Hệ Mặt Trời

**Hệ Mặt Trời** hay **Thái Dương hệ** là hệ hành tinh của Mặt Trời, bao gồm Mặt Trời và các thiên thể xung quanh. Các thiên thể nằm trong hệ Mặt Trời có thể kể đến như hành tinh, hành tinh lùn, vệ tinh, sao chổi, vân vân. Hệ Mặt Trời chỉ là một hệ hành tinh trong số vô vàn các hệ hành tinh quanh vì sao khác.

Mặt Trời là ngôi sao loại dãy chính nằm ở chính giữa hệ Mặt Trời. Các nhà thiên văn học thường chia hệ Mặt Trời thành ba vùng. Vùng trong cùng bao gồm 4 hành tinh đất đá (Sao Thủy, Sao Kim, Trái Đất và Sao Hỏa) và vành đai tiểu hành tinh nằm giữa quỹ đạo của Sao Hỏa và Sao Mộc. Vùng phía giữa chứa 2 hành tinh khí (Sao Mộc và Sao Thổ), 2 hành tinh băng (Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương), và vành đai Kuiper nằm ngay bên ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Vùng ngoài cùng của hệ Mặt Trời hiện tại còn nhiều điều bí ẩn, được cho là chứa rất nhiều hành tinh lùn và thiên thể nhỏ băng giá chưa được tìm thấy.

Qua nhiều thế kỷ nghiên cứu thiên văn, thuyết nhật tâm Copernicus của Nicolaus Copernicus đã được cải tiến thành thuyết hệ Mặt Trời hiện đại. Theo hiểu biết hiện nay của các nhà thiên văn, hệ Mặt Trời của chúng ta chỉ là một trong rất nhiều hệ hành tinh nằm quanh các ngôi sao khác, cùng nhau chuyển động trong Ngân Hà. Bằng chứng từ các bao thể trong thiên thạch cho thấy hệ Mặt Trời được hình thành khoảng 4,55 tỷ năm trước, khi một phần của đám mây phân tử sụp vào, tạo thành Mặt Trời sơ khai và đĩa tiền hành tinh. Các nghiên cứu về hệ Mặt Trời giúp con người hiểu rõ ảnh hưởng của thiên thạch đâm vào Trái Đất, điều kiện phát triển sự sống ngoài Trái Đất, phát triển ngành du hành vũ trụ, và có thêm hiểu biết vị thế của con người trong vũ trụ.

## Lịch sử nghiên cứu
Tri thức về hệ Mặt Trời được bồi đắp qua nhiều thế kỷ bởi các nhà khoa học và sau này các nhà thiên văn học. Bằng mắt thường, con người chỉ quan sát được 5 hành tinh: Sao Thuỷ, Sao Kim, Sao Hoả, Sao Mộc và Sao Thổ, cộng thêm Mặt Trời, Mặt Trăng và các vì sao. Người phương Đông và Việt Nam dựa vào Ngũ hành để đặt tên cho 5 hành tinh và 5 nguyên tố cơ bản: Thủy, Kim, Hỏa, Mộc, và Thổ. Từ hệ thống Ngũ Hành này thì phát triển ra vô vàn quan niệm khác về các hành tinh. Thuyết địa tâm trong cuốn *[[Almagest]]* bởi Plolemy đã thống trị thế giới phương Tây từ giữa thế kỉ 2 đến thế kỉ thứ 14–15. Cho đến thế kỉ thứ 16, các nên văn minh từ phương Tây đến phương Đông đều coi Trái Đất đứng yên, nằm chính giữa vũ trụ, và là một thực thể tách biệt khỏi thiên cầu.

Vào thời Phục Hưng, Nicolaus Copernicus đưa ra thuyết nhật tâm Copernicus, cho rằng Trái Đất và các hành tinh đều quay quanh Mặt Trời theo hình tròn. Johannes Kepler cải tiến thuyết nhật tâm bằng cách đưa ra ba định luật về quỹ đạo thiên thể. Dựa trên thuyết nhật tâm, ông tạo ra bảng Rudolf để tuyên đoán vị trí chính xác của các hành tinh. Khi Pierre Gassendi sử dụng bảng này để tìm sao Thủy đi qua Mặt Trời năm 1631 và Jeremiah Horrocks tìm sao Kim đi qua Mặt Trời năm 1639, thuyết nhật tâm và ba định luật của ông được khoa học khẳng định là đúng đắn.

