Trái Đất và hệ Mặt Trời

nào là mặt trăng. Mặt Trăng và Trái Đất được sinh tách riêng ra? Không hẳn là như vậy. Đứng đầu là giả thuyết cho rằng vệ tinh Mặt Trăng được hình thành từ một phần của Trái Đất, không lâu sau khi Trái Đất của chúng ta hình thành. Một vật thể cỡ Sao Hoả đã đâm sầm vào hành tinh của chúng ta. Vật thể bị phá hủy, những mảnh vụn bay tung toé, phần lớn rơi vào quĩ đạo quanh Trái Đất và tập hợp lại tạo nên Mặt Trăng. Trong khi đó, Trái Đất xinh đẹp hầu như không ảnh hưởng gì. Trái Đất có khí hậu tồi tệ nhất trong hệ Mặt Trời? Hầu hết mọi người vẫn cho rằng như vậy! Nhưng vẫn còn nhiều nơi khác có khí hậu hoang tàn hơn. Sao Hoả có thể hứng chịu những trận cuồng phong lớn gấp 4 lần ở Texas. Bão bụi trên hành tinh đỏ này có thể che khuất toàn bộ trái cầu. Sao Thổ từng có một trận cuồng phong có thể bao phủ diện tích lớn gấp đôi hành tinh chúng ta và chúng kéo dài tới ít nhất 3 thế kỷ (trên hành tinh này còn có một trận bão khác lớn hơn) . Sao Kim là một địa ngục sống và Sao Diêm Vương thông thường băng giá hơn nơi lạnh lẽo nhất trên Trái Đất (Có ý kiến cho rằng, có thể một ngày nào đó, thực tế Sao Diêm Vương sẽ trở thành ốc đảo nghỉ ngơi cho chúng ta.). Sao Thổ là hành tinh duy nhất có vành đai bao quanh? Sao Thổ là có các vành đai rõ nhất. Nhưng Sao Mộc và Sao Hải Vương đều có các hệ thống vành đai nhưng mờ nhạt hơn. Và ngay cả Trái Đất cũng có đã có thể có một vành đai như vậy do các mảnh đá bay qua. Nếu bạn được sắp xếp Trái Đất, Mặt Trăng và Sao Hoả giống như búp bê Matryoshka, thì bạn sẽ xếp thế nào? Sao Hoả sẽ nằm vào trong Trái Đất, và Mặt Trăng sẽ nằm gọn trong Sao Hoả. Trái Đất lớn gấp đôi Sao Hoả còn Sao Hoả cũng gần như gấp đôi Mặt Trăng. Trái Đất sẽ luôn ở đây chứ? Các nhà thiên văn học đã biết rằng trong vài tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ nở ra như có thể ôm trọn Trái Đất. Nếu chúng ta vẫn còn ở đây, chúng ta sẽ có thể bị thiêu trụi và hành tinh này có thể sẽ bốc hơi hết. Tuy nhiên, nếu có cơ hội, để tránh lượng nhiệt khổng lồ của Mặt Trời, chúng ta sẽ di chuyển Trái Đất sang một quĩ đạo xa hơn và dễ chịu hơn. Một tính toán toán học chỉ ra rằng theo lí thuyết là có thể làm gì đó, chẳng hạn di chuyển Trái Đất đi nơi khác trước khi quá muộn. Vì sao khi bình minh và hoàng hôn, Mặt trời trông to hơn? Mặt trăng quay quanh quỹ đạo của Trái Đất, Trái Đất quay quanh mặt trời. Khoảng cách giữa Trái Đất và hai thiên thể này từ sáng đến tối hầu như không thay đổi. Thế mà có lúc ta thấy mặt trời hoặc mặt trăng to như cái nia, còn lúc khác lại chỉ bé như quả bưởi. Lý do là trong những điều kiện nhất định, mắt của con người nhìn mọi vật dễ sinh ảo giác. Chúng ta hãy xét hai ví dụ: (1) Khi ta để một vật vào giữa các vật khác nhỏ hơn, ta sẽ thấy nó to hơn bình thường. Ngược lại nếu để nó giữa các vật khác to hơn, ta lại thấy nó như nhỏ lại. Vòng tròn nhỏ ở giữa bên phải nhìn có vẻ lớn hơn ở bên trái, mặc dù chúng to như nhau. (2) Hiện tượng ảo giác quang học, hay còn gọi là tác dụng thấu quang. Hình tròn màu trắng nhìn có vẻ to hơn hình tròn màu đen, mặc dù chúng bằng nhau. Kết hợp hai ví dụ trên, chúng ta có thể giải thích hiện tượng thay đổi độ lớn của mặt trời và mặt trăng như sau: Khi mặt trời và mặt trăng mới mọc hoặc sắp lặn, phía đường chân trời chỉ có một góc khoảng không. Gần đó lại là núi đồi, cây cối, nhà cửa hoặc các vật khác. Mắt