Mặt đất hình gì?

Mặt đất hình gì? Hình cầu dẹt do lực ly tâm tác động

Nhiều người thắc mắc mặt đất hình gì để hiểu rõ bản chất vật lý của hành tinh chúng ta cư ngụ. Việc xác định chính xác hình dạng thực tế hỗ trợ đắc lực khi đo đạc địa chất hoặc định vị tọa độ. Tìm hiểu quy luật tự nhiên giúp tránh hiểu lầm sai lệch về đặc điểm cấu tạo bề mặt.

Trái Đất có hình dạng gì?

Có thể liên quan đến nhiều yếu tố vật lý phức tạp, nhưng mặt đất không phải là một khối cầu hoàn hảo như chúng ta thường thấy trên các quả địa cầu trang trí. Thay vào đó, hành tinh của chúng ta có dạng hình cầu dẹt là gì - hơi phẳng ở hai cực và phình ra ở xích đạo. Sự khác biệt này không quá lớn nếu nhìn từ xa, nhưng lại cực kỳ quan trọng trong khoa học bản đồ và hàng không.

Con số cụ thể minh chứng cho điều này là đường kính xích đạo của Trái Đất đạt khoảng 12.756 km, trong khi đường kính đi qua hai cực chỉ là 12.714 km.

Khoảng cách chênh lệch 42 km - tương đương chiều dài của một cuộc đua marathon - chính là kết quả của lực ly tâm sinh ra khi hành tinh tự quay quanh trục của nó. Đây là lý do tại sao các vệ tinh GPS hiện đại phải sử dụng các mô hình toán học cực kỳ chính xác để xác định vị trí của bạn thay vì chỉ giả định mặt đất là một vòng tròn trơn láng.

Lực ly tâm - Kiến trúc sư âm thầm nhào nặn hành tinh

tại sao trái đất không phải hình cầu hoàn hảo? Hãy tưởng tượng bạn đang cầm một quả bóng bằng cao su mềm và xoay nó thật nhanh. Lực ly tâm sẽ kéo phần vật chất ở xa trục quay ra phía ngoài.

Trái Đất cũng vậy. Dù lớp vỏ ngoài có vẻ cứng cáp, nhưng ở quy mô hành tinh và trải qua hàng tỷ năm, nó phản ứng như một chất lỏng cực nhớt. Kết quả là xích đạo bị kéo dãn, tạo nên một độ dẹt nhất định (khoảng 0,00335).^[2] Một sự thật mà mắt thường khó lòng nhận ra nếu chỉ đứng trên mặt đất.

Sự thay đổi hình dạng này dẫn đến một hệ quả thú vị: trọng lực không đồng đều. Vì xích đạo nằm xa tâm Trái Đất hơn so với hai cực, lực hút của Trái Đất tại đây yếu hơn khoảng 0,5%.

^[3] Nói một cách hài hước, nếu bạn muốn giảm cân ngay lập tức mà không cần ăn kiêng, hãy bay từ Bắc Cực đến Singapore. Một người nặng 90 kg ở cực Bắc sẽ thấy mình nhẹ đi khoảng 0,5 kg khi đứng tại xích đạo. Nghe có vẻ khó tin? Nhưng đó là vật lý thuần túy - và nó hoàn toàn có thật.

Hệ quả về khoảng cách: Đỉnh núi nào gần không gian nhất?

Nhiều người tin rằng Everest là điểm gần vũ trụ nhất vì nó cao nhất so với mực nước biển. Sai rồi. Nếu tính từ tâm Trái Đất, đỉnh núi Chimborazo tại Ecuador mới là quán quân.

Do nằm sát xích đạo - nơi mặt đất phình ra mạnh nhất - đỉnh Chimborazo cách tâm Trái Đất khoảng 6.384 km. Trong khi đó, đỉnh Everest dù cao hơn về cao độ (8.848 m so với 6.263 m), nhưng do nằm ở vĩ độ cao hơn nên chỉ cách tâm khoảng 6.382 km. Khoảng cách chênh lệch 2,1 km giúp Chimborazo trở thành điểm trên bề mặt Trái Đất thực sự gần các ngôi sao nhất.

Mô hình Geoid: Khi Trái Đất giống một củ khoai tây lồi lõm

Nếu chúng ta loại bỏ tác động của thủy triều, gió và dòng chảy, rồi để mặt nước biển bao phủ toàn bộ hành tinh một cách tĩnh lặng, hình dạng thu được sẽ được gọi là mô hình geoid là gì. Đừng mong đợi một bề mặt mượt mà. Geoid là một mô hình lồi lõm mô tả sự biến thiên của trọng lực trên khắp hành tinh. Chỗ nào vật chất bên dưới đặc hơn, trọng lực mạnh hơn, mặt nước sẽ nhô cao hơn. Ngược lại, những vùng vật chất loãng sẽ tạo ra các vùng trũng.