Vào thế kỷ 17, Galileo sử dụng kính thiên văn để phát hiện ra rằng sao Mộc có bốn vệ tinh quay quanh và quan sát được các dãy núi và các miệng núi lửa do va chạm trên Mặt Trăng. Vào năm 1677, Edmund Halley nhận ra rằng thị sai của hành tinh với Mặt Trời có thể được sử dụng để xác định khoảng cách giữa Trái Đất, sao Kim và Mặt Trời bằng phương pháp lượng giác. Isaac Newton, trong tác phẩm vĩ đại *Principia Mathematica* năm 1687, chứng minh rằng định luật về chuyển động và lực hấp dẫn đều áp dụng chung cho Trái Đất và các thiên thể. Vì vậy định luật của ông được đặt tên là *[[Định luật vạn vật hấp dẫn của Newton|định luật vạn vật hấp dẫn]]*.

Thế kỉ 18 và 19 có nhiều đột phá trong thiên văn học. Năm 1705, Halley nhận ra rằng các lần quan sát sao chổi đều là một vật thể quay trở lại sau 75–76 năm. Ngày nay ta gọi sao chổi này là sao chổi Halley. Đây là bằng chứng đầu tiên cho thấy rằng có các vật thể không phải hành tinh quay quanh Mặt Trời. Sao Thiên Vương, dù đã được quan sát từ năm 1690, được công nhận là hành tinh ngoài quỹ đạo sao Thổ vào năm 1783. Sao Hải Vương được xác định là một hành tinh vào năm 1846 nhờ vào tính toán tương tác hấp dẫn với quỹ đạo của sao Thiên Vương. Tiểu hành tinh đầu tiên được phát hiện là Ceres bởi Giuseppe Piazzi vào năm 1801. Sau 65 năm, tiểu hành tinh thứ 100 được tìm thấy vào năm 1868.

Thiên văn học thế kỷ 20 được đánh dấu bằng sự phát triển công nghệ không gian và máy tính, biến việc học hỏi hệ Mặt Trời thành khoa học thực nghiệm. Con người bắt đầu đặt kính thiên văn lên quỹ đạo vũ trụ từ những năm 1960 và đến năm 1989 sau khi tàu *[[Voyager 2]]* bay qua Sao Hải Vương, con người đã chụp ảnh tất cả 8 hành tinh. Ngoài ra, các tàu thám hiểm không gian đã thăm hai hành tinh lùn (Sao Diêm Vương và Ceres), bay qua nhật hoa của Mặt Trời, và mang về mẫu vật từ các sao chổi và tiểu hành tinh. Các phát hiện từ tàu không gian một lần nữa thay đổi nhận thức của ta về hệ Mặt Trời bằng cách thúc đẩy việc định nghĩa từ ''hành tinh'' và *hành tinh lùn năm* 2006 và hướng mục tiêu nghiên cứu đến các đối tượng nằm ngoài quỹ đạo Sao Hải Vương.


Tập tin:Sao Kim, Sao Mộc và Mặt Trăng trên bầu trời.jpg|thế=Sao Kim nằm ở phía trên bức ảnh, Sao Mộc nằm ở phía dưới, bên trái Mặt Trăng|Trước khi con người phát minh ra kính viễn vọng, các hành tinh chỉ là chấm chuyển động ở trên bầu trời.
Tập tin:Sao Mộc và các vệ tinh qua kính viễn vọng.jpg|Vào thế kỷ 17, Galileo phát hiện bốn vệ tinh của sao Mộc nhờ kính viễn vọng, giống như ảnh ở phía trên.
Tập tin:PIA21712 Asteroid-2014 AA.gif|Con người bắt đầu tìm thấy tiểu hành tinh vào thế kỉ 19. Đây là ảnh của tiểu hành tinh 2014 AA.
Tập tin:Mars Viking 11h016.png|Ảnh bề mặt và khí quyển Sao Hỏa từ tàu Viking 1 năm 1976. Tàu Viking 1 là tàu đầu tiên đáp trên Sao Hoả.


## Vận động hệ Mặt Trời

Đến một mức độ chính xác nhất định, định luật Kepler số 1 mô tả đường di chuyển của các vật thể trong hệ Mặt Trời, được gọi là quỹ đạo. Định luật nói rằng các hành tinh trong hệ Mặt Trời chuyển động theo quỹ đạo elip có tâm sai rất bé (nói nôm na là quỹ đạo tròn, ít dẹt), nhận Mặt Trời làm tiêu điểm. Ngược lại, hầu hết các sao chổi có quỹ đạo hình elip rất dẹt. Trong một số trường hợp, do nhiễu loạn hành tinh nên quỹ đạo của một số sao chổi là hyperbol, sau khi đi qua Mặt Trời thì chúng thoát ra khỏi hệ Mặt Trời.

