Một ngôi sao không bao giờ xuất hiện vào ban đêm bởi vì bản thân sự hiện diện của nó đã đồng nghĩa với ánh sáng ban ngày. Nhưng hiếm khi nó được gọi là một ngôi sao bởi một cái tên khác phổ biến hơn, đó là Mặt trời.

Mặt trời trong nhận thức ban đầu

Thời xưa, Mặt trời không phải là một ngôi sao mà là một khối lửa rực sáng mang lại ánh sáng và cả sự nóng rực. Nó là biểu tượng của lửa - thứ sức mạnh mà người xưa cho là đáng sợ nhất. Sự lo sợ về các hiện tượng thiên nhiên, về các chu kỳ thời tiết đã khiến họ tin vào các đấng siêu nhiên, thần linh. Nhiều dân tộc đều có hình ảnh vị thần Mặt trời trong truyền thuyết, tiêu biểu là trong thần thoại Hy Lạp.

Cho đến nay, vẫn còn nhiều hình ảnh được giữ lại về thần Mặt trời Lelios trong thần thoại này. Thời xa xưa, quan niệm của con người về vũ trụ cũng như Mặt trời chỉ có vậy. Đến khi các ý tưởng toán học đầu tiên hình thành, con người mới bắt đầu quan tâm đến việc giải thích cấu trúc vũ trụ.

Đầu tiên là mô hình địa tâm của Ptolemy. Theo đó, Trái đất chính là trung tâm của vũ trụ và các mặt cầu quay quanh Mặt trời tạo nên vũ trụ của chúng ta. Theo mô hình đó thì Mặt trời cũng như những hành tinh khác, chỉ là một thiên thể luôn quay quanh Trái đất.

Mô hình này được thay thế bằng mô hình nhật tâm của Copernicus vào năm 1543. Theo đó, Mặt trời là trung tâm của vũ trụ và Trái đất chỉ là hành tinh chuyển động quanh Mặt trời.

Trái đất là hành tinh thứ ba (tính từ trong ra ngoài) và là hành tinh duy nhất có sự sống của Hệ Mặt trời. Mặt trời của chúng ta là một ngôi sao nằm trên một trong các cánh tay của thiên hà xoắn Milky Way - hàng đêm chúng ta thấy nó là dải sáng vắt ngang bầu trời mà chúng ta vẫn thường gọi là dải Ngân Hà. Chính Mặt trời đã mang lại sự sống cho chúng ta suốt mấy tỉ năm qua.

Vài nét về ngôi sao Mặt trời

Mặt trời là ngôi sao có khối lượng và kích thước thuộc loại trung bình so với các sao khác trong thiên hà. Nó nằm cách dải của Milky Way 14.000 năm ánh sáng và cách trung tâm của nó khoảng 26.000 năm ánh sáng, thuộc một nhánh của thiên hà xoắn Milky Way.

Phân loại theo biểu đồ quang phổ phân loại sao, Mặt trời thuộc nhóm G2V, là một sao thuộc dãy lùn vàng. Mặt trời có khối lượng gấp 330.000 lần khối lượng Trái đất, còn đường kính gấp 109 lần đường kính Trái đất (có nghĩa là có thể đặt hơn 1 triệu khối cầu như Trái đất vào bên trong Mặt trời).

Mặt trời nằm ở trung tâm Hệ Mặt trời, cách Trái đất khoảng 150 triệu km (1 đơn vị thiên văn) tương ứng với 8 phút ánh sáng. Nhiệt độ bề mặt của Mặt trời là vào khoảng 6.000K, tại các vết đen thì có nhiệt độ khoảng 4.800 - 5000K. Nhiệt độ tại tâm của Mặt trời là khoảng 15.000.000K, nhiệt độ này có được do phản ứng nhiệt hạch xảy ra liên tiếp trong nhân Mặt trời. Chính phản ứng này cung cấp năng lượng cho Mặt trời tỏa sáng.

Mặt trời có cấu tạo phức tạp. Trong cùng là lõi chiếm 25% bán kính của Mặt trời. Phía ngoài lõi là vùng bức xạ chiếm đến đến 70% bán kính Mặt trời. Vùng đối lưu nằm kế tiếp rồi đến lớp bề mặt của Mặt trời, chính là phần vỏ sáng chúng ta nhìn thấy (còn gọi là quang cầu).

