Vì sao có thủy triều?
Triều cường và triều kém
Mặt Trời nặng gấp 27 triệu lần Mặt Trăng. Nhưng lực thủy triều là chênh lệch lực hút, nó yếu đi nhanh khi xa ra. Mặt Trời xa hơn Mặt Trăng khoảng 390 lần, nên chỉ gây thủy triều lớn chừng một nửa.
Quanh ngày không trăng, trăng tròn, ba thiên thể gần thẳng hàng. Hai cặp bướu chồng lên nhau, nước lên thật cao, rút thật thấp: triều cường (spring tide).
Quanh ngày thượng huyền và hạ huyền, bướu do Mặt Trời rơi đúng chỗ trũng của bướu Mặt Trăng, bù bớt cho nhau: triều kém (neap tide).
Thử xem: Tắt “Ảnh hưởng của Mặt Trời”: đỉnh hơi cao thấp. Bật lại: đỉnh cao thấp rõ, cao nhất quanh không trăng, trăng tròn.
Nguồn & ghi chú
Vì sao có thủy triều?
Nguồn tham khảo
- NOAA National Ocean Service – Tides and Water Levels — Hai bướu nước; lực sinh triều giảm theo lập phương khoảng cách; Mặt Trời nặng gấp 27 triệu lần Mặt Trăng nhưng xa hơn 390 lần nên lực sinh triều chỉ bằng khoảng một nửa; ngày thủy triều dài 24 giờ 50 phút; nước lớn cách nhau 12 giờ 25 phút; triều cường, triều kém; Mặt Trăng ở gần nhất thì thủy triều lớn hơn.
- NASA Science – Tides — Mặt Trăng kéo mọi điểm trên Trái Đất, mạnh nhất ở phía gần, yếu nhất ở phía xa; nước bị đẩy và ép thành hai bướu; bướu lệch lên trước Mặt Trăng; lục địa và độ sâu làm thủy triều mỗi nơi một khác.
- NOAA National Ocean Service – Storm Surge vs. Storm Tide — Nước dâng do bão (storm surge) khác thủy triều thiên văn; mực nước cao nhất khi bão trùng ngày không trăng, trăng tròn.
- VOER – Về cơ chế hình thành những hiện tượng thủy triều phức tạp và độc đáo ở biển Đông — Hòn Dấu có một lần nước lớn, một lần nước ròng mỗi ngày (nhật triều đều điển hình); độ lớn thủy triều ở đỉnh vịnh Bắc Bộ tới 6 m.
- Meeus, J. (1998). Astronomical Algorithms, 2nd ed. Willmann-Bell — Vị trí Mặt Trời (chương 25), giờ sao Greenwich (chương 12), độ nghiêng hoàng đạo (chương 22).
- The Astronomical Almanac (U.S. Naval Observatory & HM Nautical Almanac Office), mục D – Low-precision formulae for the Moon — Vị trí và khoảng cách Mặt Trăng theo ngày giờ (sai số khoảng 0,3°).
- Ảnh Trái Đất, Mặt Trăng, bầu trời sao – Solar System Scope (CC BY 4.0) — Đã thu nhỏ và nén lại. Giấy phép https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Pugh, D. & Woodworth, P. (2014). Sea-Level Science. Cambridge University Press — Công thức thủy triều cân bằng dùng trong mô phỏng (chương 3).
- NASA NSSDCA – Earth, Moon, Sun Fact Sheets — Khối lượng, bán kính, khoảng cách, chu kỳ dùng trong mô phỏng; Mặt Trăng ở cận điểm / viễn điểm trung bình 363.300 / 405.500 km; quỹ đạo Mặt Trăng nghiêng 18,28–28,58° so với xích đạo Trái Đất; bán kính Mặt Trời 695.700 km.
