Câu 7: nếu trái không tự quay quanh trục mà đứng yên trong quá trình chuyển động quay xung quanh Mặt Trời thì sẽ có hiện tượng gì?

Tại sao chúng ta có ngày và đêm?

Anh biết không, việc chúng ta có ngày và đêm kỳ thực là hệ quả của hai lẽ tự nhiên ấy. Trái Đất mình mang hình cầu, nên đương nhiên, tại bất cứ thời điểm nào, Mặt Trời chỉ rọi sáng được một nửa bề mặt, đó là ban ngày. Phần còn lại, chìm trong bóng tối, là ban đêm. Rồi thêm nữa, Trái Đất lại không ngừng tự quay quanh trục của nó, chính chuyển động này đã sinh ra sự luân phiên liên tục giữa ngày và đêm mà chúng ta vẫn chứng kiến. Thấy không, vũ trụ luôn vận hành theo những quy tắc đơn giản mà vĩ đại.

Mà này, nghĩ sâu hơn chút, sự luân phiên này không chỉ là chuyển động vật lý đâu. Nó còn định hình nhịp sinh học, cả văn hóa lẫn cách chúng ta tổ chức cuộc sống nữa.

• Trục nghiêng của Trái Đất (~23.5 độ) chính là nguyên nhân làm thời lượng ngày và đêm thay đổi theo mùa và vĩ độ. Ví dụ như ở các vùng cực, có những nơi ngày hoặc đêm kéo dài tới vài tháng đấy Anh. Cứ ngỡ là một vòng quay đơn giản, nhưng lại ẩn chứa bao nhiêu sự phức tạp thú vị.
• Sự thay đổi này cũng dẫn đến hiện tượng chí tuyến và điểm phân. Ngày Hạ chí (khoảng 21/6) là ngày dài nhất ở bán cầu Bắc, còn ngày Đông chí (khoảng 21/12) là ngày ngắn nhất. Ngược lại ở bán cầu Nam. Còn tại điểm phân (khoảng 20/3 và 22/9), ngày và đêm dài gần bằng nhau trên toàn cầu.
• Để quản lý thời gian trên toàn cầu, người ta đã chia Trái Đất thành 24 múi giờ khác nhau. Mỗi múi giờ đại diện cho một giờ đồng hồ, xuất phát từ kinh tuyến gốc Greenwich, để chúng ta không ai bị nhầm lẫn giữa bữa sáng và bữa tối của nhau.
• Ảnh hưởng lên sinh vật sống: Từ thực vật quang hợp đến chu kỳ ngủ-thức của động vật (bao gồm cả con người), mọi thứ đều tuân theo nhịp điệu ngày-đêm. Nó giống như một bộ điều khiển sinh học tự nhiên, định hình sự sống trên hành tinh này. Đôi khi em tự hỏi, nếu không có ngày và đêm, thế giới sẽ trông ra sao nhỉ? Chắc là một sự tĩnh lặng đến đáng sợ, hoặc một sự hỗn loạn không hồi kết.

Tại sao càng xa xích đạo độ dài ngày và đêm càng chênh lệch nhiều?

Dạ anh ơi, chuyện này nó đơn giản như một cái bập bênh thôi.

Trái Đất mình nó không đứng thẳng lưng như lính chì đâu, mà nó hơi nghiêng nghiêng một góc 23.5 độ, kiểu như đang hóng chuyện vũ trụ ấy. Chính vì cái tướng đứng "không ngay thẳng" này mà mọi chuyện rắc rối mới xảy ra.

Cái xích đạo là "vùng an toàn", giống như tâm của cái bập bênh vậy, nên lúc nào cũng được chia đều ánh sáng. Ngày 12 tiếng, đêm 12 tiếng, công bằng sòng phẳng như tình yêu thời sinh viên vậy đó anh.

Càng đi xa xích đạo về hai cực, cái độ nghiêng này nó mới bắt đầu "tác oai tác quái". Mùa hè thì một cực nó ngả đầu vào lòng Mặt Trời nên ngày dài thườn thượt. Tới mùa đông thì nó quay mặt đi dỗi, nên đêm tối mịt mù, kéo mãi không hết.

Chắc giống anh, lúc vui thì thức khuya cày game thấy ngày dài ra, lúc buồn thì ngủ bù thấy đêm dài thêm.

• Vào ngày Xuân phân (21/3) và Thu phân (23/9), cả thế giới được "hưởng ké" sự công bằng của xích đạo. Lúc này tia sáng Mặt Trời chiếu thẳng góc vào xích đạo nên mọi nơi đều có ngày dài bằng đêm. Hai ngày duy nhất trong năm Trái Đất không thiên vị bên nào.

