Mặt Trăng luôn quay một mặt về Trái Đất vì nó tự quay quanh trục mất đúng bằng thời gian quay một vòng quanh Trái Đất, khoảng 27,3 ngày. Hai chuyển động khớp nhau nên mặt hướng về phía ta lúc nào cũng là mặt đó. Hiện tượng này gọi là khóa thủy triều, do lực hấp dẫn của Trái Đất kéo dãn Mặt Trăng qua hàng tỷ năm và hãm dần tốc độ tự quay của nó.
Nói Mặt Trăng "không tự quay" là sai: nếu nó không quay thì ta sẽ lần lượt thấy hết các mặt khi nó đi quanh Trái Đất. Bài này giải thích cơ chế khóa thủy triều cho dễ hình dung, vì sao trăng có lúc tròn lúc khuyết, vì sao rằm âm lịch không phải lúc nào cũng tròn nhất, và mối quan hệ giữa Mặt Trăng với thủy triều ven biển Việt Nam.
Khóa thủy triều: hiểu bằng một ví dụ trong phòng khách
Đặt một chiếc ghế giữa phòng làm Trái Đất. Bạn đóng vai Mặt Trăng, đi một vòng quanh ghế và luôn giữ mặt nhìn vào ghế. Khi đi xong một vòng, bạn sẽ nhận ra mình cũng đã xoay người đủ một vòng, lần lượt nhìn về cả bốn bức tường. Người ngồi trên ghế thì chỉ thấy mỗi khuôn mặt bạn, không bao giờ thấy gáy. Đó chính xác là điều Mặt Trăng đang làm.
Vì sao lại khớp hoàn hảo như vậy? Lực hấp dẫn của Trái Đất tác động lên phía gần mạnh hơn phía xa của Mặt Trăng, làm nó hơi phình ra dọc theo đường nối hai thiên thể. Thuở ban đầu Mặt Trăng tự quay nhanh hơn, chỗ phình bị kéo lệch khỏi đường nối, và lực hấp dẫn kéo nó trở lại như một cái phanh. Qua thời gian rất dài, tốc độ tự quay giảm tới khi chỗ phình đứng yên, tức là chu kỳ tự quay bằng chu kỳ quỹ đạo. Hầu hết các vệ tinh lớn trong Hệ Mặt Trời đều bị khóa thủy triều với hành tinh của chúng.
Thực ra ta thấy được khoảng 59% bề mặt Mặt Trăng chứ không chỉ 50%. Quỹ đạo hình elip làm tốc độ đi quanh lúc nhanh lúc chậm, trong khi tốc độ tự quay đều, nên Mặt Trăng như hơi lắc qua lắc lại, để lộ thêm một dải ở rìa. Hiện tượng lắc này gọi là bình động.
"Mặt tối" của Mặt Trăng không hề tối
Phía xa mới là tên đúng. Mặt mà ta không bao giờ thấy thường bị gọi là "mặt tối", nhưng nó vẫn được Mặt Trời chiếu sáng như mặt gần, chỉ là vào những lúc khác. Đêm trăng non, khi ta thấy Mặt Trăng tối hẳn, thì phía xa đang được chiếu sáng toàn bộ.
Lần đầu con người thấy phía xa là năm 1959. Tàu Luna 3 của Liên Xô chụp những bức ảnh đầu tiên. Năm 2019, tàu Hằng Nga 4 của Trung Quốc lần đầu hạ cánh mềm xuống phía xa. Do phía xa không nhìn thấy Trái Đất, tín hiệu phải đi qua một vệ tinh chuyển tiếp.
Hai mặt trông khác hẳn nhau. Mặt gần có nhiều vùng tối lớn gọi là "biển", thật ra là đồng bằng dung nham bazan đã nguội từ hàng tỷ năm trước. Phía xa gần như không có biển mà dày đặc hố va chạm. Giới khoa học cho rằng vỏ Mặt Trăng ở phía xa dày hơn nên dung nham khó trào lên, nguyên nhân sâu xa vẫn còn được nghiên cứu.
Hình "chú Cuội ngồi gốc cây đa". Những vệ biển tối trên mặt gần tạo nên hình ảnh mỗi nền văn hóa nhìn một kiểu: người Việt thấy chú Cuội và cây đa, nhiều nước Đông Á thấy con thỏ giã thuốc, phương Tây thấy khuôn mặt người. Vì khóa thủy triều, hình đó đã nằm yên như vậy từ thời ông cha ta tới nay.