Mô phỏng đã đơn giản hóa ở đâu
- Mô hình thủy triều cân bằng (của Newton) coi Trái Đất phủ kín nước và nước lập tức nằm theo lực thủy triều. Thật ra lục địa chặn đường, đáy biển nông sâu khác nhau và mỗi vùng biển dao động theo cách riêng, nên giờ nước lên và độ cao thủy triều mỗi nơi một khác. Ví dụ ở Hòn Dấu (Hải Phòng), mỗi ngày thường chỉ có một lần nước lớn và một lần nước ròng — mô hình này không giải thích được điều đó.
- Tính chung cả Trái Đất, phần nước phồng lệch lên trước Mặt Trăng một chút vì Trái Đất quay kéo theo. Mô phỏng vẽ bướu thẳng hàng với Mặt Trăng.
- Mặt Trăng được vẽ gần Trái Đất hơn khoảng 23 lần (thật ra cách khoảng 60 lần bán kính Trái Đất). Kích thước Mặt Trăng so với Trái Đất thì đúng tỉ lệ.
- Màu trên mặt biển là mực nước theo mô hình (cam là cao, xanh là thấp), không phải màu nước thật. Lớp nước phồng (khi bật) phóng đại độ phồng khoảng 2,2 triệu lần. Trong mô hình này, bướu do Mặt Trăng chỉ cao khoảng 0,36 m. Ở bờ biển thật, nước dồn vào vùng nông và hẹp nên có thể lên xuống nhiều mét; ở đỉnh vịnh Bắc Bộ, độ lớn thủy triều tới khoảng 6 m.
- Khung cận cảnh là một bãi biển minh họa (dốc 1:16, sóng nhỏ trang trí, bầu trời đơn giản hóa) đặt tại cột đo; mực nước trong khung lấy đúng từ mô hình, không phóng đại.
- Mũi tên “Lực hút từng nơi” tính theo khoảng cách đã thu nhỏ trên hình. Thật ra lực hút ở phía gần chỉ mạnh hơn ở tâm khoảng 3%, phía xa yếu hơn khoảng 3%; trên hình chênh lệch bị phóng to nhiều lần.
- Mặt Trời chỉ là một đốm sáng nhỏ chỉ hướng, vẽ ngay sau quỹ đạo Mặt Trăng. Thật ra Mặt Trời xa hơn Mặt Trăng khoảng 390 lần và to hơn Trái Đất khoảng 109 lần.
- Mặt Trăng thật lúc gần lúc xa (trung bình khoảng 363 nghìn km ở cận điểm, 406 nghìn km ở viễn điểm) và lúc lệch Bắc, lúc lệch Nam xích đạo (có thời kỳ tới khoảng 28°). Vì vậy đỉnh triều mỗi ngày cao thấp khác nhau, kể cả khi bỏ Mặt Trời. Cột đo nằm trên xích đạo nên hai lần nước lên trong cùng một ngày cao bằng nhau; ở vĩ độ khác, hai lần đó thường chênh nhau.
- Vị trí Mặt Trời, Mặt Trăng và góc quay Trái Đất tính theo ngày giờ thật bằng công thức rút gọn, sai số khoảng 0,3°. Cột đo đặt giữa biển trên xích đạo, kinh độ 106,7° Đông (cùng kinh tuyến với TP.HCM). Thanh “Dịch Mặt Trăng” đưa Mặt Trăng khỏi vị trí thật để thử.
- Ảnh Trái Đất ghép từ ảnh vệ tinh, màu hơi đậm hơn thật. Ảnh mây là ảnh chụp một thời điểm, không phải mây của ngày đang xem. Phía đêm được chiếu sáng thêm một chút để vẫn thấy màu mực nước. Nền sao chỉ để trang trí, không đúng vị trí thật.
- Trái Đất được vẽ đứng yên ở tâm và cứng tuyệt đối; thật ra đất đá cũng hơi biến dạng theo lực thủy triều.
12Khám Phá
Mô phỏng · cảnh 3/3

Không đúng tỉ lệ: Mặt Trăng gần hơn ~23 lần, lớp nước phồng phóng đại ~2,2 triệu lần
13Khám Phá