CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI

5
4
3
2
1
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH KIÊN GIANG
TRƯỜNG THPT NGUYỄN HÙNG SƠN
Thứ sáu, ngày 2 tháng 9 năm 2016
CHUYÊN ĐỀ VẬT LÍ :
CẤU TẠO, HOẠT ĐỘNG
VÀ NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
I – MẶT TRỜI LÀ GÌ ?
I – MẶT TRỜI LÀ GÌ ?
Mặt Trời được hình thành cách đây khoảng 4,57 tỉ năm khi đám mây phân tử hydro tích tụ dần lại. Mặt Trời là ngôi sao ở trung tâm Hệ Mặt Trời, chiếm khoảng 99,86% khối lượng của Hệ Mặt Trời.Trái Đất và các thiên thể khác như các hành tinh, tiểu hành tinh, thiên thạch, sao chổi, và bụi quay quanh Mặt Trời. Khoảng cách trung bình giữa Mặt Trời và Trái Đất xấp xỉ 149,6 triệu kilômét (1 Đơn vị thiên văn AU).
I – CẤU TẠO, ĐẶC ĐIỂM
Mặt trời có dạng hình cầu gần hoàn hảo.
Phần có thể nhìn thấy của Mặt Trời có nhiệt độ khoảng 5.500 độ C, trong khi nhiệt độ ở lõi đạt tới hơn 15 triệu độ C, được tạo ra từ những phản ứng hạt nhân.
1. CẤU TRÚC BÊN TRONG VÀ BẦU KHÍ QUYỂN
Mặt Trời và bầu khí quyển của nó được phân chia thành một số vùng và lớp. Bên trong Mặt Trời, tính từ trong ra ngoài là: phần lõi, vùng bức xạ và vùng đối lưu. Bầu khí quyển của Mặt Trời bao gồm quang quyển (vết đen Mặt Trời), sắc quyển, vùng chuyển tiếp và vành nhật hoa. Bên cạnh đó là gió Mặt Trời - dòng khí thổi ra từ vành nhật hoa và vòng Plasma.
1. CẤU TRÚC BÊN TRONG VÀ BẦU KHÍ QUYỂN
1. Lõi
2. Vùng bức xạ
3. Vùng đối lưu
4. Quang quyển
5. Sắc quyển
6. Vành nhật hoa
7. Vết đen Mặt Trời
8. Hạt quang quyển
9. Vòng plasma
2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC
Cũng giống như hầu hết các ngôi sao khác, Mặt Trời được cấu tạo chủ yếu bởi hidro và heli. Gần như tất cả phần còn lại của Mặt Trời đều được cấu tạo từ 7 nguyên tố khác: oxy, cacbon, neon, nitơ, magie, sắt và silic. Cứ mỗi 1 triệu nguyên tử hidro thì có 98.000 nguyên tử heli, 850 nguyên tử oxi, 360 nguyên tử cacbon, 120 nguyên tử neon, 110 nguyên tử nitơ, 40 nguyên tử magie, 35 nguyên tử sắt và 35 nguyên tử silic. Dù vậy, hidro là nguyên tố nhẹ nhất nên nó chỉ chiếm khoảng 72% khối lượng Mặt Trời, trong khi đó heli chiếm tận 26%.
2. THÀNH PHẦN HÓA HỌC
3. TỪ TRƯỜNG
Từ trường của Mặt Trời phải do các dòng điện trong lòng Mặt Trời tạo ra. Nhiều nguyên tử trong khí Mặt Trời bị ion hoá. Khi các electron và các hạt mang điện chuyển động tương đối đối với các nguyên tử và các ion, sẽ có các dòng điện xuất hiện trong lòng Mặt Trời.
Từ trường của Mặt Trời tập trung vào một khu vực nhỏ nên sức mạnh có thể đạt đến mạnh gấp 3000 lần từ trường của Trái Đất.
 Nút thắc và vòng xoắn trong từ trường rất mạnh mẽ Tạo nên những biến dạng trên Mặt Trời đồng thời tạo ra các vết đen Mặt Trời và các vụ phun trào hùng vĩ được gọi là các tai lửa và những vụ phun trào tầng nhật hoa. Tai lửa là những vụ phun trào dữ dội nhất trong Hệ Mặt Trời.
