Mặt trăng ngày càng xa Trái Đất: Điều gì sẽ xảy ra trong tương lai?

Mỗi năm, Mặt Trăng đang xa dần Trái Đất thêm 3,8 cm (1,5 inch). Các nhà khoa học đo khoảng cách đến Mặt Trăng bằng cách phản xạ tia laser từ những tấm gương được tàu thăm dò vũ trụ và phi hành gia đặt trên đó.

Bằng cách đo thời gian ánh sáng đi từ Trái Đất đến Mặt Trăng và quay trở lại, các nhà khoa học có thể đo chính xác khoảng cách đến Mặt Trăng và sự thay đổi của khoảng cách đó.

Khoảng cách đến Mặt Trăng thực sự thay đổi trong một tháng khi nó quay quanh Trái Đất. Mặt Trăng thường cách Trái Đất 239.000 dặm (385.000 km), nhưng quỹ đạo của nó không phải là một vòng tròn hoàn hảo và thay đổi khoảng 12.400 dặm (20.000 km) khi quay quanh Trái Đất. Sự thay đổi này là lý do tại sao một số trăng tròn lại lớn hơn một chút so với những trăng khác - chúng được gọi là siêu trăng.

Chuyển động của Trái Đất và Mặt Trăng có nhiều hệ quả thú vị, và việc nghiên cứu cách chúng di chuyển theo thời gian có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sự thay đổi của từng vật thể trong hơn 4,5 tỷ năm kể từ khi Trái Đất và Mặt Trăng hình thành.

Lực thủy triều

Vậy, tại sao Mặt Trăng lại ngày càng xa Trái Đất? Tất cả là do thủy triều.

Thủy triều xuất phát từ sự chênh lệch lực hấp dẫn giữa hai vật thể. Lực hấp dẫn do Mặt Trăng tác dụng mạnh hơn khoảng 4% ở phía Trái Đất hướng về Mặt Trăng, so với phía đối diện của Trái Đất hướng ra xa, bởi vì lực hấp dẫn yếu dần theo khoảng cách.

Lực thủy triều này khiến các đại dương gợn sóng thành hai khối hướng về và ra xa Mặt Trăng. Sở dĩ như vậy là vì lực hấp dẫn do Mặt Trăng kéo Trái Đất không chỉ là một lực trung bình có cùng cường độ ở mọi nơi.

Lực hấp dẫn của Mặt Trăng mạnh nhất ở phía gần Trái Đất hơn, tạo ra một khối nước hướng về phía Mặt Trăng. Lực hấp dẫn yếu hơn ở phía đối diện của Trái Đất, tạo ra một khối nước khác chậm hơn so với phần còn lại của Trái Đất.

Khi Trái Đất quay, những khối phình này di chuyển và tiếp tục hướng về Mặt Trăng do lực hấp dẫn của nó. Ở Thành phố New York hoặc Los Angeles, mực nước có thể thay đổi khoảng 1,5 mét do những khối phình thủy triều này.

Những khối phình chất lỏng của thủy triều không hoàn toàn thẳng hàng với Mặt Trăng – chúng "dẫn" Mặt Trăng đi một chút do Trái Đất đang quay và kéo chúng về phía trước. Những khối phình này cũng tác động lực hấp dẫn lên Mặt Trăng. Khối phình gần Mặt Trăng hơn không chỉ kéo Mặt Trăng về phía tâm Trái Đất mà còn dịch chuyển về phía trước một chút trên quỹ đạo của nó – giống như lực đẩy của một chiếc xe thể thao khi đi vào khúc cua.

Lực kéo về phía trước từ khối thủy triều gần hơn khiến Mặt Trăng tăng tốc, khiến quỹ đạo của nó tăng lên. Hãy tưởng tượng một cầu thủ bóng chày đánh một cú ghi điểm trực tiếp. Nếu cầu thủ đánh bóng nhanh hơn ở vị trí home plate, bóng sẽ bay vút lên cao hơn trên bầu trời.

Vậy nên, điểm mấu chốt là lực hấp dẫn của khối thủy triều gần hơn trên Trái Đất đang kéo Mặt Trăng về phía trước, làm tăng kích thước quỹ đạo của Mặt Trăng. Điều này có nghĩa là Mặt Trăng ra xa Trái Đất hơn. Hiệu ứng này diễn ra rất chậm và chỉ có thể nhận thấy trung bình qua nhiều năm.

Khoảng cách ngày càng tăng của Mặt Trăng có ảnh hưởng đến Trái Đất không?

Mặt Trăng tăng động lượng khi quỹ đạo của nó lớn hơn. Hãy tưởng tượng việc quay một vật nặng được gắn vào một sợi dây. Dây càng dài, vật nặng có động lượng càng lớn và càng khó dừng lại.

Vì Trái Đất đang làm công việc tăng động lượng của Mặt Trăng, nên tốc độ quay của Trái Đất cũng chậm lại, khi động lượng của nó truyền đến Mặt Trăng. Nói cách khác, khi động lượng quỹ đạo của Mặt Trăng tăng lên, động lượng quay của Trái Đất cũng giảm đi để bù trừ. Sự bù trừ này khiến một ngày dài ra đôi chút.

Nhưng đừng lo, những tác động này rất nhỏ: 1,5 inch mỗi năm so với khoảng cách 239.000 dặm (384.000 km) chỉ là 0,00000001% mỗi năm. Chúng ta sẽ tiếp tục có nhật thực, thủy triều và những ngày kéo dài 24 giờ trong hàng triệu năm nữa.

Điều gì sẽ xảy ra trong tương lai?

Vậy, liệu Mặt Trăng cuối cùng có thoát khỏi lực hấp dẫn của Trái Đất khi nó di chuyển ra xa không?

Nếu chúng ta tua nhanh hàng chục tỷ năm vào tương lai, cuối cùng tốc độ quay của Trái Đất có thể chậm lại cho đến khi nó bị khóa thủy triều với Mặt Trăng. Điều đó có nghĩa là Trái Đất sẽ mất đúng thời gian để tự quay giống như thời gian Mặt Trăng quay quanh quỹ đạo. Lúc này, Mặt Trăng sẽ không còn xa nữa, và bạn sẽ chỉ nhìn thấy Mặt Trăng từ một phía của Trái Đất.

Nhưng có hai điều sẽ ngăn chặn điều đó xảy ra. Thứ nhất, trong khoảng một tỷ năm nữa, Mặt Trời sẽ sáng hơn và làm sôi nước biển. Sau đó, sẽ không còn những đợt thủy triều lớn khiến Mặt Trăng bị đẩy ra xa. Vài tỷ năm sau, Mặt Trời sẽ nở ra thành một ngôi sao khổng lồ đỏ, có thể sẽ phá hủy Trái Đất và Mặt Trăng.

Nhưng những sự kiện này còn rất xa trong tương lai nên bạn chưa cần phải lo lắng về chúng. Bạn chỉ cần tận hưởng thủy triều trên bãi biển, nhật thực và Mặt Trăng tuyệt đẹp hiện tại.