2.2.3.2. Hệ quả của vận ñộng

- Tuần trăng

Mặt Trăng là một quả cầu

tròn, một thiên thể không tự phát

sáng. Ánh sáng mà ta nhìn thấy là

nhờ sự phản chiếu ánh sáng Mặt

Trời.  Như  vậy,  khi  phần  Mặt

Trăng ñược chiếu sáng quay về

phía chúng ta thì ta mới nhìn thấy

Trăng. Song phần nhìn thấy này

luôn  thay  ñổi,  có  lúc  tròn  lúc

khuyết. Sự thay ñổi tuần hoàn này

trong một tháng âm - dương lịch

chính là các tuần trăng. Vậy, tuần

trăng là chu kỳ biến ñổi các pha

nhìn thấy Trăng.

3

4                                                2

5                                        1

6                                        8

7

Hình 2.31. Chu kỳ tuần Trăng

Nguyên nhân tạo nên tuần trăng là do Trái ðất chuyển ñộng quanh Mặt Trời, còn Mặt Trăng lại chuyển ñộng quanh Trái ðất, nên vị trí tương ñối của Mặt Trăng ñối với Mặt Trời và Trái ðất có sự thay ñổi theo chu kỳ.

Ngày ñầu và cuối tháng âm lịch, Mặt Trăng ở vị trí giao hội (nằm giữa Mặt Trời

và Trái ðất), phía Mặt Trăng ñược Mặt Trời chiếu sáng quay về phía Mặt Trời, nửa tối

quay về phía Trái ðất, lúc ñó ta không nhìn thấy Trăng, còn gọi là ngày sóc (vị trí 1).

Qua ngày ñầu tháng, Trăng ở chếch một chút so với Mặt Trời, do ñó chỉ có một phần

60

ñược chiếu sáng có hình lưỡi liềm ta có thể thấy ñược, ñó là trăng non (vị trí 2). Mặt

Trăng chuyển ñộng ñến vị trí vuông góc với ñường nối tâm Trái ðất và tâm Mặt Trời,

nó quay một nửa phần ñược Mặt Trời chiếu sáng về phía Trái ðất, ta nhìn thấy Trăng

có hình bán nguyệt, ñó là trăng thượng huyền (vị trí 3). Vào giữa tháng âm lịch, Mặt

Trăng, Mặt Trời ở vị trí xung ñối, nửa Mặt Trăng ñược rọi sáng quay về phía Trái

ðất, ta thấy Trăng tròn (Trăng rằm), còn gọi là ngày vọng (vị trí 5). Qua ngày

Trăng rằm, Mặt Trăng tiếp tục chuyển ñộng ñến vị trí vuông góc với ñường nối tâm

Trái ðất và tâm Mặt Trời, ta lại thấy Trăng bán nguyệt ñó là Trăng hạ huyền (vị trí 7).

Trăng lại tiếp tục chuyển ñộng ñến vị trí Mặt Trời chiếu chếch, ta nhìn thấy trăng lưỡi

liềm nhỏ dần (vị trí 8) tới cuối tháng lại không có Trăng (quay về vị trí 1).

- Hiện tượng Nhật thực

Nhật thực không toàn phần

Nhật thực toàn phần

Hình 2.32. Hiện tượng Nhật thực

Nhật thực là hiện tượng Mặt Trời bị Mặt Trăng che khuất. Khi Mặt Trăng ñi

vào giữa Mặt Trời và Trái ðất (vị trí giao hội), 3 thiên thể này nằm thẳng hàng với

nhau. Mặt Trăng che ánh sáng Mặt Trời lên Trái ðất và bóng Mặt Trăng in một vòng

tối trên Mặt Trời. Trên Trái ðất lúc này ta sẽ nhìn thấy một khu vực mà bóng Mặt

Trăng che gần như tối hẳn, ñó là khu vực có nhật thực toàn phần, khu vực không che

tối hẳn có bóng tối mờ là khu vực nhật thực không toàn phần. Nhật thực chỉ xảy ra vào

kỳ không trăng (ngày sóc, ñầu hoặc cuối tháng âm - dương lịch) và vào ban ngày

Trong khi chuyển ñộng quanh Trái ðất, nếu mặt phẳng chứa quỹ ñạo chuyển ñộng của Mặt Trăng trùng với mặt phẳng chứa quỹ ñạo Trái ðất, thì tháng nào ta cũng nhìn thấy nhật thực và nguyệt thực. Tuy nhiên, do hai mặt phẳng này nghiêng với nhau nên chỉ khi nào cả ba thiên thể nằm trên tiết tuyến mới xảy ra nhật thực. Theo tính toán một năm ít nhất có 2 lần nhật thực và nhiều nhất là 4 lần. Nhật thực toàn phần ở tại một ñiểm thường có chu kỳ khoảng 200 - 300 năm một lần.

