Mặt trăng là thiên thể gần nhất so với Trái đất trong vũ trụ. Khoảng cách trung bình giữa Mặt trăng và Trái đất là 384.400km. Nếu như con người đi bộ từ Trái đất đến Mặt trăng thì phải mất khoảng thời gian là 9 năm. Nếu như đi phi thuyền vũ trụ thì mỗi lần đi về từ Trái đất đến mặt trăng phải mất hơn 7 ngày.
Sức hút lẫn nhau giữa Mặt trăng và Trái đất có xu hướng làm cho chúng xích lại gần nhau. Nhưng sức hút này được bù bằng lực quay ly tâm của Trái đất, cũng như của Mặt trăng, xung quanh tâm quán tính của chúng.
Ở tâm Trái đất, lực ly tâm và lực hút từ Mặt trăng bù nhau. Nhưng đây không phải là trường hợp tại một điểm nào đó trên mặt đất vì hai lực thay đổi theo chiều ngược nhau: một điểm càng xa trọng tâm của Trái đất - Mặt trăng, lực ly tâm mà nó phải chịu sẽ càng lớn, trong khi ngược lại, sức hút của Mặt trăng giảm theo khoảng cách.
Do đó, hai lực không bù nhau trên bề mặt của Trái đất và sự chênh lệch của chúng là nguồn gốc của thủy triều: ở điểm A, lực ly tâm không đủ để cân bằng với sức hút, vì vậy A có xu hướng dịch chuyển về phía Mặt trăng. Ngược lại, ở điểm B lực ly tâm lớn hơn so với lực của Mặt trăng, do đó, B có xu hướng rời xa nó. Đó là lý do trên Trái đất có hai lần thủy triều mỗi ngày.
Hiện tượng hút vi phân này tác động đến toàn bộ bề mặt của Trái đất, nhưng chỉ sự biến dạng của đại dương là dễ nhận thấy, còn vỏ Trái đất quá rắn nên hình dạng của nó khó thay đổi. Sự biến dạng này tăng lên khi Mặt trời nằm tháng hàng với Mặt trăng và Trái đất, khi ấy thêm vào hiệu ứng thủy triều riêng của nó. Chính vì vậy vào lúc trăng non và trăng tròn thủy triều là mạnh nhất.
Clip nguồn youtube
Hàng ngày, có 2 lần thủy triều lên và 2 lần thủy triều xuống. Mỗi ngày thủy triều lại xuất hiện muộn hơn khoảng 1 giờ so với ngày hôm trước. Bởi mỗi ngày, Mặt trăng phải thực hiện một phần vòng quay luân chuyển xung quanh Trái đất nên Mặt trăng bị chênh 1 giờ mới trở lại đúng cùng một điểm cũ.
Biên đồ của thủy triều (độ chênh lệch mực nước biển khi thủy triều lên và xuống) rất khác nhau. Ở các đại dương, biên độ này là 1m, ở các biển kín và nhỏ thì ít hơn: khoảng 30cm, nhưng ở các cửa sông và eo biển có thể lên tới 17m.
Những điều thú vị về thủy triều
Trái đất quay quanh chính mình trong 24h còn mặt trăng cần đến 27,3 ngày để quay quanh Trái Đất. Dù ở bất cứ nơi nào trên trái đất, sau 24h, bạn cũng phải chờ trăng chuyển động thêm 50 phút thì mới lại thấy trăng lần nữa ở vị trí trực tiếp ngay trên đầu mình.
Trong cả 2 pha trăng mới mọc (tối, mặt trăng nằm giữa trái đất, mặt trời và được mặt trời chiếu sáng phía sau) và trăng tròn (sáng nhất, trái đất nằm giữa trăng và mặt trời), lực hấp dẫn lên trái đất là cao nhất, bằng tổng tác động của mặt trời lẫn mặt trăng. Điều này lý giải vì sao hiện tượng thủy triều có 2 thời điểm lên cao nhất là ngày trăng mới xuất hiện và ngày trăng tròn.
Khi trăng ở các pha lưỡi liềm (thấy được ¼) và trăng khuyết (¾), lực hấp dẫn của mặt trời và mặt trăng trên trái đất sẽ tạo thành một góc 45 độ. Khi tổng lực này đạt mức cao nhất, trái đất đang ở một vị trí nào đó giữa mặt trăng và mặt trời.
Thời gian để trái đất di chuyển tới vị trí này có thể nhanh hơn hoặc chậm hơn vài giờ so với khi mặt trăng lên cao nhất trên bầu trời. Vì vậy thủy triều dâng cao nhất sẽ xảy ra trước hoặc sau khi mặt trăng ở vị trí cao nhất trên trời.
Clip nguồn youtube
Thủy triều cạn là thủy triều yếu nhất, xảy ra khi mặt trăng đang ở pha hay phần tư đầu tiên hoặc cuối cùng (thấy được ½), là lúc lực hấp dẫn của mặt trời và mặt trăng lên trái đất tạo thành góc 90 độ nên có thể loại trừ lẫn nhau gần như hoàn toàn.
Việc dự đoán thủy triều đôi khi sẽ khó khăn hơn vì mặt trăng không quay quanh trái đất trực tiếp ngay đường xích đạo mà quỹ đạo của trăng nghiêng một góc 5 độ so với mặt phẳng mà trái đất quay quanh mặt trời. Quỹ đạo tự quay quanh mình của trái đất cũng nghiêng 23,5 độ so với mặt phẳng này, tạo ra các mùa khác nhau.
Vì vậy mức thủy triều cao nhất trong mỗi ngày sẽ luôn ở trên hoặc dưới đường xích đạo. Đó là lý do vì sao thủy triều chỉ dâng cao một lần trong ngày tại những nơi có thủy triều.
Tại sao chúng ta lại phải đo thủy triều?
Việc xác định thủy triều giúp điều hướng trong ngành giao thông, vận tải hàng hải.
Khả năng dự báo của thủy triều, sự chuyển động nhanh của nước trong dòng chảy có thể cung cấp một nguồn năng lượng cho các cộng đồng sống dọc theo bờ biển bằng các nhà máy thủy điện.
Thủy triều cũng ảnh hưởng đến hệ sinh thái sinh vật biển, chúng cung cấp thức ăn, môi trường sống cho một số động vật ven bờ.
Việc thu thập số liệu thủy văn còn giúp chung ta nghiên cứu, đưa ra cảnh báo và bảo tồn các hệ sinh thái ven biển.
