Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là bao nhiêu? Chi tiết!

Trái Đất và các hành tinh hàng xóm, cùng các tiểu hành tinh, hành tinh lùn, thiên thạch, sao chổi… thuộc hệ Mặt Trời (Thái Dương hệ) với Mặt Trời là trung tâm của hệ này.

Các nhà thiên văn học sử dụng một đơn vị đo để đo khoảng cách giữa các thiên thể trong hệ Mặt Trời, được gọi là AU (Astronomical Unit), hay nghĩa tiếng Việt là Đơn vị Thiên văn.

Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là 149.597.870.700 mét (149,6 triệu km).

Quỹ đạo hình elip

Tuy nhiên như bạn cũng đã biết, quỹ đạo của Trái đất xung quanh Mặt trời không phải là một đường tròn hoàn hảo tuyệt đối, nó là một hình ellip. Nên trong một năm, có lúc Trái đất tới gần Mặt trời, lúc thì lại ra xa.

Điểm trên quỹ đạo mà Trái đất tới gần Mặt trời nhất gọi là Điểm cận nhật, khoảng cách khoảng 146 triệu cây số và vào tháng 1 hằng năm Trái đất sẽ tới điểm này.

Điểm trên quỹ đạo mà Trái đất xa ra Mặt trời nhất được gọi là Điểm viễn nhật, khoảng cách khoảng 152 triệu cây số và vào tháng 7 hằng năm Trái đất sẽ tới điểm này.

Xác định các khoảng cách

Trong lịch sử đã ghi nhận, nhà thiên văn và toán học Aristarchus của (đảo) Samos người Hy Lạp là người đầu tiên đo khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời vào khoảng năm 250 trước Công nguyên.

Và vào thời hiện đại, nhà thiên văn học Christiaan Huygens người Hòa Lan đã đo khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời vào năm 1653.

Ông Huygens sử dụng các pha của Kim Tinh để tìm kiếm các góc trong tam giác Kim Tinh – Trái đất – Mặt trời. Thí dụ, khi Kim Tinh xuất hiện lúc được Mặt trời rọi sáng một nửa, 3 thiên thể hình thành một tam giác đều nhìn từ Trái đất.

Phỏng đoán kích thước của Kim Tinh (một cách vô tình nhưng lại chính xác), ông Huygens đã có thể xác định khoảng cách từ Kim Tinh tới Trái đất, và khi biết được khoảng cách đó, cộng với các góc của tam giác, ông đã có thể đo được khoảng cách tới Mặt trời.

Tuy nhiên, vì phương pháp của Huygens một phần là sản phẩm mang tính suy đoán và không hoàn toàn dựa trên căn cứ khoa học nên không được tín nhiệm.

Năm 1672, nhà toán học và thiên văn học Giovanni Cassini người Ý đã sử dụng một phương pháp bao gồm cả thị sai, hay sai số góc, để tìm khoảng cách tới Hỏa Tinh và đồng thời tính toán ra khoảng cách tới Mặt trời.

Ông đã gởi một người đồng nghiệp là Jean Richer tới vùng Guiana thuộc Pháp trong khi bản thân ông ở Paris. Họ đã đo đạc vị trí tương đối của Hỏa Tinh với các ngôi sao khác và lập lưới tam giác những kết quả đo đạc này với khoảng cách đã biết giữa Paris và Guiana.

Một khi nắm được khoảng cách tới Sao Hỏa, họ cũng có thể tính toán được khoảng cách tới Mặt trời. Vì các phương pháp của Cassini mang tính khoa học hơn nên được tin cậy.

Phương trình mới

Với sự ra đời của tàu vũ trụ và radar, con người đã có trong tay những phương thức để đo đạc trực tiếp khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời.

Định nghĩa về đơn vị thiên văn (AU) từng là “bán kính của một quỹ đạo tròn, không xáo trộn quanh Mặt trời của một hạt có khối lượng vô cùng nhỏ, di chuyển với chuyển động trung bình 0,01720209895 radian mỗi ngày (được gọi là hằng số Gaussian)”.

Ngoài việc khiến mọi thứ trở nên khó một cách không cần thiết đối với các giáo sư thiên văn học, định nghĩa trên thực tế không phù hợp với học thuyết tương đối nói chung. Sử dụng định nghĩa cũ, giá trị của AU sẽ thay đổi dựa vào vị trí của người quan sát trong Thái Dương hệ.

Nếu người quan sát ở trên sao Mộc sử dụng định nghĩa cũ để tính toán khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời, kết quả sẽ sai lệch so với con số tính toán được trên Trái đất khoảng 1.000 mét.

Hơn thế nữa, hằng số Gaussian phụ thuộc vào khối lượng của Mặt trời, và vì Mặt trời mất dần khối lượng khi tỏa ra năng lượng nên giá trị của AU thay đổi cùng với nó.

Tháng 8/2012, Hiệp hội Thiên văn học Quốc tế (IAU) chánh thức xác nhận con số 149.597.870.700 mét cho mỗi Đơn vị thiên văn. Con số này dựa trên tốc độ của ánh sáng, một khoảng cách xác định.

Một mét được định nghĩa là khoảng cách mà ánh sáng di chuyển được trong một môi trường chân không trong 1 phần 299.792.458 giây.