Các pha Mặt Trăng trong một tháng âm lịch
Mặt Trăng không tự phát sáng. Một nửa của nó luôn được Mặt Trời chiếu, còn ta thấy bao nhiêu phần nửa sáng đó tùy góc nhìn từ Trái Đất. Một chu kỳ pha, từ trăng non tới trăng non kế tiếp, dài trung bình khoảng 29,5 ngày, dài hơn 27,3 ngày vì trong lúc đó Trái Đất cũng đã đi một đoạn quanh Mặt Trời.
| Pha | Khoảng ngày âm lịch | Hình dạng | Thời điểm dễ thấy |
|---|---|---|---|
| Trăng non | Mùng 1 | Không thấy | Mọc và lặn cùng Mặt Trời |
| Trăng lưỡi liềm đầu tháng | Mùng 3 – mùng 5 | Lưỡi liềm sáng phía phải | Trời tây sau hoàng hôn |
| Trăng thượng huyền | Khoảng mùng 7 – mùng 8 | Nửa phải sáng | Từ chiều tới nửa đêm |
| Trăng khuyết đầu tháng | Mùng 10 – 13 | Gần tròn, khuyết bên trái | Gần như cả tối |
| Trăng tròn | Rằm, ngày 15 hoặc 16 | Tròn đầy | Mọc lúc hoàng hôn, lặn lúc bình minh |
| Trăng hạ huyền | Khoảng 22 – 23 | Nửa trái sáng | Từ nửa đêm tới sáng |
| Trăng lưỡi liềm cuối tháng | 26 – 28 | Lưỡi liềm sáng phía trái | Trời đông trước bình minh |
Hướng sáng trái phải trong bảng là khi nhìn từ Việt Nam và các nước Bắc bán cầu; ở Nam bán cầu thì đảo lại. Rằm không phải lúc nào cũng là đêm trăng tròn nhất: âm lịch đặt mùng 1 theo thời điểm trăng non, mà khoảng thời gian từ trăng non tới trăng tròn dao động từ khoảng 13,9 đến 15,6 ngày, nên trăng tròn thực sự có thể rơi vào ngày 14, 15, 16 hoặc thậm chí 17 âm lịch. Câu "trăng rằm mười sáu trăng treo" có cơ sở thiên văn.
Mặt Trăng tạo ra thủy triều như thế nào
Lực hấp dẫn của Mặt Trăng kéo nước đại dương ở phía gần nó phình lên. Đồng thời ở phía đối diện Trái Đất cũng có một chỗ phình, vì nơi đó bị kéo yếu hơn so với tâm Trái Đất, nước như "bị bỏ lại phía sau". Trái Đất tự quay xuyên qua hai chỗ phình này, nên ở nhiều vùng biển mỗi ngày có hai lần nước lớn và hai lần nước ròng, cách nhau khoảng 12 giờ 25 phút. Vì Mặt Trăng mỗi ngày mọc trễ khoảng 50 phút, giờ nước lớn cũng lùi dần theo từng ngày.
Mặt Trời cũng tạo thủy triều nhưng chỉ bằng chưa tới một nửa Mặt Trăng, vì ở quá xa. Vào ngày trăng non và trăng tròn, Mặt Trời, Mặt Trăng, Trái Đất gần thẳng hàng, hai lực cộng lại tạo ra triều cường với biên độ lớn nhất. Vào thượng huyền, hạ huyền, hai lực vuông góc, triệt tiêu một phần, gọi là triều kém. Người dân TP. Hồ Chí Minh quen với các đợt triều cường dâng ngập đường quanh rằm và mùng 1 những tháng cuối năm âm lịch, cộng thêm mưa lớn và gió chướng.
Không phải bờ biển nào cũng hai lần nước mỗi ngày. Hình dạng vịnh và đáy biển quyết định nhịp triều. Vùng Vịnh Bắc Bộ nổi tiếng với chế độ nhật triều, mỗi ngày chủ yếu chỉ một lần nước lớn, một lần nước ròng; trong khi nhiều đoạn bờ biển khác ở miền Trung và Nam Bộ lại theo chế độ bán nhật triều hoặc hỗn hợp. Người đi biển, câu cá, đi tham quan bãi đá lúc nước ròng nên xem bảng thủy triều của đúng khu vực mình đến.
Những điều nên biết thêm về Mặt Trăng
Vài con số và hiện tượng hay được hỏi, chỉ ghi những gì đã được đo đạc rõ ràng.
- Khoảng cách trung bình từ Trái Đất tới Mặt Trăng khoảng 384.400 km, lúc gần nhất khoảng 363.000 km, lúc xa nhất khoảng 405.000 km. Ánh sáng đi quãng này mất chừng 1,3 giây.
