Hải Vương Tinh (Sao Hải Vương - Neptune)

[vietsonpte]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Hải Vương Tinh
(Sao Hải Vương - Neptune)

1. Khám phá kép:

Đến cuối thế kỉ thứ 18, mọi người đều tin rằng hệ mặt trời chỉ có sáu hành tinh. Sau đó, Thiên Vương tinh được William Herschel khám phá ra vào năm 1781. Với sự khám phá ra hành tinh thứ bảy này, các nhà thiên văn học trở nên hiếu kì hơn bao giờ hết. Rốt cuộc thì còn có cái gì nằm ngoài kia nữa không?

Nhà thiên văn học kiêm thầy tu

Nhà thiên văn học đầu tiên dự đoán sự tồn tại của hành tinh thứ tám là nhà thiên văn học người Pháp, Alexis Bouvard. Bouvard có thiên bẩm hiếm có đối với một nhà khoa học. Ông sinh năm 1767 ở miền quê nước Pháp, không hề qua trường lớp nào, và được nuôi dạy thành một thầy tu. Tuy nhiên, ông yêu thích khoa học đến mức ông đã rời nhà lên Paris khi ông còn là một thiếu niên. Thời gian ở Paris – ông nhận làm bất cứ công việc gì để kiếm sống – ông tự mình tìm hiểu toán học. Bouvard thông minh đến mức ông sớm trở thành phụ tá cho một nhà thiên văn học khác, Pierre Laplace.

Vào thập niên 1820, Bouvard đang làm việc với tư cách nhà thiên văn và nhà toán học. Ông để ý thấy quỹ đạo của Thiên Vương tinh xung quanh Mặt trời biểu hiện một số chuyển động kì lạ. Bouvard nghĩ sự “chao đảo” đó phải có nguyên do là lực hấp dẫn của một vật thể khác hút lấy Thiên Vương tinh. Tuy nhiên, Bouvard không phải là người khám phá ra hành tinh thứ tám đang gây ra các chuyển động trong quỹ đạo của Thiên Vương tinh.

Phần tiếp theo: John Couch Adams

Hải Vương tinh - Josepha Sherman - Trần Nghiêm dịch
Thư viện Vật lý

[spn]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

Cuộc tranh luận về hành tinh thứ tám

Trở lại nước Anh, Airy đã nghe nói tới các phép tính cùng sự công bố rộng rãi của Le Verrier. Ngay sau đó, Airy nhận thấy các kết quả của Le Verrier rất giống với công trình của John Adams. Hai nước Anh và Pháp vốn là hai đối thủ kình địch nhau, hơn thua nhau trong hàng thế kỉ. Thật tự nhiên, Airy không muốn nước Pháp nhận lấy vinh quang là đã khám phá ra hành tinh thứ tám. Tháng 7 năm 1846, ông tổ chức một cuộc họp với nhà thiên văn James Challis, người đứng đầu Đài thiên văn Cambridge. Airy đề nghị Challis dùng kính thiên văn của đài tìm kiếm hành tinh thứ tám, “với hi vọng cứu nguy cho vấn đề... hầu như đã không còn hi vọng gì nữa”.

Một cuộc tìm kiếm điên rồ đã diễn ra sau đó. Adams tiếp tục các tính toán của ông, nhưng các phép tính mới của ông không chính xác. Vì Challis không có bản đồ sao cập nhật mới, cho nên ông thường tìm ở mảng trời không đúng. Ngày nay, các nhà sử học biết rằng Challis thật sự nhìn thấy Hải Vương tinh hai lần – vào ngày 8 và 12 tháng 8 – nhưng do các trục trặc với bản đồ sao cũ kĩ và các tính toán sai lầm của Adams, nên ông nghĩ ông chỉ nhìn thấy một ngôi sao nào khác.

