Trái Đất có mùa vì trục quay của nó nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo. Trong nửa năm, bán cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời, nhận nắng chiếu thẳng hơn và ngày dài hơn, đó là mùa hè; nửa năm sau thì ngược lại. Khoảng cách tới Mặt Trời gần như không đóng góp gì: Trái Đất gần Mặt Trời nhất lại rơi vào đầu tháng một, giữa mùa đông của miền Bắc.
Chào bạn, đây là Nhà Khoa Học. Nếu hỏi mười người vì sao mùa hè nóng, khá nhiều người sẽ nói vì lúc đó Trái Đất gần Mặt Trời hơn. Nghe rất hợp lý, và sai. Tập này mình gỡ hiểu lầm đó, rồi nói luôn vì sao người Hà Nội có áo rét còn người Sài Gòn thì hầu như không cần.
Vì sao khoảng cách tới Mặt Trời không phải lý do?
Quỹ đạo của Trái Đất gần tròn, chỉ hơi dẹt một chút. Chỗ gần nhất và chỗ xa nhất chênh nhau vài phần trăm, đủ để các nhà thiên văn đo được nhưng không đủ để tạo ra mùa hè và mùa đông khắc nghiệt.
Bằng chứng dễ thấy nhất là hai bán cầu có mùa ngược nhau. Khi Hà Nội đang rét đậm tháng một, người Úc đang đi biển giữa mùa hè. Nếu khoảng cách quyết định mùa, cả Trái Đất phải cùng nóng hoặc cùng lạnh một lúc.
Còn một bằng chứng bất ngờ hơn: Trái Đất đi qua điểm gần Mặt Trời nhất vào khoảng đầu tháng một và điểm xa nhất vào khoảng đầu tháng bảy. Tức là bán cầu Bắc có mùa đông đúng lúc mình gần Mặt Trời nhất.
Vậy nên câu trả lời phải nằm ở chỗ khác. Và chỗ khác đó là một góc nghiêng mà bạn có thể thấy ngay trên quả địa cầu để bàn trong lớp học.
Trục nghiêng làm nắng mạnh yếu thế nào?
Trục quay của Trái Đất nghiêng khoảng hai mươi ba độ rưỡi, và nó giữ hướng nghiêng đó gần như cố định trong suốt năm khi Trái Đất đi vòng quanh Mặt Trời. Vì vậy có nửa năm đầu Bắc của trục chúi về phía Mặt Trời, nửa năm còn lại chúi ra xa.
Khi một nơi được chúi về phía Mặt Trời, có hai chuyện xảy ra cùng lúc. Thứ nhất, nắng chiếu dốc hơn, gần thẳng đứng hơn. Thử lấy đèn pin rọi thẳng xuống bàn, bạn thấy một vòng sáng nhỏ và chói. Nghiêng đèn đi, vòng sáng loang rộng ra và nhạt hơn. Cùng một lượng ánh sáng, trải trên diện tích lớn hơn thì mỗi chỗ nhận ít đi.
Thứ hai, ngày dài hơn đêm. Mặt đất có nhiều giờ để hấp thụ nắng và ít giờ để toả nhiệt về đêm. Hai chuyện cộng lại, mùa hè nóng.
Nửa năm sau, cũng chỗ đó bị chúi ra xa. Nắng xiên, ngày ngắn, đêm dài, mặt đất mất nhiệt nhiều hơn nhận. Đó là mùa đông.
Vì sao miền Bắc có mùa đông còn miền Nam thì không rõ?
Càng gần xích đạo, ảnh hưởng của trục nghiêng càng nhỏ. Ở gần xích đạo, Mặt Trời quanh năm lên khá cao và ngày đêm gần như dài bằng nhau, nên nhiệt độ ít thay đổi theo mùa. Càng đi về phía hai cực, chênh lệch càng lớn.
Việt Nam trải dài theo hướng bắc nam, và toàn bộ lãnh thổ nằm trong vùng nhiệt đới. Ở những nơi như vậy, mỗi năm có những ngày Mặt Trời lên đúng đỉnh đầu buổi trưa, lúc đó cây cột đứng gần như không có bóng. Sài Gòn gần xích đạo hơn Hà Nội, nên nắng quanh năm đều hơn.
Nhưng chỉ vĩ độ thì không giải thích hết cái rét của miền Bắc. Phần quyết định là gió. Mùa đông, những đợt không khí lạnh từ phương bắc tràn xuống, mang theo cái rét khô rồi mưa phùn ẩm. Dãy núi ở khu vực Đèo Hải Vân và Bạch Mã góp phần chắn bớt, nên càng vào nam các đợt lạnh càng yếu.
