Kiến Thức Phổ Thông

Trái Đất cách Mặt Trời bao xa? Mặt trời cách Trái đất bao nhiêu năm ánh sáng?

Giới thiệu

Mặt Trời là trung tâm của hệ Mặt Trời. Tất cả các cơ quan trong hệ Mặt Trời – hành tinh, tiểu hành tinh, sao chổi, vv – xoay quanh nó ở những khoảng cách khác nhau. Sao Thủy, hành tinh gần Mặt Trời nhất, cách 29 triệu dặm (47 triệu km) trên quỹ đạo hình elip của nó, trong khi các vật thể trong Đám mây Oort được cho là cách 9300000000000 dặm ( 15 nghìn tỷ km).

Trái đất quay xung quanh Mặt Trời gần hơn 100.000 lần so với Đám mây Oort, ở mức trung bình 92.955.807 dặm (149.597.870 km). Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời được gọi là đơn vị thiên văn, hay AU, được sử dụng để đo khoảng cách trong toàn bộ hệ Mặt Trời. Tức là 1 AU.

Sao Mộc, ví dụ, là 5,2 AU cách Mặt Trời. Sao Hải Vương là 30.07 AU từ Mặt Trời. Khoảng cách đến ngôi sao gần nhất (trong hệ Mặt Trời được gọi là hành tinh, đây là ngoài hệ Mặt Trời), Proxima Centauri, là khoảng 268.770 AU, theo NASA.

Tuy nhiên, để đo khoảng cách xa hơn, các nhà thiên văn sử dụng năm ánh sáng là khoảng cách mà ánh sáng truyền đi trong một năm Trái Đất, tương đương với 63,239 AU. Vì vậy, Proxima Centauri cách chúng ta khoảng 4,25 năm ánh sáng.

Đơn vị Thiên văn AU: Khoảng cách giữa Mặt trời và Trái đất

AU là khoảng cách trung bình từ Trái Đất đến Mặt Trời. Trái Đất quay một vòng hoàn chỉnh quanh Mặt Trời cứ sau 365,25 ngày – một năm. Tuy nhiên, quỹ đạo của Trái Đất không phải là một vòng tròn hoàn hảo; nó có hình dạng giống hình bầu dục hơn, hoặc hình elip.

Trong suốt một năm, Trái Đất di chuyển đôi khi gần Mặt Trời và đôi khi xa khỏi Mặt Trời hơn bình thường. Trái Đất gần tới Mặt Trời nhất vào 1 thời điểm, gọi là điểm cận nhật, vào đầu tháng Giêng và cách khoảng 91 triệu dặm (146 triệu km), chỉ gần bằng 1 AU.

Còn Trái Đất xa Mặt Trời nhất được gọi là điểm chí. Nó rơi vào đầu tháng 7 và cách Mặt Trời khoảng 94,5 triệu dặm (152 triệu km), chỉ hơn 1 AU 1 chút.

Xem thêm: Khái niệm Đơn vị Thiên văn

Hành trình tìm ra khoảng cách thực

Trong lịch sử, người đầu tiên đo khoảng cách đến Mặt Trời là nhà thiên văn Hy Lạp Aristarchus vào khoảng năm 250 trước công nguyên. Ông đã sử dụng các giai đoạn của Mặt Trăng trên chu kỳ quay để đo kích thước và khoảng cách của Mặt Trời với Mặt Trăng.

Trong thời điểm bán nguyệt đầu hoặc cuối tháng, ba thiên thể nên tạo thành một góc vuông. Bằng cách đo góc tại Trái Đất giữa Mặt Trời và Mặt Trăng, ông đã xác định được Mặt Trời cao gấp 19 lần so với Mặt Trăng trên hình vẽ, và do đó lớn hơn 19 lần. Trên thực tế, Mặt Trời lớn hơn Mặt Trăng khoảng 400 lần. Tức là sai số khá lớn.

“Phép đo của Aristarchus có lẽ đã bị sai ngay từ đầu bởi vì trước tiên, thật khó để xác định chính xác các trung tâm của Mặt Trời và Mặt Trăng .Thứ hai, thật khó để biết chính xác khi nào Mặt Trăng đầy một nửa như vậy -bán nguyệt”, trang web thiên văn của Đại học Cornell nói.

Mặc dù không chính xác, Aristarchus cung cấp một sự hiểu biết đơn giản về kích thước và khoảng cách của ba thiên thể, giúp ông kết luận rằng Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời, khoảng 1.700 năm trước khi Nicolaus Copernicus đưa ra mô hình nhật tâm của hệ Mặt Trời.