Trong khi đó, ở Pháp, Le Verrier cũng gặp trục trặc. Sau khi công bố rộng rãi các kết quả của mình, ông thật sự thất vọng vì chẳng tìm ra nhà thiên văn học người Pháp nào có hứng thú để chứng minh chúng. Sau đó, ông đã gửi các tính toán của mình cho một nhà khoa học bạn bè, người mà ông đang trao đổi các bài báo khoa học. Nhà khoa học đó là nhà thiên văn người Đức Johann Gottfried Galle làm việc tại Đài thiên văn Berlin. Galle nhận được thư và bài báo của Le Verrier vào ngày 23 tháng 9 năm 1846. Ngay trong hôm đó, Galle lao vào làm việc luôn. Sử dụng các tính toán của Le Verrier và làm việc với kính thiên văn và bản đồ sao của đài thiên văn trên, Galle đã tìm thấy hành tinh thứ tám chỉ sau một giờ tìm kiếm. Ngày 25 tháng 9, Galle viết thư cho Le Verrier: “Hành tinh có vị trí như anh tính toán thật sự có tồn tại”.

Phần tiếp theo: Cuộc chiến ngôn từ

Hải Vương tinh - Josepha Sherman - Trần Nghiêm dịch
Thư viện Vật lý

[tqcovtau]

Cuộc chiến ngôn từ

Khám phá của Galle đã khơi ngòi một cuộc khẩu chiến giữa các nhà khoa học người Anh và người Pháp. Các thành viên của Hội Thiên văn học Hoàng gia Anh thì ủng hộ Adams, nói rằng ông là người đầu tiên tính ra hành tinh trên nằm ở chỗ nào. Trong khi đó, ở Pháp, các nhà khoa học cáu tiết lên. Một người Anh không tên tuổi, họ nói, đã giành lấy vinh quang mà Le Verrier đáng được hưởng. Các tờ báo Pháp đã chộp lấy câu chuyện trên và biến nó thành vấn đề mang tính quốc gia.

Cuối cùng, Adams không muốn sinh thêm rắc rối nữa. Trong một bài báo mà ông đọc trước Hội Thiên văn học Hoàng gia vào tháng 11 năm 1846, ông nói “Tôi kể ra đây những ngày tháng này chỉ để chứng tỏ rằng các kết quả của tôi có được một cách độc lập, và có trước sự công bố kết quả của [ngài] Le Verrier, chứ không nhằm mục đích gây rắc rối cho sự khẳng định vinh quang của ông ta về khám phá trên”. Adams bổ sung thêm rằng chẳng nghi ngờ gì nữa chuyện Le Verrier đã công bố nghiên cứu của ông ta trước và những kết quả công bố đó đã đưa đến việc Galle thật sự khám phá ra hành tinh mới.

Một khi sự thật đã phơi bày, các nhà thiên văn bắt đầu thống nhất với nhau rằng hai nhà thiên văn trên đã độc lập nhau giúp xác định vị trí của hành tinh mới, và họ đáng được tôn vinh như nhau. Thoạt đầu, các nhà thiên văn người Pháp muốn đặt tên cho hành tinh mới là “Le Verrier”, nhưng các thành viên ôn hòa của cộng đồng khoa học đã bỏ phiếu hạ cái tên đó xuống. Đã đủ thời gian gây rắc rối cho các bạn khoa học người Anh của họ rồi. Thay vào đó, mọi người đặt tên cho hành tinh mới là Hải Vương tinh (Neptune), tên vị thần biển cả của người La Mã.

Vinh quang muộn đến với Adams

Mặc dù việc ông khám phá ra Hải Vương tinh ban đầu bị bỏ qua, nhưng Adams không bị cộng đồng khoa học bỏ quên. Năm 1866, công trình của ông đã được tôn vinh khi ông giành được phần thưởng cao quý nhất trong giới thiên văn học Anh quốc – Huy chương Vàng của Hội Thiên văn học Hoàng gia.

Ngày nay, vành ngoài của Hải Vương tinh và một miệng hố mặt trăng được đặt theo tên Adams. Còn có một tiểu hành tinh mang tên 1996 Adams. Giải thưởng Adams vẫn được trường Đại học Cambridge trao hàng năm, tôn vinh công trình khoa học của ông.

