Đây là câu hỏi mà nhiều người thắc mắc. Chúng ta nhìn thấy cùng một mặt của mặt trăng mỗi ngày. Mọi thiên thể đều quay, vậy tại sao Mặt Trăng lại "cứng đầu" và từ chối quay?
Trên thực tế, có hai sự hiểu lầm về câu hỏi này: một là Mặt Trăng không phải là không quay, mà nó chỉ quay chậm; Thứ hai là có nhiều thiên thể trong không gian quay theo cùng cách với Mặt Trăng, và "sự bướng bỉnh" này không chỉ có ở Mặt Trăng.
Sự quay của mặt trăng được gọi là khóa thủy triều
Khóa thủy triều là gì? Nghĩa là, do lực hấp dẫn giữa các thiên thể, chúng sẽ ảnh hưởng đến sự quay của nhau. Trong phạm vi tương tác hấp dẫn, hai thiên thể này không chỉ chịu ảnh hưởng của lực hấp dẫn mà còn chịu ảnh hưởng của lực thủy triều. Lực hấp dẫn và lực thủy triều nói chung là tác động của lực hấp dẫn, nhưng vẫn có một số điểm khác biệt. Lực hấp dẫn là lực giữa hai thiên thể như một tổng thể, và lực thủy triều là một hiệu ứng nhất định gây ra bởi các lực hấp dẫn khác nhau ở các vị trí khác nhau trên một thiên thể.
Định luật vạn vật hấp dẫn có thể được biểu thị bằng công thức sau: F=GMm/R^2. Công thức này có nghĩa là giá trị của lực hấp dẫn F tỉ lệ thuận với tích của hằng số hấp dẫn G và khối lượng của hai thiên thể M và m, và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách R giữa M và m.
Nhưng giá trị hấp dẫn tổng thể này chỉ giải thích được sự tương tác tổng thể giữa hai thiên thể và là công thức để tính giá trị hấp dẫn tổng thể. Khi trọng lực tác động lên một thiên thể, sự phân bố lực ở các phần khác nhau của thiên thể là không đều. Theo định luật cho rằng độ lớn của lực hấp dẫn tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách, lực hấp dẫn sẽ lớn nhất khi bề mặt của các thiên thể gần nhau nhất. Khi khoảng cách tăng lên, lực hấp dẫn sẽ nhanh chóng suy yếu, tạo ra lực kéo không đều lên các phần khác nhau của thiên thể và khi thiên thể quay, lực ép và lực cọ xát sẽ hình thành.
Hiệu ứng này sẽ làm biến dạng bề mặt của các thiên thể. Hiệu ứng dễ thấy nhất chính là chất lỏng. Thủy triều hình thành trên Trái Đất chủ yếu là do mối quan hệ lực thủy triều giữa Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng. Lực thủy triều không chỉ ảnh hưởng đến chất lỏng mà còn có thể gây biến dạng và méo mó cho các vật thể cứng như đá. Chỉ là sự biến dạng nhỏ hơn và khó có thể nhìn thấy bằng mắt thường.
Tác động lâu dài của lực thủy triều này sẽ khiến tốc độ quay của các thiên thể ngày càng chậm lại. Cuối cùng, trong mối quan hệ hấp dẫn lẫn nhau, thiên thể nhỏ hơn sẽ bị khóa thủy triều trước, nghĩa là một mặt sẽ luôn hướng về thiên thể lớn hơn và dường như ngừng quay. Khi Mặt Trăng và Trái Đất lần đầu tiên hình thành mối quan hệ chủ-vệ tinh (Trái Đất là hành tinh chủ và Mặt Trăng là vệ tinh của Trái Đất), tốc độ quay của Mặt Trăng tương đối nhanh. Có lẽ sau hàng trăm triệu năm chịu sức kéo của thủy triều, nó dần dần trở thành như ngày nay.
Trên thực tế, Mặt Trăng vẫn đang quay.
Cái gọi là khóa thủy triều có nghĩa là sự quay và quay được đồng bộ hóa, nhưng không có nghĩa là không có sự quay. Mặt trăng luôn hướng một mặt về phía Trái đất, nhưng với người trên Trái đất, nó dường như không quay. Tuy nhiên, nếu bạn nhìn vào toàn bộ hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng từ xa trong không gian, bạn sẽ thấy rằng Mặt Trăng vẫn quay, nhưng nó đồng bộ với quỹ đạo của Trái Đất và quay rất chậm.
Chu kỳ quỹ đạo của Mặt Trăng là 27,32 ngày, nghĩa là Mặt Trăng mất 27,32 ngày để quay quanh Trái Đất. Có vẻ như Mặt trăng luôn hướng về Trái đất, nhưng thực tế, khi quay quanh Trái đất, nó cũng tự quay một vòng. Đây là sự đồng bộ giữa chuyển động quay và chuyển động tròn. Nếu nó không quay trong khi quay quanh Trái Đất, chúng ta sẽ thấy một mặt trăng khác trên Trái Đất, như được mô tả ở phía bên phải của hình ảnh phía trên.