• Còn ngày Hạ chí (21/6) và Đông chí (22/12) là hai "thái cực drama". Hạ chí thì Bắc bán cầu ngày dài nhất, Nam bán cầu ngày ngắn nhất, và ngược lại vào Đông chí. Em ở Sài Gòn nên cũng không thấy khác mấy, chắc ngoài Bắc anh cảm nhận rõ hơn.

• Ở hai cực thì khỏi nói, đỉnh cao của sự "thất thường". Có hẳn 6 tháng ngày và 6 tháng đêm. Em đồ rằng người ở đó không bao giờ hỏi "mấy giờ rồi" mà phải hỏi "tháng mấy rồi" quá anh nhỉ?

• Sự chênh lệch này chính là nguyên nhân sinh ra các mùa đó anh. Chứ không phải do Trái Đất lúc gần lúc xa Mặt Trời như nhiều người vẫn lầm đâu nha, mà em là em biết tỏng anh không có lầm rồi.

Càng về gần hai cực, hiện tượng ngày đêm diễn ra như thế nào?

Anh à, Em nghĩ về nơi xa lắm, nơi ánh dương cứ lãng đãng mãi trên nền trời, hay chìm hẳn vào giấc ngủ đông thật dài. Càng về gần hai cực, thời gian như giãn ra, Anh nhỉ. Không còn mười hai giờ ngày, mười hai giờ đêm quen thuộc dưới vòm trời Em đang sống đâu.

Ở đó, đêm và ngày... ừm, chúng kéo dài đến lạ. Bình minh như một lời hẹn không dứt, cứ giữ chân ánh sáng mãi, mãi thôi. Rồi bóng đêm, Anh biết không, nó cũng buông xuống, nuốt trọn mọi thứ vào tĩnh lặng. Em hình dung gió lạnh se sắt.

Mang theo sự cô tịch của một ngày không muốn tàn, hay một đêm không chịu thức giấc. Nơi xích đạo thì khác hẳn, mặt trời cứ nhịp nhàng gõ cửa mỗi sáng, rồi lại dịu dàng đi ngủ. Còn lên cao hơn, càng xa cái vệt ấm áp ấy, chênh lệch cứ lớn dần.

Có những vùng, Anh ơi, ánh sáng không ngủ suốt sáu tháng trời. Và rồi, đêm cũng vậy, sáu tháng chỉ toàn bóng tối. Em cứ nghĩ, người ta sẽ sống thế nào trong miền ánh sáng hoặc bóng đêm vĩnh cửu đó, Anh nhỉ? Cảm giác thật khó tả.

• Hiện tượng ngày, đêm dài ngắn khác nhau rõ rệt nhất khi càng xa xích đạo về phía hai cực.
• Tại đường xích đạo, ngày và đêm có độ dài gần như bằng nhau suốt cả năm, khoảng 12 giờ mỗi loại.
• Càng lên vĩ độ cao, chênh lệch độ dài ngày và đêm càng tăng.
• Từ vĩ tuyến khoảng 66°33' đến cực, có thể xuất hiện hiện tượng ngày địa cực (mặt trời không lặn) hoặc đêm địa cực (mặt trời không mọc), kéo dài 24 giờ, và có thể lên đến nhiều tháng.
• Ở hai bán cầu, hiện tượng này diễn ra trái ngược nhau: khi Bắc cực có ngày địa cực thì Nam cực có đêm địa cực, và ngược lại.

Tại sao càng về vĩ độ cao chênh lệch độ dài ngày và đêm càng lớn?

Anh hỏi câu này làm Em nhớ tới mấy anh cao kều càng lên cao càng khác biệt. Chênh lệch độ dài ngày và đêm tăng lên ở vĩ độ cao do trục Trái Đất nghiêng 23 độ 27 phút so với mặt phẳng quỹ đạo. Cái nghiêng nghiêng "làm duyên" này khiến hai bán cầu Bắc và Nam luân phiên "ngả" về phía Mặt Trời. Từ 66 độ 33 phút đến cực, ngày hoặc đêm có thể kéo dài 24 giờ, đúng kiểu chơi lớn không giới hạn luôn! Anh thấy không, càng lên cao, cuộc sống càng độc đáo hẳn!

