Mặt trời là trung tâm trong Thái Dương
hệ của chúng ta. Tất cả các thiên thể trong Thái Dương hệ, bao gồm các hành
tinh, thiên thạch, sao chổi… quay xung quanh nó. Khoảng cách từ Trái đất tới
Mặt trời được gọi là một đơn vị thiên văn (AU). Một đơn vị AU hiện được xác
định bằng 149.597.870.700 mét.
Quỹ đạo hình elip
Đơn vị thiên văn (AU) là khoảng cách
trung bình từ Trái đất tới Mặt trời. Cứ 365,25 ngày – tức là 1 năm, Trái đất
hoàn thành một vòng xoay tròn quanh trung tâm của Thái Dương hệ. Tuy nhiên, quỹ
đạo của Trái đất không phải là một vòng tròn hoàn hảo, mà có hình dạng giống
hình ovan hoặc elip hơn. Trong suốt thời gian của một năm, Trái đất thỉnh thoảng
dịch chuyển gần hơn tới Mặt trời và đôi khi xa hơn. Lần tiếp cận gần nhất của
Trái đất tới Mặt trời được gọi là điểm cận nhật, diễn ra vào đầu tháng 1 và có
khoảng cách khoảng 146 triệu km. Thời điểm Trái đất ở xa Mặt trời nhất, khoảng
152 triệu km, được gọi là điểm viễn nhật.
Xác định các khoảng cách
Lịch sử ghi nhận, người đầu tiên đo
khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời là Aristarchus vào khoảng năm 250 trước
Công nguyên. Đến thời hiện đại, nhà thiên văn học Christiaan Huygens đã tính
toán khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời vào năm 1653.
Ông sử dụng các giai đoạn của sao Kim
để tìm kiếm các góc trong tam giác sao Kim – Trái đất – Mặt trời. Ví dụ, khi
sao Kim xuất hiện ở trạng thái được Mặt trời rọi sáng một nửa, 3 thiên thể hình
thành một tam giác đều nhìn từ Trái đất. Phỏng đoán kích thước của sao Kim (một
cách vô tình lại chính xác), ông Huygens đã có thể xác định khoảng cách từ sao
Kim tới Trái đất, và khi biết được khoảng cách đó, cộng với các góc của tam
giác, ông đã có thể đo được khoảng cách tới Mặt trời. Tuy nhiên, vì phương pháp
của Huygens một phần là sản phẩm mang tính suy đoán và không hoàn toàn dựa trên
căn cứ khoa học nên ông thường không được tín nhiệm.
Giovanni Cassini đã tìm khoảng cách từ Trái đất tới sao Hỏa trước, rồi từ đó tính toán ra khoảng cách từ Trái đất tới Mặt trời. Ảnh: Astronomy for beginners
Năm 1672, Giovanni Cassini đã sử dụng
một phương pháp bao gồm cả thị sai hay sai số góc, để tìm khoảng cách tới sao
Hỏa và đồng thời tính toán ra khoảng cách tới Mặt trời. Ông đã cử một người
đồng nghiệp có tên Jean Richer tới vùng Guiana thuộc Pháp trong khi bản thân ở
Paris. Họ đã đo đạc vị trí tương đối của sao Hỏa với các ngôi sao khác và lập
lưới tam giác những kết quả đo đạc này với khoảng cách đã biết giữa Paris và
Guiana. Một khi nắm được khoảng cách tới sao Hỏa, họ cũng có thể tính toán được
khoảng cách tới Mặt trời. Vì các phương pháp của Cassini mang tính khoa học hơn
nên ông thường được tin cậy.
Phương trình mới
Với sự ra đời của tàu vũ trụ và radar,
con người đã có trong tay những phương thức để đo đạc trực tiếp khoảng cách
giữa Trái đất và Mặt trời. Định nghĩa về đơn vị thiên văn (AU) từng là “bán
kính của một quỹ đạo tròn, không xáo trộn quanh Mặt trời của một hạt có khối
lượng vô cùng nhỏ, di chuyển với chuyển động trung bình 0,01720209895 radian
mỗi ngày (được gọi là hằng số Gaussian)".
Ngoài việc khiến mọi thứ trở nên khó
một cách không cần thiết đối với các giáo sư thiên văn học, định nghĩa trên
thực tế không phù hợp với học thuyết tương đối nói chung. Sử dụng định nghĩa
cũ, giá trị của AU sẽ thay đổi dựa vào vị trí của người quan sát trong Thái
Dương hệ. Nếu người quan sát ở trên sao Mộc sử dụng định nghĩa cũ để tính toán
khoảng cách giữa Trái đất và Mặt trời, kết quả sẽ sai lệch so với con số tính
toán được trên Trái đất khoảng 1.000 mét.
Hơn thế nữa, hằng số Gaussian phụ thuộc
vào khối lượng của Mặt trời, và vì Mặt trời mất dần khối lượng khi tỏa ra năng
lượng nên giá trị của AU thay đổi cùng với nó.
Tháng 8/2012, Hiệp hội Thiên văn học
quốc tế bỏ phiếu tán thành chuyển đổi định nghĩa về đơn vị thiên văn sáng một
con số cũ, đơn giản hơn: 149.597.870.700 mét. Con số này dựa trên tốc độ của
ánh sáng, một khoảng cách xác định không liên quan đến khối lượng của Mặt trời.
1 mét được định nghĩa là khoảng cách mà ánh sáng di chuyển được trong một môi
trường chân không trong 1/299.792.458 giây.
Tuấn Anh - vietnamnet.vn
