Tại sao Mặt trăng quay quanh Trái đất

Theo NASA, một "ngày Mặt trăng" bằng khoảng 29,53 ngày Trái đất. Nói cách khác, trong khi Trái đất hoàn thành một vòng quay sau mỗi 24 giờ thì Mặt trăng sẽ trải qua một lần Mặt trời mọc khoảng 709 giờ/lần.

Cũng như nhiều thiên thể, chuyển động quay của Mặt trăng có thể là tàn tích từ quá trình tạo ra nó. Theo giả thuyết va chạm khổng lồ, khoảng 4,5 tỷ năm trước, một thiên thể có kích thước gần bằng Sao Hỏa đã đâm vào Trái đất khi đó vẫn đang phát triển.

Vật thể lý thuyết này được gọi là Theia. Sức nóng từ tác động của Theia có thể đã tạo ra các đại dương magma bằng cách làm tan chảy lớp vỏ Trái đất và khiến Trái đất phóng các hạt hóa hơi đang quay vào không gian.

Theo giả thuyết va chạm khổng lồ, những đám mây bụi và khí này quay tròn do lực của vụ va chạm ban đầu. Cuối cùng, những hạt xoáy này kết hợp với nhau, bởi vì khối lượng thu hút khối lượng. Khi khí ngưng tụ, nó thực sự bắt đầu quay nhanh hơn.

Ví dụ, khi một vận động viên trượt băng nghệ thuật ôm cánh tay của họ khi quay trên băng. Khối lượng của vận động viên trượt băng nhỏ gọn hơn khi tay ở giữa của họ, do đó vận động viên trượt băng tăng tốc độ. Điều này là do mô-men động lượng của được bảo toàn, cần nhiều lực hơn để quay một vật thể xa trọng tâm hơn. Vì vậy, nếu cánh tay của vận động viên trượt băng nghệ thuật hướng ra ngoài, họ quay chậm hơn và khi họ thay đổi bằng cách ôm cánh tay vào, họ sẽ quay nhanh hơn.

Trong khi đó, Mặt trăng đã giữ mô-men động lượng kể từ vụ va chạm ban đầu hàng tỷ năm trước.

Không giống như Trái đất, Mặt trăng không có khí quyển nên không có lực cản của không khí để làm chậm các vật thể chuyển động. Vì vậy, một khi các vật thể đang quay, chúng có xu hướng tiếp tục quay.

Cũng có những giả thuyết khác về cách Trái đất có Mặt trăng. Một là lý thuyết bắt giữ, trong đó Mặt trăng là một vật thể lang thang, giống như một tiểu hành tinh, bị thu giữ bởi lực hút của Trái đất. Theo lý thuyết này, Mặt trăng được tạo ra ở một nơi khác trong Hệ Mặt trời và sau đó bắt đầu quay quanh Trái đất khi nó đi ngang qua. Vì vậy, nó đã có một vòng quay riêng khi bị kéo vào trường hấp dẫn của Trái đất.

Một giả thuyết khác là thuyết đồng hình thành, trong đó Mặt trăng được tạo ra cùng lúc với Trái đất. Trong giả thuyết này, hai vật thể có khối lượng lớn gấp 5 lần kích thước của Sao Hỏa đã đâm vào nhau. Trái đất và Mặt trăng của nó sau đó ngưng tụ ra khỏi các đám mây vật chất do va chạm.

Tuy nhiên, chính Trái đất mới thiết lập tốc độ quay của Mặt trăng. Mặt trăng hoàn thành một vòng quay trong khoảng 27 ngày gần bằng với thời gian Mặt trăng quay quanh Trái đất: 27,32 ngày. Kết quả là con người trên Trái đất chỉ từng nhìn thấy một mặt của Mặt trăng. Nếu một ngày Mặt trăng dài hơn hoặc ngắn hơn, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy tất cả bề mặt của Mặt trăng khi Mặt trăng quay quanh Trái đất.

Trên thực tế, quỹ đạo và chuyển động quay không hoàn toàn khớp nhau bởi vì Trái đất thực sự di chuyển trong một quỹ đạo hình elip giống hình bầu dục.

Khi Mặt trăng quay quanh Trái đất, nó quay để giữ cùng một phía đối diện với chúng ta. Một vòng quay có cùng khoảng thời gian với một quỹ đạo, hay nói cách khác là khoảng một tháng. Nói cách khác, Trái đất và Mặt trăng tác dụng lực hấp dẫn lên nhau và lực hấp dẫn tác dụng luôn mạnh nhất khi hai thiên thể đối diện trực tiếp với nhau khiến cả Trái đất và Mặt trăng đều giãn ra một chút khi chúng bị kéo vào hướng khác.

