Tại sao Trái đất có thể tự quay xung quanh trục?

Tại sao Trái đất có thể tự quay xung quanh trục?

Mấy trăm năm trước, con người đã đưa ra rất nhiều phương pháp chứng minh Trái đất tự quay, “quả lắc Phu-côn” nổi tiếng đã cho chúng ta nhìn thấy một cách chính xác sự tự quay của Trái đất. Nhưng tại sao Trái đất có thẻ tự quay xung quanh trục? Và tại sao Trái đất có thể quay xung quanh Mặt trời? Đây là một vấn đề làm cho các nhà khoa học cảm thấy rất hứng thú trong nhiều năm liền. Xem xét sơ lược thì sự quay là một hình thức vận động cơ bản của nhiều thiên thể trong vũ trụ, nhưng để trả lời vấn đề này một cách chính xác, trước tiên còn cần phải làm rõ Trái đất và hệ Mặt trời hình thành như thế nào. Sự khám phá ra hiện tượng tự quay và hiện tượng quay xung quanh của Trái đất có mối tương quan mật thiết đến sự hình thành hệ Mặt trời.

Những lí luận về thiên văn học hiện đại cho rằng, hệ Mặt trời được hình thành từ cái gọi là Tinh vân nguyên thuỷ. Tinh vân nguyên thuỷ là một mảng mây khí lớn và rất loãng, 5 tỉ năm trước đã chịu ảnh hưởng rối loạn và co lại phía trung tâm dưới tác động của lực hấp dẫn. Trải qua thời gian biến đổi dài đằng đẵng, mật độ vật chất của bộ phận trung tâm ngày càng lớn, nhiệt độ cũng cao hơn, cuối cùng đạt đến mức độ có thể dẫn đến phản ứng nhiệt hạch và chuyển hoá thành Mặt trời. Thể khí còn sót lại xung quanh Mặt trời dần dần hình thành một lớp thể khí xoay tròn hình cái chậu, trải qua quá trình co lại, lại va đập, tích tụ, lớp thể khí này từng bước tích tụ thành các hòn chất rắn, hành tinh nhỏ, hành tinh nguyên thuỷ, cuối cùng hình thành các thiên thể trong hệ Mặt trời như các tiểu hành tinh và đại hành tinh độc lập.

Chúng ta biết rằng, cần đo độ chuyển động nhanh chậm của vật thể theo đường thẳng, có thể dùng tốc độ để biểu thị, vậy thì dùng cái gì để đo lường trạng thái quay tròn của vật thể? Có một cách là dùng “lượng chuyển động góc”. Đối với một vật thể chuyển động xung quanh một điểm cố định thì lượng chuyển động góc của nó bằng chất lượng nhân với tốc độ và nhân tiếp với khoảng cách giữa vật thể này và điểm cố định. Trong vật lý học có định luật bảo tồn lượng chuyển động góc rất quan trọng, đó là: Một vật thể chuyển động, nếu không chịu tác động của ngoại lực thì lượng chuyển động của góc của nó sẽ không biến đổi theo sự biến đổi hình dạng của vật thể. Ví dụ: một diễn viên múa Balê, khi đang quay đột nhiên thu cánh tay lại (khoảng cách giữa tâm và điểm cố định nhỏ đi) thì tốc độ quay của người đó sẽ nhanh hơn, bởi vì chỉ có vậy mới có thể bảo đảm vai trò quan trọng trong việc nảy sinh tốc độ tự quay của Trái đất.

Thì ra việc hình thành tinh vân nguyên thuỷ của hệ Mặt trời đã có kèm theo lượng chuyển động góc. Sau khi hình thành hệ thống Mặt trời và hành tinh, lượng chuyển động góc của nó không bị giảm đi, nhưng sẽ có sự phân bổ lại, trong quan trọng tích tụ vật chất lâu dài, các thiên thể lần lượt đạt đến lượng chuyển động góc nhất định từ trong các tinh vân nguyên thuỷ. Do lượng chuyển động góc được giữ cố định, trong quan trọng co lại, tốc độ quay của các hành tinh cũng sẽ tăng lên ngày càng nhanh. Trái đất cũng không là ngoại lệ, lượng chuyển động góc mà nó đạt được phân bố chủ yếu trong việc Trái đất quay quanh Mặt trời, Trái đất quay quanh Mặt trăng và Trái đất tự chuyển động, nhưng cần phân tích chính xác sự chuyển động của Trái đất xung quanh các hành tinh lớn và sự tự vận động của Trái đất, cũng cần sự cố gắng trong công tác nghiên cứu của các nhà khoa học ngày nay.

Vì sao Trái đất lại nóng lên?

