Vì sao Trái đất không tròn một cách hoàn hảo?

Trên thực tế, hầu hết các hành tinh và mặt trăng không hề tròn hoàn hảo, mà thường bị bóp méo theo cách này hay cách khác.

Thông thường, một hành tinh khi quay sẽ chịu tác động của lực ly tâm. Chúng ta có thể cảm nhận được rõ cách thức mà chúng hoạt động nếu như thử xoay người trên ghế, hay ngồi trên một tàu lượn siêu tốc. Lúc này, bạn sẽ cảm thấy bị kéo ra khỏi trung tâm của mình.

Mặc dù hiệu ứng là rất nhỏ, nhưng Trái đất hơi dẹt và phình ra ở đường xích đạo. (Ảnh: NASA).

Các hành tinh và mặt trăng cũng vậy. Lực ly tâm khiến chúng thường bị phình ra ở đường xích đạo, mà rõ rệt nhất chính là sao Mộc và sao Thổ. Nếu nhìn vào hình toàn cảnh 2 "gã khổng lồ" khí này, bạn sẽ thấy chúng hơi bị thu nhỏ lại, còn phần giữa thì phình ra.

"Lực kéo hấp dẫn của một vật thể sẽ luôn hướng về tâm khối. Vật thể càng to, khối lượng của nó càng lớn và lực kéo hấp dẫn càng mạnh hơn", Jonti Horner, giáo sư vật lý thiên văn ở Đại học Nam Queensland, giải thích. "Nhưng vấn đề là lực hấp dẫn thực sự yếu. Vật thể phải rất lớn trước khi có thể tạo ra lực kéo hấp dẫn đủ mạnh nhằm vượt qua độ bền của vật chất hình thành nên nó. Những vật thể rắn nhỏ hơn (đường kính vài mét hoặc vài kilomet) do đó có lực kéo gấp dẫn quá yếu để biến chúng thành hình cầu". Đó là lý do tại sao các thiên thể và hành tinh nhỏ có hình dạng kém đồng nhất, ví dụ sao chổi 67P trông giống một con vịt cao su.

Lý giải cho điều này, các nhà khoa học cho biết mức độ bóp méo của mỗi hành tinh phụ thuộc vào tốc độ quay của chúng. Rất dễ để chứng minh khi sao Mộc và sao Thổ chính là những hành tinh quay nhanh nhất trong Hệ Mặt trời. Rõ ràng, vật gì quay càng nhanh thì lực ly tâm tác động lên vật đó càng lớn.

Trái đất của chúng ta cũng không nằm ngoài xu hướng này. Nếu như ngồi trên vệ tinh nhân tạo hoặc tàu vũ trụ nhìn xuống Trái đất, bạn sẽ thấy hành tinh xanh của chúng ta kỳ thực có hình cầu dẹt ở hai cực Bắc, Nam, với bán kính đường xích đạo lớn hơn bán kính giữa hai cực khoảng 21,385km.

Trái đất hơi phình ra ở xích đạo. (Ảnh: World Atlas).

Trong quá trình quay quanh trục, mọi phần của Trái đất đều chịu tác động của lực quán tính ly tâm và đều có xu hướng văng ra ngoài. Mặt khác lực ly tâm tỷ lệ thuận với khoảng cách từ chỗ đó đến trục Trái đất, nghĩa là chỗ nào trên vỏ Trái đất càng xa trục thì lực ly tâm càng lớn. Bởi vậy phần vỏ Trái đất ở gần đường xích đạo chịu lực ly tâm nhiều hơn phần ở địa cực.

Do đó trong quá trình hình thành Trái đất, do chịu tác động khác nhau của lực ly tâm mà "bụng" Trái đất phình to ra, còn hai cực thì dẹt. Bán kính ở đường xích đạo lớn hơn bán kính hai cực.

Lực hấp dẫn không đủ mạnh để kéo Trái đất thành hình cầu hoàn hảo, đồng thời đây cũng không phải lực duy nhất tác động tới hình dáng hành tinh. Năm 1671, nhà thiên văn học Jean Richter đi từ Paris, Pháp tới Cayenne, Guiana ở Nam Mỹ. Ông mang một chiếc đồng hồ quả lắc bên mình. Trong khi chiếc đồng hồ chạy chính xác ở Paris, Richter nhận thấy tại Cayenne, nó chạy chậm lại, lệch 2,5 phút mỗi ngày. Đó không phải vấn đề lớn, quả lắc được chỉnh ngắn đi để đồng hồ tiếp tục chạy chính xác. Tuy nhiên, khi Richter quay trở lại Paris, ông phát hiện đồng hồ chạy nhanh hơn 2,5 phút mỗi ngày. Tương tự, dù khi bạn bật nhảy lên xuống ở Brazil hoặc Canada, cảm giác có vẻ giống nhau, nhưng thực tế, tốc độ bạn rơi xuống ở hai nơi không giống nhau.

Sau khi nghe chuyện về chiếc đồng hồ của Richter, nhà toán học Christiaan Huygens nhận ra đó là bằng chứng thực nghiệm cho thấy Trái đất đang xoay tròn. Sự thay đổi tốc độ của đồng hồ không phải do lỗi kỳ quặc nào đó, mà do hình dạng của Trái đất. Sau này, Newton sử dụng dữ liệu từ một chiếc đồng hồ quả lắc tương tự và phần phình ra ở xích đạo của sao Mộc để chứng minh Trái đất phình ra ở xích đạo do lực ly tâm. Gần xích đạo, lực hấp dẫn tác động lên bạn ít hơn so với gần vùng cực, do bạn ở xa chỗ phình ra của Trái đất hơn.

Hành tinh lùn Haumea chịu tác động của lực ly tâm lớn đến mức nó gần như có hình quả trứng. (Ảnh: NASA).

Một ví dụ điển hình khác về lực ly tâm tác động lên một vật thể trong vũ trụ là hành tinh lùn Haumea. Hành tinh này nằm trong Vành đai Kuiper, một vùng gồm các vật thể băng giá bên ngoài quỹ đạo của sao Hải Vương, và quay rất nhanh (cứ 4 giờ lại quay một vòng hoàn chỉnh). Chính bởi tốc độ cao như vậy đã khiến nó bị dẹt tới mức gần giống một quả trứng nằm ngang.

• Bí ẩn về tín hiệu vô tuyến phát ra từ trung tâm Dải Ngân hà
• Thuyết Big Bang sụp đổ, chuyện gì xảy ra với vũ trụ?
• Phát hiện ngỡ ngàng của các "thợ săn MH370" tại nơi chiếc máy bay mất tích bí ẩn gặp nạn