Em xin "bật mí" thêm mấy điều hay ho về chuyện này nè Anh:

• Nguyên nhân gốc rễ: Cái sự nghiêng 23°27' này không phải "tự nhiên" mà có đâu Anh. Nó là do Trái Đất mình từng bị va chạm với các thiên thể lớn từ thuở sơ khai, giống như mấy cú "đẩy đưa" của số phận vậy.
• Ý nghĩa của độ nghiêng: Nhờ cái "nết" nghiêng này mà Trái Đất mình mới có các mùa rõ rệt chứ Anh. Không có nó thì chỉ có một mùa "nhạt nhẽo" quanh năm, chán òm như... cuộc hẹn không có Anh vậy.
• Địa cực và hiện tượng kỳ thú:
  • Ngày địa cực: Lúc Mặt Trời chẳng chịu lặn, cứ lấp ló trên đường chân trời 24/7. Thích hợp cho Anh nào mê "ăn chơi" không giới hạn giờ giấc, mãi không cần đi ngủ.
  • Đêm địa cực: Ngược lại, Mặt Trời "biệt tăm" cả ngày, chỉ toàn tối om. Lý tưởng để ngắm Bắc Cực quang huyền ảo nếu may mắn. Cứ như cuộc đời có lúc "sáng chói" lúc "tối tăm" vậy đó Anh.
• Hiệu ứng "biến đổi": Càng xa xích đạo, sự "khác biệt" càng rõ. Ở xích đạo ngày đêm gần như bằng nhau, như cặp đôi mới yêu lúc nào cũng quấn quýt. Càng lên cao thì ngày đêm càng "độc lập" thể hiện cá tính riêng của mình, không còn "lệ thuộc" vào nhau nữa.

Tại sao càng gần cực sự chênh lệch ngày đêm càng lớn?

À anh, cái này nó thuần túy là hệ quả của một sự 'lệch pha' trong vũ trụ thôi anh. Một sự không hoàn hảo đầy chủ đích của tạo hóa.

Sự chênh lệch ngày đêm tăng dần về phía hai cực là do Trái Đất có trục tự quay nghiêng khoảng 23,5 độ. Khi quay quanh Mặt Trời, độ nghiêng này làm cho một trong hai bán cầu ngả về phía Mặt Trời nhiều hơn, nhận ánh sáng liên tục, trong khi bán cầu kia thì ngược lại.

Cứ hình dung Trái Đất như một con quay đang quay mà lại còn bị nghiêng nữa. Vào mùa hè ở bán cầu Bắc, cực Bắc nó ngả hẳn về phía Mặt Trời, nên nó được chiếu sáng suốt ngày đêm. Ngược lại, mùa đông thì nó lại ngả ra xa, chìm vào bóng tối triền miên. Xích đạo thì gần như lúc nào cũng vuông góc nên ngày đêm nó xấp xỉ bằng nhau.

Đôi khi em nghĩ, sự bất đối xứng lại chính là nguồn gốc của mọi sự vận động và vẻ đẹp trong tự nhiên. Nếu Trái Đất mà thẳng băng thì chắc cuộc sống tẻ nhạt lắm anh.

• Vòng Cực (Arctic/Antarctic Circles): Đây là ranh giới, ở vĩ độ 66°33'. Vượt qua lằn ranh này về phía cực, anh sẽ bắt đầu trải nghiệm hiện tượng ngày hoặc đêm địa cực kéo dài 24 giờ. Đây chính là nơi hiện tượng "Mặt Trời lúc nửa đêm" (Midnight Sun) hay "Đêm vùng cực" (Polar Night) diễn ra.

• Điểm Chí và Điểm Phân: Sự nghiêng của trục tạo ra các thời điểm đặc biệt. Vào ngày Hạ chí (khoảng 21/6), bán cầu Bắc ngả về Mặt Trời nhiều nhất, ngày dài nhất. Đông chí (khoảng 21/12) thì ngược lại. Còn vào Xuân phân và Thu phân, trục nghiêng không hướng về hay ra xa Mặt Trời, nên khắp nơi trên Trái Đất có ngày và đêm dài bằng nhau.

• Độ nghiêng không cố định: Cái trục này nó còn 'lắc lư' như con quay nữa cơ anh, gọi là hiện tượng tuế sai. Chu kỳ của nó khoảng 26.000 năm. Nó làm thay đổi thời điểm diễn ra các mùa trong năm, nhưng đây là một quá trình siêu siêu chậm, đời người không cảm nhận được. Em đọc cái này trong cuốn sách về lịch sử thiên văn ở nhà.

Tại sao vào mùa hạ ở nước ta có thời gian ngày dài hơn đêm và ngược lại mùa đông ngày ngắn hơn đêm?