Năm 1653, nhà thiên văn học Christiaan Huygens đã tính khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời. Ông đã sử dụng các pha của sao Kim để tìm các góc tạo bởi tam giác Sao Kim-Trái Đất. Ví dụ, khi sao Kim xuất hiện một nửa được chiếu sáng bởi Mặt Trời, ba vật thể này tạo thành một hình tam giác vuông theo chiều nhìn từ Trái đất.

Huygens đã đoán một cách chính xác và tình cờ về kích thước của sao Kim, và đã có thể xác định khoảng cách từ sao Kim đến Trái Đất. Khi biết khoảng cách đó, cộng với các góc tạo ra bởi tam giác, ông có thể đo khoảng cách với Mặt Trời. Tuy nhiên, vì phương pháp của Huygens là một phần phỏng đoán và không hoàn toàn có cơ sở khoa học, nên ông ta thường không nhận được sự tín dụng.

Năm 1672, Giovanni Cassini đã sử dụng một phương pháp liên quan đến thị sai, hoặc gọi là sự khác biệt về góc, để tìm khoảng cách đến sao Hỏa và đồng thời tìm ra khoảng cách với Mặt Trời. Ông đã gửi một đồng nghiệp, Jean Richer, đến Guiana thuộc Pháp khi anh ấy ở lại Paris.

Họ đã đo các vị trí của Sao Hỏa so với các ngôi sao nền và đo đạc các phép đo đó với khoảng cách đã biết giữa Paris và Guiana thuộc Pháp. Một khi họ có khoảng cách tới Sao Hỏa, họ cũng có thể tính khoảng cách với Mặt Trời qua lượng giác. Vì phương pháp của ông khoa học hơn, nên ông thường nhận được tín dụng từ giới khoa học.

“Thể hiện khoảng cách trong đơn vị thiên văn cho phép các nhà thiên văn học vượt qua khó khăn trong việc đo khoảng cách qua một số đơn vị vật lý cơ bản”, nhà thiên văn học Nicole Capitaine của Đại học Paris nói với Space.com. “Những kinh nghiệm đi trước đó rất hữu ích bởi vì thời điểm hiện tại, chưa một nhà thiên văn, vật lý học nào có thể đo khoảng cách của các vật thể trong vũ trụ thông qua phương pháp hình học cơ bản mà chính xác đến vậy.”

Định nghĩa mới

Với sự ra đời của tàu vũ trụ và radar, các phương pháp chính xác hơn đã xuất hiện để thực hiện một phép đo trực tiếp khoảng cách giữa Trái đất và mặt trời. Định nghĩa của AU là “bán kính của quỹ đạo hình tròn rất ổn định (tuân theo lý thuyết của Newton) quay quanh Mặt Trời của 1 hạt có khối lượng vô cùng nhỏ, chuyển động với tốc độ góc trung bình 0,01720209895 radian/ngày (được gọi là hằng số Gaussian).”

Cùng với việc làm cho mọi thứ trở nên khó khăn một cách không cần thiết đối với các giáo sư thiên văn học, định nghĩa đó thực sự không phù hợp với thuyết tương đối rộng. Sử dụng định nghĩa cũ, giá trị của AU sẽ thay đổi tùy thuộc vào vị trí của người quan sát trong hệ Mặt Trời.

Nếu một người quan sát trên sao Mộc sử dụng định nghĩa cũ để tính khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời, phép đo sẽ khác với phép đo tương tự trên Trái Đất với sai số 1000m

Hơn nữa, hằng số Gaussian phụ thuộc vào khối lượng của Mặt Trời và vì Mặt Trời mất đi khối lượng khi nó tỏa năng lượng, giá trị của AU đã thay đổi cùng với nó.

Liên minh Thiên văn Quốc tế đã bỏ phiếu vào tháng 8/2012 để thay đổi định nghĩa của đơn vị thiên văn thành một số cũ đơn giản: 149.597.870.700 mét. Phép đo dựa trên tốc độ ánh sáng, một khoảng cách cố định không liên quan gì đến khối lượng của Mặt Trời. Một mét được định nghĩa là khoảng cách di chuyển của ánh sáng trong chân không trong 1 / 299,792,458 giây.

“Định nghĩa mới đơn giản hơn nhiều so với định nghĩa cũ”, nhà thiên văn học Sergei Klioner thuộc Đại học Kỹ thuật Dresden ở Đức cho biết. Cả Klioner và Capitaine đều thuộc nhóm Liên minh Thiên văn Quốc tế hoạt động để hoàn thiện định nghĩa.

Tóm lại, Mặt trời cách Trái đất bao nhiêu năm ánh sáng?

Khoảng cách từ Mặt trời đến Trái đất khoảng 149.6 triệu km, với tốc độ ánh sáng ở khoảng 300.000km/giây; tương ứng với 0.00001581 năm ánh sáng, hay chỉ khoảng gần 8 phút 30 giây.

Tags
Back to top button