chúng ta tự nhiên sẽ so sánh mặt trời hoặc mặt trăng với các vật kể trên, vì vậy ta có cảm giác chúng như to hẳn ra. Nhưng khi lên tới đỉnh đầu, bầu trời bao la không có vật gì khác, chúng ta thấy chúng nhỏ hẳn lại. Mặt khác, khi mặt trời hoặc mặt trăng mới mọc hoặc sắp lặn, bốn phía đều mờ tối khiến ta có cảm giác chúng sáng hơn (như ví dụ 2, vòng tròn trắng giữa nền đen). Khi đó, mắt ta sẽ thấy chúng to hơn... KienGiangriver (Sưu tầm) Chúng ta đã có bằng chứng chắc chắn rằng hệ mặt trời không phải là duy nhất? Chúng ta biết rằng có rất nhiều mặt trời khác với các hành tinh xung quanh? Đúng Các kính thiên văn và thiết bị dò tiên tiến đã giúp phát hiện ra hàng chục hệ hành tinh mới trong thập kỷ qua, trong đó có một vài hệ có chứa nhiều hành tinh. Một số hệ trong đó rất giống với thái dương hệ của chúng ta. Một số sinh vật có thể sống sót trong vũ trụ vài năm, mà không cần bất cứ lớp bảo vệ nào? Đúng Một tập đoàn nhỏ loài vi khuẩn quen thuộc Streptococcus mitis đã đi "lậu vé" trong gần 3 năm trên con tàu Surveyor của NASA, một phi thuyền không người lái hạ cánh trên mặt trăng vào năm 1967. Phi đoàn của tàu Apollo 12 đã thu lại các sinh vật này và đưa chúng trở về trái đất trong điều kiện vô sinh. Thí nghiệm ngoài dự kiến này chứng tỏ rằng có những sinh vật nào đó có thể sống sót nhiều năm trong điều kiện tiếp xúc với bức xạ vũ trụ, tình trạng chân không vũ trụ, thời tiết băng giá, không dinh dưỡng, nước hoặc năng lượng. Một số nhà nghiên cứu cho rằng sự sống có thể đã du lịch từ sao Hoả tới trái đất trên một thiên thạch. Đã tìm thấy những sinh vật có thể sống sót trong những vùng nước nóng tới 112 độ C? Đúng Hơn 50 vi sinh vật ưa ấm đã được tìm thấy đang sống vô tư ở nhiệt độ cực cao trong những địa điểm như suối nước nóng ở Công viên quốc gia Yellowstone (Mỹ) và trên tường của các "ống khói" dưới đáy biển. Một số loài phân chia tốt nhất ở 105 độ C, và vẫn có thể sinh sản ở 112 độ. Các vi khuẩn cũng được tìm thấy dưới lớp băng gần các cực, trong hồ nước có tính kiềm cao, và dưới mặt đất sâu, ăn thức ăn là đá. Chúng ta đã có bằng chứng rằng một vài dạng sống tồn tại ở ngoài Trái Đất, ít nhất ở dạng nguyên thuỷ? Giả tưởng Dù cho nhiều nhà khoa học phỏng đoán rằng tồn tại sự sống ngoài trái đất, thì cho đến nay vẫn chưa có bằng chứng cuối cùng về điều đó. Các chuyến bay trong tương lai tới Hoả tinh, mặt trăng Europa của sao Mộc và các kính thiên văn vũ trụ mới sẽ tìm kiếm câu trả lời cho nghi vấn dai dẳng này. Chúng ta đã có công nghệ cần thiết để gửi các nhà du hành tới vì sao khác trong một khoảng thời gian hợp lý? Vấn đề duy nhất là một sứ mệnh như vậy sẽ cực kỳ đắt đỏ? Giả tưởng Ngay cả phi thuyền Voyager không người lái, rời xa hệ mặt trời của chúng ta từ nhiều năm trước với tốc độ gần 60.000 km mỗi giờ, cũng phải mất 76 nghìn năm để tới được ngôi sao gần nhất. Do các khoảng cách là quá lớn như vậy, những chuyến bay liên hành tinh sẽ cần tới các loại phương tiện di chuyển với tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng. Điều này vượt quá giới hạn của các phi thuyền hiện nay, dù cho có đổ tiền vào bao nhiêu đi nữa. Tất cả các hành tinh khí khổng lồ trong hệ mặt trời (sao Mộc, sao Thổ, sao Thiên vương và Hải vương) đều có các vành sáng? Đúng Các vành sáng của sao Thổ là nổi tiếng nhất và có thể nhìn thấy, nhưng chúng không phải là duy nhất. Các vòng sáng cũng xuất