Do khoảng cách Mặt Trời ở xa Trái ðất, khung Mặt Trăng nhỏ chỉ che một

phần trung tâm Mặt Trời khi ñi vào chính giữa, do ñó còn nhìn thấy mép ngoài của

Mặt Trời, ñó là nhật thực vòng. Tùy theo vị trí trên Trái ðất mà có thể quan sát thấy

61

nhật thực hay không, thấy nhật thực che bao nhiêu phần trăm Mặt Trời, toàn phần hay không toàn phần.

- Nguyệt thực

Nguyệt thực là hiện tượng Mặt Trăng ñi vào vùng bóng tối của Trái ðất. Trong

khi chuyển ñộng quanh Trái ðất, có lúc ba thiên này ñứng thẳng hàng với Trái ðất

nằm giữa Mặt Trời và Mặt Trăng (vị trí xung ñối), Mặt Trăng bị bóng của Trái ðất che

khuất.

Nguyệt thực xảy ra vào khoảng ngày rằm âm lịch (ngày vọng). Do kích thước của Mặt Trăng nhỏ hơn Trái ðất rất nhiều, nên cái bóng của Trái ðất che khuất ngay Mặt Trăng khi ñi vào bóng tối. Do ñó nguyệt thực ñược thấy ñồng thời và giống nhau ñối với các khu vực trên mặt ñất ñang nhìn thấy Trăng. Mặt khác, do bóng tối của Trái ðất (ở cự ly quỹ ñạo của Mặt Trăng) có ñường kính khá lớn, nên Mặt Trăng vượt qua bóng tối này mất thời gian dài hơn, có thể mất 1 giờ.

Hình 2.33. Hiện tượng nguyệt thực

Nguyệt thực xảy ra nhiều nhất là 2 lần trong một năm. Khi phát sinh nguyệt thực, nếu

một phần của Mặt Trăng ñi vào bóng tối của Trái ðất thì ñó là nguyệt thực một phần,

còn khi toàn bộ Mặt Trăng bị bóng tối của Trái ðất che khuất thì gọi là nguyệt thực

toàn phần.

Nguyệt thực

mộtphần

Nguyệt thực

toànphần

Hình 2.34. Nguyệt thực một phần và toàn phần

62

- Hiện tượng sóng triều trên Trái ðất

Do Trái ðất và Mặt Trăng ñều quay xung quanh tâm chung của hệ thống, nên ñã sinh ra lực li tâm, lực này ñồng ñều ở khắp mọi ñiểm trên Trái ðất và có hướng ngược về phía Mặt Trăng, ở tâm Trái ðất sức ly tâm cân bằng với lực hút. Ngoài ra Mặt Trăng cũng tạo ra một lực hút tác ñộng lên bề mặt Trái ðất, tác ñộng qua lại giữa lực hút của Mặt Trăng và lực li tâm ñó sinh ra sóng triều làm cho vật chất trên Trái ðất (cả ở vỏ Trái ðất, bao manti và có thể cả nhân Trái ðất) có xu hướng dâng cao cả 2 phía, phía Mặt Trăng và phía ñối diện. Hiện tượng sóng triều thể hiện rõ nhất ở bề mặt nước các ñại dương nên gọi là thủy triều.

C

Vòng triều lên

B

A

Mặt Trăng

D          Trái ðất

Hình 2.35. Lực thủy triều trên Trái ðất

Ở phía nửa Trái ðất hướng về Mặt Trăng (A), lực hút của Mặt Trăng lớn hơn

lực li tâm, còn ở phía nửa không hướng về Mặt Trăng (B) lực li tâm lớn hơn lực hút.

Tại A, vì ở gần Mặt Trăng nhất nên lực hút lớn nhất, do ñó triều lên cao nhất (nước ở

C và D dồn tới). Tại B, lực li tâm lớn hơn lực hút, nên thủy triều cũng lên cao (triều

lên).

