Thông tin tài liệu
PHẦN A THIÊN VĂN (Astronomy) Chương I: HỆ MẶT TRỜI (CẤU TRÚC VÀ CHUYỂN ĐỘNG) I. QUAN NIỆM CŨ VỀ HỆ MẶT TRỜI: HỆ ĐỊA TÂM. 1. Quan niệm của Aristotle về vũ trụ (384(322 TCN). Aristotle là mt nhà trit hc v i thi c. Nhng t tng ca ông có nh hng sâu sc n nhiu th h. Mc dù thi ông ngi ta không s dng toán hc và tin hành thí nghim nhng ông vn c coi là cha ca vt lý vi tác phm “Vt lý hc”. Theo ông v tr c cu thành bi 4 yu t c bn là: t, nc, không khí và la. Mi nguyên t u có v trí t nhiên trong v tr. V trí t nhiên ca t là a cu, trung tâm bt ng ca v tr (Qua quan sát nguyt thc thi này ngi ta ã bit Trái t không phi là da bt mà có hình cu). V trí t nhiên ca nc là phn khi cu bao bc ngoài a cu. V trí t nhiên ca không khí và la là hai ph n khi cu bc ngoài. Mt cu ngoài cùng là gii hn v trí ca la, có gn các sao bt ng, ó là gii hn ca v tr. Mi nguyên t khi b cng bc ri khi v trí t nhiên u có xu hng tr v v trí t nhiên c. Th gii t Mt trng tr lên là ca tri, là th gii linh thiêng. Chuyn ng t nhiên c a các thiên th ây là chuyn ng tròn, vì ng tròn là hoàn thin nht. Th gii di Mt trng là th gii trn tc nên chuyn ng là ng thng, mt ng không hoàn thin. Tt c các thiên th u có dng hình cu ( mt hình dng hoàn thin. V tr ã tn ti và s tn ti mãi, vnh hng, bt bin. Theo ông thì không có chân không và vt nng r i t do nhanh hn vt nh. Nh vy t các truyn thuyt s khai v v tr n Aristotle v tr ã có tâm là Trái t vi các nh lut c hc c hiu mt cách trc quan, thiu chính xác. Hình 3: Hệ địa tâm Aristotle 2. Hệ địa tâm của Ptolemy. Ti th k III TCN Thiên vn bt u tách thành mt khoa hc riêng bit. Các nhà Thiên vn ã thc hin các quan sát v chuyn ng ca các hành tinh (Xem li phn nhp môn) . H a ra lý thuyt v ni lun, ngoi lun và tâm sai. Ptolemy (87(165) ã hoàn chnh các lý thuyt ó và xây dng mt mô hình v tr gm Mt tri, Mt trng, các hành tinh: Thy, Kim, Ha, Mc, Th và Trái t theo trt t sau (trong tác phm “Almagest”): - Trái t nm yên trung tâm v tr. - Gii hn ca v tr là mt vòm cu trên có gn các sao. Vòm cu này quay u quanh mt trc xuyên qua Trái t. - Mt trng, Mt tri chuyn ng u quanh Trái t cùng chiu vi chiu quay ca vòm cu nhng vi chu k khác nhau nên chúng dch chuyn i vi các sao. - Các hành tinh chuyn ng u theo nhng vòng tròn nh (Epicycle: N i lun); tâm ca vòng tròn nh này chuyn ng theo các vòng tròn ln (deferent: ngoi lun) quanh Trái t. Có th tâm ca vòng tròn ln lch khi Trái t ( nó có tâm sai (eccentric). - Trái t, Mt tri, tâm vòng tròn nh ca Kim tinh, Thy tinh luôn nm trên mt ng thng. Nh vy mô hình v tr a tâm ca Ptolemy tha mãn cho vic gii thích chuyn ng nhìn thy ca thiên th trên thiên cu. ng thi nó phù hp vi kinh thánh v s sáng to ra th gii ca Chúa trong 6 ngày, vi Trái t là trung tâm. Vì vy thuyt a tâm Ptolemy c giáo hi tán ng và tn ti c ngàn nm. Hình 4 : Hệ địa tâm Ptolemy Theo quan im c hc v s tng i ca chuyn ng ta có th chn vt bt k làm mc ta , cho nó ng yên và so sánh s chuyn ng ca vt khác i vi nó. Nu ta chn úng thì vic tính toán, quan sát c d dàng. ây Ptolemy ã gn