Kết quả, Mặt trăng bị kéo dài thành hình elip với trục dài nhất của nó luôn hướng về phía chúng ta. Đây cũng là nguyên nhân gây ra thủy triều trên Trái đất mỗi ngày.

Một mô hình của các nhà nghiên cứu tại Harvard và Viện SETI thậm chí còn ước tính rằng Trái đất sơ khai có một ngày ngắn nhất là 2,5 giờ tại thời điểm va chạm với Theia. Tuy nhiên, do lực hấp dẫn liên tục kéo theo trục dài nhất của Mặt trăng hướng về phía Trái đất nên ngày của Trái đất và Mặt trăng kéo dài theo thời gian.

Trang Phạm

Tham khảo thêm

Theo Live Science

Vì sao Mặt trăng quay quanh Trái đất? Đây không phải là sự tình cờ. Nó được gọi là ‘chuyển động quay đồng bộ’ và là kết quả của lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trăng.

Manh mối lớn nhất giải thích tại sao Mặt trăng luôn trông khác khi bạn nhìn lên bầu trời là nó liên tục chuyển động trong mối quan hệ với Trái đất và Mặt trời. Nó xuất hiện ở những nơi khác nhau và vào những thời điểm khác nhau vì nó quay quanh Trái đất.

Và nó dường như có các pha bởi vì lượng bề mặt Mặt Trăng được tắm dưới ánh sáng mặt trời mà chúng ta có thể nhìn thấy từ Trái đất phụ thuộc vào vị trí của chúng ta và Mặt trời. Biết được vũ điệu giữa Mặt trăng, Trái đất và Mặt trời này diễn ra như thế nào cho phép chúng ta hiểu được diện mạo thay đổi liên tục của Mặt trăng.

Sự thật về Mặt trăng: Các pha của Mặt trăng lặp lại sau mỗi 29,5 ngày, nhưng quỹ đạo quay quanh Trái đất chỉ mất 27 ngày.

Tại sao? Trong thời gian đó, khi Mặt trăng chuyển động quanh Trái đất, Trái đất cũng chuyển động quanh Mặt trời. Mặt Trăng phải đi xa hơn một chút trên đường đi để bù lại khoảng cách đã tăng thêm và hoàn thành chu kỳ pha của nó.

Mặt trăng quay quanh Trái đất vì Mặt trăng đang không ngừng chuyển động, tuy sức hút của Trái đất cố kéo Mặt trăng về phía Trái đất, nhưng tốc độ chuyển động nhanh của Mặt trăng đã khắc phục được sức hút của Trái đất đối với nó bởi thế Mặt trăng mới quay quanh Trái đất chứ không bay đi xa và cũng không bị rơi xuống.

Quỹ đạo quay quanh Trái đất của Mặt trăng là 27,32 ngày và khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trăng là 384.000 km. Nếu con người đi bộ từ Trái đất đến Mặt trăng thì phải mất 9 năm. Nếu như đi phi thuyền vũ trụ thì mỗi lần đi về từ Trái đất đến mặt trăng phải mất hơn 7 ngày.

Tuy nhiên, các nhà khoa học cho rằng Mặt trăng đang dịch chuyển với vận tốc 3,8cm/năm cách xa khỏi Trái đất. Con số này khá nhỏ nên chúng ta không thể thấy được bằng mắt thường.

Với tốc độ này thì trong 10.000 năm qua, Mặt trăng đã đi xa khỏi Trái đất được 380 mét. Và như vậy phải mất khoảng 5 tỷ năm nữa Mặt trăng mới đi được 200.000 km. Dù thế, khi đó Mặt trăng vẫn sẽ ở trong quỹ đạo của Trái đất với một chu kỳ khác hơn bây giờ.

5 tỷ năm nữa cũng là thời điểm Mặt trời đi vào giai đoạn phồng to lớp vỏ và trở thành sao khổng lồ đỏ to lớn tới mức nghiền nát Sao Kim, Sao Thủy và cả Trái đất lẫn Mặt trăng. Đó là một khoảng thời gian quá dài so với một đời người nên chúng ta không cần lo lắng về điều này.

Một câu hỏi đặt ra là vì sao Mặt trăng lại dịch chuyển đi xa khỏi Trái đất? Lý do là vì Mặt trăng tự quay quanh Trái đất, song lại bị khóa thủy triều với hành tinh của chúng ta. Do đó chu kỳ quỹ đạo của Mặt trăng trùng với chu kỳ tự quay của nó, nên Mặt trăng luôn hướng về phía Trái đất.