Thực chất bản chất vật động của tất cả vật thể hệ Mặt Trời là bài toán ''n'' vật thể về tương tác hấp dẫn, với quỹ đạo không ổn định và có sự nhiễu loạn, sai lệch với định luật Kepler. Trên thời gian vài chục năm thì quỹ đạo của vật thể trong hệ có thể dự đoán được bằng mô hình số, nhưng trong thời gian dài, sự tiến hoá của hệ Mặt Trời sẽ bị ảnh hưởng từ nhiễu loạn quỹ đạo của các vật thể. Trong một số trường hợp đặc biệt như quỹ đạo của Sao Thuỷ, định luật Kepler không đủ chính xác và ta cần dựa trên thuyết tương đối rộng để mô tả quỹ đạo.

Một số đặc điểm đáng kể của vận động hệ Mặt Trời gồm có:
* Các hành tinh chuyển động quanh Mặt Trời cùng chiều với chiều tự quay của Mặt Trời. Các hành tinh có mômen động lượng lớn hơn mômen động lượng của Mặt Trời, điều này cần được cân nhắc khi đưa ra giả thuyết về tiến hóa hệ Mặt Trời.
* Trừ Sao Thuỷ, quỹ đạo của các hành tinh gần như tròn và đều có độ nghiêng quỹ đạo thấp, di chuyển men theo mặt phẳng hoàng đạo. Hướng và góc của quỹ đạo sao chổi chu kỳ dài khác với quỹ đạo của các hành tinh, vệ tinh, tiểu hành tinh và sao chổi chu kỳ ngắn.
* Trừ Sao Kim và Sao Thiên Vương, hầu hết các hành tinh quay theo chiều thuận kim đồng hồ với quỹ đạo (đọc thêm tại Chuyển động thuận và nghịch).
* Hầu hết các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh chuyển động theo chiều chuyển động của hành tinh và gần như trong cùng mặt phẳng xích đạo của hành tinh. Hầu hết vệ tinh tự nhiên lớn (ví dụ như Mặt Trăng của Trái Đất) bị 'khóa thủy triều', tức là một mặt luôn hướng về hành tinh mẹ, do ảnh hưởng nhiễu loạn từ tương tác hấp dẫn.
* Một số ảnh hưởng nhiễu loạn có thể được mô tả là cộng hưởng quỹ đạo, dần dần biến các vệ tinh chuyển động theo tỉ lệ số nguyên (như vệ tinh Sao Mộc – Ganymede, Europa, Io và tỉ lệ 1:2:4). Sự tương tác hấp dẫn giữa các vật thể khối lượng cao còn có thể gây ra lực thủy triều, như thủy triều trên biển do lực hút Mặt Trăng.

Trong các hình vẽ hệ Mặt Trời, người ta hay phóng đại Mặt Trời và các hành tinh vì nếu vẽ chuẩn tỉ lệ, các vật thể sẽ không thể nhìn thấy được. Ở Hà Nội năm 2023 đã từng có mô hình hệ Mặt Trời chuẩn tỉ lệ, kéo dài hơn 8 kilômét từ công viên Thống Nhất đến vườn bách thảo Hà Nội. Với tỉ lệ này thì đường kính của Mặt Trời là 2,35 mét, Trái Đất là 2,2 centimét và Sao Diêm Vương chỉ có đường kính là 4 milimét.

## Quan sát các vật thể
Các hành tinh không nhấp nháy mạnh như các vì sao khi nhìn lên bầu trời. Dù các vì sao có kích cỡ to hơn các hành tinh, các hành tinh có kích thước biểu kiến to hơn các vì sao. Ta chỉ cần phóng đại 20–30 lần để thấy hình dạng của các hành tinh trong khi các ngôi sao thì dù có phóng đại hàng trăm lần cũng chỉ là những điểm sáng. Vì vậy ánh sáng từ các hành tinh ít bị ảnh hưởng bởi khúc xạ khí quyển so với ánh sáng từ vì sao.

Chuyển động của vật thể gây ra sự thay đổi của hai góc: góc ánh sáng Mặt Trời phản chiếu vật thể và góc nhìn từ Trái Đất đến vật thể. Đối với Mặt Trăng, khi hai góc chập vào nhau thì xảy ra hiện tượng nhật thực và nguyệt thực.

## Mặt Trời

Mặt Trời nằm ở trung tâm hệ Mặt Trời và là vật thể nặng nhất, chiếm đến 99.8% tổng khối lượng của các vật thể trong hệ và có đường kính lớn hơn Trái Đất 109 lần. Khoảng 98% Mặt Trời được cấu tạo từ hydro và heli, khi ở trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao ở trong lòng Mặt Trời thì xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân, giải phóng một nguồn bức xạ khổng lồ và ổn định. Phản ứng tổng hợp hạt nhân kết hợp hạt nhân hydro và heli để tạo ra hạt nhân nguyên tố nặng hơn. Ngoài ra, Mặt Trời còn giải phóng neutrino khi phản ứng chuỗi proton-proton, neutrino là hạt rất ít khi tương tác với vật chất bình thường.

Bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trời được gọi là quang cầu, gồm có rất nhiều hạt sáng với kích thước lớn nhất là 1500&nbsp;km. Cấu trúc đối lưu của hạt sáng là chứng cớ về sự tồn tại của vùng đối lưu ở phía dưới quang cầu. Hai lớp phía trên quan cầu là sắc cầu và nhật hoa, nơi mà diễn ra nhiều hoạt động mà ta có thể nhìn thấy từ Trái Đất, ví dụ như vết đen Mặt Trời, bùng nổ Mặt Trời, sự phun trào nhật hoa, vân vân.

Mặt Trời có chu kì hoạt động khoảng 11 năm, bao gồm cực tiểu và cực đại hoạt động Mặt Trời. Dựa trên nguồn bức xạ ánh sáng, Mặt Trời được xếp loại là sao dãy chính loại G2V. Mặt Trời có nhiệt độ trung bình so với các ngôi sao khác. Các ngôi sao dãy chính nóng hơn Mặt Trời có độ sáng cao hơn nhưng lại có tuổi thọ ngắn hơn. Những ngôi sao sáng và nóng hơn Mặt Trời thì hiếm, trong khi các sao lùn đỏ bé và mát hơn Mặt Trời thì chiếm khoảng 75% sao trong Ngân Hà. Mặt Trời là một ngôi sao thuộc quần thể I vì Mặt Trời được hình thành trong nhánh của Ngân Hà và có nhiều nguyên tố nặng hơn hydro và heli (được gọi là "kim loại" trong thuật ngữ thiên văn) so với các ngôi sao quần thể II cũ hơn ở phần rìa Ngân Hà. Các hành tinh đất đá được cho là hình thành từ quá trình tích tụ 'kim loại' trong đĩa tiền hành tinh.

## Môi trường không gian hệ

Ngoài ánh sáng và dòng neutrino, Mặt Trời phát ra một dòng plasma các hạt mang điện được gọi là gió Mặt Trời, gồm có electron, proton, hạt alpha và các hạt nhân nguyên tử khác. Gió Mặt Trời lan ra ngoài với tốc độ từ 900.000&nbsp;km/h đến 2.880.000&nbsp;km/h, lấp đầy khoảng chân không giữa các thiên thể trong hệ Mặt Trời.

Các hạt mang điện từ gió Mặt Trời quanh hệ Mặt Trời tạo ra bầu vật chất mang tên nhật quyển, kéo dài từ ranh giới nhật hoa khoảng 18 bán kính Mặt Trời (0,084 au) cho đến khoảng 120 au theo dữ liệu của tàu *[[Voyager 1]]*. Sự tương tác của các hạt trong gió Mặt Trời và trường từ Trái Đất dẫn đến hiện tượng cực quang được nhìn thấy gần cực Bắc và Nam Trái Đất. Bằng chứng từ tàu vũ trụ *[[Cassini–Huygens|Cassini]]* và *[[Interstellar Boundary Explorer]]* cho rằng nhật quyển có thể có hình dạng như bong bóng do tác động ràng buộc của từ trường liên sao, nhưng các nhà khoa học vẫn chưa biết rõ hình dạng thực của nhật quyển trông như thế nào.

Có rất nhiều thiên thạch nằm rải rác trong không gian hệ Mặt Trời. Thiên thạch được định nghĩa là vật thể nhỏ từ 30 micrômét tới khoảng 1 mét. Các vật thể nhỏ hơn nữa được gọi chung là bụi vũ trụ. Hầu hết thiên thạch được hình thành từ sự phân rã của sao chổi và tiểu hành tinh, còn một vài thiên thạch được hình thành từ các mảnh vụn va chạm từ hành tinh. Phần lớn thiên thạch được làm từ silicat và các kim loại nặng như niken và sắt. Gần quỹ đạo Trái Đất cũng có rất nhiều thiên thạch, một số đám thiên thạch là nguồn gốc của các mưa sao băng trong khí quyển. Theo định nghĩa của Liên đoàn Thiên văn Quốc tế, các vật thể bé hơn tiểu hành tinh được gọi là *thiên thạch* (6 km" chia cho 149,6
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

**Bài nghiên cứu:**
* 
* 
*  Đính chính: . Hồ sơ Gaia EDR3 cho nguồn này tại VizieR.
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 
* 

## Liên kết ngoài

* Khám phá hệ Mặt Trời – trên YouTube
* Bài giảng về hệ Mặt Trời của giáo sư Mike Brown tại Caltech
* Hệ Mặt Trời online tại Eyes on the Solar System