giữa Trái Đất với các thiên thể. Trong hằng hà sa số những thiên thể thì ngoài Mặt Trời và Mặt Trăng và các hành tinh ra, các vì sao khác đều cách chúng ta rất xa. Rất xa đó chỉ là một sự mô tả còn trong thực tế khoảng cách này là bao xa? Đây cũng chính là điều mà con người luôn trăn trở. Đến những năm 30 của thế kỉ XIX nghĩa là sau khi kính viễn vọng được phát minh ra 200 năm, có ba nhà thiên văn học cùng đo được khoảng cách của một số hằng tinh ở gần chúng ta. Trong kết quả mà họ đo được thì đơn vị tính không phải là các đơn vị đo lường thường dùng trên Trái Đất nữa mà phải tính theo năm ánh sáng. Đây là một bước nhảy vọt lớn, tầm nhìn của loài người đã vượt qua khỏi hệ Mặt Trời đến với thế giới của các hằng tinh. Trong thế giới của các hằng tinh ấy, hằng tinh cách chúng ta gần nhất cũng là 4,2 năm ánh sáng.

QUÁ TRÌNH ĐI TÌM NỀN VĂN MINH NGOÀI TRÁI ĐẤT ?

Hiện nay chúng ta chưa biết hệ Mặt Trời có phải là độc nhất vô nhị có sự sống, ít ra là dưới những dạng mà chúng ta có thể hình dung được dựa trên các tri thức hiện đại. Nhưng tiếc rằng qua kính viễn vọng trực tiếp chúng ta không thể phát hiện được những hành tinh quay xung quanh các sao khác. Chúng quá nhỏ bé, được chiếu sáng bằng những ánh sáng phản xạ yếu ớt và bị lu mờ đi trong các tia sáng chói lọi của các Mặt Trời của chúng.

Người ta cho rằng những sao giống như Mặt Trời của chúng ta phải có các hành tinh. Song gần đây người ta đã phát hiện thấy ít nhất 98% những ngôi sao thuộc kiểu Mặt Trời của chúng ta nằm trong các hệ sao đôi, sao ba và những hệ sao phức tạp hơn, nếu như ngay cả những sao này cũng có các hành tinh thì xác suất xuất hiện và nhất là phát triển sự sống trên các thiên thể đó sẽ hết sức nhỏ bé, vì trong điều kiện của những hệ thống sao này không thể tránh khỏi sự biến động của các điều kiện vật lý, nhất là không khỏi xảy ra những dao động nhiệt độ quá mạnh không thích hợp cho sự sống.

Nếu có những nền văn minh ở bên ngoài Trái Đất, họ có thể dùng nhiều phương tiện để bộc lộ sự hiện diện của mình. Tuy nhiên những tín hiệu ánh sáng không truyền xa được, vì dễ bị hấp thu bởi bụi trong Ngân Hà. Liên lạc trên những bước sóng vô tuyến là phương tiện thích hợp nhất. Sóng vô tuyến không những truyền trong không gian với tốc độ ánh sáng, mà còn không bị hấp thụ bởi bụi và khí trong Ngân Hà. Vì thế tín hiệu vô tuyến có thể phát rất xa. Sự liên lạc vô tuyến giữa các nền văn minh tiên tiến, nếu có trong Ngân Hà và trong các Thiên hà khác, phải được thực hiện trong một khoảng thời gian vừa phải, so với tuổi thọ trung bình những người có tuổi thọ trung bình tương tự như tuổi người trên Trái Đất. Nếu không muốn phải đợi quá 60 năm mới nhận được hồi âm, ta phải liên lạc trong một vùng có bán kính khoảng 30 năm - ánh sáng xung quanh Trái Đất (tín hiệu truyền đi trong 30 năm phải mất thêm 30 năm để nhận được câu trả lời) nhưng trong một không gian nhỏ hẹp như thế, trung bình chỉ có vài trăm hệ sao, số hệ sao quá ít ỏi để có hy vọng tìm thấy người.

Ngày 16 - 1 - 1974, các nhà thiên văn đã dùng kính thiên văn có đường kính 300m tại Porto Rico (Mỹ), để phát một thông điệp vô tuyến trong đó có những thông tin về hệ Mặt Trời và con người trên Trái Đất. Mục tiêu là một tổ sao trong Ngân Hà cách chúng ta khoảng 25 nghìn năm ánh sáng mới tới đích. Nếu có người trên hành tinh của một hệ sao nào trong tổ sao đó muốn trả lời, thông điệp hồi âm cũng phải mất 25 nghìn năm mới tới Trái Đất. Liệu bấy giờ các nhà thiên văn hậu thế có đọc lại sách sử để đón nhận hồi âm không?

TRÁI ĐẤT HÌNH THÀNH NHƯ THẾ NÀO ?

Lịch sử kiến tạo Trái đất của chúng ta được khắc họa từ thời điểm bắt đầu hình thành trong vũ trụ, cách đây khoảng 4,55 tỷ năm. Cũng như các hành tinh khác thuộc hệ Mặt trời, Trái đất ra đời từ tinh vân Mặt trời (đám mây bụi và khí dạng đĩa còn sót lại từ sự hình thành Mặt trời). Quá trình hình thành Trái Đất được hoàn thiện trong vòng 10 đến 20 triệu năm.

