Buzz
Một ngày được tính là thời gian Trái Đất xoay một vòng quanh trục của mình, thường là 24 giờ. Tuy nhiên, thời gian thực tế có sự khác biệt do nhiều yếu tố tác động như thủy triều, động đất và các công trình nhân tạo, khiến Trái Đất quay chậm lại. Ngày xưa, con người đã dùng thời gian mặt trời mọc và lặn để phân chia thời gian thành ngày, tháng, năm. Nhưng sự thực là một ngày thực tế có thể không hoàn toàn trùng khớp với 24 giờ mà ta vẫn dùng trong cuộc sống hàng ngày. Trong thế kỷ 20, các nhà khoa học đã phát hiện rằng thời gian Trái Đất hoàn thành một vòng quay là không cố định, và việc sử dụng con số 24 giờ là cách thuận tiện để đồng bộ hóa thời gian trên toàn cầu.Các yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ quay của Trái Đất?
Có nhiều yếu tố tác động đến tốc độ quay của Trái Đất, trong đó động đất là một trong những nguyên nhân đáng chú ý. Chẳng hạn, trận động đất xảy ra tại Nhật Bản năm 2011, dẫn đến thảm họa hạt nhân Fukushima, đã làm tăng tốc độ quay của Trái Đất thêm 1.8 phần triệu giây.
Trận động đất ở Fukushima, cùng với thảm họa hạt nhân, đã làm rút ngắn thời gian một ngày.Hoạt động của con người cũng tác động mạnh mẽ đến tốc độ quay của Trái Đất qua những thay đổi mà chúng ta tạo ra đối với môi trường.
Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng con người thông qua việc thay đổi môi trường cũng có ảnh hưởng đến độ dài một ngày. Một trong những ví dụ tiêu biểu là Đập Tam Hiệp, công trình lớn nhất thế giới với chiều cao 185m và dài hơn 2.300m trên sông Dương Tử, Trung Quốc. Được xây dựng từ 28 triệu tấn xi măng và lượng thép đủ để xây dựng 63 tháp Eiffel, con đập này có thể chứa hơn 40 tỷ m³ nước, tương đương với 16 triệu hồ bơi Olympic. Vào năm 2005, nhà khoa học NASA Benjamin Fong Chao đã tính toán rằng khi toàn bộ khối lượng nước của đập tập trung vào một điểm, nó đủ tạo ra tác động làm tăng độ dài ngày thêm 0.06 micro giây. Khối lượng nước này còn có thể làm dịch chuyển nhẹ các cực của Trái Đất khoảng 2 cm.
Đập Tam Hiệp khi đầy nước có thể làm dài thêm thời gian một ngày. Câu trả lời liên quan đến khái niệm mô men quán tính, tức khả năng của một vật chống lại sự thay đổi trong chuyển động. Khối lượng lớn và khoảng cách xa so với trục quay của Trái Đất khiến Đập Tam Hiệp tạo ra mô men quán tính lớn, làm giảm nhẹ tốc độ quay của Trái Đất, giảm khoảng 60 tỷ phần triệu giây. Hình ảnh vận động viên trượt băng có thể giúp bạn hiểu rõ hơn: khi họ thu tay vào gần cơ thể, họ quay nhanh hơn vì giảm mô men quán tính. Tương tự, Mặt Trăng làm chậm Trái Đất nhưng di chuyển xa khỏi nó để duy trì mô men động lượng, với tốc độ 3,8 cm mỗi năm.
Sự thay đổi về lượng nước của Biển Aral qua các năm: 1989 (trái) và 2008 (phải) Các hoạt động khác của con người cũng ảnh hưởng đến tốc độ quay của Trái Đất. Biển Aral là một ví dụ điển hình: từng là hồ nước lọc lớn thứ tư thế giới cho đến khi Liên Xô thay đổi dòng chảy để phục vụ các dự án tưới tiêu, khiến Biển Aral mất đi ¾ lượng nước từ thập niên 1960. Các nghiên cứu ước tính rằng sự suy giảm này làm giảm tốc độ quay của Trái Đất gấp ba lần tác động của Đập Tam Hiệp. Biến đổi khí hậu cũng tác động tương tự khi băng ở Greenland tan chảy, làm thay đổi khối lượng trên Trái Đất và gây lệch trục quay về phía Canada, thay đổi độ dài ngày gấp mười lần so với Đập Tam Hiệp.Liệu sự khác biệt về thời gian có ảnh hưởng đến con người?
Thực tế, sự khác biệt trong thời gian quay không gây ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt hằng ngày của chúng ta. Con người vẫn dùng đơn vị 24 giờ/ngày để đo lường thời gian. Điều mà các nhà khoa học quan tâm là tác động của sự khác biệt này đối với các hệ thống vệ tinh và tàu vũ trụ, khi các hệ thống này cần độ chính xác cực kỳ cao để vận hành và yêu cầu xác định chính xác hướng quay, chu kỳ quay của Trái Đất.
Đồng hồ nguyên tử là giải pháp chính để đo thời gian chính xác
Có nhiều lý do để sử dụng đồng hồ nguyên tử. Các vệ tinh, đặc biệt là các vệ tinh trong hệ thống GPS, cần thời gian chính xác để tính toán vị trí và thời gian tín hiệu di chuyển giữa vệ tinh và trạm mặt đất. Chỉ cần một mili giây sai lệch cũng có thể dẫn đến sai số hàng trăm km. Ngoài ra, để các vệ tinh có thể giao tiếp với nhau và với trạm mặt đất, đồng hồ của chúng phải được đồng bộ hóa để đảm bảo việc truyền dữ liệu đúng lúc và phối hợp hiệu quả. Cuối cùng, các vệ tinh chịu ảnh hưởng của các lực hấp dẫn và vận tốc khác nhau so với trên mặt đất, dẫn đến các hiệu ứng tương đối cần được tính toán khi đo thời gian. Ví dụ, các vệ tinh GPS di chuyển nhanh hơn so với đồng hồ trên mặt đất, gây ra sự chênh lệch khoảng 38 micro giây mỗi ngày. Nếu không điều chỉnh các hiệu ứng này, lỗi có thể tích tụ và dẫn đến sai số điều hướng nghiêm trọng.
Khi xảy ra sai số, điều này có thể gây ra nhiều rủi ro nghiêm trọng, chẳng hạn như việc định vị sai vệ tinh hoặc tàu vũ trụ, dẫn đến việc không đạt được mục tiêu hoặc thậm chí va chạm trong không gian. Bên cạnh đó, sự gián đoạn trong giao tiếp cũng có thể xảy ra, gây mất mát dữ liệu hoặc làm chậm tiến độ của các nhiệm vụ quan trọng. Do đó, việc dựa vào thời gian quay của Trái Đất không phải là giải pháp đáng tin cậy. Thay vào đó, các nhà khoa học đã sử dụng đồng hồ nguyên tử, vốn hoạt động dựa trên dao động của nguyên tử caesium. Đồng hồ này có độ chính xác cực kỳ cao, với khả năng duy trì hoạt động trong suốt 300 triệu năm mà không bị sai lệch thời gian, từ đó giúp kiểm soát các hoạt động của vệ tinh và tàu vũ trụ một cách chính xác.
Nguồn: BBC Science