tâm ca h vi Trái t. ó là mt vic làm không khôn ngoan nu không nói là sai l m, vì nó a n nhng tính toán phc tp, ri rm. Các tu s ã tng phi tht lên khi hc nó: “Ti sao Chúa li sáng to ra mt mô hình phin toái n th”. II. HỆ NHẬT TÂM COPERNICUS ( CUỘC CÁCH MẠNG LỚN TRONG THIÊN VĂN ). Mc dù có nhiu phin toái nhng do c Giáo hi ng h, mô hình H a tâm Ptolemy vn tn ti nhiu th k. Nó ã khin khoa hc dm chân ti ch. Nhiu nhà khoa hc ã nghi ng v tính xác thc ca nó. Nhng trc th lc Nhà th cha ai dám nêu ra mt gi thuyt khác. Mãi n thi i Phc hng, vào th k 16 Nicolaus Copernicus, mt nhà khoa hc BaLan, mi d ng cm vch ra chân lý. Tuy vy, trong nhng nm dài ca cuc i, ông vn phc v nhà th vi vi cng v th ký và bác s, trong s che ch ca ông bác là giáo ch. Ông ã tham gia nhiu hot ng xã hi, ã i xut dng du lch hc hi nhiu. Nhng vn yêu thích thiên vn và toán hc, ông ã mit mài nghiên cu bu tri trong nhng iu ki n ht sc khó khn và bng nhng dng c thô s ông vn thu c nhng kt qu khá chính xác. Ch n nhng ngày cui i ông mi dám công b kt qu nghiên cu ca mình trong cun sách “De Revolutionibus orbis um coeleftium” (V s quay ca Thiên cu) tránh s tr thù ca giáo hi. H Nht tâm Copernicus ra i m u cho cuc cách mng trong nhn thc ca con ngi v v tr. M c dù vn phi dùng các khái nim ni lun, ngoi lun, tâm sai nh Ptolemy nhng Copernicus ã có khái nim v tính tng i ca chuyn ng. Ông ã nhn thy vic Trái t quay quanh Mt tri là cái có tht, vic Trái t ng yên ch là o nh. Ông ch rõ: - Mt tri là trung tâm ca v tr. - Các hành tinh (Thy, Kim, Trái t, Ha, Mc, Th) chuyn ng u quanh Mt tri theo q i o tròn, cùng chiu và gn nh trong cùng mt mt phng. Càng xa Mt tri chu k chuyn ng ca hành tinh càng ln. - Trái t cng là mt hành tinh chuyn ng quanh Mt tri, ng thi t quay quanh mt trc xuyên tâm. - Mt trng chuyn ng tròn quanh Trái t (V tinh ca Trái t). - Thy tinh, Kim tinh gn Mt tri hn Trái t (có qu o chuyn ng bé h n) Ha tinh, Mc tinh, Th tinh có qi o ln hn ( xa Mt tri hn). Vy cu trúc ca h là gm Mt tri tâm và các hành tinh theo th t xa dn là: Thy, Kim, Trái t, Ha, Mc, Th. - mt khong rt xa là mt cu có cha các sao bt ng. Hình 5 : Hệ Nhật tâm Copernicus - Mc dù còn nhiu im thiu chính xác cn phi hoàn thin Copernicus ã a ra mt mô hình úng n v h Mt tri. Cho n nay ngi ta ã hoàn toàn công nhn nó. Nhng cuc u tranh khng nh chân lý này ã phi kéo dài hàng chc nm vi s dng cm hy sinh ca nhiu nhà khoa hc thi by gi. III. KEPLER VÀ SỰ HỒN THIỆN HỆ NHẬT TÂM. Sau Copernicus là thi k tranh lun d di v v trí ca Trái t và Mt tri. Tycho Brahe, mt nhà Thiên vn giàu có x an mch ã b gn 30 nm tri quan sát và ghi chép rt k v chuyn ng ca các hành tinh, hy vng ó s là c s kim tra lý thuyt. Ơng cht i li tồn b s liu cho cng s ca mình là Kepler, mt nhà thiên vn và tốn hc c x lý. Qua nhiu ln tính tốn, th i th li, Kepler thy nu coi hành tinh chuyn ng u trên qi o tròn thì s khơng khp vi s liu. Ơng cho là s liu khơng th sai c, mà h nht tâm Copernicus là cha chính xác. Ơng ã b sung bng 3 nh lut sau: * Định luật 1: Định luật về qũi đạo: