Hầu hết tất cả chúng ta đều cho rằng sự thay đổi các mùa khác nhau trên Trái Đất là điều đương nhiên. Chúng ta biết điều này xả ra ở mọi nơi, nhưng không phải ai trong chúng ta cũng suy ngẫm về lý do tại sao Trái Đất có các mùa khác nhau này. Câu trả lời tại sao có các mùa nằm trong lĩnh vực thiên văn học và khoa học hành tinh. Bài viết này, chúng ta cùng tìm hiểu tại sao Trái Đất có các mùa khác nhau?
Lý do lớn nhất cho các mùa là trục Trái đất nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo của nó. Hãy coi mặt phẳng quỹ đạo của hệ mặt trời như một tấm phẳng. Hầu hết các hành tinh quay quanh Mặt trời trên “bề mặt” của tấm phẳng. Thay vì để các cực bắc và nam của chúng hướng vuông góc trực tiếp với mặt phẳng quỹ đạo, hầu hết các hành tinh có các cực của chúng nằm nghiêng. Điều này đặc biệt đúng với Trái đất, có các cực nghiêng 23,5 độ.
Trái đất có thể bị nghiêng do tác động lớn của lịch sử hành tinh của chúng ta, có khả năng đã gây ra sự hình thành Mặt trăng của chúng ta. Trong sự kiện đó, Trái đất sơ sinh đã bị va đập khá nặng bởi một tác động từ thiên thể có kích thước cỡ sao Hỏa. Điều đó làm cho nó nghiêng một bên trong một thời gian cho đến khi hệ thống ổn định.
Cuối cùng, Mặt trăng hình thành và độ nghiêng của Trái đất đã ổn định ở mức 23,5 độ như ngày nay. Điều này có nghĩa là trong một phần của năm, một nửa hành tinh nghiêng khỏi Mặt trời, trong khi nửa còn lại nghiêng về phía Mặt trời. Cả hai bán cầu vẫn nhận được ánh sáng mặt trời, nhưng một bán cầu nhận được ánh sáng mặt trời trực tiếp hơn khi nó nghiêng về phía Mặt trời vào mùa hè, trong khi bán cầu kia nhận được ít trực tiếp hơn trong mùa đông (khi nó nghiêng đi).
Khi bán cầu bắc nghiêng về phía Mặt trời, người dân ở khu vực đó của thế giới sẽ trải qua mùa hè. Đồng thời, bán cầu nam nhận được ít ánh sáng hơn, vì vậy mùa đông xảy ra ở đó. Các điểm chí và điểm phân được sử dụng hầu hết trong lịch để đánh dấu sự bắt đầu và kết thúc của các mùa nhưng bản thân chúng không liên quan đến nguyên nhân của các mùa.
Thay đổi theo mùa
Năm của chúng ta được chia thành bốn mùa: xuân, hạ, thu, đông. Trừ khi bạn đang sống ở đường xích đạo, mỗi mùa có các kiểu thời tiết khác nhau. Nói chung, trời ấm nóng hơn vào mùa xuân và mùa hè, và mát hơn vào mùa thu và mùa đông. Nếu hỏi hầu hết mọi người tại sao lạnh vào mùa đông và ấm nóng vào mùa hè và họ có thể sẽ trả lời rằng Trái đất phải gần Mặt trời hơn vào mùa hè và xa hơn vào mùa đông. Điều này dường như có ý nghĩa thông thường. Rốt cuộc, khi ai đó đến gần ngọn lửa, họ cảm thấy nóng hơn. Vậy tại sao sự gần Mặt trời lại không gây ra mùa hè nóng?
Trong khi đây là một quan sát thú vị, nhưng nó thực sự dẫn đến một kết luận sai lầm. Tại sao: Trái đất xa Mặt trời nhất vào tháng 7 (hơi nóng đấy) hàng năm và gần nhất vào tháng 12 (lạnh ghê), vì vậy lý do “gần” là sai. Ngoài ra, khi đó là mùa hè ở bán cầu bắc, mùa đông đang diễn ra ở bán cầu nam và ngược lại. Nếu lý do của các mùa chỉ là do sự gần của chúng ta với Mặt trời, thì nó sẽ ấm ở cả hai bán cầu Bắc và Nam vào cùng một thời điểm trong năm. Điều đó không xảy ra. Thực sự độ nghiêng là lý do chính khiến chúng ta có các mùa. Nhưng, có một yếu tố khác cần xem xét.