Tuy nhiên, tính trung bình, độ mở rộng giữa Trái đất và Mặt trời đang tăng dần theo thời gian. Khoảng cách ngày càng tăng này có hai nguyên nhân chính. Một là mặt trời bị mất khối lượng và hai là liên quan đến các lực tương tự gây ra thủy triều trên Trái đất.

Mặt trời đang co lại

Các phản ứng tổng hợp hạt nhân cung cấp năng lượng cho Mặt trời chuyển đổi khối lượng thành năng lượng, tuân theo phương trình nổi tiếng của Einstein E = mc2. Bởi vì mặt trời liên tục sản xuất năng lượng, nên nó cũng mất dần khối lượng.

Trong suốt thời gian tồn tại còn lại của Mặt trời – ước tính khoảng 5 tỷ năm nữa, nó sẽ mất khoảng 0,1% tổng khối lượng. Mặc dù 0,1% có vẻ không nhiều, nhưng đây là một khối lượng lớn – cùng khối lượng với Sao Mộc. Sao Mộc có khối lượng gấp 318 lần Trái đất.

Cường độ lực hút của một vật tỷ lệ thuận với khối lượng của vật đó. Do Mặt trời giảm khối lượng, lực kéo của nó lên Trái đất đang yếu đi, khiến hành tinh của chúng ta trôi ra xa ngôi sao của chúng ta khoảng 2,36 inch (6 cm) mỗi năm.

Điều này là không đáng kể, đặc biệt là so với sự biến đổi bình thường về khoảng cách quỹ đạo của Trái đất xảy ra do quỹ đạo hơi hình elip của nó – khoảng 3%.

 

Ảnh hưởng của thủy triều

Cũng giống như lực hút của Mặt trăng dẫn đến thủy triều trên Trái đất, lực hấp dẫn của Trái đất cũng kéo Mặt trời, kéo phần Mặt trời đối diện với Trái đất, dẫn đến hiện tượng “phình thủy triều”.

Theo NASA, Mặt trời quay trên trục của nó khoảng 27 ngày một lần. Bởi vì tốc độ này nhanh hơn 365 ngày để Trái đất hoàn thành một quỹ đạo quanh mặt trời, nên khối phồng thủy triều mà Trái đất tạo ra trên Mặt trời nằm phía trước Trái đất.

Khối lượng của khối phồng có một lực hấp dẫn gắn liền với nó, kéo Trái đất về phía trước trên quỹ đạo của nó và đưa nó ra xa Mặt trời hơn. Một hiệu ứng tương tự đang khiến Mặt trăng của Trái đất dần trôi khỏi hành tinh của chúng ta.

Tuy nhiên, các lực thủy triều này có tác động rất yếu đến quỹ đạo Trái đất: Chúng khiến Trái đất di chuyển ra xa Mặt trời khoảng 0,0001 inch (0,0003 cm) mỗi năm.

Liệu có thay đổi lớn nào về khí hậu?

Khoảng cách ngày càng tăng giữa Trái đất và Mặt trời ảnh hưởng đến khí hậu Trái đất không? Khi Trái đất di chuyển khỏi Mặt trời, ánh sáng của Mặt trời sẽ trở nên mờ hơn. Do khoảng cách của Trái đất với Mặt trời có thể tăng 0,2% trong vòng 5 tỷ năm tới, nên sự mờ đi này tương ứng với việc giảm 0,4% năng lượng Mặt trời chiếu vào bề mặt Trái đất.

Theo Brian DiGiorgio, nhà thiên văn tại Đại học California, Santa Cruz, chia sẻ với Live Science, điều này là tương đối nhỏ so với các biến thể bình thường về độ sáng của Mặt trời xảy ra do quỹ đạo hình elip của Trái đất, vì vậy không có gì đáng lo ngại.

Điều đáng lo lắng hơn là khi Mặt trời phát triển trong 5 tỷ năm tới, các mô hình tiến hóa sao dự đoán rằng nó sẽ tăng độ sáng khoảng 6% sau mỗi 1 tỷ năm, làm tăng nhiệt độ Trái đất từ ​​từ và làm sôi trào các đại dương.

DiGiorgio nói: “Điều này sẽ khiến Trái đất không thể ở được đối với con người rất lâu trước khi mặt trời có khả năng nuốt chửng nó”. Trong khoảng 5 tỷ năm, sau khi cạn kiệt nhiên liệu hydro, Mặt trời sẽ bắt đầu phình ra, trở thành sao khổng lồ đỏ.

Giới khoa học hiện có một số ý kiến bất đồng về việc Mặt trời phình ra bao nhiêu. Có khả năng Mặt trời sẽ không phình ra đủ lớn để chạm đến Trái đất, nhưng đa số các ước tính cho thấy ngôi sao này có thể nuốt chửng Trái đất.

Tuy nhiên, kể cả khi Trái đất còn tồn tại, con người cũng không thể sống trên đó. Sức nóng và bức xạ từ Mặt trời không chỉ đun sôi các đại dương và khí quyển, mà còn có thể đun sôi chính Trái đất.

Trên đây là một số thông tin về khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời mà Thiết Bị Điện Goldsun đã tổng hợp cho các bạn đọc. Hi vọng với thông tin trên sẽ giúp ích cho các bạn có thêm nhiều kiến thức bổ ích và thú vị.