Vì sao Trái đất tự quay quanh một trục?
Trái Đất cũng giống như hệ Mặt Trời và các hành tinh khác: trong khi quay quanh Mặt Trời, nó còn tự quay quanh một trục tưởng tượng của chính mình. Đó gọi là sự tự quay của Trái Đất. Hiện tượng ngày đêm nối tiếp nhau chính là kết quả của sự tự quay này.
Mấy trăm năm trước, con người đã đưa ra nhiều chứng cứ chứng minh Trái Đất tự quay. Nhưng vì sao Trái Đất lại tự quay quanh trục của mình? Cũng như vì sao Trái Đất quay quanh Mặt Trời? Đây là vấn đề khiến các nhà khoa học quan tâm trong nhiều năm. Thoạt nhìn, quay tròn là một dạng vận động cơ bản của các thiên thể trong vũ trụ. Nhưng muốn thật sự trả lời câu hỏi này, trước hết cần hiểu Trái Đất và hệ Mặt Trời hình thành như thế nào. Sự tự quay của Trái Đất và chuyển động của nó quanh Mặt Trời đều liên quan chặt chẽ đến quá trình hình thành hệ Mặt Trời.
Các nhà thiên văn lý thuyết hiện đại cho rằng hệ Mặt Trời được hình thành từ một đám tinh vân nguyên thủy. Tinh vân nguyên thủy là một đám khí cực kỳ loãng. Khoảng năm tỉ năm trước, dưới tác động của một nhiễu động nào đó và lực hấp dẫn, đám tinh vân ấy dần co lại về trung tâm. Qua thời gian dài, mật độ vật chất ở trung tâm ngày càng lớn, nhiệt độ ngày càng cao, cuối cùng đạt đến mức có thể xảy ra phản ứng nhiệt hạch và hình thành Mặt Trời. Phần khí còn lại quanh Mặt Trời dần tạo thành một đĩa khí quay. Qua quá trình co lại, va chạm và tích tụ, trong đĩa khí ấy dần hình thành các hạt rắn, hành tinh nhỏ, hành tinh nguyên thủy, rồi cuối cùng trở thành những hành tinh lớn nhỏ độc lập quay quanh Mặt Trời.
Ta biết rằng, muốn đo chuyển động thẳng của một vật nhanh hay chậm có thể dùng tốc độ. Vậy trạng thái chuyển động tròn được đo bằng gì? Một cách là dùng “động lượng góc”. Đối với một vật quay quanh một điểm cố định, động lượng góc bằng khối lượng nhân với tốc độ rồi nhân với khoảng cách từ trọng tâm vật đó đến điểm cố định mà nó quay quanh. Trong vật lý có một định luật rất quan trọng là định luật bảo toàn động lượng góc. Định luật này nói rằng: một vật đang quay, nếu không chịu tác dụng của ngoại lực, thì động lượng góc của nó sẽ không đổi dù hình dạng vật thể thay đổi. Ví dụ, một diễn viên ba lê khi đang xoay mà đột nhiên thu tay lại, tức làm khối lượng phân bố gần trục quay hơn, thì tốc độ quay sẽ tăng lên để bảo đảm động lượng góc không đổi. Định luật này có vai trò quan trọng trong việc giải thích nguồn gốc tốc độ tự quay của Trái Đất.
Đám tinh vân nguyên thủy hình thành hệ Mặt Trời vốn đã có động lượng góc. Sau khi Mặt Trời và hệ thống hành tinh hình thành, động lượng góc ấy không mất đi mà được phân bố lại. Trong quá trình vật chất tích tụ lâu dài, các thiên thể lần lượt nhận được một phần động lượng góc của đám tinh vân nguyên thủy. Vì động lượng góc được bảo toàn, các hành tinh trong quá trình co lại sẽ quay ngày càng nhanh. Trái Đất cũng không ngoại lệ. Phần động lượng góc mà Trái Đất nhận được được phân phối vào nhiều chuyển động: Trái Đất quay quanh Mặt Trời, Mặt Trăng quay quanh Trái Đất và Trái Đất tự quay. Đó chính là nguồn gốc của sự tự quay Trái Đất. Muốn phân tích chặt chẽ hơn chuyển động của Trái Đất, sự quay quanh Mặt Trời và sự tự quay của các hành tinh, các nhà khoa học vẫn còn phải tiếp tục nghiên cứu sâu hơn.