hiện cả trên Thiên vương tinh và Hải vương tinh. Không có lực hấp dẫn trong vũ trụ? Giả tưởng Nếu trong vũ trụ quả thực không có lực hấp dẫn, Mặt Trăng sẽ trôi ra xa khỏi Trái Đất, và toàn bộ Hệ Mặt trời của chúng ta sẽ giạt đi tứ phía. Quả thực lực hấp dẫn giảm dần theo khoảng cách, nhưng nó không bao giờ biến mất hoàn toàn, dù cho bạn có đi trong vũ trụ xa đến mấy. Các nhà du hành dường như trải qua cảm giác "không trọng lượng" vì họ luôn ở trong tình trạng rơi tự do xung quanh Trái Đất. Vì sao trái đất có chuyển động tự quay? Chuyển động quay quanh trục của Trái đất xuất phát từ lịch sử hình thành hành tinh này. Thái Dương Hệ của chúng ta hình thành từ khoảng 4,6 tỷ năm trước, khi một khối khí và bụi khổng lồ bắt đầu "sụp" (collapse) dưới tác động của trường hấp dẫn của chính nó. Khi đám mây "sụp", nó bắt đầu quay một cách chậm chạp (1). Một số vật chất trong đám mây khổng lồ này tập hợp lại thành các vùng xoáy (quay quanh một trục đối xứng/trục quay riêng) và dần dần hình thành hành tinh. Khi các hành tinh được hình thành, chúng vẫn giữ chuyển động quay quanh trục đối xứng riêng này. Hiện tượng này tương tự như hình ảnh của một nữ nghệ sĩ trượt băng khi cô ấy vươn tay lên cao, thu hẹp khoảng cách "vươn ra" của cơ thể và bắt đầu quanh xoay trục đối xứng chính là cơ thể của mình. Hiện tượng này được giải thích trên nguyên lý bảo toàn động lượng quay (conservation of angular momentum) trong Vật Lý (2). Cùng một nguyên lý như trên, một khi các vật chất đang chuyển động quay xung quanh một trục (có initial spin) và dần dần được kéo lại sát nhau hơn (xích lại gần trục đối xứng riêng) để hình thành hành tinh, ví dụ như trường hợp Trái Đất, thì các vật chất này (hay là hành tinh này) quay nhanh hơn quanh trục đối xứng riêng của nó. Minh họa giải thích chuyển động quay quanh trục của Trái Đất. (Nguồn: Windows of the Universe, UCAR) Theo nguyên lý bảo toàn, một khi hành tinh Trái Đất đã "thiết lập" được chuyển động quay quanh trục, nó sẽ vẫn tiếp tục quay một cách "vĩnh viễn" dưới động năng quay, trừ khi động năng này được "chuyển" sang một vật thể khác (qua va chạm thiên thể, thiên thạch, ...). Nếu không có lực cản nào xảy ra (ma sát), Trái Đất sẽ tiếp tục quay mãi, quay mãi quanh trục của nó mà không cần bất cứ một lực đẩy nào từ bên ngoài. Trong thực tế thì có một số yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động tự quay quanh trục của Trái Đất như hiện tượng triều (hấp dẫn giữa Trái Đất - Mặt Trăng), cấu trúc không đồng nhất của Trái Đất (vỏ rắn, nhân lỏng ...), phân bố áp suất không đồng đều của bầu khí quyển trên bề mặt Trái Đất ... Tuy nhiên những tác động này có cường độ tương đố nhỏ (hoặc không tập trung đủ cường độ ...), nên ảnh hưởng của chúng trên chuyển động quay quanh trục của Trái Đất hầu như không đáng kể. Có lẽ chỉ có một vụ va chạm thiên thạch thật lớn mới có khả năng thay đổi chuyển động quay này, còn ngoài ra thì chúng ta vẫn có thể yên tâm rằng trong một thời gian rất dài, rất dài tới, Trái Đất vẫn sẽ tự quay quanh trục với chu kỳ quay là ~ 24 giờ ... Các chú thích (1) Đám mây bụi này còn được gọi là nebula. Do đám mây này không có cấu trúc đồng nhất (uniform) nên khi bị sụp dưới tác động của trường hấp dẫn, nó không "sụp" một cách đồng đều và bắt đầu quay một cách chậm chạp. (2) Chuyển động tịnh tiến được gia tốc một khi bán kính quĩ đạo quay giảm.