Gửi bình luận
Vật thể có khối lượng rất lớn dường như là tâm của quỹ đạo vật thể nhỏ hơn, nhưng trên thực tế nó cũng chuyển động quanh khối tâm
Nguồn hình ảnh: Wikipedia (en)
Chúng ta hãy xét hệ Mặt Trời-Trái Đất với Mặt Trời là vật thể 1 và Trái Đất là vật thể 2.
Lấy khối lượng m2 của Trái Đất là 1 đơn vị thì khối lượng m1 của Mặt Trời là 333.000 (Mặt Trời có khối lượng gấp 333.000 lần Trái Đất). Khoảng cách giữa chúng lấy tương đối là 150 triệu km. Áp dụng công thức trên, chúng ta có:
r1 = 150000000 x 1/(333000+1) = 450,45 (km)
Con số trên là khoảng cách gần chính xác giữa tâm của Mặt Trời và vị trí của khối tâm. Trong khi đó, bán kính của Mặt Trời là 695.700 km, tức là lớn hơn khoảng cách nêu trên hơn 1.500 lần. Điều đó có nghĩa là khối tâm của hệ Mặt Trời - Trái Đất nằm gần như trùng với tâm của Mặt Trời, và do đó chúng ta có cảm giác rằng Trái Đất chuyển động quanh tâm của Mặt Trời. Nhưng thực tế, cả hai thiên thể đều chuyển động quanh khối tâm chung này.
Tuy nhiên, vị trí khối tâm này không phải như nhau với mọi hành tinh trong Hệ Mặt Trời do khối lượng và khoảng cách tới Mặt Trời của các hành tinh là khác nhau. Chúng ta xét trường hợp thường được coi là đặc biệt nhất, đó là Sao Mộc - hành tinh lớn nhất của Hệ Mặt Trời.
Vẫn với qui ước như trên, nhưng khối lượng m2 của Sao Mộc là 318 (gấp 318 lần khối lượng Trái Đất), còn khoảng cách a lúc này là 778 triệu km (5,2 AU). Chúng ta sẽ có:
r1 = 778000000 x 318/(333000 + 318) = 742246 (km)
Khối tâm trong trường hợp này nằm cách tâm của Mặt Trời xa hơn nhiều so với trường hợp của Trái Đất. Con số hơn 742.000 km mà chúng ta có lớn hơn bán kính của Mặt Trời, có nghĩa là khối tâm nằm phía trên bề mặt của Mặt Trời.
Hình ảnh minh hoạ dễ hiểu về vị trí khối tâm của Sao Mộc và Mặt Trời
Do con số được tính ra như nêu trên, Sao Mộc là hành tinh duy nhất trong Hệ Mặt Trời mà khối tâm của hệ Mặt Trời - hành tinh không nằm trong lòng (phía dưới bề mặt) Mặt Trời.
Như vậy có thể nói Sao Mộc là hành tinh duy nhất không chuyển động quanh Mặt Trời không?
Câu trả lời cho câu hỏi trên là KHÔNG. Mọi cặp vật thể có quỹ đạo chuyển động do hấp dẫn như chúng ta vừa xét tới đều có chuyển động quanh khối tâm chung, không có một vật thể chuyển động hoàn toàn quanh vật thể khác, hay cũng có thể nói là trong mọi cặp thì cả hai vật thể chuyển động "quanh nhau".
Khi chúng ta nói theo ngôn ngữ thường ngày rằng "Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời" thì khái niệm chuyển động quanh này được hiểu một cách tương đối, và mang ý nghĩa biểu kiến nhiều hơn. Cách đặt mệnh đề đó ngày nay đương nhiên được thừa nhận không chỉ với Trái Đất mà với tất cả các hành tinh, hành tinh lùn, tiểu hành tinh và sao chổi có quỹ đạo chuyển động quanh khối tâm chung của chúng và Mặt Trời. Ngược lại, giả sử đặt cao tính chính xác của vật lý để xét xem có thiên thể nào chuyển động quanh Mặt Trời thực sự không thì chắc chắn câu trả lời là không có bất cứ thiên thể nào chuyển động như vậy.
Tháng 2 năm 2017
- Chủ tịch Hội thiên văn học trẻ Việt Nam (VACA) -
Chú thích: Tôi viết bài này nhân việc một số độc giả hỏi ý kiến về một câu hỏi được đặt ra trong một trò chơi truyền hình trên Đài truyền hình Việt Nam. Câu hỏi đó yêu cầu người trả lời chọn ra một hành tinh trong Hệ Mặt Trời không "xoay quanh mặt trời". Đây là một câu hỏi hoàn toàn sai cả về nội dung hỏi, đáp án lẫn thuật ngữ được sử dụng. Hi vọng bài viết giải đáp được thắc mắc của các độc giả.