Phần tiếp theo: Voyager 2

Hải Vương tinh - Josepha Sherman - Trần Nghiêm dịch
Thư viện Vật lý

[vinatex]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

VOYAGER 2

Hải Vương tinh hé lộ nhiều bí ẩn của nó với sự hỗ trợ của phi thuyền Voyager 2 (Nhà du hành 2). NASA và Phòng thí nghiệm Sức đẩy Phản lực (JPL) cùng hợp tác thiết kế và chế tạo chương trình Voyager. Hai phi thuyền giống hệt nhau không người lái – nghĩa là không có nhà du hành nào bên trong hết – Voyager 1 và Voyager 2, được phóng lên vào năm 1977 để khảo sát Mộc tinh và Thổ tinh. Sau khi phi thuyền đã ở trong vũ trụ, thì sứ mệnh của chúng được thay đổi để bao gồm cả việc quan sát Thiên Vương tinh và Hải Vương tinh trước khi phi thuyền rời hệ mặt trời của chúng ta đi thám hiểm vũ trụ bên ngoài. Voyager 2 là phi thuyền đầu tiên đến viếng Hải Vương tinh.

Voyager 2 chuyển động ở tốc độ 67 000 km/h, nhanh hơn bất kì phi thuyền có người lái nào. Tuy nhiên, khoảng cách đến Hải Vương tinh quá lớn nên phi thuyền vẫn phải mất 12 năm mới tới được hành tinh trên. Năm 1989, Voyager đã tiếp cận Hải Vương tinh đủ gần để bắt đầu thực hiện các quan sát. Phi thuyền tiếp tục triển khai các quan sát từ tháng 6 đến tháng 10. Nó tiếp cận Hải Vương tinh gần nhất là vào ngày 25 tháng 8 năm 1989.

Voyager 2 đã gửi về một số dữ liệu và hình ảnh hết sức rõ ràng cho các nhà khoa học trên trái đất. Các hình ảnh và thông tin cho thấy Hải Vương tinh có chút tương tự với Thiên Vương tinh và Mộc tinh. Giống như chúng, nó là một hành tinh khí khổng lồ. Hải Vương tinh cũng có methane trong khí quyển của nó, mang lại cho hành tinh một màu lam dễ nhìn.

Voyager 2 còn cho phép các nhà khoa học lần đầu tiên quan sát một cơn bão khổng lồ trên Hải Vương tinh, cái họ gọi là Đốm Đen Lớn. Cơn bão đó lớn bằng cả trái đất. Đốm Đen Lớn di chuyển xung quanh hành tinh mỗi vòng 16 ngày, vì những cơn gió mạnh của Hải Vương tinh thổi nó đi. Những quan sát mới đây của Hải Vương tinh cho thấy Đốm Đen Lớn đã biến mất.

Còn có một hệ thống bão nhỏ hơn gọi là Đốm Đen 2. Nó dường như bị đuổi trong những cơn gió nhanh hơn, vì nó di chuyển xung quanh hành tinh chỉ trong 16 giờ. Với Đốm Đen 2 là một đám mây sáng – hầu như màu trắng – các nhà khoa học gọi nó là Scooter (Xe hẩy) vì nó “hẩy” xung quanh Hải Vương tinh mỗi vòng trong 16 giờ.

Voyager 2 đã mang lại cho các nhà khoa học rất nhiều thông tin về Hải Vương tinh. Giống như mọi hành tinh khác, nó được xác nhận là có một từ trường riêng. Từ trường của Hải Vương tinh mạnh hơn từ trường của Trái đất. Dữ liệu thu từ phi thuyền Voyager 2 đã giúp các nhà khoa học tính ra độ dài chính xác của ngày Hải Vương tinh. (Một ngày là thời gian cần thiết cho một hành tinh hoàn tất một vòng quay quanh trục của nó) Từ phía Trái đất, các nhà khoa học chỉ có thể ước tính nó dài chừng 18 giờ. Nhưng Voyager 2 chứng tỏ rằng ngày Hải Vương tinh dài khoảng 16 giờ 7 phút.

