Tại sao các hành tinh quay quanh mặt trời?

Trước hết, hãy lưu ý hai chuyển động của hành tinh, gồm chuyển động tự quay quanh trục và chuyển động quanh quỹ đạo. Trái đất quay một vòng quanh trục của nó trong khoảng 24 giờ, và quay quanh mặt trời một chu kỳ trong khoảng 365 ngày.

Nguyên nhân cơ bản khiến các hành tinh chuyển động theo quỹ đạo hay quay quanh mặt trời là do trọng lực của mặt trời "giữ" các hành tinh trên quỹ đạo của chúng. Giống như mặt trăng quay quanh trái đất là nhờ sức kéo từ lực hấp dẫn của trái đất, thì trái đất quay quanh Mặt trời nhờ sức kéo từ trọng lực của mặt trời.

(Ảnh: Internet)

Vậy tại sao hành tinh chuyển động quanh mặt trời theo quỹ đạo hình elip chứ không bị kéo thẳng vào mặt trời? Đó là bởi trái đất có một vận tốc theo hướng vuông góc với lực kéo của mặt trời. Nếu không có mặt trời, trái đất sẽ chuyển động theo một đường thẳng. Trọng lực của mặt trời thay đổi hướng chuyển động của trái đất, khiến trái đất di chuyển quanh mặt trời theo quỹ đạo gần tròn. Có lẽ hơi khó hình dung một chút, nên bạn có thể xem ví dụ minh họa một vật trong quỹ đạo quanh trái đất. Điều này sẽ tương tự như những gì diễn ra giữa trái đất và mặt trời.

Hãy tưởng tượng Superman (siêu nhân) đang đứng trên núi Everest và giữ trong tay một trái bóng. Anh ta ném nó mạnh nhất có thể. Vì là Superman nên cú ném rất mạnh. Thường thì mỗi khi bạn ném một trái bóng, cuối cùng thì trái bóng cũng phải rơi xuống và chạm đất. Nhưng bởi vì Superman đã ném rất mạnh nên trái bóng bay qua đường chân trời trước khi rơi xuống. Và bởi trái đất cong, nên quả bóng cứ tiếp tục "rơi", nhưng không chạm đất. Thay vào đó, trái bóng bay vòng và đập vào gáy của Superman. Điều này tất nhiên không làm anh ta đau vì anh ta là Superman. Đó là cách các quỹ đạo hình thành. Các vật thể như tàu vũ trụ hay mặt trăng thì cách xa trái đất hơn rất nhiều so với trái bóng mà Superman ném đi (so với trái đất).

Trong ví dụ trên chúng ta bỏ qua sức cản của không khí tác động lên quả bóng. Trên thực tế, tàu vũ trụ phải bay cao hơn gần như hoàn toàn khỏi tầng khí quyển trái đất, nếu không sức cản không khí sẽ khiến con tàu bị xoáy xuống và cuối cùng đâm vào bề mặt trái đất. Việc trái đất quay quanh mặt trời diễn ra tương tự như trong ví dụ, nếu bây giờ Superman đứng trên mặt trời (điều này có thể xảy ra vì anh ta là Superman) và "trái bóng" được anh ta ném là trái đất.

Vậy, câu hỏi tiếp theo là, làm thế nào Trái đất có vận tốc đó, vì trên thực tế không có Superman nào ném trái đất cả. Để lý giải điều này, bạn cần phải quay lại tìm hiểu thời điểm hệ mặt trời được hình thành.

Lô Hà

Theo Ask an Astronomer