Trái Đất tự quay khiến một điểm trên xích đạo chạy khoảng 1.670 km/h; ở Hà Nội khoảng 1.560 km/h, ở TP.HCM khoảng 1.640 km/h. Cùng lúc, Trái Đất bay quanh Mặt Trời với tốc độ khoảng 107.000 km/h. Ta không cảm thấy gì vì ta, không khí, nhà cửa đều chuyển động cùng với Trái Đất một cách gần như đều đặn — và theo định luật quán tính, chuyển động đều không thể cảm nhận được từ bên trong. Thứ cơ thể cảm nhận được là gia tốc, mà gia tốc do Trái Đất quay rất nhỏ.
Bảng tốc độ chóng mặt
| Chuyển động | Tốc độ gần đúng |
|---|---|
| Một điểm ở xích đạo, do Trái Đất tự quay | khoảng 465 m/s, tức 1.670 km/h |
| Ở TP.HCM (vĩ độ khoảng 10,8° Bắc) | khoảng 1.640 km/h |
| Ở Hà Nội (vĩ độ khoảng 21° Bắc) | khoảng 1.560 km/h |
| Ở London (vĩ độ khoảng 51,5° Bắc) | khoảng 1.040 km/h |
| Trái Đất quay quanh Mặt Trời | khoảng 29,8 km/s, tức 107.000 km/h |
| Hệ Mặt Trời quay quanh tâm Ngân Hà | khoảng 230 km/s, tức hơn 800.000 km/h |
Tốc độ do tự quay ở một vĩ độ bằng tốc độ ở xích đạo nhân với côsin của vĩ độ. Ở hai cực, tốc độ bằng không: bạn chỉ xoay tròn tại chỗ, mỗi vòng một ngày.
Vì sao không cảm thấy
Chuyển động đều không cảm nhận được
Như Galileo đã chỉ ra với ví dụ con tàu (bài về thí nghiệm mặt phẳng nghiêng), bên trong một con tàu chạy êm, thẳng đều, mọi thứ diễn ra như khi tàu đứng yên. Cơ thể con người không có giác quan nào đo được vận tốc; tai trong chỉ đo được gia tốc và sự xoay. Ta chỉ cảm thấy khi máy bay tăng tốc, hãm phanh hay gặp nhiễu động — tức khi vận tốc thay đổi.
Gia tốc do quay rất nhỏ
Trái Đất quay không phải là chuyển động thẳng, nên vẫn có một gia tốc hướng tâm. Ở xích đạo, gia tốc này là v²/r ≈ 465² / 6.378.000 ≈ 0,034 m/s², chỉ khoảng 0,3% gia tốc trọng trường. Gia tốc của chuyển động quanh Mặt Trời còn nhỏ hơn, khoảng 0,006 m/s². Quá nhỏ để cơ thể cảm nhận, dù các dụng cụ đo chính xác thì đo được.
Không khí cũng quay cùng
Khí quyển bị lực hấp dẫn giữ lại và quay cùng Trái Đất. Vì vậy không có "cơn gió 1.600 km/h" thổi qua chúng ta. Gió ta cảm thấy chỉ là chuyển động tương đối nhỏ của không khí so với mặt đất.
Mọi thứ thay đổi rất chậm
Trái Đất mất cả ngày để quay một vòng. Tốc độ quay gần như không đổi từ ngày này sang ngày khác (chỉ chênh vài phần nghìn giây). Không có "cú giật" nào để ta nhận ra.
Một ngày dài bao lâu: hai cách đếm
- Ngày Mặt Trời: khoảng thời gian giữa hai lần Mặt Trời lên điểm cao nhất trên trời, trung bình 24 giờ. Đây là ngày ta dùng trong đời sống.
- Ngày sao (ngày thiên văn): thời gian Trái Đất quay đúng một vòng so với các vì sao xa, khoảng 23 giờ 56 phút 4 giây.
Chênh lệch khoảng 4 phút đến từ chuyển động quanh Mặt Trời: trong một ngày, Trái Đất đi được khoảng 1/365 quỹ đạo, nên phải quay thêm một chút (khoảng 1 độ) thì Mặt Trời mới trở lại vị trí cũ trên bầu trời. Các vì sao vì thế mọc sớm hơn mỗi đêm khoảng 4 phút, và bầu trời sao thay đổi theo mùa.