Cứ 11 năm, từ trường của mặt trời sẽ đổi cực cho nhau
4. VẾT ĐEN MẶT TRỜI
Vết đen Mặt Trời là các khu vực tối trên bề mặt Mặt Trời. Độ sáng bề mặt của vết đen vào khoảng 1/4 độ sáng của những vùng xung quanh (độ sáng này là rất nguy hiểm đối với mắt người). Nguyên nhân xuất hiện vết đen là do nhiệt độ của chúng thấp hơn các vùng xung quanh (nhiệt độ vết đen vào khoảng 4000 đến 5000 K, theo định luật Stefan-Boltzmann, trong khi vùng xung quanh vào khoảng 6000 K), một hiện tượng gây ra bởi các biến đổi từ trường rất mạnh trên Mặt Trời. Trong quá trình phát t triển, từ trường của vết đen cũng tăng dần.
Vết đen của Mặt Trời
và chuyển động khí quanh vết đen
II – HOẠT ĐỘNG
1. CHU KÌ MẶT TRỜI
Chu kỳ Mặt Trời là chu kì mà số lượng vết đen Mặt Trời thay đổi về số lượng. Chu kì được giới hạn bởi Năm Mặt trời hoạt động (năm có nhiều vết đen nhất) và Năm Mặt Trời tĩnh (năm có ít vết đen nhất). Điều này đã được những quan sát thiên văn từ thế kỷ XIX đến nay xác định. Thực ra, chu kì Mặt Trời chỉ là một nửa của chu kì 22 năm. Trong khoảng thời gian xảy ra chu kỳ Mặt Trời, từ trường của Mặt Trời có thể hoàn toàn đảo ngược.
II – HOẠT ĐỘNG
1. CHU KÌ MẶT TRỜI
Chu kỳ Mặt Trời có ảnh hưởng lớn đến thời tiết không gian, và cũng như khí hậu trên Trái Đất do độ sáng có mối quan hệ trực tiếp với hoạt động từ trường. Cực tiểu hoạt động của Mặt Trời có xu hướng tương quan với nhiệt độ lạnh hơn, và lâu hơn so với các chu kỳ mặt trời trung bình có xu hướng tương quan đến nhiệt độ nóng hơn.
1. CHU KÌ MẶT TRỜI
Lịch sử quan sát các vết đen mặt trời trong vòng 250 năm gần đây, cho thấy chu kỳ Mặt Trời khoảng ~11 năm.
2. QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG
Nó có quỹ đạo khoảng 25.000 năm ánh sáng từ lõi thiên hà, hoàn thành một chu kỳ quay mỗi 250 triệu năm hoặc hơn. 
Quỹ đạo của Mặt Trời xung quanh Ngân Hà được cho là dạng elip có một chút nhiễu do các nhánh xoắn ốc và sự phân bố khối lượng không đồng nhất của thiên hà. Thêm vào đó, Mặt Trời dao động lên và xuống so với mặt phẳng thiên hà khoảng 2,7 lần trong một quỹ đạo. Đều này tương tự với một dao động điều hòa đơn giản không có lực kéo nào.
3. CHIẾU SÁNG VÀ TỎA NHIỆT
Xem “Phim khoa học về Mặt Trời”
III – NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Ánh sáng nói riêng, hay bức xạ điện từ nói chung, từ bề mặt của Mặt Trời được xem là nguồn năng lượng chính cho Trái Đất. Hằng số năng lượng Mặt Trời được tính bằng công suất của lượng bức xạ trực tiếp chiếu trên một đơn vị diện tích bề mặt Trái Đất; nó bằng khoảng 1370 Watt trên một mét vuông. Ánh sáng Mặt Trời bị hấp thụ một phần trên bầu khí quyển Trái Đất, nên một phần nhỏ hơn tới được bề mặt Trái Đất, gần 1.000 Watt/m² năng lượng Mặt Trời tới Trái Đất trong điều kiện trời quang đãng khi Mặt Trời ở gần thiên đỉnh. Năng lượng này có thể dùng vào các quá trình tự nhiên hay nhân tạo.