Các hành tinh chuyển động trên qũi đạo hình elip với Mặt trời ở tại mộ t tiêu điểm. - Khi hành tinh chuyn ng theo ng tròn thì nó ln cách u tâm (Mt tri). Nhng nu nó chuyn ng theo hình elip vi Mt tri ti mt tiêu im thì có lúc nó gn Mt tri, có lúc nó xa. im gn nht gi là im cn nht (Perihelion: P), im xa nht gi là vin nht (Aphelion: A). Khong cách trung bình t Trái t n Mt tri c g i là mt n v thiên vn (1AU150.000.000km). sai khác gia ng tròn và elip c xác nh bi tâm sai e. Qi o chuyn ng ca các hành tinh có tâm sai tng i nh nên có th coi là tròn. Xét biu thc tốn hc ca nh lut này: Hình 6: Elip 0 : tâm elip F, F’ : tiêu im, Mt tri ti F H : hành tinh r : bán kính vect ca hành tinh trong h ta cc tâm F : góc xác nh v trí H trong h ta c c tâm F 0A = a = bán trc ln 0B = b = bán trc nh A : im vin nht; P : im cn nht Tâm sai e = 22 'FO F O a b aa a − == rc = khong gn nht = a (1(e) rv = khong xa nht = a (1+ e) p = thơng s tiêu = FT = 2 b a = a(1- 2 e ); (FT ⊥ AP) + Cách vẽ Elip trên giấy: Ti tâm 0 v 2 ng tròn bán kính a và b BA bnhỏtrụcBánB alớntrụcBánA 00 0 0 ⊥ ⎭ ⎬ ⎫ == == k xyo bt k ct ng tròn nh ti R, ln ti Q, t R k rr’//0A, t Q k qq’/0B 2 ng này ct nhau ti mt im. ó là mt im ca lip. C th xác nh các im khác. B A F’ 0F P T H r ϕ T B quay mt cung bán kính bng 0A ct 0a ti F và F’ là hai tiêu im ca elip. Hình 6’ + Cách v trên bng: Elip có tính cht là tng khong cách t mt im bt k trên elip n 2 tiêu là không i nên có th áp dng v hình: Ti 2 tiêu óng 2 inh. Ct mt si dây c nh vào 2 im ó. Lun phn theo dây và quay s to thành elip (hình 6’) Biu thc toàn hc ca nh lut 1 là phng trình ng elip trong h ta cc: p r 1ecos = + ϕ * Định luật 2: Định luật về tốc độ diện tích Đường nối giữa một hành tinh với Mặt trời (bán kính vectơ của hành tinh) quét những diện tích bằng nhau trong những khoảng thời gian bằng nhau. Hay : Tốc độ diện tích mà bán kính vectơ của hành tinh quét được là một hằng số. Din tích mà bán kính vect r quét trong khong thi gian (t rt gn vi din tích ca tam giác FTT’ có áy là TT’, ng cao FT’. Din tích ó là bng : ∆ϕ= 2 2 1 r Hình 7 : Góc mà bán kính vect quét c trong quãng thi gian t. Khi t càng nh thì din tích tam giác càng gn vi din tích mà bán kính vect quét. Ta có :ds = 1 2 2 r d Tc din tích là : d t d r d t dS ϕ = 2 2 1 Biu thc toán hc ca nh lut 2 là: Cconst dt d r == ϕ 2 Hình 8 r∆ϕ T ∆ ϕ F r T’ - Theo nh lut này thì hành tinh s không chuyn ng u trên qi o. Trên hình ta thy din tích FH 1 H 2 = FH 3 H 4 . Do ó cung H 1 H 2 〉 H 3 H 4 , hay vn tc ca hành tinh cn im ln hn vin im (vi cùng t). Nu gi v là vn tc chuyn ng tròn ca hành tinh, vc: vn tc ti cn im; vv: vn tc ti vin im thì: e e vv e e vv v c + − = − + = 1 1 1 1 Vi Trái t v 29,8 km/s - Sau mt chu k chuyn ng T hành tinh s quét c toàn b elip, tc din tích elip là ab. Vy hng s C s là 2 ab T π . * Định luật 3 : Định luật về chu kỳ Bình phương chu kỳ chuyển động của hành tinh tỷ lệ với lập phương bán trục lớn qũi đạo của nó. Gi s vi hành tinh 1 ta có : 3 1 2 1 a~T Vi hành tinh 2 là : 3 2 