Trời cũng nóng hơn vào buổi trưa
Độ nghiêng của Trái đất cũng có nghĩa là Mặt trời sẽ mọc lên và lặn ở các phần khác nhau của bầu trời vào các thời điểm khác nhau trong năm. Vào mùa hè, các đỉnh Mặt trời gần như trực tiếp trên cao, và nói chung là sẽ ở phía trên đường chân trời (tức là sẽ có ánh sáng ban ngày) trong nhiều thời gian hơn trong ngày. Điều này có nghĩa là Mặt trời sẽ có nhiều thời gian hơn để đốt nóng bề mặt Trái đất vào mùa hè, khiến nó càng trở nên nóng hơn. Vào mùa đông, có ít thời gian để làm nóng bề mặt hơn và mọi thứ cũng lạnh hơn một chút.
Những người quan sát nhìn chung có thể nhận thấy sự thay đổi vị trí trên bầu trời rõ ràng này khá dễ dàng. Trong suốt một năm, khá dễ dàng để ghi nhận vị trí của Mặt trời trên bầu trời. Vào mùa hè, nó sẽ cao hơn và mọc lên và đặt ở các vị trí khác với mùa đông. Đó là một dự án tuyệt vời cho bất kỳ ai thử và tất cả những gì họ cần là một bản vẽ hoặc bức tranh thô sơ về đường chân trời của địa phương ở phía đông và phía tây. Người quan sát có thể nhìn ra mặt trời mọc hoặc lặn mỗi ngày và đánh dấu vị trí của mặt trời mọc và lặn mỗi ngày để có được ý tưởng đầy đủ.
Quay lại Vùng lân cận
Vì vậy, có quan trọng vời việc Trái đất gần Mặt trời như thế nào không? Vâng, theo một nghĩa nào đó, nó không giống như mọi người mong đợi. Quỹ đạo của Trái đất quanh Mặt trời chỉ là hình elip. Sự khác biệt giữa điểm gần Mặt trời và điểm xa nhất là hơn 3% một chút. Điều đó không đủ để gây ra sự thay đổi nhiệt độ lớn. Nó dịch ra sự chênh lệch trung bình vài độ C. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa mùa hè và mùa đông còn nhiều hơn thế. Vì vậy, sự gần không tạo ra sự khác biệt nhiều như lượng ánh sáng mặt trời mà hành tinh nhận được. Đó là lý do tại sao chỉ đơn giản giả định rằng Trái đất gần hơn trong một phần của năm so với phần khác là sai. Lý do cho các mùa của chúng ta rất dễ hiểu với hình ảnh về độ nghiêng của hành tinh của chúng ta và quỹ đạo của nó xung quanh Mặt trời.
Như vậy, do độ nghiêng trục Trái Đất, Mặt trời sẽ chiếu sáng tới bề mặt trái đất là khác nhau. Sự khác nhau về thời gian chiếu sáng, góc chiếu của tia sáng từ Mặt trời đến Trái Đất là nguyên nhân gây ra các mùa trong năm.
Bài học rút ra chính
- Độ nghiêng trục của Trái đất đóng một vai trò lớn trong việc tạo ra các mùa trên hành tinh của chúng ta.
- Bán cầu (bắc hoặc nam) nghiêng về phía Mặt trời sẽ nhận được nhiều nhiệt hơn trong thời gian đó.
- Sự gần với Mặt trời KHÔNG phải là lý do cho các mùa.
Nguồn:
- “Earth’s Tilt Is the Reason for the Seasons!” Ice-Albedo Feedback: How Melting Ice Causes More Ice to Melt – Windows to the Universe, www.windows2universe.org/earth/climate/cli_seasons.html.
- Greicius, Tony. “NASA Study Solves Two Mysteries About Wobbling Earth.” NASA, NASA, 8 Apr. 2016, www.nasa.gov/feature/nasa-study-solves-two-mysteries-about-wobbling-earth.
- “In Depth | Earth – Solar System Exploration: NASA Science.” NASA, NASA, 9 Apr. 2018, solarsystem.nasa.gov/planets/earth/in-depth/.
John P. Millis, Ph.D
