Trên thực tế, hầu hết các hành tinh và mặt trăng không tròn hoàn hảo mà thường bị biến dạng theo cách này hay cách khác.
Thông thường, khi một hành tinh quay sẽ chịu tác dụng của lực ly tâm. Chúng ta có thể cảm nhận rõ ràng cách chúng hoạt động nếu cố gắng xoay người trên ghế, hoặc ngồi trên tàu lượn siêu tốc. Tại thời điểm này, bạn sẽ cảm thấy bị kéo ra khỏi trung tâm của mình.
Mặc dù hiệu ứng rất nhỏ nhưng Trái đất hơi dẹt và phình ra ở xích đạo. (Ảnh: NASA).
Điều tương tự cũng xảy ra với các hành tinh và mặt trăng. Lực ly tâm khiến chúng thường phình ra ở xích đạo, rõ ràng nhất là Sao Mộc và Sao Thổ. Nếu nhìn toàn cảnh hai “gã khổng lồ” khí này, bạn sẽ thấy chúng hơi bị thu nhỏ lại, trong khi phần giữa lại phồng lên.
Jonti Horner, giáo sư vật lý thiên văn tại Đại học Southern , cho biết: “Lực hấp dẫn của một vật thể sẽ luôn hướng về tâm khối lượng. Vật thể càng lớn thì khối lượng của nó càng lớn và lực hấp dẫn càng mạnh” . Queensland, giải thích. “Nhưng vấn đề là lực hấp dẫn thực sự rất yếu. Vật thể phải rất lớn trước khi có thể tạo ra lực hấp dẫn đủ mạnh để vượt qua sức mạnh của vật liệu tạo ra nó. Các vật thể rắn nhỏ hơn (dòng cách vài mét hoặc một mét) đường kính vài km) và do đó có lực gấp quá yếu để biến chúng thành hình cầu” . Đó là lý do tại sao các vật thể và hành tinh nhỏ có hình dạng kém đồng đều hơn, ví dụ như sao chổi 67P trông giống một con vịt cao su.
Để giải thích điều này, các nhà khoa học cho rằng mức độ biến dạng của mỗi hành tinh phụ thuộc vào tốc độ quay của chúng . Thật dễ dàng để chứng minh rằng Sao Mộc và Sao Thổ là những hành tinh quay nhanh nhất trong Hệ Mặt Trời. Rõ ràng, vật nào đó quay càng nhanh thì lực ly tâm tác dụng lên vật đó càng lớn.
Trái đất của chúng ta cũng không nằm ngoài xu hướng này. Nếu ngồi trên một vệ tinh nhân tạo hoặc tàu vũ trụ nhìn xuống Trái Đất, bạn sẽ thấy hành tinh xanh của chúng ta thực chất có một hình cầu phẳng ở hai cực Bắc và Nam , với bán kính xích đạo lớn hơn bán kính giữa. Hai cực dài khoảng 21.385km.
Trái đất phình ra một chút ở xích đạo. (Ảnh: World Atlas).
Trong quá trình quay quanh trục, mọi bộ phận của Trái đất đều chịu tác dụng của lực quán tính ly tâm và có xu hướng đẩy ra ngoài. Mặt khác, lực ly tâm tỷ lệ thuận với khoảng cách từ nơi đó đến trục Trái Đất, nghĩa là vị trí càng xa trục trên vỏ Trái Đất thì lực ly tâm càng lớn. Do đó, phần vỏ Trái đất gần xích đạo chịu lực ly tâm lớn hơn phần ở hai cực.
Vì vậy, trong quá trình hình thành Trái Đất, do tác dụng khác nhau của lực ly tâm, “bụng” Trái Đất phình ra, trong khi hai cực trở nên dẹt. Bán kính ở xích đạo lớn hơn bán kính ở hai cực.
Lực hấp dẫn không đủ mạnh để kéo Trái đất thành một hình cầu hoàn hảo và đây không phải là lực duy nhất ảnh hưởng đến hình dạng hành tinh. Năm 1671, nhà thiên văn học Jean Richter du hành từ Paris, Pháp tới Ớtenne, Guiana ở Nam Mỹ. Anh ấy mang theo một chiếc đồng hồ quả lắc bên mình. Trong khi đồng hồ chạy chính xác ở Paris, Richter nhận thấy rằng ở cayenne nó chạy chậm lại, mất đi 2,5 phút mỗi ngày. Đó không phải là vấn đề lớn, con lắc được rút ngắn lại nên đồng hồ tiếp tục chạy chính xác. Tuy nhiên, khi Richter trở lại Paris, anh phát hiện ra rằng đồng hồ đang chuyển động nhanh hơn 2,5 phút mỗi ngày. Tương tự, mặc dù khi bạn nhảy lên nhảy xuống ở Brazil hay Canada, cảm giác có vẻ giống nhau nhưng trên thực tế, tốc độ bạn rơi ở hai nơi không giống nhau.
Sau khi nghe về đồng hồ Richter, nhà toán học Christiaan Huygens nhận ra đó là bằng chứng thực nghiệm cho thấy Trái đất đang quay. Sự thay đổi về tốc độ đồng hồ không phải do một lỗi kỳ lạ nào đó mà do hình dạng của Trái đất. Newton sau đó đã sử dụng dữ liệu từ một chiếc đồng hồ lớn tương tự và chỗ phình ra ở xích đạo của Sao Mộc để chứng minh rằng Trái đất phình ra ở xích đạo do lực ly tâm . Ở gần xích đạo, trọng lực ít ảnh hưởng đến bạn hơn ở gần cực, vì bạn ở xa chỗ phình ra của Trái đất hơn.
Hành tinh lùn Haumea chịu lực ly tâm lớn đến mức gần như có hình quả trứng. (Ảnh: NASA).
Một ví dụ kinh điển khác về lực ly tâm tác dụng lên một vật thể trong không gian là hành tinh lùn Haumea. Hành tinh này nằm trong Vành đai Kuiper, một vùng chứa các vật thể băng giá nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương và quay rất nhanh (thực hiện một vòng quay hoàn chỉnh cứ sau 4 giờ). Vì tốc độ cao như vậy nên nó bị dẹt đến mức gần giống như một quả trứng nằm ngang.
- Bí ẩn 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 bất ngờ của “thợ săn MH370” tại nơi máy bay mất tích bí ẩn rơi