Đoạn clip mô tả, Trái đất khi mới hình thành trông giống như địa ngục hơn là ngôi nhà cho sự sống. Lúc đó, nhiệt độ trên hành tinh của chúng ta lên tới trên 1.093 độ C. Trái đất không có không khí, chỉ có các-bon điôxít, nitơ và hơi nước. Nó nóng bỏng và độc hại tới mức chỉ cần tiến lại gần, tất cả sẽ bị thiêu rụi thành tro chỉ trong vài giây.

Trái đất thuở sơ khai là một quả cầu sôi sục dung nham với một đại dương nham thạch bất tận. Khí thải và các hoạt động của núi lửa tạo ra các yếu tố sơ khai của bầu khí quyển. Lớp vỏ ngoài của Trái Đất ban đầu ở dạng nóng chảy, sau nguội lạnh dần thành chất rắn trong khi nước bắt đầu tích tụ trong khí quyển. Quá trình ngưng tụ hơi nước cùng với việc băng và nước ở dạng lỏng được các sao chổi, thiên thạch cũng như các tiền hành tinh lớn hơn vận chuyển tới bề mặt Trái đất đã tạo ra các đại dương.

Cách đây khoảng 4,53 tỷ năm, Trái đất đã có cú va chạm sượt qua với Theia - một hành tinh trẻ khác có kích thước bằng sao Hỏa và khối lượng bằng khoảng 10% khối lượng hành tinh của chúng ta. Kết quả là, một phần khối lượng của Theia đã sáp nhập vào Trái Đất, phần còn lại bắn vào không gian theo một quỹ đạo phù hợp tạo ra Mặt trăng hàng ngàn năm sau đó.

HÌNH DÁNG THỰC CỦA TRÁI ĐẤT CÓ PHẢI HÌNH CẦU ?

Thời viễn cổ, vì không gian hoạt động của con người có hạn, họ cho rằng nơi mà tầm mắt nhìn tới được chính là ranh giới của trời đất, vì vậy cho rằng mặt đất là bằng phẳng, nên mới có cách nói trời tròn đất vuông. Hàng loạt những sự thực về sau khiến người ta phải xem lại cách nhìn nhận này và họ dần đoán ra Trái Đất hình tròn.

Năm 1519, nhà hàng hải Magenlăng dẫn một đội thuyền xuất phát từ Tây Ban Nha đi về phía Tây, năm 1522 họ trở về Tây Ban Nha từ phía Đông. Đây là chuyến đi vòng quanh địa cầu đầu tiên của nhân loại, nó đã chứng minh Trái Đất là một thể hình cầu.

Sau đó, nhà khoa học nổi tiếng người Anh là Niutơn (1642 - 1727) căn cứ vào các nguyên lý lực học mình tìm được, qua tính toán kĩ lưỡng đã nhận định rằng Trái Đất không phải là thể cầu tròn xoay mà là một thể cầu dẹt. Ông giải thích, bởi vì Trái Đất liên tục chuyển động, kết quả của sự tự quay ấy khiến cho phần hai cực của Trái Đất dần thụt vào, còn phần xích đạo ở bụng Trái Đất thì phình ra. Rồi ông ví Trái Đất như một quả trứng gà đặt trên bàn. Về sau, qua trắc lượng thực địa của các nhà khoa học Pháp, lý luận của Niutơn đã được chứng minh là chính xác.

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nhận thức của con người về hình dáng Trái Đấtngày càng tiếp cận gần với diện mạo vốn có của nó. Ngày nay, từ vũ trụ, con người có thể ngắm nhìn toàn bộ diện mạo của địa cầu và dùng vệ tinh "chụp ảnh toàn thân'' nó. Trong ảnh, Trái Đất là một tinh cầu màu xanh làm phần lớn được che phủ là nước, đẹp đẽ và sinh động vô cùng. Các nhà khoa học đã sử dụng những kĩ thuật trắc lượng và các vệ tinh địa cầu nhân tạo hiện đại nhất và đã có được những số liệu trắc lượng tương đối chính xác như hiện nay. Thực tế đã đo được, bán kính Trái Đất từ địa tâm đến xích đạo dài 6378,245 km ; bán kính từ địa tâm đến hai cực dài 6356,863 km. Độ chênh lệch của hai bán kính là khoảng 21 km. Bởi vậy quả thực Trái Đất là một thể cầu dẹt, vùng xích đạo hơi phình ra và hai cực hơi thụt vào.

Nói một cách chặt chẽ thì Trái Đất không phải là một thể cầu quy chuẩn. Tuy nhiên, mức độ sai lệch đó rất nhỏ, ngay cả khi quan sát Trái Đất từ trên không trung cũng không thể nhận ra. Khi chúng ta thu nhỏ Trái Đất đến kích thước của quả địa cầu đặt trên bàn thì ngay cả sự chênh lệch về bán kính cũng không thể nhận ra được. Vì vậy các quả địa cầu được chế tạo đều là một thể cầu tròn xoay.

