Cách tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng như thế nào?

Cách tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng là một chủ đề thú vị và hữu ích cho nhiều người, đặc biệt là những ai yêu thích thiên văn học. Trong bài viết này, Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa sẽ cung cấp cho bạn thông tin về chủ đề này.

1. Công thức tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng

Công thức tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng

Một cách đơn giản để tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng là sử dụng công thức sau:

d = r+h

Trong đó:

• d là khoảng cách từ tâm trái đất đến tâm mặt trăng (km)
• r là bán kính trung bình của trái đất (km)
• h là độ cao trung bình của mặt trăng so với mặt phẳng quỹ đạo của nó (km)

Theo các số liệu thống kê của NASA, giá trị trung bình của r là 6.378 km, còn giá trị trung bình của h là 384.400 km. Do đó, khoảng cách trung bình từ trái đất đến mặt trăng là:

d = 6.378+384.400 =3 90.778km

Tuy nhiên, công thức này chỉ mang tính chất xấp xỉ, vì nó không tính đến sự biến động của h theo thời gian và vị trí của mặt trăng trên quỹ đạo.

2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng

Khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng không phải là một hằng số, mà là một biến số phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là:

• Hình dạng của quỹ đạo của mặt trăng: Quỹ đạo của mặt trăng không phải là một đường tròn hoàn hảo, mà là một đường elip có trái đất nằm ở một trong hai tâm. Do đó, mặt trăng có thể ở gần hoặc xa trái đất tùy theo vị trí của nó trên quỹ đạo. Khi mặt trăng ở điểm gần nhất với trái đất, gọi là điểm gần nhất (perigee), khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng là khoảng 363.300 km. Khi mặt trăng ở điểm xa nhất với trái đất, gọi là điểm xa nhất (apogee), khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng là khoảng 405.500 km. Sự khác biệt giữa hai điểm này là khoảng 42.200 km, tương đương với 10,9% của khoảng cách trung bình.
• Chu kỳ của mặt trăng: Mặt trăng có hai chu kỳ chính, là chu kỳ quỹ đạo (sidereal period) và chu kỳ đồng pha (synodic period). Chu kỳ quỹ đạo là thời gian mà mặt trăng cần để hoàn thành một vòng quanh trái đất, tính theo vị trí của các ngôi sao. Chu kỳ quỹ đạo của mặt trăng là khoảng 27,3 ngày. Chu kỳ đồng pha là thời gian mà mặt trăng cần để trở lại cùng một pha, tính theo vị trí của mặt trời. Chu kỳ đồng pha của mặt trăng là khoảng 29,5 ngày. Sự khác biệt giữa hai chu kỳ này là do trái đất và mặt trăng cùng chuyển động quanh mặt trời, nên mặt trăng phải di chuyển thêm một khoảng để đạt được cùng một pha. Các chu kỳ này ảnh hưởng đến khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng, vì chúng quyết định thời điểm mà mặt trăng đạt đến điểm gần nhất hoặc xa nhất với trái đất. Nếu mặt trăng đạt đến điểm gần nhất khi nó ở pha trăng tròn, gọi là siêu trăng (supermoon), khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng sẽ nhỏ nhất. Nếu mặt trăng đạt đến điểm xa nhất khi nó ở pha trăng tròn, gọi là vi trăng (micromoon), khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng sẽ lớn nhất.
• Sự tương tác của trái đất, mặt trăng và mặt trời: Trái đất, mặt trăng và mặt trời tạo ra một hệ thống phức tạp, trong đó các lực hấp dẫn và quán tính tác động lên nhau. Một trong những hiệu ứng của sự tương tác này là sự dao động của quỹ đạo của mặt trăng (lunar orbit perturbation), nghĩa là quỹ đạo của mặt trăng không phải là một đường elip cố định, mà là một đường elip biến đổi theo thời gian. Sự dao động này có thể làm thay đổi độ dài trục lớn của quỹ đạo của mặt trăng, độ nghiêng của quỹ đạo của mặt trăng so với mặt phẳng xích đạo của trái đất, và góc xoay của quỹ đạo của mặt trăng. Những thay đổi này ảnh hưởng đến khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng, vì chúng làm thay đổi giá trị của h trong công thức trên.

3. Cách đo khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng bằng các phương pháp khác nhau

• Phương pháp của Cassini: Một phương pháp được sử dụng vào thế kỷ thứ 17, dựa trên việc đo góc giữa mặt trăng và một ngôi sao cố định từ hai điểm khác nhau trên trái đất, rồi sử dụng định lý huyền (cosine rule) để tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng. Phương pháp này cần có sự hợp tác của nhiều nhà thiên văn học ở các vị trí khác nhau trên thế giới, và cũng có sai số do các yếu tố khí quyển và thiết bị đo lường. Phương pháp này đã cho ra kết quả khá gần với giá trị thực tế, khoảng 380.000 km.
• Phương pháp của Lalande: Một phương pháp được sử dụng vào thế kỷ thứ 18, dựa trên việc đo thời gian mà mặt trăng che khuất một ngôi sao từ hai điểm khác nhau trên trái đất, rồi sử dụng định lý Pitago (Pythagorean theorem) để tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng. Phương pháp này cũng cần có sự hợp tác của nhiều nhà thiên văn học ở các vị trí khác nhau trên thế giới, và cũng có sai số do các yếu tố khí quyển và thiết bị đo lường. Phương pháp này đã cho ra kết quả khá gần với giá trị thực tế, khoảng 384.000 km.
• Phương pháp của radar: Một phương pháp được sử dụng vào thế kỷ thứ 20, dựa trên việc phát tín hiệu radio từ trái đất đến mặt trăng, rồi đo thời gian mà tín hiệu phản xạ trở lại trái đất, rồi nhân với tốc độ ánh sáng để tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng. Phương pháp này có độ chính xác cao, vì nó không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khí quyển và thiết bị đo lường. Phương pháp này đã cho ra kết quả rất gần với giá trị thực tế, khoảng 385.000 km.
• Phương pháp của laser: Một phương pháp được sử dụng vào thế kỷ thứ 21, dựa trên việc phát tia laser từ trái đất đến một trong các gương phản xạ (retroreflector) được đặt trên mặt trăng bởi các phi hành gia hoặc các tàu vũ trụ, rồi đo thời gian mà tia laser phản xạ trở lại trái đất, rồi nhân với tốc độ ánh sáng để tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng. Phương pháp này có độ chính xác rất cao, vì nó không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khí quyển và thiết bị đo lường. Phương pháp này đã cho ra kết quả chính xác nhất về giá trị thực tế, khoảng 384.400 km.

Trong bài viết này, Trung tâm sửa chữa điện lạnh – điện tử Limosa đã cung cấp cho bạn thông tin cách tính khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng có thể giúp bạn hiểu rõ hơn các yếu ảnh hưởng đến khoảng cách từ trái đất đến mặt trăng như thế nào. Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này.