Đo kích thước vũ trụ

Trong một giai đoạn dài ở thời cổ đại, vũ trụ được hiểu là bao gồm Trái đất, Mặt trăng, Mặt trời và các hành tinh quay quanh nó. Còn lại, bên ngoài của vũ trụ là những ngôi sao cố định. Ngay từ khi bắt đầu dùng chữ viết để ghi chép lại kiến thức, con người đã nhận thấy Mặt trăng gần với Trái đất hơn so với Mặt trời, các hành tinh và các ngôi sao. Có lẽ bằng trực quan, con người nhìn thấy Mặt trăng di chuyển trước mặt và gần hơn so với Mặt trời cũng như các hành tinh hay ngôi sao khác. Người cổ đại chưa có phương tiện để đo được chính xác những khoảng cách từ Trái đất đến các hành tinh. Để đo khoảng cách này, họ dựa trên một số ngôi sao cố định trên bầu trời và quan sát, tìm quy luật xem những hành tinh khác sẽ trở lại cùng một vị trí cũ so với Trái đất và các ngôi sao cố định này trong bao lâu. Những hành tinh lớn đã được người cổ đại quan sát, ghi lại theo cách này là: Mặt trăng 27 ngày, sao Thủy 88 ngày, sao Kim 225 ngày, sao Hỏa 2 năm, sao Mộc 12 năm và sao Thổ 29 năm.

Aristarchus, nhà thiên văn học người Hy Lạp ở thế kỷ III trước Công nguyên (TCN) đã nhận định rằng Mặt trời là cố định, Trái đất quay quanh Mặt trời theo quỹ đạo hình tròn. Dựa vào quan điểm này, ông đã đo góc tạo bởi Mặt trời với Trái đất và Mặt trăng để tính toán các kích thước. Ông ước tính đường kính của Mặt Trăng bằng cách quan sát kích thước bóng tối của Trái đất khi nhật thực. Tuy ông khó khăn trong việc đo góc nhưng phương pháp mà ông làm thì hoàn toàn đúng.

Thế kỷ II TCN, hai nhà toán học người Hy Lạp là Hipparchus và Ptolemy, độc lập với nhau, đã cùng sử dụng phương pháp của Aristarchus nhưng tính toán chính xác hơn. Hai ông ước tính khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trăng bằng 59 lần bán kính Trái đất và khoảng cách tới Mặt trời bằng 1.200 lần so với bán kính của Trái đất. Đây là kết quả vẫn rất sai lệch so với thực tế.

Trải qua thời gian dài, việc đo các kích thước trong vũ trụ không đạt được tiến bộ nào. Đến thế kỷ XVI, nhà toán học Ba Lan Nicolas Copernic đã nêu lại giả thuyết Mặt trời ở trung tâm và đo khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời bằng 1.500 lần so với bán kính của Trái đất. Năm 1632, nhà khoa học người Italia Galileo đã xuất bản cuốn sách lập luận rằng vũ trụ là rất lớn và các khoảng cách giữa các hành tinh, các ngôi sao cũng rất lớn và lớn hơn rất nhiều lần so với các đo đạc của các nhà toán học đã tính toán. Trước đó, năm 1619, nhà toán học người Đức Kepler đã ước lượng khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trời gấp khoảng 12.000 lần khoảng cách gần nhất từ Trái đất đến sao Hỏa.

Kết quả kỳ trước. Khoảng cách từ Mặt trời đến Trái đất gấp số lần đường kính Trái đất là 149668620 : (6400 × 2), gần bằng 11693 lần. Trao giải 50.000 đồng cho em Đặng Kỳ Bảo, lớp 7B, Trường THCS Đồng Thái.

Kỳ này. Dựa vào chu kỳ Mặt trăng 27 ngày, sao Thủy 88 ngày ở trên, em hãy tính khoảng cách từ sao Thủy đến Trái đất gấp bao nhiêu lần khoảng cách từ Mặt trăng đến Trái đất. Câu trả lời gửi về chuyên mục “Toán học, học mà chơi”, Tòa soạn Báo Hànôịmới, 44 Lê Thái Tổ, Hoàn Kiếm, Hà Nội.

Vũ Kim Thủy - Hoàng Trọng Hảo