Trôi nổi trong vũ trụ

Cặp phi thuyền song sinh, Voyager 1 và Voyager 2, do NASA phóng lên vào mùa hè năm 1977, từ Mũi Canaveral, Florida. Voyager 1 hiện đang giữ kỉ lục phi thuyền đi xa nhất. Voyager 2, phi thuyền đến viếng nhiều hành tinh hơn, trong đó có Hải Vương tinh, cũng đang lao mình ra vũ trụ ngoài kia.

Trong 10 đến 12 năm nữa, hai phi thuyền Voyager sẽ tiếp tục đi qua vùng nhật dừng, đó là không gian nằm ngoài tầm ảnh hưởng của Mặt trời. Chúng sẽ tiếp tục chuyển động, với đủ năng lượng để gửi thông tin về Trái đất trong thời gian ít nhất là đến năm 2020. Voyager 1 và Voyager 2 được dự tính thả nổi vĩnh viễn trong Dải Ngân hà – trừ khi chúng va trúng cái gì đó chưa biết. Mỗi phi thuyền mang theo một số bản ghi âm nhạc và ngôn ngữ Trái đất và gửi lời chào đến những ai bắt gặp chúng.

Phi thuyền thám hiểm Voyager 2

Phần tiếp theo: Các vệ tinh và vành của Hải Vương tinh

Hải Vương tinh - Josepha Sherman - Trần Nghiêm dịch
Thư viện Vật lý

[tandaiphat]

3. Các vệ tinh và các vành kì lạ của Hải Vương tinh

Một số đặc điểm của Hải Vương tinh, như các vệ tinh và các vành của nó, thật kì lạ và bí ẩn. Hải Vương tinh có một số vệ tinh rất lạ, đa chủng loại từ khổng lồ đến bé tí. Còn có một số trường hợp bí ẩn của các vành biến mất của Hải Vương tinh. Trong khi Voyager 2 đã cung cấp cho các nhà khoa học một số manh mối về Hải Vương tinh, thì luôn có những biến đổi và khám phá không ngớt về Hải Vương tinh kể từ năm 1989.

Các vệ tinh của Hải Vương tinh

Triton

Triton có kích cỡ lớn đến mức có thể xem nó một hành tinh vậy. Với đường kính 2706 km, nó là vệ tinh lớn nhất trong hệ mặt trời. Triton quay mỗi vòng xung quanh Hải Vương tinh chỉ mất có 6 ngày trái đất. Triton có quỹ đạo giật lùi, nghĩa là nó chuyển động xung quanh Hải Vương tinh theo chiều ngược với hướng quỹ đạo của hành tinh trên. Đa số các vệ tinh khác, trong đó có mặt trăng của chúng ta, quay xung quanh hành tinh của chúng theo cùng chiều quay của hành tinh.

Các nhà khoa học đã cố gắng tìm hiểu nguyên do Triton chuyển động giật lùi. Họ nghĩ chuyển động quay ngược như thế có nghĩa là Triton không hình thành cùng với Hải Vương tinh, mà nó là một vệ tinh độc lập, hay một hành tinh lang thang, nghĩa là một hành tinh nhỏ. Vệ tinh hoặc hành tinh lang thang đó có khả năng đã bị hút vào quỹ đạo của Hải Vương tinh một khi nó tiếp cận quá gần với hành tinh.