Vì vậy mùa ở miền Nam được đo bằng mưa chứ không bằng nhiệt: mùa khô và mùa mưa, theo nhịp của gió mùa, còn nhiệt độ thì quanh năm ấm.
Hạ chí, đông chí và những ngày dài ngắn
Hạ chí là ngày bán cầu Bắc chúi về phía Mặt Trời nhiều nhất, thường rơi vào khoảng hai mươi mốt tháng sáu, ngày dài nhất trong năm. Đông chí, khoảng hai mươi hai tháng mười hai, là ngày ngắn nhất. Người Việt từ xưa đã đưa những mốc này vào lịch tiết khí để canh mùa vụ.
Có một điều hay khiến nhiều người ngạc nhiên: ngày dài nhất không phải là ngày nóng nhất. Những tháng nóng nhất thường tới sau hạ chí một thời gian. Lý do là đất và biển cần thời gian để tích nhiệt, giống như nồi nước trên bếp không sôi ngay lúc bạn vặn lửa to nhất.
Ở gần xích đạo, chênh lệch độ dài ngày giữa hạ chí và đông chí chỉ vài chục phút tới hơn một giờ. Ở những nước gần vòng cực, có nơi mùa hè Mặt Trời gần như không lặn, mùa đông gần như không mọc.
Vậy nên cùng một Trái Đất, cùng một góc nghiêng, người ở mỗi vĩ độ sống trong một kiểu năm khác nhau.
Nếu trục Trái Đất không nghiêng thì sao?
Hãy thử làm một thí nghiệm trong đầu. Nếu trục đứng thẳng, mọi nơi trên Trái Đất sẽ có ngày đêm dài bằng nhau quanh năm và gần như không có mùa. Xích đạo lúc nào cũng nóng, hai cực lúc nào cũng lạnh, và vùng giữa thì mãi mãi một kiểu thời tiết.
Nghe thì ổn định, nhưng rất nhiều nhịp sống mà mình quen thuộc sẽ không tồn tại: mùa lúa, mùa di cư của chim, cây rụng lá rồi đâm chồi, những đợt gió mùa mang mưa.
Góc nghiêng của Trái Đất cũng không đứng yên tuyệt đối. Qua những chu kỳ rất dài hàng chục nghìn năm, nó dao động nhẹ, và các nhà khoa học cho rằng những dao động chậm như vậy góp phần vào nhịp các thời kỳ băng hà trong quá khứ xa.
Lần tới cầm một quả địa cầu, bạn để ý nó được gắn nghiêng chứ không thẳng. Cái nghiêng tưởng như sai sai đó chính là lý do có tháng Tết se lạnh và có mùa phượng đỏ.
Câu hỏi thường gặp
Nam bán cầu có mùa đông vào tháng mấy?
Mùa đông ở Nam bán cầu rơi vào khoảng tháng sáu tới tháng tám, ngược với Bắc bán cầu. Vì vậy Giáng sinh ở Úc hay Nam Phi là giữa mùa hè.
Vì sao Trái Đất có trục nghiêng?
Giả thuyết được nhiều nhà khoa học ủng hộ là trong thời kỳ hình thành, Trái Đất đã chịu những va chạm rất lớn với các thiên thể khác, làm trục quay bị lệch. Đây là chuyện của hàng tỉ năm trước nên còn nhiều chi tiết đang được nghiên cứu.
Các hành tinh khác có mùa không?
Có, nếu trục của chúng nghiêng. Sao Hoả có góc nghiêng khá giống Trái Đất nên cũng có mùa, dù mỗi mùa dài hơn vì một năm sao Hoả dài gần gấp đôi năm Trái Đất.
Ngày Mặt Trời đứng bóng là gì?
Là ngày mà vào buổi trưa, Mặt Trời ở đúng đỉnh đầu nên vật thẳng đứng gần như không có bóng. Hiện tượng này chỉ xảy ra ở vùng nhiệt đới, mỗi năm hai lần ở phần lớn các nơi trong vùng này, ngày cụ thể tuỳ vĩ độ.
Mùa xuân và mùa thu ở miền Bắc Việt Nam có rõ không?
Có nhưng ngắn và thường chuyển nhanh. Người miền Bắc cảm nhận mùa thu qua trời hanh, gió heo may, và mùa xuân qua mưa phùn ẩm, nhưng về khí hậu học, nhiều người xem miền Bắc chủ yếu có mùa hè nóng ẩm và mùa đông lạnh.
