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.

CÁC VỆ TINH QUAN SÁT ĐẠI DƯƠNG HOẠT ĐỘNG THẾ NÀO ?

Vệ tinh quan sát đại dương chuyên đo đạc những thay đổi trên bề mặt đại dương chính xác đến 4,3cm và được gọi là nghiên cứu ngoại cảm. Mỗi tháng vệ tinh này cung cấp cho chúng ta lượng thông tin về đại dương gấp nhiều lần so với những cống hiến của các thủy thủ trong hàng trăm năm. Đại dương là điểm mấu chốt của biến đổi khí hậu, ở tầng nước 3m trên cùng chứa đựng nhiệt lượng tương đương với cả bầu khí quyển. Sự trao đổi nhiệt của đại dương và bầu khí quyển tạo ra sự biến đổi của khí quyển, thông qua giám sát các dòng biển, đo đạc nhiệt độ ở đó chúng ta có thể dự báo thời tiết. Nhiệt độ của đại dương có thể có được thông qua đo đạc sự thay đổi của mặt biển. Khi nhiệt độ ấm, đại dương nở ra, mặt biển dâng cao còn khi nhiệt độ lạnh thì mặt biển thấp xuống. Các vệ tinh này còn chỉ ra được nguyên nhân dẫn đến hiện tượng En-ni-no ở Thái Bình Dương. Khi En-ni-no xuất hiện, gió mậu dịch sẽ ngừng thổi, nước biển nóng chảy về phía Đông chứ không chảy về phía tây nữa, mang một lượng nước mưa lớn hướng về phía châu Nam Mĩ trong khi phần phía bên này Thái Bình Dương là châu Úc và Ấn Độ chỉ có dòng biển lạnh và khô. Ngành vận chuyển đường biển cũng nhận được nhiều lợi ích từ vệ tinh, các vệ tinh dẫn đường tạo ra một mạng lưới phủ lên toàn Trái Đất, thông qua sự định vị của ít nhất ba vệ tinh mà tàu thuyền có thể xác định được vị trí của mình với sai số không đến 10m, vệ tinh còn có thể chỉ ra những con đường tốt nhất trên những vùng biển có băng.

Nhà máy thủy điện sản xuất điện năng từ dòng nước chảy từ trên cao xuống (Hình 17.1). Trong quá trình đó, có những dạng năng lượng cơ học nào xuất hiện? Chúng có thể chuyển hóa qua lại với nhau không? Trong những điều kiện nào thì tổng của các dạng năng lượng cơ học đó được bảo toàn?