Để có thể nhận thức về hình dạng Trái Đất, trải qua thời kì lâu dài, con người đã phải bỏ ra rất nhiều công sức gian khổ, thậm chí còn phải trả giá bằng tính mạng. Đó là một quá trình lâu dài, khó khăn và nhiều trắc trở.

BẠN CÓ BIẾT QUAN HỆ GIỮA THIÊN VĂN VÀ KHÍ TƯỢNG ?

Ngày xưa, khi xét về một người có kiến thức uyên bác, người ta nói: "(ông ta) trên hiểu thiên văn, dưới tường địa lý". "Trên hiểu thiên văn" bao gồm hiểu biết kiến thức về khí tượng. Ngày nay vẫn còn không ít người chịu ảnh hưởng của nhận xét đó, họ lẫn lộn mối quan hệ giữa hai ngành khoa học thiên văn và khoa học khí tượng. Thời cổ đại, các môn khoa học tự nhiên đều mới ở dạng manh nha, bởi vậy thường có hiện tượng hai môn học hoặc nhiều môn khoa học lẫn lộn với nhau. Người xưa cho rằng thiên văn học và khí tượng học đều đều là nghiên cứu "ông trời" nên đã coi hai môn khoa học đó như nhau. Nhưng ngày nay khi thiên văn học và khí tượng học đã có những bước phát triển lớn, hai ngành khoa học này càng có nội dung khác nhau.

Thiên văn học là khoa học nghiên cứu các thiên thể, chủ yếu là nghiên cứu sự chuyển động của thiên thể, tác dụng qua lại lẫn nhau giữa các thiên thể, điều kiện vật lý và nguồn gốc của các thiên thể đó. Nếu chúng ta coi trái đất là một hành tinh trong hệ Mặt trời và nghiên cứu nó như một thiên thể, thì Trái đất cũng là đối tượng nghiên cứu của thiên văn học.

Đối tượng nghiên cứu của khí tượng học là tầng khí quyển của trái đất. Nếu bạn lần lượt đọc cuốn "Thiên văn" và "Khí tượng" trong bộ sách "Mười vạn câu hỏi vì sao" thì bạn sẽ phân biệt rất rõ đối tượng nghiên cứu của thiên văn học và khí tượng học.

Thiên văn học và khí tựơng học là ngành khoa học khác nhau, vậy phải chăng chúng hoàn toàn không liên quan gì với nhau? Không phải! Thời tiết thay đổi chủ yếu là do sự chuyển động tầng khí quyển của Trái đất gây ra, nhưng một số nhân tố thiên văn cũng có thể ảnh hưởng tới sự thay đổi của thời tiết, trong đó hoạt động của Mặt trời có ảnh hưởng rất quan trọng tới thay đổi thời tiết lâu dài của Trái đất. Ví dụ trong

vòng 70 năm sau Công nguyên từ 1645-1715 và trong vòng 90 năm Công nguyên từ 1460-1550 đều là thời kỳ hoạt động cực tiểu của Mặt trời, trong hai thời kỳ này nhiệt độ của Trái đất đều lạnh, nhiệt độ bình quân của trái đất giảm 0,5-1°C, ngược lại trong thời kỳ Trung thế kỷ, nhiệt độ của Trái đất có tăng lên đúng vào thời kỳ hoạt động cực đại của Mặt trời.

Ngoài Mặt trời còn có một số thiên thể cúng tác động tới thời tiét trên Trái đất. Có người cho rằng, sức hút của Mặt trăng và Mặt trời ngoài việc gây ra thuỷ Triều lên xuống của các đại dương còn gây ra sự thay đổi tầng khí quyển của trái đất, ảnh hưởng tới các luồng không khí tuần hoàn trong khí quyển. Những mảnh sao băng mà chúng ta nhìn thấy vào ban đêm cũng ảnh hưởng thời tiết thay đổi. Ví dụ trời mưa phải có đủ hai điều kiện: một là trong không trung phải có đủ hơi nước; hai là phải có một lượng bụi nhất định hoặc những hạt tích điện để ngưng đọng hơi nước thành hạt mưa. Những mảnh sao băng bị cháy vụn tan thành vô số hạt bụi nhỏ hút hơi nước và ngưng đọng thành những hạt mưa.

Nếu chúng ta hiểu rõ được ảnh hưởng của thiên văn đối với thay đổi thời tiết, chúng ta sẽ có thể áp dụng những thành quả nghiên cứu thiên văn vào việc dự báo thời tiết chính xác hơn. Qua đời sống và lao động sản xuất, ông cha ta xưa kia đã tích luỹ được nhiều kinh nghiệm dự báo thời tiết rất phong phú, trong đó nhiều câu tục ngữ dự báo thời tiết đã căn cứ vào những yếu tố thiên văn.

Việc quan trắc thiên văn cũng đòi hỏi có điều kiện thời tiết nhất định. Ví dụ gặp buổi trời mưa, trời râm, thì kính viễn vọng quang học sẽ không sử dụng được. Bởi vậy dự báo thời tiết chính xác sẽ giúp ích nhiều cho công việc nghiên cứu thiên văn.