Do Mặt trăng và Trái đất có lực hấp dẫn nhau nên cả hai bị phồng lên ở phần hướng về nhau. Trong khi đó, Trái đất có chu kỳ tự quay ngắn hơn của Mặt trăng nên chỗ phồng do Mặt trăng gây ra trên bề mặt Trái đất liên tục di chuyển. Từ đó khiến Trái đất quay nhanh hơn so với chuyển động quỹ đạo của Mặt trăng.

Lực hấp dẫn của Mặt trăng lại kéo Trái đất quay chậm lại làm cho năng lượng quay giảm. Năng lượng này lại được chuyển hóa trực tiếp qua khiến Mặt trăng quay nhanh hơn. Điều này khiến Mặt trăng tự dịch chuyển ra xa hơn theo định luật gia tốc.

>> Mặt trăng và Trái đất cái nào lớn hơn?

“Từ Trái Đất nhìn lên chỉ thấy một mặt của Mặt Trăng còn mặt kia giống như bị e thẹn mà luôn dấu đi, ta không nhìn thấy được. Cùng với sự phát triển ngày càng tốt của các thiết bị thiên văn, người ta đã hiểu được tương đối rõ phía Mặt Trăng hướng về Trái Đất, nhưng phía dấu mặt kia thì còn biết rất ít.

Ngày nay người ta dùng những thiết bị vũ trụ mang người người và không mang người bay đến phía sau Mặt Trăng để chụp ảnh, dùng sóng vô tuyến truyền về hoặc trực tiếp mang ảnh về Trái Đất, như thế mới biết được nó như thế nào. Ngược lại với mặt chính, địa hình sau của Mặt Trăng lồi lõm không bằng phẳng, nhấp nhô rất rõ. Mặt bằng chỉ chiếm diện tích rất ít, còn phần lớn là các dãy núi vòng tròn.

Mặt Trăng vì sao lại mãi mãi chỉ có một mặt hướng về Trái Đất, còn mặt kia không quay lại?

Đó là vì Mặt Trăng một mặt quay quanh Trái Đất, một mặt nó tự quay. Hơn nữa thời gian nó tự quay một vòng vừa bằng với thời gian nó quay quanh Trái Đất một vòng đều là 27,3 ngày. Cho nên khi Mặt Trăng quay quanh Trái Đất được một góc thì nó cũng vừa đúng quay quanh mình một góc như thế. Nếu Mặt Trăng quay quanh Trái Đất được 3600 thì cũng vừa đúng nó tự quay một vòng, cho nên nó chỉ có một mặt hướng về Trái Đất còn mặt kia luôn luôn ngược lại với Trái Đất.

Bởi vì Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất theo quỹ đạo hình elíp, tốc độ quay không đồng đều như tốc độ tự quay. Trục tự quay của nó lại không vuông góc với mặt phẳng chứa quỹ đạo quay quanh Trái Đất, do đó chúng ta chỉ có thể nhìn thấy một phần của Mặt Trăng. Như vậy tính ra ta chỉ có thể nhìn thấy phần Mặt Trăng sáng chiếm khoảng 59% diện tích của bề mặt Mặt Trăng.

Chính xác ra thì chu kỳ tự quay của Mặt Trăng và chu kỳ Mặt Trăng quay quanh Trái Đất không phải luôn luôn như nhau. Mấy tỷ năm trước tốc độ tự quay của Mặt Trăng nhanh hơn ngày nay rất nhiều. Vì lực hút của Trái Đất mạnh khiến cho tốc độ tự quay của Mặt Trăng giảm dần, đến nay vừa đúng bằng với chu kỳ quay quanh Trái Đất của nó.

Trong tương lai Mặt Trăng sẽ dần dần cách xa Trái Đất, cho nên chu kỳ Mặt Trăng quay quanh Trái Đất sẽ dài ra, còn chu kỳ tự quay của Trái Đất cũng sẽ dài ra. Ước khoảng 5 tỷ năm nữa, một lúc nào đó một ngày trên Trái Đất sẽ bằng với thời gian một vòng Mặt Trăng quay quanh Trái Đất, tức là một ngày bằng với một tháng, tương đương với 43 ngày hiện nay. Lúc đó một mặt của Trái Đất lại hướng về Mặt Trăng chứ không còn là một mặt của Mặt Trăng hướng về Trái Đất . Những người sống ở phía sau của Trái Đất không hướng về Mặt Trăng phải đi một cuộc du lịch rất dài mới có thể nhìn thấy bề mặt bên kia của Mặt Trăng.”

Twitter Facebook LinkedIn