Các nhà khoa học nghĩ rằng trước khi Triton bị bắt giữ bởi trường hấp dẫn của Hải Vương tinh, nó chuyển động khá nhanh trong không gian – nhanh hơn một vệ tinh chuyển động trong quỹ đạo. Vậy thì phần năng lượng dôi dư kia đã biến đi đâu? Hồi năm 2006, hai nhà thiên văn học - Craig Agnor thuộc trường Đại học California và Douglas Hamilton thuộc trường Đại học Maryland – đã đi tới một lí thuyết có lẽ là chính xác. Họ nghĩ rằng Triton phải trôi nổi trong không gian cùng với một vệ tinh khác, bị khóa chặt trong trường hấp dẫn của nhau. Khi hai vệ tinh đi qua Hải Vương tinh, lực hấp dẫn mạnh của Hải Vương tinh đã bắt dính Triton nhưng lại để sổng mất hành tinh kia. Đa phần năng lượng dôi dư được giải phóng cùng với vệ tinh bị thất lạc kia, và Triton bị ném vào quỹ đạo ngược xung quanh Hải Vương tinh.

Thời tiết trên Triton

Triton có lẽ là vật thể lạnh lẽo nhất trong hệ mặt trời của chúng ta. Bề mặt của nó thường ở nhiệt độ - 235oC. Tuy nhiên, khi phi thuyền Voyager 2 bay qua nó, phi thuyền phát hiện thấy mặc dù cực kì lạnh lẽo, nhưng Triton có các mạch phun – có lẽ là nitrogen và methane – văng tung tóe chừng 8 km lên trên bầu khí quyển mỏng manh của Triton. Trên trái đất, các mạch phun là các suối nước nóng. Nhưng một cái gì đó nóng bỏng ở trên một vệ tinh lạnh lẽo đúng là điều không thể. Các nhà khoa học nghĩ rằng những mạch phun đó có thể do chất liệu bề mặt tối của vệ tinh hấp thụ nhiệt từ phía Mặt trời. Bề mặt của Triton bị rạn nứt khi nó bay gần đến hoặc bay ra xa Mặt trời. Những vết nứt đó sẽ cho phép nitrogen bên dưới bề mặt thoát ra. Cũng có khả năng là nhiệt từ Mặt trời được dự trữ qua những khe nứt đó, nằm ngay bên dưới bề mặt của Triton. Điều này sẽ giữ cho chất khí nitrogen đủ ấm để thỉnh thoảng phun trào. Ngay cả một lượng nhiệt nhỏ nhất cũng có thể xảy ra như vậy, vì phần còn lại của vệ tinh thật quá lạnh.

Những đặc điểm lạ

Triton có khối lượng lớn và chứa nhiều đá hơn các vệ tinh khác của Hải Vương tinh và được phủ dưới một lớp methane đóng băng. Chính băng methane này làm phản xạ ánh sáng và làm cho Triton trông rất sáng qua kính thiên văn. Không giống như các vệ tinh khác thuộc Hải Vương tinh, Triton còn có khí quyển yếu ớt của riêng nó, bao gồm hỗn hợp nitrogen và methane. Triton có chỏm băng cực giống như nhiều hành tinh, mặc dù trong trường hợp này băng là nitrogen hồng nhạt.

Một phần bề mặt Triton trông lạ lẫm và nhăn nheo đến mức các nhà khoa học gọi nó là địa hình dưa đỏ, vì nó trông tựa như bề mặt của một quả dưa đỏ. Loại địa hình này không được tìm thấy trên bất kì vệ tinh hay hành tinh nào khác. Còn có những nhánh khu vực bằng phẳng có thể là kết quả của những dòng chảy dung nham trong quá khứ xa xôi. Triton chỉ có vài miệng hố va chạm, cho thấy nó không bị va chạm bởi nhiều thiên thạch hay vệ tinh khác trong quãng đời của nó.

Vì Triton trông không giống với bất kì vệ tinh nào khác, cho nên các nhà khoa học nghĩ rằng có lẽ nó thật sự xuất xứ từ Vành đai Kuiper, đó là một tập hợp gồm những vật thể băng giá cỡ lớn ở phía ngoài quỹ đạo Hải Vương tinh. Các vật thể trong Vành đai Kuiper quay xung quanh Mặt trời giống như các hành tinh vậy. Các nhà khoa học nghĩ rằng các vật thể trong Vành đai Kuiper là những vật tổ còn sót lại từ thời khi Hệ Mặt trời mới hình thành.