Bằng chứng Trái Đất đang quay
Dù không cảm thấy, có nhiều bằng chứng rõ ràng:
| Bằng chứng | Cho thấy |
|---|---|
| Con lắc Foucault (1851) | Mặt phẳng dao động của con lắc dài xoay dần theo thời gian (có bài riêng) |
| Hiệu ứng Coriolis | Gió, bão, dòng hải lưu bị lệch hướng, bão ở Bắc bán cầu xoáy ngược chiều kim đồng hồ (có bài riêng) |
| Trái Đất phình ở xích đạo | Bán kính xích đạo lớn hơn bán kính cực khoảng 21 km |
| Gia tốc trọng trường nhỏ hơn ở xích đạo | Khoảng 9,78 m/s² so với 9,83 m/s² ở cực |
| Vật rơi từ tháp cao lệch nhẹ về phía đông | Đỉnh tháp xa trục quay hơn chân tháp nên chạy nhanh hơn một chút; vật rơi mang theo tốc độ đó |
| Quang sai ánh sao (James Bradley, 1729) | Vị trí các ngôi sao dịch chuyển nhẹ theo năm, bằng chứng Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời |
| Ảnh chụp từ vũ trụ, vệ tinh | Thấy trực tiếp Trái Đất quay |
Tận dụng sự quay của Trái Đất
- Phóng tên lửa về phía đông: tên lửa phóng từ gần xích đạo về hướng đông được "tặng" sẵn khoảng 0,4 km/s nhờ Trái Đất quay. Vì thế nhiều bãi phóng nằm ở vĩ độ thấp, như Kourou ở Guyane thuộc Pháp (khoảng 5° Bắc).
- Vệ tinh địa tĩnh quay quanh Trái Đất đúng một vòng mỗi ngày sao, nên đứng yên trên bầu trời so với người dưới mặt đất — chảo thu truyền hình chỉ cần chĩa cố định một hướng.
- Múi giờ: Trái Đất quay 15 độ kinh độ mỗi giờ, nên thế giới chia thành các múi giờ khoảng 15 độ. Việt Nam dùng giờ UTC+7.
Nếu Trái Đất đột ngột dừng quay
Đây là thí nghiệm tưởng tượng phổ biến, và là bài học quán tính đáng sợ. Nếu mặt đất đột ngột đứng lại, mọi thứ không gắn chặt — không khí, nước biển, con người, nhà cửa — sẽ tiếp tục lao về phía đông với tốc độ hàng nghìn km/h theo quán tính. May mắn là không có cơ chế vật lý nào làm Trái Đất dừng quay đột ngột như vậy. Sự quay của Trái Đất chỉ chậm lại rất từ từ, khoảng vài phần nghìn giây mỗi thế kỷ, do lực thuỷ triều của Mặt Trăng (có bài riêng).
Góc nhìn hôm nay: cảm nhận Trái Đất quay bằng mắt
- Chụp vệt sao: đặt điện thoại hoặc máy ảnh trên giá cố định, hướng về phía bắc vào một đêm quang ở nơi ít đèn, chụp phơi sáng dài hoặc chụp liên tục rồi ghép. Các ngôi sao vẽ thành những cung tròn quanh sao Bắc Cực — dấu vết của Trái Đất đang quay.
- Theo dõi bóng nắng: cắm một chiếc que thẳng đứng ngoài sân, đánh dấu đầu bóng mỗi giờ. Bóng xoay quanh chân que, nhanh khoảng 15 độ mỗi giờ.
- Tính tốc độ của nhà mình: lấy vĩ độ trên bản đồ, nhân côsin vĩ độ với 1.670 km/h.
Câu hỏi thường gặp
Trái Đất quay nhanh bao nhiêu?
Một điểm trên xích đạo chạy khoảng 1.670 km/h do Trái Đất tự quay. Ở Hà Nội khoảng 1.560 km/h, ở TP.HCM khoảng 1.640 km/h. Trái Đất còn bay quanh Mặt Trời với tốc độ khoảng 107.000 km/h.
Vì sao ta không cảm thấy Trái Đất quay?
Vì ta, không khí và mọi thứ quanh ta chuyển động cùng Trái Đất gần như đều đặn. Cơ thể chỉ cảm nhận được gia tốc, mà gia tốc do Trái Đất quay chỉ khoảng 0,3% gia tốc trọng trường, quá nhỏ để cảm thấy.
Trái Đất quay một vòng mất bao lâu?
So với các vì sao xa, Trái Đất quay một vòng trong khoảng 23 giờ 56 phút 4 giây, gọi là ngày sao. Ngày Mặt Trời trung bình dài 24 giờ, dài hơn khoảng 4 phút vì Trái Đất còn di chuyển trên quỹ đạo quanh Mặt Trời.
Làm sao chứng minh Trái Đất quay?
Có nhiều bằng chứng: con lắc Foucault xoay mặt phẳng dao động, hiệu ứng Coriolis làm bão xoáy, Trái Đất phình ở xích đạo, gia tốc trọng trường nhỏ hơn ở xích đạo, vệt sao trên ảnh phơi sáng và ảnh chụp từ vũ trụ.
Vì sao tên lửa thường được phóng về phía đông?
Vì Trái Đất quay từ tây sang đông, tên lửa phóng về phía đông được cộng sẵn tốc độ quay của mặt đất, ở gần xích đạo khoảng 0,4 km/s, giúp tiết kiệm nhiên liệu để vào quỹ đạo.