2 2 a~T Vi hành tinh 3 thì 2 3 T ~ 3 3 a (vi a : bán trc ln; T : chu k) thì ta có t l sau : const K a T a T a T = = = = 3 3 2 3 3 2 2 2 3 1 2 1 Trong ó K là hng s, hay h s t l. Nu ly bán trc ln qua n v thiên vn (AU), ly chu k bng chu k chuyn ng ca Trái t quanh Mt tri (T = 1 nm) thì K = 1 Khi ó T 2 = a 3 - Nh vy hành tinh càng xa Mt tri (a ln) thì càng chuyn ng chm (T ln). - Trong công thc này không có tâm sai nên dù hành tinh có qu o dt th nào i na, ch cn bán trc ln không i thì chu k chuyn ng ca nó cng không i. Nhn xét: Nh vy Kepler ã hiu chnh qi o chuyn ng ca các hành tinh quanh Mt tri mt cách khá úng n. Tuy nhiên, cng nh Copernicus ông không gii thích c nguyên nhân ca chuyn ng. iu này phi i n Newton. Nhng trc tiên phi im qua công lao to ln ca Galileo i vi thiên vn và c hc nói chung. IV. GALILEO VÀ KỶ NGUYÊN MỚI TRONG THIÊN VĂN. Không th không nhc ti Galileo trong giáo trình thiên vn c. Vì chính ông là ngi góp công u cho vic xây dng nn thiên vn hin i. Ông là ngi u tiên trong lch s bit s dng các dng c quang hc vào vic quan sát bu tri. Nh s phóng i ca nó mà tm nhìn ca con ngi c nâng lên rt nhiu. ó là ngày 7(01(1610, ngày m u cho k nguyên mi ca Thiên vn, ngày Galileo dùng ng nhòm có phóng i hn 1000 ln quan sát bu tri. Ông ã thy Mt trng có các vt li lõm (mm núi, ming núi la) nh di Trái t ch không hoàn ho, linh thiêng nh Aristotle quan nim. Ông còn thy c các v tinh ca sao Mc. Ông nhìn thy Ngân hà không phi là mt di liên tc mà là tp hp rt nhiu sao. Ông thy sao Kim cng thay i hình dng (tun sao) ging nh Mt trng (tun trng). Tt c nhng kt qu ó làm giàu thêm hiu bit v h Mt tri và v tr. Nhng ngoài ra Galileo còn có nhng óng góp rt quan trng cho vt lý. T nm 25 tui ông ã làm thí nghim vi vt ri t do có trng lng khác nhau. T ó ông bác b ý kin ca Aristotle là vt nng ri nhanh hn vt nh. Nhng thí nghim n gin ca Galileo có th coi là là m u cho khoa hc thực nghiệm. Trong cuốn sách “Đối thoại về hai hệ thống thế gii: h Ptolemy và h Copernicus”, ông ã công khai ng h t tng Copernicus, mnh m phá nhng sai lm ca Aristotle (tn ti ã trên 2000 nm) và ra nhng nguyên lý c bn cho C hc. Phân tích chuyn ng ca hòn bi trên mt phng Galileo ã ch ra nguyên lý quán tính (mà sau này Newtn phát biu thành nh lut 1), ch ra nguyên nhân ca vic duy trì quán tính là gia tc bng không hay “vt chu tác dng kh ln nhau ca các vt khác”; t c ông ã nhìn thy mi liên h gia gia tc và lc. (Aristotle cho rng tác dng lc làm thay i v trí). Ông bác b lp lun ca phái Aristotle cho rng nu Trái t quay thì nhng vt gn không cht vi Trái t s b trôi theo ngc chiu quay bng nguyên lý quán tính. Tác phm ca ông toát ra tinh thn ca các nguyên lý c bn ca c hc mà nhng nhà bác hc th h sau t tên là nguyên lý tng i Galileo, phép bin i Galileo. ó là nhng nguyên lý cơ bản của cơ học cổ điển (xem Lương Duyên Bình ( Vt lý i cng tp 1). Ông là ngi nhit tình khng nh thuyt Nht tâm Copernicus dù b Nhà th xét x, giám sát cht ch. Ông là biu tng cho sc mnh không th b khut phc ca khoa hc. V. NEWTON VÀ CÁC ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA CƠ HỌC CỔ ĐIỂN. Các vn v chuyn ng ca các thiên th ch c sáng t sau Newton. Ông chính là ngi khai sinh môn c hc thiên th trong Thiên vn. ng thi, trong quá trình hoàn thin các dng c quang hc quan sát bu thi ông ã khai sinh môn quang hình. Newton là nhân vt v i nht trong khoa hc. T tng ca ông nh hng rt mnh m lên Th gii quan ca loài ngi trong sut mt chng dài lch s. Ta s i sâu vào các nh lut Newton gii thích chuyn ng ca các thiên th. 1. Ba định luật cơ học của Newton. a) Định luật 1 : Về quán tính Mọi vật sẽ đứng yên hay chuyển động thẳng đều nếu không có lực tác dụng vào nó. Hay: Chất điểm cô lập bảo toàn trạng thái chuyển động của nó. Trong nh lut này ta cn chú ý n vn h qui chiu. H qui chiu mà trong ó nh lut 1 là úng gi là h qui chiu quán tính. Ngi ta cho rng ó là h qui chiu có gc tâm Mt tri và ba trc hng ti ba ngôi sao c nh (H qui chiu Copernicus). Còn h qui chiu gn vi Trái t thì sao? Ta s xét trong phn Trái t. Trong các quan sát thiên vn vn h qui chiu và tính tng i ca chuyn ng là rt quan trng, ta cn chú ý. b) Định luật 2 : Lực và gia tốc Phát biểu cho chất điểm ở trạng thái chịu tác dụng của lực bên ngoài. - Gia tc mà vt hay cht im thu c di tác dng ca tổng hợp lực bên ngồi tác dụng vào nó tỷ lệ thuận với lực tác dụng đó và tỷ lệ nghịch với khối lượng của nó. m F a → → = Nh vy Newton ch ra c ngun nhân ca s chuyn ng hay ơng ã khai sinh mơn ng lc hc. - nh lut 2 còn c gi là phng trình c bn ca c hc. → F = m → a (1) - Hay có th phát biu nh mt nh lý v ng lng. dt )vm(d → = → F (2) Trong ó m khi lng ca cht im → v : vận tốc của chất điểm m → v : là mt i lng vt lý c trng cho chuyn ng v mt ng lc hc, ch kh nng truyn ng, gi là ng lng. -Có thể đặt m → v = → K là động lượng thì từ (2) có thể viết lại : dt Kd → = → F (3) Phng trình này gi là phng trình c bn ca ng lc hc cht im và có th phát trin nh sau: bin thiên ng lng ca cht im trong mt n v thi gian bng lc tác dng lên nó. Hay bin thiên ca ng lng t K1 n K2 trong khong thi gian t t1 n t2 là : 2 1 t 21 t KK K Fdt∆= − = ∫ i lng → F dt gi là xung lng ca lc, c trng cho tác dng lc theo thi gian. nh lut 2 s phát biu: bin thiên ng lng ca cht điểm theo thời gian bằng xung lượng của lực tác dụng lên nó trong khoảng thời gian đó. - Hay có th vit di dng nh lý v mơmen ng lng: nu t (2) ta nhân hu hng 2 v ca phng trình vi vect → r → r = → OM ( O: gốc tọa độ, M : chất điểm) → r × dt )vm(d → = → r x → F bin i : dt )vm(dr →→ × = → r × → F dt d ( → r × m → v ) = → r × → F dt d ( → r × → K ) = → r × → F Trong ó → r × → K gi là vect mơmen ng lng - → L → L = → r × → K Và → r × → F gi là mômen lc ca lc → F ñoái vôùi taâm 0 −M 0 ( → F ) M o ( → F ) = → r × → F nh lut có dng : o dL M(F) dt = (4) - Định luật phát biểu: Đạo hàm theo thời gian của momen động lượng đối với tâm 0 của một chất điểm bằng mômen lực theo tâm 0 tác dụng lên chất điểm đó. Cách vit (2), (3), (4) không phi ca Newton nhng nó tin li xét trng hp cht im chuyn ng trong trng lc xuyên tâm (Giá lc i qua gc ta ) mà H Mt tri là mt ví d. c) Định luật 3 : Về phản lực Mỗi lực tác dụng luôn luôn có phản lực, bằng và ngược hướng. (Chú ý : im t ca 2 lc là khác nhau nên chúng không cân bng nhau) BAAB FF →→ −= Nh vy các vt trong t nhiên cùng tng tác ln nhau. Trái t hút mi vt nm trên nó, nhng mi vt cng tác dng ngc tr li Trái t. Kt qu là ta tn ti, i li trên qu cu tròn này mà không b ri vào không khí. 2. Định luật vạn vật hấp dẫn. Trc Newton các nhà thiên vn không gii thích c nguyên nhân ca chuyn ng ca các hành tinh quanh Mt tri. Copernicus cho rng Mt tri ã c “phú bm” cho mt “kh nng hút”. Kepler cho rng các vt có kh nng hút nhau nh nam châm. Galileo cho rng nu không có gì tác dng lên thì các hành tinh c chuyn ng thng u mãi (nguyên lý quán tính) và ông cho rng ã có mt lc “kéo theo” nào ó khin hành tinh chuyn ng theo qi o Elip. n th k XVII, hai nhà bác hc là Borelli và Hooke ã i n nhng ý tng v lc hp dn. Nhng ch có Newton mi phát biu c thành nh lut hoàn chnh (1650). - Newton suy lun nh sau: T nh lut I ông cho rng nu không có lc tác dng thì các hành tinh s ng yên hoc chuyn ng vi vn tc không i trong h qui chiu có tâm là Mt tri. Nhng các hành tinh ã không chuyn ng theo ng thng mà b lch, tc thay i v n tc. S thay i này theo nh lut 2 phi do mt lc nào ó tác dng. Lc ó hng t hành tinh v tâm Mt tri ( Lc hng tâm). Hình 10 Theo ông lc ó có bn cht ging trng lc trên Trái t, tc t l nghch vi bình phng khong cách. Ông ã tính toán th vi Mt trng và thy lc gi cho Mt trng chuyn ng quanh Trái t có bn cht nh trng lc. Ông tip tc suy lun i vi các hành tinh trong h Mt tri bng cách t 3 nh lut Kepler và các nh lut c hc c a mình rút ra biu thc ca lc chi phi chuyn ng ca các hành tinh. Và ông ã tìm ra nh lut vn vt hp dn (Xem thêm giáo trình Thiên vn Phm Vit Trinh). a) Phát biểu định luật: Hai chất điểm khối lượng m và m’ đặt cách nhau một khoảng r sẽ hút nhau bằng một lực có phương là đường thẳng nối 2 chất điểm đó, có cường độ tỷ lệ thuận với hai khối lượng m và m’ và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách r Hình 11 2 mm ' FF'G r == (Chú ý : F và F’ là cp lc - phn lc theo nh lut 3 Newtn; F t vào m và F’ t vào m’). G : h s t l, ph thuc n v, gi là hng s hp dn v tr. Trong h SI ta có: G = 6,67.10 −11 Nm 2 /kg 2 Hay = 6,67.10 −11 m 3 /kg.s 2 Chú thích : Công thức trên chỉ phát biểu cho chất điểm - Trng hp vt m, m’ có kích thc rt nh so vi khong cách r gia chúng thì vt có th coi là cht im và có th áp dng nh lut (trng hp h Mt tri). - Trng hp m, m’ là hai qu cu ng cht, r là khong cách gia 2 tâm cng c Newton chng minh là có th áp dng nh lut. - Newton cng cho rng mt cái v vt cht hình cu, ng tính thì hút mt ht ngoài v ta nh khi lng ca v tp trung vào tâm nó. Cái v này không tác dng lc hp dn vào ht bên trong nó ( trng hp Trái t) - Trong các trng hp khác ta s áp dng phng pháp tích phân da vào tính chng chp ca lc hp dn. b) Tính chất của lực hấp dẫn: - Lc hp dn là ph bin cho toàn th mi vt trong v tr. - Lc hp dn là lc hút, nó ph thuc vào khong