Phần tiếp theo: Các vệ tinh khác của Hải Vương tinh

Hải Vương tinh - Josepha Sherman - Trần Nghiêm dịch
Thư viện Vật lý

[goldenvtec]

Hệ thống quảng cáo SangNhuong.com

4. Các đặc điểm vật lí của Hải Vương tinh

“Hải Vương tinh thật lạ lùng”, phát biểu của Craig Agnor, một nhà khoa học tại trường Đại học California, Santa Cruz. Đối với nhiều người, nói như thế có vẻ là hơi nhẹ nhàng. Mặc dù là một hành tinh khí khổng lồ, giống như một số hành tinh khác, nhưng Hải Vương tinh rất khác với bảy hành tinh còn lại trong hệ mặt trời của chúng ta.

Hải Vương tinh ở cách Mặt trời khoảng 4,46 tỉ km, khiến nó rất lạnh lẽo. Nhưng nó có một số nguồn năng lượng bí ẩn, cấp sức mạnh có những cơn gió có thể thổi đến tốc độ 1600 đến 2000 km mỗi giờ. Tốc độ này nhanh hơn những cơn gió trên bất kì hành tinh nào khác. Hải Vương tinh còn có màu xanh đậm hơn, có thể giải thích bởi sự có mặt của khí methane trong khí quyển. Hành tinh có các vành đang dần dần biến mất một cách bí ẩn. Và nó có một vệ tinh băng giá – Triton – vẫn làm chủ những mạch phun của nó, bất chấp thời tiết giá lạnh.

Kính thiên văn vũ trụ Hubble

Các nhà thiên văn thỉnh thoảng biết rằng mọi chiếc kính thiên văn trên mặt đất đều gặp phải một trở ngại do sự nhiễu từ khí quyển của trái đất và sự ô nhiễm ánh sáng từ các đô thị. Năm 1969, Thượng viện Hoa Kì đã tán thành việc chi tiền cho một chiếc kính thiên văn ở trên quỹ đạo quay xung quanh trái đất. Chiếc kính thiên văn vũ trụ này sẽ không bị nhiễu bởi khí quyển và sự ô nhiễm ánh sáng từ các đô thị, cho phép chúng ta quan sát các vật thể trong không gian một cách rõ ràng hơn.

Mất gần 10 năm để chế tạo một chiếc kính thiên văn như thế. Phải vài lần trì hoãn nữa thì Kính thiên văn vũ trụ Hubble mới sẵn sàng lên bệ phóng. Nó được tàu con thoi Discovery mang lên quỹ đạo vào ngày 24 tháng 4 năm 1990. Các nhà du hành trên tàu con thoi đã đưa nó vào quỹ đạo vào hôm 25 tháng 4.

Khi Hubble cần sửa chữa hoặc bảo trì, thì các nhà du hành phải đảm đương công việc đó. Vì nó được giữ trong điều kiện tốt, nên Kính thiên văn vũ trụ Hubble đã cung cấp cho các nhà thiên văn một số hình ảnh tráng lệ của các thiên hà, các ngôi sao và các hành tinh.

Kính thiên văn vũ trụ Hubble còn cho các nhà thiên văn biết rằng Hải Vương tinh là một hành tinh rất hoạt động. Thời tiết trên Hải Vương tinh liên tục thay đổi. Các ảnh chụp Hubble cho thấy Đốm Đen Lớn hiện nay đã không còn, cứ như thể cơn bão đó đã kết thúc. Còn có một đốm khác, giống như vậy, ở bán cầu bắc của Hải Vương tinh vào năm 1994, nhưng cơn bão đó đã kết thúc vào năm 1997. Kính thiên văn vũ trụ Hubble vẫn tiếp tục gửi về những hình ảnh của thời tiết đang biến đổi nhanh chóng của Hải Vương tinh.

So sánh Hải Vương tinh và Trái đất

Phần tiếp theo: Cấu tạo bên trong của Hải Vương tinh

Hải Vương tinh - Josepha Sherman - Trần Nghiêm dịch
Thư viện Vật lý