Nhiều mặt trăng trong hệ mặt trời bị khóa thủy triều
Có 8 hành tinh chính trong hệ mặt trời, trong đó có 4 hành tinh đất đá, giống như Trái Đất của chúng ta, được bao quanh bởi một lớp thạch quyển có mật độ và độ cứng cao. Đó là Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa và Trái Đất. Hiện nay, cả Sao Thủy và Sao Kim đều chưa được phát hiện có vệ tinh. Trái Đất có một vệ tinh là Mặt Trăng và Sao Hỏa có hai vệ tinh là Phobos và Deimos.
Ngoài bốn hành tinh đất đá, còn có bốn hành tinh khí hoặc hành tinh Mộc Tinh. Đặc điểm của các hành tinh này là chúng rất lớn, có khối lượng và thể tích lớn. Hành tinh nhỏ nhất, Sao Thiên Vương, có khối lượng gấp 14,5 lần khối lượng Trái Đất, và hành tinh lớn nhất, Sao Mộc, có khối lượng gấp 318 lần khối lượng Trái Đất. Những hành tinh khổng lồ này có nhiều vệ tinh, bao gồm 79 vệ tinh của Sao Mộc, 82 vệ tinh của Sao Thổ, 27 vệ tinh của Sao Thiên Vương và 14 vệ tinh của Sao Hải Vương.
Nhiều vệ tinh trong số này, giống như Mặt Trăng, bị khóa thủy triều vào ngôi sao chủ của chúng. Có 32 vệ tinh bị khóa thủy triều đã biết của các hành tinh lớn, bao gồm 2 vệ tinh của Sao Hỏa, 8 vệ tinh của Sao Mộc, 15 vệ tinh của Sao Thổ, 5 vệ tinh của Sao Thiên Vương và 2 vệ tinh của Sao Hải Vương. Những vệ tinh bị khóa này luôn hướng về ngôi sao chủ của chúng, trông rất trung thành. Nhưng để đạt được điều này, nó phải tự quay một vòng quanh trục của nó khi quay quanh mặt trời, nếu không nó sẽ không thể thể hiện được sự chân thành của mình mọi lúc.
Về mặt lý thuyết, tất cả các thiên thể cuối cùng đều sẽ bị khóa thủy triều.
Một số người tin rằng chu kỳ tự quay của Sao Thủy và Sao Kim rất dài, 58,5 ngày Trái Đất đối với Sao Thủy và 243 ngày Trái Đất đối với Sao Kim, cả hai đều gần với chu kỳ quỹ đạo của chúng và thậm chí còn dài hơn chu kỳ quỹ đạo của Sao Kim. Điều này là do lực hấp dẫn của mặt trời. Tuy nhiên, tuyên bố này còn gây tranh cãi. Mọi người tin rằng tốc độ quay và chuyển động tròn hiện tại của các hành tinh và các góc nghiêng khác nhau của trục quay của chúng được xác định bởi các yếu tố rất phức tạp và liên quan đến một số sự kiện thiên thể trong giai đoạn đầu và sau hình thành hệ mặt trời.
Nhưng tốc độ quay của tất cả các hành tinh đang chậm lại, điều đó có nghĩa là lực hấp dẫn của mặt trời đang tác động lên các hành tinh, khiến các hành tinh có xu hướng bị khóa thủy triều. Đồng thời, mặt trời cũng bị lực hấp dẫn của các hành tinh kéo xuống và có xu hướng bị khóa lại.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng 600 triệu năm trước, Trái Đất chỉ mất 22 giờ để quay một vòng, nhưng hiện nay phải mất 24 giờ. Dựa trên sự thay đổi này, chúng ta có thể tính toán rằng chu kỳ quay chậm lại 0,012 mili giây mỗi năm. Nếu xu hướng này tiếp tục chậm lại theo đường thẳng, trong một tỷ năm nữa, tốc độ quay của Trái Đất sẽ chậm lại 12.000 giây, do đó một ngày và một đêm sẽ mất 27,33 giờ; và trong năm tỷ năm, một vòng quay sẽ kéo dài thêm 60.000 giây, do đó một ngày và một đêm sẽ mất 36,67 giờ.
Tuổi thọ của hệ mặt trời chỉ khoảng 5 tỷ năm, điều đó có nghĩa là khi thế giới bị hủy diệt, Trái đất vẫn chưa bị khóa thủy triều với Mặt trời. Do đó, mặc dù tất cả các hành tinh và ngôi sao đều có xu hướng bị khóa thủy triều do lực hấp dẫn, nhưng thực tế chúng có thể không bị khóa trong suốt vòng đời của chúng.
Vậy thôi, chào mừng các bạn đến thảo luận, cảm ơn các bạn đã đọc.
Bản quyền thuộc về Space-Time Communication. Vi phạm và đạo văn là hành vi phi đạo đức. Xin hãy hiểu và hợp tác.
