Vòng quay của Trái Đất: Một câu chuyện dài hàng triệu năm
Độ dài một ngày trên Trái Đất không phải là một hằng số. Trái Đất mất chính xác 86.400 giây để hoàn thành một vòng quay trong một ngày tiêu chuẩn. Tuy nhiên, trong lịch sử Trái Đất, độ dài của một ngày đã thay đổi đáng kể. Theo nhiều phép tính khác nhau, số ngày Trái Đất quay quanh Mặt Trời trong quá khứ dao động từ khoảng 490 đến 372 ngày.
Sự quay của Trái Đất chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Một trong những yếu tố lớn nhất và ổn định nhất khiến Trái Đất quay chậm lại theo thời gian chính là Mặt Trăng đang di chuyển ra xa Trái Đất.
Sự tương tác hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng tạo ra hiệu ứng thủy triều, làm tiêu hao năng lượng quay của Trái Đất, khiến ngày dài ra với tốc độ khoảng 1,8 mili giây mỗi thế kỷ. Đây là một quá trình tự nhiên, diễn ra trong hàng triệu năm, và các nhà khoa học đã nắm bắt được quy luật này từ lâu.
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học đã theo dõi chính xác độ dài ngày của Trái Đất bằng đồng hồ nguyên tử. Thông thường, thỉnh thoảng có thể thêm một "giây nhuận" để tính đến sự chậm lại của Trái Đất. Ví dụ, điều này rất quan trọng để duy trì hoạt động của GPS. Tuy nhiên, kể từ năm 2020, điều ngược lại đã xảy ra: tốc độ quay của Trái Đất lại tăng tốc trở lại.
Vào năm 2020, 28 ngày ngắn nhất kể từ năm 1960 đã được ghi nhận. Hàng năm sau đó, kỷ lục về ngày ngắn nhất đã bị phá vỡ, với ngày ngắn nhất được ghi nhận cho đến nay, được thiết lập vào ngày 5 tháng 7 năm 2024, ngắn hơn 1,66 mili giây so với ngày thông thường. Ngày ngắn nhất được ghi nhận trong năm nay, ngày 10 tháng 7, cũng ngắn hơn 1,37 mili giây. "Tuy nhiên, kể từ đó, Trái Đất đã phá vỡ kỷ lục cũ này mỗi năm với tốc độ khoảng nửa mili giây", nhà vật lý thiên văn Graham Jones viết cho TimeAndDate.
Lời giải thích khoa học và bí ẩn còn bỏ ngỏ
Vậy tại sao xu hướng quay chậm hơn của Trái Đất lại có vẻ đảo ngược trong những năm gần đây? Theo tạp chí Scientific American, sự quay của Trái Đất chịu ảnh hưởng của lõi và bầu khí quyển. Tạp chí này cho biết tốc độ quay của lõi Trái Đất đang chậm lại, mặc dù không rõ lý do, điều này có nghĩa là phần còn lại của hành tinh phải tăng tốc để bù đắp.
"Lõi Trái Đất là yếu tố quyết định tốc độ quay của Trái Đất trong khoảng thời gian từ 10 năm đến hàng trăm năm", Duncan Agnew, nhà địa vật lý tại Viện Hải dương học Scripps, phát biểu với tạp chí. "Lõi Trái Đất đã chậm lại trong 50 năm qua, và kết quả là Trái Đất cũng đang tăng tốc".
Theo tạp chí Scientific American, các lực khí quyển cũng khiến tốc độ quay của Trái Đất tăng nhanh vào mùa hè ở Bắc Bán Cầu. Các lực do Mặt Trăng gây ra cũng ảnh hưởng đến tốc độ quay của Trái Đất.
Càng gần đường xích đạo của Trái Đất, Mặt Trăng càng có nhiều lực cản trên Trái Đất. Những ngày này được dự đoán là những ngày ngắn nhất trong năm vì Mặt Trăng ở khoảng cách xa nhất so với đường xích đạo của Trái Đất, lực cản giảm đi.