Đioxit cacbon cùng với hơi nước hình thành nên một lớp mỏng bao phủ Trái đất, nó cho nhiệt lượng từ Mặt trời phát ta đi tới mặt đất một cách dễ dàng, nhưng lại hấp thụ nhiệt lượng từ mặt đất tán xạ vào không gian rồi lại phát đi đại bộ phận nhiệt lượng đó xuống lại mặt đất. Điều đó có hiệu quả giống như cái nhà bằng kính hoặc tấm chất dẻo mỏng. Nên hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhà kính.

Nếu nồng độ đioxit cacbon tăng gấp đôi, nhiệt độ không khí trung bình tại mặt đất liền tầng 2 – 3 độ C. Trong giai đoạn 1940 đến 1965, nhiệt độ không khí trung bình ở vào trạng thái giảm sau 1980 có xu thế tăng lên.

Trái đất nặng bao nhiêu?

Trái đất có khối lượng bằng 5,98 x 1027 gam, xấp xỉ 6 triệu triệu triệu kilôgam. Trọng lượng của một vật thể nặng tỷ lệ thuận khối lượng Trái đất và tỷ lệ nghịch với bán kính Trái đất (6.370 km). Nếu xác định được hằng số tỷ lệ (hằng số vạn vật hấp dẫn) trong mối quan hệ đó thì có thể tính ra trọng lượng của Trái đất. Giữa thế kỷ XVIII, nhà khoa học Anh Cavendis thông qua thử nghiệm đã rút ra được trị số chính xác của hằng số đó. Cho nên khối lượng của Trái đất cũng tính ra được.

Biết bán kính Trái đất có thể tính được thể tích của Trái đất bằng 1,08 x 1027 cm2 khối lượng riêng trung bình của Trái đất bằng khối lượng chia cho thể tích bằng 5,52 g/cm3, khối nham thạch trên bề mặt Trái đất lớn gấp đôi. Cho nên qua đó có thể đoán hết, trong lòng đất có thể có các chất thuộc kim loại nặng như sắt, niken…

Trái đất quay xung quanh Mặt trời như thế nào?

Tính theo công thức định luật vạn vật hấp dẫn của Issac Niutơn, lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trời khoảng 3,5 tỷ Niutơn. Tốc độ chuyển động theo chu vi hình tròn của Trái đất quanh Mặt trời đạt 30 km/s. Do có lực li tâm quán tính sản sinh ra và lực hấp dẫn của Mặt trời với Trái đất là ngang nhau, làm cho Trái đất không bị lệch mà trái lại, luôn quay xung quanh Mặt trời.

Sự thực là, quỹ đạo của Trái đất không phải là hình tròn mà là hình bầu dục. Đầu tháng một hàng năm, Trái đất đi qua một điểm gần nhất với Mặt trời ở trên quỹ đạo, trên phương diện thiên văn học gọi đó là điểm cận nhật, lúc này, Trái đất cách Mặt trời 147,100 triệu km. Còn vào đầu tháng 7, Trái đất đi qua một điểm xa với Mặt trời nhất, đó được gọi là điểm viễn nhật; lúc này, Trái đất cách Mặt trời 152,1triệu km. Căn cứ vào số liệu này, Mặt trời mà chúng ta nhìn thấy vào tháng 1 to hơn một chút so với Mặt trời mà chúng ta nhìn thấy vào tháng 7 hàng năm. Nhưng quỹ đạo của t là một hình bầu dục gần bằng hình tròn, vì thế sự khác biệt này trên thực tế không rõ ràng, mắt thường không thể nào nhìn thấy được, chỉ có thông qua việc đo đạc tỷ mỉ mới có thể phát hiện ra được.

Quan trắc chính xác hơn nữa sẽ cho chúng ta biết rằng quỹ đạo của Trái đất và hình bầu dục vẫn có sự khác biệt nho nhỏ, đó là vì Mặt trăng và sao Hoả, sao Kim và các hành tinh khác đều dùng lực hấp dẫn của chúng tác động đến sự chuyển động của Trái đất. Nhưng chúng rất nhỏ so với Mặt trời, tác dụng của lực hấp dẫn đối với Trái đất là rất nhỏ, khó mà so được với Mặt trời, cho nên quỹ đạo của Trái đất vẫn rất giống với hình bầu dục.

Nói một cách nghiêm túc, quỹ đạo quay của Trái đất là một đường cong phức tạp, đường cong này gần như một hình bầu dục với độ chênh lệch rất nhỏ. Các nhà thiên văn học đã hoàn toàn nắm bắt được quy luật chuyển động phức tạp này của Trái đất.