Trái ðất tự quay quanh trục một vòng trong một ngày ñêm, vì thế bất cứ ñiểm nào trên Trái ðất cũng có hai lần triều lên và hai lần triều xuống với chu kỳ 24 giờ 50 phút. Sự kéo dài thêm 50 phút là do hướng vận ñộng của Mặt Trăng xung quanh Trái ðất trùng với hướng tự quay của Trái ðất quanh trục, nên ñể quay về ñúng vị trí ñầu hướng về Mặt Trăng phải mất thêm khoảng thời gian ñó.

Khối lượng của Mặt Trời rất lớn so với Mặt Trăng, nhưng vì Mặt Trời ở xa Trái

ðất nên sức hút của Mặt Trời ñối với Trái ðất chỉ bằng 1/2,17 lần sức hút của Mặt

Trăng. Tuy vậy, sức hút của Mặt Trời cũng góp phần làm tăng thủy triều. Thủy triều

lên cao nhất khi Mặt Trời, Mặt Trăng và Trái ðất thẳng hàng, lực hút của Mặt Trăng

ñược bổ sung thêm lực hút của Mặt Trời làm cho thủy triều lên cao (ngày sóc). Khi ba

thiên thể ñó thẳng hàng nhưng Trái ðất ở giữa (ngày trăng tròn hay ngày vọng) thì

Mặt Trăng và Mặt Trời ñều hút nước về phía mình (tuy không cùng hướng) song nước

triều cũng lên cao.

63

Hình 2.36.  Vị trí của Mặt Trăng và mức triều lên

Thủy triều nhỏ (nước kém) những lúc Mặt Trời, Trái ðất và Mặt Trăng ở vị trí vuông góc với nhau. Những lúc Mặt Trời, Trái ðất và Mặt Trăng ở vị trí vuông góc với nhau (thượng huyền hoặc hạ huyền) thì hai sức hút của Mặt Trăng và Mặt Trời phân tán theo hai hướng vuông góc với nhau, do ñó nước triều lên và xuống ít nhất, ñó là hai lần thủy triều nhỏ (nước kém).

Trong một tháng âm lịch có hai lần nước cường cách nhau nửa tháng, hai lần nước nhỏ cũng cách nhau nửa tháng. Giữa những lần triều cường và triều nhỏ mực nước triều lên ở mức trung bình.

Thực tế, thủy triều diễn ra phức tạp và không hoàn toàn ñúng với thời gian nói

ở trên, vì các ñịa phương có ñịa hình bờ biển khác nhau, ñáy biển nông sâu khác nhau,

thể tích nước biển khác nhau và có những sóng dao ñộng khác nhau. Vì thế, những

khu vực có hai lần triều lên và hai lần triều xuống trong một ngày ñều ñặn ñúng quy

luật, ñược gọi là bán nhật triều; những nơi lên xuống không ñều ñặn hai lần trong ngày

gọi là bán nhật triều không ñều; những nơi một ngày chỉ có một lần triều lên và một

lần triều xuống gọi là nhật triều, nếu không ñều gọi là nhật triều không ñều.

Hiện tượng sóng triều có thể gây nên sự giảm dần vận tốc tự quay của Trái ðất. Hệ quả này do một phần năng lượng của Trái ðất phải tiêu phí vào việc chống lại sức ma sát của thủy triều và sóng triều ngược. Có ý kiến cho rằng vào ñại Thái Cổ, một ngày ñêm trên Trái ðất có lẽ chỉ khoảng 20 giờ.

* Theo ñịnh luật vạn vật hấp dẫn của Niutơn, lực hấp dẫn (F) ở tâm Trái ðất là:

F0 =

Mm

2

(60.R)

Trong ñó: M: khối lượng Trái ðất; m: khối lượng Mặt Trăng; 60R: khoảng cách từ tâm Trái ðất ñến tâm Mặt Trăng; R: bán kính Trái ðất

64

Hình 2.37. Khoảng cách Trái ðất - Mặt Trăng

Tại các ñiểm A và B (nằm trên ñường thẳng nối tâm Trái ðất và tâm Mặt

Trăng) lực hấp dẫn sẽ là: FA =

Từ ñây suy ra   FA > FB.

Mm

2

(59.R)

FB =