cách và khối lượng của vật. Về mặt vật lý, khối lượng hấp dẫn (Theo định lut này) và khi lng quán tính (theo nh lut 1 và 2) là hai i lng vt lý khác nhau. Nhng ngi ta thy chúng là ng nht và mãi n Einstein mi gii thích c iu ó. - nh lut vn vt hp dn còn th hin nhng quan im ca c hc c in Newton v không gian, thi gian. Nó có nhng sai lm mà sau này Einstein ã bác b và a ra nhng quan nim mi, úng n hn. Ta s xét k trong phn các thuyt tng i ca Einstein. - Sau này, ngi ta nhn thy hp dn là mt trong bn loi tng tác c bn ca t nhiên (tng tác hp dn, tng tác in t, tng tác mnh, tng tác yu). Tuy v cng nó là tng tác yu nht, nhng li là tng tác ph bin nht trong v tr và óng vai trò quan trng trong vic hình thành và phát trin ca các thiên th và ca toàn v tr (Sinh viên s t tìm hiu thêm và có th vit bài thu hoch v tài này). ây ta s a ra mt s iu cn thit hiu thêm v c ch chuyn ng ca các hành tinh. ó là khái nim trng lc hp dn. Xung quanh vt có khi lng tn ti trng hấp dẫn. Bất kỳ vật nào khác có khối lượng được đặt vào trong trng này u chu tác dng ca lc hp dn. Trng hp dn là trng th (tc công chuyn di mt vt trong trng ca lc không ph thuc vào ng i mà ch ph thuc vào im u và im cui). Do ó c nng ca trng c bo toàn : r m m' → F 'F → [...]... nên mơ men động lượng được bảo tồn : → → dL = M o (F ) = 0 dt → L = const (Xem Vật lý Đại cương ( Lương Dun Bình tập 1) VI BÀI TỐN 2 VẬT ( PHÁT BIỂU LẠI ĐỊNH LUẬT KEPLER) Trong vật lý ta thường gặp bài tốn xét chuyển động của 2 vật dưới tác dụng của lực tương hỗ giữa chúng (Ta có thể tham khảo trong giáo trình cơ học hoặc cơ lý thuyết) Ở đây ta chỉ chú ý đến những kết luận có liên quan đến chuyển động... trời và các hành tinh khác v.v Những lực đó gọi là nhiễu loạn và làm qũi đạo Mặt trăng trở nên phức tạp hơn Trong cơ học ta biết để giải một bài tốn một hệ n vật ta phải lập một hệ gồm 3 bậc tự do cho mỗi vật, tức hệ 3n phương trình Việc giải hệ nhiều phương trình là rất phức tạp Trong cơ học thiên thể người ta có thể giải gần đúng bằng cách phân cấp các nhiễu loạn, xem cái nào ảnh hưởng nhiều đến chuyển... sống - Ngồi ra, chúng ta có thể nghiên cứu kỹ về các hành tinh bằng cách đọc thêm các sách tham khảo Về vấn đề nguồn gốc của hệ Mặt trời ta sẽ trở lại ở chương cuối của giáo trình này - Theo tin mới nhất (ngày 9.10.1999) các nhà thiên văn đã phát hiện ra hành tinh thứ 10 trong hệ Mặt trời (hành tinh X) nằm cách Mặt trời xa gấp ngàn lần Diêm vương, có khối lượng lớn hơn sao Mộc và làm lệch hướng các sao... nhà thiên văn Đức là Titius và Bode đã thấy có một qui luật là: Nếu cộng thêm 4 cho 1 dãy cấp số nhân : 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96… thì sẽ có một dãy số mới thỏa mãn khá tốt trât tự đến các hành tinh: Hành tinh Khoảng cách (bằng đvtv (10) Thủ y 4 Ki m 7 Trái đất Hỏa ? Mộc Thổ 10 52 100 16 2 8 Có điều trong dãy số trên con số 28 khơng ứng với hành tinh nào Mãi đến cuối thế kỷ XVIII nhà thiên văn Ý là Piazzi... Và nhà tốn học Gauss đã tính tốn thấy quĩ đạo của nó ứng với khoảng cách đến