Quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Mặt Trời là như thế nào? Hầu hết mọi người được hỏi, kể cả những nhà toán học đều sẽ nhầm lẫn. Còn bạn thì sao?

Đơn giản quá phải không? Mặt Trăng quay quanh Trái Đất, còn Trái Đất thì quay quanh Mặt Trời. Vậy thì hiển nhiên quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Mặt Trời… “đại loại” sẽ giống hình xoáy tròn dưới đây phải không nào?

Thật ra quỹ đạo của Mặt Trăng quay quanh Mặt Trời lại gần giống một hình đa giác 12 – 13 cạnh…

Bạn có cảm thấy ngạc nhiên không? Tại sao lại như vậy nhỉ? Giải thích một cách đơn giản thì nguyên nhân là vì: lực hút của Mặt Trời tác động lên Mặt Trăng gấp đôi lực hút của Trái Đất tác dụng lên nó. Chính vì vậy, quỹ đạo của Mặt Trăng bị ảnh hướng lớn hơn bởi lực hút từ phía Mặt Trời.

Hãy tưởng tượng bạn đang ngắm nhìn các xe đua công thức một đang chạy trên một đường đua hình tròn. Xe A lao sang trái để vượt xe B, rồi lại chạy ép vào lề phải. Sau đó xe B lao sang trái để vượt xe A, rồi lại chạy ép vào lề phải. Nếu bạn ở trên xe A thì bạn sẽ thấy rằng xe B đang liên tục chuyển động quanh xe mình. Nhưng nếu ở trên khán đài thì bạn sẽ thấy rằng cả A và B đều đang chạy vòng tròn theo đường đua.

Nếu các “chuyên gia toán học và vật lý học” của chúng ta chưa thật sự bằng lòng lắm với lời giải thích tổng quát nói trên, thì hãy đi vào những con số cụ thể hơn một chút.

Trái Đất quay quanh Mặt Trời với một “bán kính giả sử” (quỹ đạo của Trái Đất không thực sự tròn) gấp khoảng 400 lần so với “bán kính giả sử” của Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Vì Trái Đất cũng tự quay, nên một ngày trên Trái Đất không đồng nghĩa với một vòng quay của Mặt Trăng. Mặt Trăng chỉ hoàn thành có 13 vòng quay thật sự quanh Trái Đất trong 1 năm mà thôi. Trong khi đó, vận tốc của Trái Đất quay quanh Mặt Trời gấp 30 lần vận tốc của Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Chính vì vậy, vận tốc của Mặt Trăng quanh Mặt Trời sẽ ở vào khoảng 97% đến 103% so với vận tốc Trái Đất quanh Mặt Trời. Điều đó cũng có nghĩa là, đứng ở hệ quy chiếu Mặt Trời thì Mặt Trăng sẽ không bao giờ chuyển động ngược hướng với Trái Đất.

Một câu hỏi thú vị nữa mà có lẽ bạn sẽ đặt ra là: tại sao lực hút của Mặt Trời tác dụng lên Mặt Trăng gấp đôi lực hút của Trái Đất tác dụng lên Mặt Trăng, mà Mặt Trăng vẫn quay quanh Trái Đất? Đó là bởi vì gia tốc do lực hút sinh ra cũng bao gồm một yếu tố quan trọng: khoảng cách. Với khoảng cách Mặt Trăng – Trái Đất và Mặt Trăng – Mặt Trời như hiện tại, gia tốc của Mặt Trăng do lực hút của Trái Đất sinh ra sẽ lớn gấp 88 lần gia tốc do lực hút của Mặt Trời sinh ra. Điều đó chính là lý do tại sao Mặt Trăng lại vẫn quay quanh Trái Đất.

Theo tiến sĩ Helmer Aslaksen, đại học quốc gia Singapore
Quang Minh