ỨNG DỤNG CỦA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
1. NHIỆT MẶT TRỜI
a) Nước nóng :
Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để làm nóng nước. 
 Các loại phổ biến nhất của máy nước nóng năng lượng mặt trời được sơ tán thu ống (44%) và thu gom tấm kính phẳng (34%) thường được sử dụng nước nóng trong nước; và các tấm thu không tráng nhựa (21%) sử dụng chủ yếu để làm nóng bể bơi.
b) Hệ thống sưởi ấm, làm mát và thông gió :
Một ống khói năng lượng mặt trời (hoặc ống khói nhiệt, trong bối cảnh này) là một hệ thống thông gió năng lượng mặt trời thụ động bao gồm một trục thẳng đứng kết nối nội thất và ngoại thất của một tòa nhà. Do sự nóng lên của ống khói, không khí bên trong được đun nóng gây ra một updraft kéo không khí thông qua tòa nhà. Hiệu suất có thể được cải thiện bằng cách sử dụng kính và vật liệu nhiệt khối theo cách bắt chước nhà kính.
c) Xử lí nước :
Chưng cất năng lượng mặt trời có thể được sử dụng để làm cho mặn hoặc nước lợ uống được. 
Năng lượng mặt trời có thể được sử dụng trong một ao nước ổn định để điều trị nước thải mà không có hóa chất hoặc điện. 
d) Nấu ăn :
Bếp năng lượng mặt trời sử dụng ánh sáng mặt trời để nấu nướng, làm khô và khử trùng. Chúng có thể được nhóm lại thành ba loại lớn: bếp hộp, bếp tấm và bếp phản xạ. Bếp năng lượng mặt trời đơn giản nhất là bếp hộp đầu tiên được xây dựng bởi Horace de Saussure vào năm 1767. Bếp hộp cơ bản bao gồm một thùng cách nhiệt có nắp đậy trong suốt. Nó có thể được sử dụng hiệu quả với bầu trời u ám một phần và thường sẽ đạt đến nhiệt độ 90-150 °C.
Bát năng lượng mặt trời tại Auroville, Ấn Độ, tập trung ánh sáng mặt trời trên một bộ thu lưu động để sản xuất hơi cho nấu ăn.
2. ĐIỆN MẶT TRỜI
Điện mặt trời là việc chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện, hoặc trực tiếp bằng cách sử dụng quang điện (PV), hoặc gián tiếp bằng cách sử dụng điện mặt trời tập trung (CSP). Hệ thống CSP sử dụng ống kính, gương và các hệ thống theo dõi để tập trung một khu vực rộng lớn của ánh sáng mặt trời vào một chùm nhỏ. PV chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện.
* Pin mặt trời, hay tế bào quang điện (PV), tế bào năng lượng mặt trời là một thiết bị chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện bằng cách sử dụng hiệu ứng quang điện. 
Công viên quang điện Lieberose 71,8 MW tại Đức
3. HÓA NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Quá trình hóa học năng lượng mặt trời sử dụng năng lượng mặt trời để dẫn dắt phản ứng hóa học. Các quá trình này đã bù đắp năng lượng mà nếu không sẽ phải đến từ nguồn nhiên liệu hóa thạch và cũng có thể chuyển đổi năng lượng mặt trời thành nhiên liệu thỏa mãn điều kiện lưu trữ và vận chuyển. Năng lượng mặt trời gây ra các phản ứng hóa học có thể được chia thành nhiệt hóa hoặc quang hóa. Một loạt nhiên liệu có thể được sản xuất bởi quang hợp nhân tạo
Xem video về
“Nguyên lí hoạt động của pin Mặt Trời”
4. XE NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
Xe sử dụng các tấm pin mặt trời năng lượng phụ trợ, chẳng hạn như cho điều hòa không khí, để giữ cho nội thất mát mẻ, do đó giảm nhiên liệu.
Xe đua Nuna3 
Helios UAV trong chuyến bay sử dụng năng lượng mặt trời
CÁM ƠN MỌI NGƯỜI ĐÃ LẮNG NGHE!