Mặt trời bằng 2,77 đvtv Thiên thể này có kích thước rất bé nên được gọi là tiểu hành tinh (Asteroid) Ngày này người ta đã tìm được trên hai ngàn hành tinh tí hon như vậy ở vùng giữa Hỏa tinh và Mộc tinh Người ta cho rằng chúng là do một hành tinh lớn bị vỡ ra 2 Sự phát hiện các hành tinh mới Năm 1781 nhà thiên văn người Anh... vành đai các tiểu hành tinh chuyển động quanh Mặt trời ở khoảng cách xa hơn Diêm vương Như vậy, phạm vi của hệ Mặt trời có thể được mở rộng ra xa hơn Người có cơng phát hiện là nhà thiên văn Mỹ Kuiper và nữ thiên văn người Mỹ gốc Việt Lưu Lệ Hằng (Luu Jean) vào những năm 90 của thế kỷ này 5 Vấn đề sự bền vững của hệ Mặt trời Hệ Mặt trời là hệ gồm Mặt trời và rất nhiều nhân vật khác là 9 hành tinh,... nhau Vậy những “nhiễu loạn” này liệu có ảnh hưởng đến quĩ đạo của chúng, và như vậy ảnh hưởng đến sự bền vững của hệ Mặt trời khơng? Vấn đề này đã được nghiên cứu từ lâu Đặc biệt chú ý là cơng trình của các nhà tốn học Laplase, Lagrarges, Le Verrier Họ chỉ ra rằng các nhiễu loạn đó là khơng đáng kể, hệ Mặt trời có thể coi là bền vững IX BỨC TRANH TỔNG QT HIỆN NAY VỀ HỆ MẶT TRỜI Cho đến nay người ta đã... hành tinh còn những khoảng khơng gian trống rỗng, vơ tận Rất khó thể hiện đúng tỷ lệ kích thước các hành tinh và khoảng cách giữa chúng trên trang giấy để có được hình ảnh đúng về hệ Mặt trời trong giáo trình này Hình 15 - Hầu hết các hành tinh đều có khí quyển, một số hành tinh còn có các vành khí xung quanh (Ví dụ: Thổ tinh) Tuy nhiên, theo quan sát hiện nay chỉ duy nhất Trái đất có điều kiện nhiệt... chuyển động của một thiên thể quanh một thiên thể khác với tổng khối lượng của chúng và lập phương bán trục lớn là một đại lượng 4π 2 ) và đối với mọi cặp vật đều có giá trị như nhau : khơng đổi (bằng G T2 (M + m) 4π2 = = const G a3 2 Một số ví dụ về áp dụng định luật Kepler trong thiên văn a) Xác định vận tốc vũ trụ của thiên thể: - Từ định luật 1 của Kepler ta thấy một vật trên một thiên thể có thể... Như vậy bằng cách đo trọng lực (lực hút của Trái đất) ta có thể suy ra được khối lượng của vật (đại lượng đặc trưng cho mức qn tính của vật) Đó là cơ sở của phép cân đo khối lượng bằng các lực kế mà ta thường áp dụng trong đời sống 4 Trọng lượng Trong đời sống ta còn hay gặp khái niệm trọng lượng Theo sách giáo khoa lớp 10 (Vật lý) nó được định nghĩa như sau: Trọng lượng là lực mà một vật tác dụng lên . nói chung. IV. GALILEO VÀ KỶ NGUYÊN MỚI TRONG THIÊN VĂN. Không th không nhc ti Galileo trong giáo trình thiên vn c. Vì chính ông là ngi góp công u cho vic xây. II. HỆ NHẬT TÂM COPERNICUS ( CUỘC CÁCH MẠNG LỚN TRONG THIÊN VĂN ). Mc dù có nhiu phin toái nhng do c Giáo hi ng h, mô hình H a tâm Ptolemy vn tn ti nhiu th k CỦA CƠ HỌC CỔ ĐIỂN. Các vn v chuyn ng ca các thiên th ch c sáng t sau Newton. Ông chính là ngi khai sinh môn c hc thiên th trong Thiên vn. ng thi, trong quá trình hoàn
Ngày đăng: 27/06/2014, 03:20
Xem thêm: Giáo trình -Thiên văn học đại cương doc, Giáo trình -Thiên văn học đại cương doc