Đây đều là những hiện tượng vật lý trong vũ trụ nhưng ít người biết đến.
Trạng thái plasma
Trên Trái đất, vật chất được biết đến ở trong ba trạng thái gồm rắn, lỏng hoặc khí. Nhưng trong không gian, 99,9% vật chất ở dạng hoàn toàn khác: Plasma. Được cấu tạo từ các ion và electron tự do, plasma là trạng thái thứ tư của vật chất, trong đó các chất bị ion hóa mạnh.
Dù hiếm khi được tiếp xúc với plasma, con người nhìn thấy trạng thái này mọi lúc. Tất cả ngôi sao trên bầu trời, bao gồm cả Mặt trời, đều được tạo thành từ plasma. Đôi khi nó xuất hiện trên Trái đất dưới dạng tia sét.
So với vật chất khí, khi các hạt di chuyển tư do, hỗn loạn, plasma có cấu tạo như một nhóm. Nó vừa dẫn điện vừa chịu ảnh hưởng của điện từ trường. Các trường này có thể kiểm soát chuyển động của các hạt tích điện trong plasma và tạo ra bước sóng đẩy các hạt này lên tốc độ cực lớn.
Nhiệt độ cực đoan
Từ Siberia đến Sahara, nhiệt độ trên Trái đất vô cùng đa dạng. Có những nơi ghi nhận nhiệt độ lên đến 60 độ C nhưng cũng có nơi nhiệt độ xuống tới –89 độ C. Nhưng những dạng thời tiết được coi là cực đoan trên Trái đất chỉ nằm ở ngưỡng trung bình trên không gian.
Tại các hành tinh không có bầu khí quyển giúp cách nhiệt, nhiệt độ giữa ban ngày và ban đêm dạo động rất lớn. Đơn cử, sao Thủy có nhiệt độ khoảng 500 độ C vào ban ngày còn ban đêm lạnh giá xuống tới -171 độ C.
Thậm chí, những bề mặt đón nhiệt của Mặt trời chênh lệch khoảng 60 độ C với những bề mặt khuất Mặt trời. Tương tự, tàu thăm dò Mặt trời Parker của NASA đã trải qua sự chênh lệch hơn 2.000 độ giữa mặt tiếp xúc gần và mặt khuất so với Mặt trời.
Do đó, các vệ tinh và công cụ khoa học phóng vào không gian được thiết kế cẩn thận để chống lại những điều kiện khắc nghiệt này. Đồng thời, các kỹ sư chế tạo quần áo phi hành gia phải tính toán mức chịu đựng nhiệt độ dao động từ -157 độ C đến 121 độ C.
Bộ quần áo có màu trắng để phản chiếu ánh sáng khi ở dưới ánh nắng Mặt trời và máy sưởi bên trong để giữ ấm khi nhiệt độ trong không gian xuống thấp. Thiết kế này cũng cung cấp áp suất và khí oxy phù hợp, đồng thời chống lại tác hại từ các vi hạt, bức xạ tia cực tím từ Mặt trời.
“Giả kim thuật” vũ trụ
Theo nguyên lý hoạt động, Mặt trời có khả năng biến đổi khí hydro thành heli trong lõi của nó. Quá trình liên kết các nguyên tử lại với nhau dưới áp suất và nhiệt độ cực lớn giúp tạo ra những nguyên tố mới, gọi là phản ứng tổng hợp.
Khi vũ trụ được sinh ra, khí hydro và heli là phổ biến nhất. Bên cạnh đó là một số nguyên tố nhẹ khác. Kể từ đó, sự hình thành giữa các ngôi sao, siêu tân tinh đã cung cấp cho vũ trụ hơn 80 nguyên tố khác nhau. Một số nguyên tố trong số này tạo nên sự sống.
Cùng với việc tạo ra các nguyên tố mới, phải kể đến quá trình phân hạch, phản ứng hạt nhân đảo ngược chia tách các nguyên tố nặng thành những nguyên tố nhẹ hơn. Ngày nay, phản ứng này được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân. Năng lượng giải phóng trong quá trình phân hạch có thể tạo ra một vụ nổ đại hồng thủy.
Mặt trời biến động
Trái đất xoay xung quanh Mặt trời và Mặt trời là một ngôi sao đang hoạt động. Ánh sáng của Mặt trời có thể duy trì sự sống nhưng biến động của Mặt trời có thể tạo ra các dòng năng lượng lớn và bức xạ gây nguy hiểm đến quá trình hình thành sự sống. Nhờ lá chắn bảo vệ là từ trường và khí quyển, Trái đất có thể thoát khỏi tác động từ biến động của Mặt trời và phát triển phồn thịnh.
Bên ngoài tầng khí quyển thấp, các từ trường xung quanh Trái đất kết nối, ngắt kết nối rồi giải phóng năng lượng giúp bảo vệ Trái đất. Năng lượng này chuyển hóa thành động năng, nhiệt năng và gia tốc hạt, gọi là sự kết nối lại từ tính. Đôi khi sự kết nối lại từ tính bị xáo trộn nên tác động xuống tầng khí quyển Trái đất và gây ra hiện tượng cực quang.
Thời gian qua, NASA đã xây dựng nhiều sứ mệnh để tìm hiểu rõ hơn về biến động của Mặt trời, tác động của nó lên Trái đất và cách phòng tránh. Đơn cử, sứ mệnh Magnetospheric Multiscal giúp các nhà khoa học xác định nguồn gốc và tác động của biến động Mặt trời và hiệu quả của phản ứng kết nối lại từ tính của từ trường.
Truyền năng lượng
Trên Trái đất, năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác thông qua tác dụng lực hay truyền nhiệt. Nhưng ngoài không gian, các hạt có thể truyền năng lượng mà không cần tiếp xúc. Sự chuyển giao kỳ lạ này diễn ra trong các cấu trúc vô hình được gọi là chấn động.
Năng lượng trong không gian được truyền qua sóng plasma, điện trường và từ trường. Hãy tưởng tượng các hạt giống như một đàn chim bay cùng nhau. Nếu một luồng gió bốc lên theo hướng đàn chim bay, chúng sẽ bay nhanh hơn dù có vẻ không có gì đang đẩy chúng về phía trước.
Các hạt hoạt động giống như vậy khi chúng đột ngột gặp từ trường. Từ trường về cơ bản có thể cung cấp cho chúng một lực đẩy về phía trước. Trong một số trường hợp hiếm hoi, Trái đất có thể xảy ra những hiện tượng tương tự. Chẳng hạn khi đạn và máy bay di chuyển nhanh hơn tốc độ âm thanh.