Nói thật, nếu phóng đại các sai lệch này lên, trái đất có hình dạng gì trông giống một củ khoai tây bị móp méo hơn là một quả bóng tennis. Điểm thấp nhất của Geoid nằm ở khu vực phía nam Ấn Độ, nơi mực nước biển (theo lý thuyết trọng lực) thấp hơn đến 105 mét so với mô hình hình cầu dẹt chuẩn.

Trong khi đó, vùng Indonesia lại có sự nhô cao đáng kể. Sự phức tạp này khiến các nhà địa trắc học phải đau đầu trong hàng thế kỷ để tạo ra những bản đồ chính xác đến từng milimet cho các hệ thống dẫn đường máy bay.

Làm sao chúng ta biết mặt đất không phẳng?

Dù thuyết Trái Đất phẳng thỉnh thoảng lại rộ lên trên mạng xã hội, nhưng các bằng chứng trái đất hình cầu đã tồn tại từ hàng ngàn năm trước. Một trong những bằng chứng cổ xưa nhất chính là nguyệt thực. Khi Trái Đất nằm giữa Mặt Trời và Mặt Trăng, nó đổ bóng lên vệ tinh của mình. Cái bóng đó luôn có hình tròn, dù Mặt Trăng đang ở đâu trên bầu trời. Chỉ có một khối cầu mới luôn tạo ra bóng tròn từ mọi góc độ. Đơn giản vậy thôi.

Giải đáp mặt đất hình gì còn có thể thực hiện thông qua việc quan sát những con tàu đi ra khơi. Chúng không biến mất đột ngột hay nhỏ dần cho đến khi thành một điểm.

Thay vào đó, phần thân tàu chìm dần xuống dưới đường chân trời, rồi đến cột buồm là thứ cuối cùng chúng ta thấy. Nếu mặt đất phẳng, bạn sẽ thấy toàn bộ con tàu mờ đi chứ không phải bị nuốt chửng bởi đường cong của đại dương. Hiện nay, với hàng nghìn vệ tinh bay quanh quỹ đạo, chúng ta có những bức ảnh chụp trực tiếp toàn cảnh hành tinh từ khoảng cách hàng triệu km. Không có tấm ảnh nào cho thấy Trái Đất là một chiếc đĩa cả.

So sánh các mô hình hình dạng Trái Đất

Mô hình Hình cầu (Sphere)

1. Giảng dạy cơ bản, bản đồ thế giới tỉ lệ nhỏ
2. Thấp - chỉ mang tính minh họa sơ bộ
3. Giả định mọi bán kính từ tâm đến bề mặt đều bằng nhau

Mô hình Hình cầu dẹt (Spheroid/Ellipsoid)

1. Hệ thống GPS, bản đồ địa chính, hàng không
2. Cao - phản ánh đúng sự tự quay của hành tinh
3. Bán kính xích đạo dài hơn bán kính cực khoảng 21 km

Mô hình Geoid

1. Nghiên cứu biến đổi khí hậu, đo cao độ mực nước biển
2. Tối đa - dựa trên đo đạc trọng lực thực tế
3. Hình dạng mấp mô, không có quy luật hình học đơn giản

Sai lầm của Minh: Khi 'nóc nhà thế giới' không phải là nơi cao nhất

Minh, một sinh viên ngành địa lý tại Hà Nội, luôn tự hào với kiến thức rằng đỉnh Everest là điểm cao nhất thế giới. Anh thường tranh luận với bạn bè rằng nếu muốn chạm tay vào không gian, Everest là lựa chọn duy nhất.

Trong một bài kiểm tra về địa trắc học, Minh đã chọn Everest là điểm xa tâm Trái Đất nhất. Kết quả là anh bị trừ điểm. Minh cảm thấy bối rối và có chút bực bội vì cho rằng giáo viên đã nhầm lẫn.

Sau khi tìm hiểu kỹ về hình dạng 'phình xích đạo', Minh mới nhận ra Trái Đất không tròn trịa như quả bóng. Anh hiểu rằng vĩ độ đóng vai trò then chốt trong việc xác định khoảng cách từ tâm hành tinh.

Kết quả là Minh đã học được bài học về sự khác biệt giữa cao độ mực nước biển và khoảng cách địa tâm. Đỉnh Chimborazo ở Ecuador mới là điểm thực sự gần các vì sao nhất, xa hơn Everest tận 2.100 mét tính từ lõi.