Plasma - trạng thái thứ tư của vật chất

Vật chất, ngoài ba trạng thái thường gặp là thể rắn, lỏng, khí, còn tồn tại ở một dạng đặc biệt khác, được gọi là "trạng thái plasma", hay là thể khí ion hoá.

Hãy lấy nước làm ví dụ: Đun nóng một cục băng đến mức độ nhất định, nó (ở thể rắn) sẽ biến thành nước (thể lỏng), nhiệt độ tăng lên nữa nước sẽ bốc hơi (thể khí). Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ nước lên cao nữa, kết quả sẽ là gì?

Khi nhiệt độ chất khí cao hơn vài ngàn độ, các electron mang điện âm bắt đầu bứt khỏi nguyên tử và chuyển động tự do, nguyên tử trở thành các ion mang điện dương. Nhiệt độ càng cao thì số electron bứt ra khỏi nguyên tử chất khí càng nhiều, hiện tượng này được gọi là sự ion hoá của chất khí. Các nhà khoa học gọi thể khí ion hóa là “trạng thái plasma”. Ngoài nhiệt độ cao, người ta có thể dùng các tia tử ngoại, tia X, tia bêta cực mạnh chiếu vào chất khí cũng làm cho nó biến thành plasma.

Không phải là xa lạ

Có thể bạn cảm thấy trạng thái plasma rất hiếm gặp. Nhưng thực ra đó là một trạng thái rất phổ biến trong vũ trụ. Trong lòng phần lớn những vì sao phát sáng đều có nhiệt độ và áp suất cực cao, vật chất ở đây đều ở trạng thái plasma. Chỉ có ở một số hành tinh tối và vật chất phân tán trong thiên hà mới có thể tìm thấy chất rắn, chất lỏng và chất khí.

Ngay xung quanh chúng ta cũng thường gặp vật chất ở trạng thái plasma. Như ở trong ống đèn huỳnh quang, đèn neon hay trong hồ quang điện sáng chói. Hơn nữa, trong tầng ion xung quanh trái đất, trong hiện tượng cực quang, trong khí phóng điện sáng chói ở khí quyển và trong đuôi của các sao chổi đều có thể thấy trạng thái kỳ diệu này.

 Cực quang

Tại sao bầu trời lại màu xanh?

Bài này của tác giả Nguyễn Hoài Nam - thành viên VACA viết đã lâu, nay xin được một lần nữa giới thiệu với các độc giả yêu thiên văn. Bài viết rất hay tuy không quá chi tiết, tác giả đưa độc giả đến với một lí giải rất thường ngày không phải ai cũng nhận ra.

Nói kĩ hơn về hiện tượng quang học dẫn đến việc Mặt Trời buổi sáng sớm thường đỏ hơn: 

Ánh sáng nhìn thấy đối với con người nằm trong một dải bước sóng có màu sắc là tập hợp của tất cả các màu người ta có thể nhìn thấy ở cầu vồng 

Trong đó các sóng có bước sóng càng ngắn càng ở gần phía tím. Thực chất, cái gọi là sáng hay tối cũng chỉ là tương đối và có thể nói rằng chúng ta có thể nhìn thấy các sóng có bước sóng như thế thì chúng ta gọi nó là ánh sáng. Tia hồng ngoại với chúng ta không phải ánh sáng nhìn thấy vì chúng ta không thể thấy nó, còn với con mèo thì một phần hồng ngoại cũng là ánh sáng nhìn thấy, vì thế mà nó có thể nhìn vào ban đêm.
Các sóng có bước sóng càng ngắn thì càng mang năng lượng lớn.
Từ khi học lớp 12 chúng ta biết rằng khi thay đổi môi trường truyền sáng thì các sóng có năng lượng càng lớn càng bị lệch nhiều (tia tím bị lệch nhiều hơn tia đỏ).
Buổi sáng sớm, Mặt Trời còn rất gần chân trời, có nghĩa là ánh sáng của nó đến được với mắt bạn phải đi qua một đoạn đường rất dài có chứa khí quyển Trái Đất. Độ dày của lớp khí quyển này ảnh hưởng khá nhiều đến sự khúc xạ của ánh sáng, cụ thể là nó làm cho sự sai khác về độ lệch giữa các tia có bước sóng khác nhau rõ ràng hơn: tia tím bị lệch nhiều hơn và do đó mật độ các tia tím đến được với mắt bạn ít hơn mật độ các tia đỏ, vàng, da cam... Chính vì thế ánh sáng Mặt Trời bạn nhìn thấy không còn là ánh sáng trắng mà lệch nhiều về phía đỏ và chính vì thế ban sớm Mặt Trời đỏ hơn lúc giữa trưa rất nhiều.

Còn những thời điểm khác, và kể cả là 12h trưa, có một câu hỏi: "tại sao bầu trời lại có màu xanh?" (why is the sky blue?)
Câu trả lời cũng tương tự thôi.
Thế này nhé: Bức xạ phát ra từ Mặt Trời thực chất gồm rất nhiều các bước sóng khác nhau, từ các bước sóng vô tuyến, hồng ngoại đến ánh sáng nhìn thấy, tia tử ngoại, tia X... Khi đi qua khí quyển Trái Đất, các tia có bước sóng ngắn, mang năng lượng lớn hơn thì bị khúc xạ nhiều hơn và phân tán mạnh ra xung quanh hơn. Nhờ đó mà tầng khí quyển của chúng ta có thể ngăn được rất nhiều các bức xạ có hại như tia tử ngoại, tia X... (có bước sóng ngắn, năng lượng cao)
  Cũng vậy, các bức xạ ánh sáng có bước sóng gần về phía tím, xanh thì bị khúc xạ và phân tán nhiều hơn trong khi các tia có bước sóng dài hơn, gần về phía đỏ thì dễ đến được với mắt bạn hơn.
Chính lí do này làm cho vào ban ngày, bầu trời thì có màu xanh (không phải màu tím vì một phần tia tím đã bị cản lại trước khi nó đến được mắt bạn, do đó các tia phân tán trong khí quyển gần với mắt bạn nhất thì tia xanh chiếm ưu thế hơn) còn Mặt Trời thì tuy phát ra ánh sáng trắng nhưng bạn lại thấy nó có màu da cam, vàng, gần đỏ.

Tại sao khi rơi tự do vật có điểm lệch về phương Đông

Lý do khiến cho vật rơi tự do có điểm rơi lệch về phía Đông so với điểm rọi thẳng đứng của nó là do ảnh hưởng của lực Coriolis. Tìm hiểu thêm về lực Coriolis và hiệu ứng Coriolis tại đây:

 Hiệu ứng Coriolis - Wikepedia

Tài liệu nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng Coriolis lên Trái Đất