- Đường kính Mặt Trăng khoảng 3.474 km, cỡ một phần tư Trái Đất. Lực hấp dẫn trên bề mặt chỉ bằng khoảng 1/6, nên một người nặng 60 kg sẽ cảm thấy mình nhẹ như 10 kg.
- Siêu trăng là trăng tròn rơi vào lúc Mặt Trăng ở gần Trái Đất. So với trăng tròn lúc xa nhất, siêu trăng trông lớn hơn khoảng 14% và sáng hơn khoảng 30%; mắt thường khó phân biệt nếu không đặt hai ảnh cạnh nhau.
- Trăng mọc trông to bất thường khi sát chân trời là ảo giác thị giác: đo bằng ảnh, kích thước gần như không đổi. Não so trăng với cây cối, nhà cửa ở gần nên đánh giá nó lớn hơn.
- Mặt Trăng xa dần Trái Đất khoảng 3,8 cm mỗi năm, đo được nhờ chiếu tia laser vào các gương phản xạ mà phi hành gia Apollo để lại trên bề mặt.
- Âm lịch và Mặt Trăng: một năm âm lịch 12 tháng chỉ khoảng 354 ngày, ngắn hơn năm dương lịch khoảng 11 ngày. Để Tết không trôi dần sang mùa hè, cứ khoảng 19 năm âm lịch lại có 7 năm nhuận thêm một tháng, nên Tết Nguyên đán luôn rơi vào khoảng từ 21/1 tới 20/2 dương lịch.
- Nhiệt độ bề mặt rất khắc nghiệt vì không có khí quyển: ban ngày có thể vượt 120°C, ban đêm xuống dưới âm 170°C. Một ngày đêm trên Mặt Trăng dài khoảng 29,5 ngày Trái Đất.
Câu hỏi thường gặp
Mặt Trăng có tự quay quanh trục không?
Có. Mặt Trăng tự quay một vòng mất khoảng 27,3 ngày, đúng bằng thời gian nó đi một vòng quanh Trái Đất. Chính vì hai chu kỳ bằng nhau nên từ Trái Đất ta luôn thấy cùng một mặt. Nếu nó không tự quay, ta sẽ thấy lần lượt mọi phía của nó.
Vì sao ban ngày đôi khi vẫn thấy Mặt Trăng?
Mặt Trăng ở trên bầu trời khoảng nửa thời gian của mỗi ngày đêm, không chỉ ban đêm. Trong các giai đoạn quanh thượng huyền và hạ huyền, nó ở đủ xa Mặt Trời trên trời và đủ sáng để thấy rõ giữa nền trời xanh, thường là buổi chiều hoặc buổi sáng.
Trăng tròn có làm người ta khó ngủ hay thay đổi tâm trạng không?
Một số nghiên cứu nhỏ ghi nhận người ta ngủ ít hơn đôi chút vào những đêm quanh trăng tròn, có thể do trời sáng hơn, nhưng kết quả chưa thống nhất. Các nghiên cứu lớn không tìm thấy mối liên hệ rõ giữa trăng tròn và hành vi bất thường hay tai nạn.
Trăng xanh là gì, Mặt Trăng có chuyển màu xanh thật không?
Trăng xanh là tên gọi lần trăng tròn thứ hai trong cùng một tháng dương lịch, khoảng hai đến ba năm mới có một lần. Mặt Trăng không đổi màu. Rất hiếm khi, sau cháy rừng lớn hay núi lửa phun, bụi có kích thước đặc biệt mới làm trăng trông hơi ngả xanh.
Nước triều cường mạnh nhất vào lúc nào trong năm?
Triều cường lớn nhất thường rơi vào quanh trăng non và trăng tròn, nhất là khi trùng lúc Mặt Trăng ở gần Trái Đất. Ở Nam Bộ, các đợt triều cường cao thường tập trung vào khoảng tháng 9 tới tháng 12 dương lịch. Nên theo dõi thông báo của cơ quan khí tượng thủy văn địa phương.
Mặt Trăng hình thành như thế nào?
Giả thuyết được nhiều nhà khoa học ủng hộ nhất là vụ va chạm lớn: khoảng 4,5 tỷ năm trước, một thiên thể cỡ Sao Hỏa đâm vào Trái Đất sơ khai, vật chất văng ra tụ lại thành Mặt Trăng. Mẫu đá do Apollo mang về cho thấy thành phần rất giống lớp vỏ Trái Đất.