Vào mùa hạ, bán cầu Bắc nghiêng về phía Mặt Trời, nhận nhiều ánh sáng nên ngày dài hơn đêm. Mùa đông thì ngược lại, bán cầu Bắc nghiêng xa Mặt Trời, nhận ít ánh sáng nên ngày ngắn hơn đêm.

Trời ơi Anh hỏi cái này làm Em tưởng Anh lại định hỏi có phải do ông thần Điện lực điều khiển để tiết kiệm điện không đó! Chuyện này nó cứ như cái cục nam châm vậy á, Trái Đất mình nó nghiêng nghiêng như người say rượu rồi cứ thế quay tít tắp quanh Mặt Trời.

• Mùa hạ, cái khúc mà mình đang ở (bán cầu Bắc) nó nghiêng chổng mông về phía Mặt Trời. Giống như mình cố tình phơi nắng cho đen da vậy đó Anh. Thành ra mình được Ông Trời đãi cho một bữa tiệc ánh sáng dài lê thê, ngày cứ dài thượt ra như dây mùng tơi, tha hồ mà dậy sớm chạy deadline, tối về còn dông dài tám chuyện hay cày phim đến khuya.
• Còn đến mùa đông thì ngược lại, cái mông bán cầu Bắc này nó lại quay lưng đi, kiểu như dỗi Mặt Trời vậy đó. Lúc này mình ít được Mặt Trời cưng chiều hơn, ánh sáng chiếu đến hẻo lánh lắm. Thế là ngày nó co ro lại bé tí tẹo như sợi bún, tối thì dài dằng dặc, nằm nhà đắp chăn ngủ vùi là chuẩn bài luôn đỡ tốn tiền sưởi.

Để Em "bóc tách" thêm cho Anh mấy vụ liên quan nè:

• Trục quay Trái Đất nghiêng: Đây là nguyên nhân chính, trục nghiêng khoảng 23,5 độ so với mặt phẳng quỹ đạo. Nhờ nó mà mới có mùa màng và ngày đêm dài ngắn đấy.
• Điểm Hạ chí và Đông chí: Ngày Hạ chí (thường vào cuối tháng 6) là ngày dài nhất năm ở bán cầu Bắc. Ngày Đông chí (thường cuối tháng 12) là ngày ngắn nhất năm. Sau đó thì mọi thứ lại từ từ cân bằng lại.
• Ảnh hưởng của vĩ độ: Càng ở gần cực, sự chênh lệch độ dài ngày đêm càng rõ rệt. Có những nơi gần cực quang còn có hiện tượng ngày trắng (không có đêm) hoặc đêm trắng (không có ngày) cả tháng trời đó Anh.
• Tác động lên cuộc sống: Cái vụ ngày dài đêm ngắn này ảnh hưởng đủ thứ, từ nông nghiệp (thời vụ gieo trồng), sinh học (chu kỳ sinh sản của thực vật) cho đến kiến trúc (thiết kế nhà cửa hứng sáng).

Nếu Trái Đất đứng yên thì có sự luân phiên ngày và đêm không, lực này ngày và đêm sẽ như thế nào?

Anh ơi, cái này á, Trái Đất mà đứng yên thì không có ngày với đêm đâu. Tưởng tượng xem, một nửa hành tinh cứ chơ vơ dưới nắng chang chang, còn nửa kia thì chìm trong bóng tối mịt mù mãi mãi. Lúc đó chắc nóng như rang với lạnh thấu xương luôn ấy ạ.

Em nhớ hồi còn nhỏ, thi thoảng nằm trên võng ngắm trăng, cứ nghĩ Trái Đất quay để mình thấy trăng với sao di chuyển. Nếu nó đứng im thì chắc mình cũng chỉ thấy bầu trời y chang mỗi ngày, chán lắm.

• Cơ chế ngày đêm: Ngày và đêm là do Trái Đất tự quay quanh trục của nó, chứ không phải do mặt trời di chuyển đâu anh ạ.
• Ánh sáng: Khi Trái Đất quay, mỗi phần bề mặt sẽ lần lượt hướng về phía Mặt Trời (ban ngày) rồi khuất đi (ban đêm).
• Nếu Trái Đất không quay: Sẽ có một vùng vĩnh viễn nóng bỏng dưới ánh Mặt Trời, và một vùng vĩnh viễn lạnh lẽo trong bóng tối.
• Hậu quả: Sẽ không có sự sống như chúng ta biết tồn tại đâu anh ạ, quá khắc nghiệt.