Phía trên quang cầu là lớp khí quyển thấp nhất dày khoảng 500km, đây là vùng nguội nhất của Mặt trời. Lớp ngay phía ngoài của nó là khí nóng dày gọi là sắc cầu, dày khoảng 2.000km. Phía trên sắc cầu là lớp cuối cùng của Mặt trời, gọi là nhật hoa hay gọi cách khác là hào quang Mặt trời.

Hình thành, tỏa sáng và tiến hóa

Hệ Mặt trời ra đời từ một đám bụi khí khổng lồ (tinh vân tiền sao). Cùng với thời gian, đám khí này ngày càng làm gia tăng khối lượng do sự gia nhập của vật chất bên ngoài. Khối lượng càng lớn, đám bụi khí càng co lại do hấp dẫn bản thân làm mật độ lớn dần.

Lực hướng tâm khiến cho toàn bộ khối khí bụi tự quay quanh tâm chung ngày càng nhanh. Sự co lại tiếp tục làm xuất hiện tại tâm khối khí một khối vật chất có mật độ lớn, đó chính là Mặt trời nguyên thủy.

Khối khí bụi tiếp tục quay làm bứt ra nhiều đám bụi khí tiếp tục quay quanh tâm chung dưới dạng những vành vật chất. Trong mỗi vành vật chất hấp dẫn lại đóng vai trò làm khí và bụi tập hợp lại với nhau tạo thành các hành tinh, rồi đến các vệ tinh chuyển động quanh các hành tinh.

Ở Mặt trời, lượng vật chất tham gia tạo thành quá lớn làm cho chúng có khối lượng lớn và lực hấp dẫn hướng vào tâm khối khí cũng lớn. Độ lớn của lực này làm gia tốc các hạt vật chất (chủ yếu là các nguyên tử Hydro) lên vận tốc rất cao.

Ở vận tốc này, lực va chạm giữa các nguyên tử phá vỡ lớp vỏ electron của chúng. Khối khí lúc này gồm các electron và các proton chuyển động hỗn độn, gọi là Plasma. Ở trạng thái này, các hạt nhân hydro có cơ hội va chạm trực tiếp với nhau thành hydro nặng và cuối cùng là hạt nhân heli. Đây là phản ứng nhiệt hạch mà chúng ta biết tới trên Trái đất qua quả bom khinh khí.

Tiến hóa

Quá trình tiến hóa của Mặt trời tuân theo quy luật chung của vòng đời một ngôi sao. Sau khi lượng hydro phản ứng gần hết (khoảng 10 tỷ năm và nó đã đi được nửa quãng đường đó) thì các phản ứng nhiệt hạch sinh ra yếu dần, không còn đủ sức chống lại lực hướng tâm. Các lớp trong của Mặt trời khi đó sẽ co lại do hấp dẫn.

Quá trình co lại làm giải phóng một phần khí ra ngoài cùng với năng lượng tiếp tục sinh ra do các hạt nhân heli tiếp tục phản ứng để tạo thành các hạt nhân nặng hơn nên lớp vỏ ngoài bị thổi căng lên. Đây là giai đoạn sao khổng lồ đỏ, vỏ ngoài nguội dần nhưng nở rộng rất nhanh, nó sẽ nghiền nát các hành tinh ở gần gồm sao Thủy, sao Kim, Trái đất và sao Hỏa.

Năng lượng giải phóng từ quá trình co lại của lõi trong phá vỡ lớp vỏ sao khổng lồ đỏ phía ngoài. Vụ nổ này ném các tàn dư của nó ra không gian xung quanh, chỉ còn lại một đám khí lớn dạng cầu bao quanh ngôi sao gọi là tinh vân hành tinh.

Phần trong của Mặt trời tiếp tục co lại, các phản ứng tạo ra một số hạt nhân nặng hơn cho tới khi các lực liên kết hạt nhân chống lại được lực hấp dẫn không cho nó co lại thêm nữa. Các phản ứng chậm dần và ngôi sao nguội đi, lúc này Mặt trời trở thành sao lùn trắng, một thiên thể phát ra ánh sáng rất mờ nhạt do những phản ứng cuối cùng.