Tuy nhiên, những ngày ngắn hơn này có thể dự đoán được bởi các nhà thiên văn học. Điều khiến họ bất ngờ chính là xu hướng tăng tốc tổng thể. Kể từ năm 1972, đã có 27 giây nhuận được thêm vào để giải thích cho tốc độ quay chậm lại của Trái Đất. Nhưng kể từ năm 2016, không cần thêm một giây nhuận nào nữa, và IERS đã xác nhận rằng sẽ không có giây nhuận nào được thêm vào trong tháng 6 năm nay.
"Việc thiếu giây nhuận này không được dự đoán trước", Judah Levine, một nhà vật lý tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia, đã nói với Tạp chí Discover vào năm 2021. "Trên thực tế, giả định là Trái đất sẽ tiếp tục chậm lại và giây nhuận sẽ tiếp tục cần thiết. Và vì vậy, hiệu ứng này, kết quả này, rất đáng ngạc nhiên".
"Không ai mong đợi điều này," Leonid Zotov, chuyên gia về sự quay của Trái Đất tại Đại học Tổng hợp Moscow, nói với Timeanddate.com. "Nguyên nhân gây ra sự tăng tốc này vẫn chưa được giải thích". Ông nói thêm: "Hầu hết các nhà khoa học tin rằng có thứ gì đó bên trong Trái Đất. Các mô hình đại dương và khí quyển không giải thích được sự gia tốc lớn này".
Tác động của ngày ngắn hơn và những thách thức phía trước
Bạn có thể tự hỏi, liệu những ngày ngắn hơn này có đáng chú ý không? Dĩ nhiên, bạn khó có thể nhận thấy sự khác biệt nhỏ như vậy trong một ngày 24 giờ thông thường. Nhưng các nhà khoa học theo dõi và vận hành đồng hồ nguyên tử đang phải đối mặt với một tình huống khó khăn.
Được giới thiệu lần đầu tiên vào những năm 1950, đồng hồ nguyên tử đã thay thế cách các nhà khoa học trước đây đo độ dài một ngày bằng cách theo dõi chuyển động quay của Trái Đất và vị trí của Mặt Trời.
Đồng hồ cũng có khả năng đo đến phần tỷ giây, hay nano giây, được đồng bộ hóa trên toàn cầu theo Giờ Phối hợp Quốc tế (UTC). David Gozzard, một nhà vật lý thực nghiệm tại Đại học Tây Úc, phát biểu với tờ Guardian rằng nếu đồng hồ bị lệch dù chỉ một chút, nó cũng có thể làm mất tín hiệu máy tính, máy chủ, tín hiệu GPS và các mạng khác dựa vào thời gian chính xác.
Những ngày ngắn hơn này có thể dự đoán được bởi các nhà thiên văn học, nhưng xu hướng này có phần bất ngờ. Kể từ năm 1972, đã có 27 giây nhuận được thêm vào để giải thích cho tốc độ quay chậm lại của Trái Đất. Nhưng kể từ năm 2016, không cần thêm một giây nhuận nào nữa, và IERS đã xác nhận rằng sẽ không có giây nhuận nào được thêm vào trong tháng 6 năm nay.
IERS sẽ tiếp tục theo dõi sự quay của Trái Đất như thường lệ và có thể xác nhận những ngày trong tháng 7 và tháng 8 ngắn đến mức nào và liệu chúng ta có bất kỳ kỷ lục mới nào không. Dù lý do cuối cùng của xu hướng tăng tốc này là gì, nó chắc chắn là một lời nhắc nhở về sự phức tạp và năng động không ngừng của hành tinh chúng ta.
Những ngày ngắn hơn này một lần nữa cho thấy rằng hành tinh của chúng ta là một hệ thống sống động, không ngừng thay đổi và đầy rủi ro tiềm ẩn. Việc nghiên cứu những biến đổi này không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về Trái Đất, mà còn giúp chúng ta chuẩn bị tốt hơn cho những thách thức trong tương lai. Có lẽ, những bí ẩn của lõi Trái Đất vẫn đang chờ đợi lời giải, và mỗi ngày ngắn đi lại là một dấu hiệu cho thấy những điều bất ngờ đang diễn ra ngay dưới chân chúng ta. Chỉ bằng cách tiếp tục khám phá và nghiên cứu, chúng ta mới có thể hy vọng hiểu được những bí ẩn sâu xa này.
Đức Khương