Trả lời nhanh
Trái Đất tự quay quanh trục theo chiều từ tây sang đông, mỗi vòng khoảng 24 giờ. Vận tốc góc ở mọi nơi bằng nhau, khoảng 15° mỗi giờ (trừ hai cực). Vận tốc dài thì khác nhau: lớn nhất ở xích đạo, khoảng 1670 km/h, rồi giảm dần về hai cực và bằng 0 tại cực.
Hai loại vận tốc cần phân biệt
Khi gặp câu hỏi này, điều quan trọng là tách vận tốc góc và vận tốc dài. Nhiều bạn nhầm vì chỉ nghĩ “vận tốc” là một con số duy nhất.
- Vận tốc góc: góc mà một điểm trên Trái Đất quay được trong một đơn vị thời gian. Cả Trái Đất quay 360° trong khoảng 24 giờ nên mỗi giờ quay 15°. Con số này giống nhau ở mọi vĩ độ, mọi kinh độ.
- Vận tốc dài: quãng đường một điểm đi được trong một đơn vị thời gian. Điểm ở xích đạo vẽ nên đường tròn lớn nhất, điểm ở vĩ độ cao vẽ đường tròn nhỏ hơn. Cùng quay hết một vòng trong 24 giờ nên điểm ở vĩ độ cao đi quãng đường ngắn hơn, tức chậm hơn.
Các đặc điểm cần nhớ
- Hướng quay: từ tây sang đông (nhìn từ phía trên cực Bắc thì ngược chiều kim đồng hồ).
- Thời gian quay một vòng: khoảng 24 giờ (một ngày đêm). Nếu tính theo sao thì là 23 giờ 56 phút.
- Vận tốc góc: khoảng 15°/giờ, bằng nhau ở mọi điểm (riêng hai cực nằm trên trục quay, nên không dịch chuyển).
- Vận tốc dài: giảm dần từ xích đạo về hai cực, tại cực bằng 0.
Vì sao vận tốc dài giảm theo vĩ độ?
Bán kính vòng vĩ tuyến tại vĩ độ φ bằng R·cosφ (R là bán kính Trái Đất, khoảng 6378 km ở xích đạo). Vòng xích đạo dài khoảng 40 075 km, chia cho 24 giờ ra gần 1670 km/h. Vì vậy vận tốc dài tại vĩ độ φ được tính gần đúng:
v ≈ 1670 × cosφ (km/h)
| Vĩ độ | cosφ | Vận tốc dài gần đúng |
|---|---|---|
| 0° (xích đạo) | 1 | ≈ 1670 km/h |
| 21° (gần Hà Nội) | ≈ 0,934 | ≈ 1559 km/h |
| 30° | ≈ 0,866 | ≈ 1446 km/h |
| 45° | ≈ 0,707 | ≈ 1181 km/h |
| 60° | 0,5 | ≈ 835 km/h |
| 90° (cực) | 0 | 0 km/h |
Mẹo nhớ: “Quay cùng góc, khác đường đi – vòng càng nhỏ, đi càng chậm”.
Lỗi sai thường gặp
- Nghĩ vận tốc dài ở mọi nơi bằng nhau: sai, vì chiều dài vòng vĩ tuyến khác nhau.
- Nghĩ vận tốc góc thay đổi theo vĩ độ: sai, mọi điểm cùng quay hết một vòng trong cùng thời gian.
- Nhầm với chuyển động quanh Mặt Trời: vận tốc quay quanh Mặt Trời (khoảng 30 km/s) là chuyển động khác, không phải tự quay.
- Nhầm chiều quay: Trái Đất quay từ tây sang đông nên Mặt Trời mọc ở phía đông.
Hệ quả liên quan
Do Trái Đất tự quay nên có hiện tượng ngày và đêm luân phiên, giờ khác nhau giữa các kinh tuyến và sự lệch hướng của các vật chuyển động (lực Cô-ri-ô-lít): lệch phải ở Bắc bán cầu, lệch trái ở Nam bán cầu.
Bài luyện tập
Bài 1. Tại vĩ độ 60°, vận tốc dài của một điểm trên mặt đất xấp xỉ bao nhiêu?
Đáp án: 1670 × cos60° = 1670 × 0,5 = 835 km/h.
Bài 2. Một điểm ở Bắc bán cầu và một điểm ở Nam bán cầu cùng vĩ độ 30°. Vận tốc góc và vận tốc dài của chúng so sánh thế nào?
Đáp án: Vận tốc góc bằng nhau (15°/giờ). Vận tốc dài cũng bằng nhau (khoảng 1446 km/h) vì vòng vĩ tuyến 30°B và 30°N có bán kính như nhau.
Bài 3. Đúng hay sai: “Ở cực Bắc, người đứng yên trên mặt đất có vận tốc dài khoảng 1670 km/h.”
Đáp án: Sai. Cực nằm trên trục quay nên vận tốc dài bằng 0.
Kết luận
Khi làm trắc nghiệm, hãy chọn phương án nói vận tốc góc như nhau ở mọi nơi (trừ hai cực) và vận tốc dài giảm dần từ xích đạo về hai cực. Phương án nào cho rằng vận tốc dài bằng nhau ở mọi vĩ độ là sai.
Câu hỏi thường gặp
Trái Đất tự quay một vòng mất bao lâu?
Khoảng 24 giờ nếu tính theo ngày Mặt Trời (một ngày đêm). Nếu tính theo vị trí các ngôi sao thì là khoảng 23 giờ 56 phút.
Vận tốc góc tự quay của Trái Đất là bao nhiêu?
Khoảng 15° mỗi giờ (360° chia 24 giờ), bằng nhau ở mọi điểm trên bề mặt, trừ hai cực nằm trên trục quay.
Vận tốc dài ở xích đạo là bao nhiêu?
Khoảng 1670 km/h, tương đương gần 464 m/s. Đây là giá trị lớn nhất, sau đó giảm dần về hai cực.
Vì sao ta không cảm thấy Trái Đất quay nhanh như vậy?
Vì mọi vật xung quanh, kể cả bầu khí quyển, đều quay cùng Trái Đất với vận tốc gần như không đổi, nên ta không cảm nhận được chuyển động này.