Mặt trăng có quay không?

Theo NASA, một "ngày Mặt trăng" bằng khoảng 29,53 ngày Trái đất. Nói cách khác, trong khi Trái đất hoàn thành một vòng quay sau mỗi 24 giờ thì Mặt trăng sẽ trải qua một lần Mặt trời mọc khoảng 709 giờ/lần.

Cũng như nhiều thiên thể, chuyển động quay của Mặt trăng có thể là tàn tích từ quá trình tạo ra nó. Theo giả thuyết va chạm khổng lồ, khoảng 4,5 tỷ năm trước, một thiên thể có kích thước gần bằng Sao Hỏa đã đâm vào Trái đất khi đó vẫn đang phát triển.

Vật thể lý thuyết này được gọi là Theia. Sức nóng từ tác động của Theia có thể đã tạo ra các đại dương magma bằng cách làm tan chảy lớp vỏ Trái đất và khiến Trái đất phóng các hạt hóa hơi đang quay vào không gian.

Theo giả thuyết va chạm khổng lồ, những đám mây bụi và khí này quay tròn do lực của vụ va chạm ban đầu. Cuối cùng, những hạt xoáy này kết hợp với nhau, bởi vì khối lượng thu hút khối lượng. Khi khí ngưng tụ, nó thực sự bắt đầu quay nhanh hơn.

Ví dụ, khi một vận động viên trượt băng nghệ thuật ôm cánh tay của họ khi quay trên băng. Khối lượng của vận động viên trượt băng nhỏ gọn hơn khi tay ở giữa của họ, do đó vận động viên trượt băng tăng tốc độ. Điều này là do mô-men động lượng của được bảo toàn, cần nhiều lực hơn để quay một vật thể xa trọng tâm hơn. Vì vậy, nếu cánh tay của vận động viên trượt băng nghệ thuật hướng ra ngoài, họ quay chậm hơn và khi họ thay đổi bằng cách ôm cánh tay vào, họ sẽ quay nhanh hơn.

Trong khi đó, Mặt trăng đã giữ mô-men động lượng kể từ vụ va chạm ban đầu hàng tỷ năm trước.

Không giống như Trái đất, Mặt trăng không có khí quyển nên không có lực cản của không khí để làm chậm các vật thể chuyển động. Vì vậy, một khi các vật thể đang quay, chúng có xu hướng tiếp tục quay.

Cũng có những giả thuyết khác về cách Trái đất có Mặt trăng. Một là lý thuyết bắt giữ, trong đó Mặt trăng là một vật thể lang thang, giống như một tiểu hành tinh, bị thu giữ bởi lực hút của Trái đất. Theo lý thuyết này, Mặt trăng được tạo ra ở một nơi khác trong Hệ Mặt trời và sau đó bắt đầu quay quanh Trái đất khi nó đi ngang qua. Vì vậy, nó đã có một vòng quay riêng khi bị kéo vào trường hấp dẫn của Trái đất.

Một giả thuyết khác là thuyết đồng hình thành, trong đó Mặt trăng được tạo ra cùng lúc với Trái đất. Trong giả thuyết này, hai vật thể có khối lượng lớn gấp 5 lần kích thước của Sao Hỏa đã đâm vào nhau. Trái đất và Mặt trăng của nó sau đó ngưng tụ ra khỏi các đám mây vật chất do va chạm.

Tuy nhiên, chính Trái đất mới thiết lập tốc độ quay của Mặt trăng. Mặt trăng hoàn thành một vòng quay trong khoảng 27 ngày gần bằng với thời gian Mặt trăng quay quanh Trái đất: 27,32 ngày. Kết quả là con người trên Trái đất chỉ từng nhìn thấy một mặt của Mặt trăng. Nếu một ngày Mặt trăng dài hơn hoặc ngắn hơn, chúng ta sẽ có thể nhìn thấy tất cả bề mặt của Mặt trăng khi Mặt trăng quay quanh Trái đất.

Trên thực tế, quỹ đạo và chuyển động quay không hoàn toàn khớp nhau bởi vì Trái đất thực sự di chuyển trong một quỹ đạo hình elip giống hình bầu dục.

Khi Mặt trăng quay quanh Trái đất, nó quay để giữ cùng một phía đối diện với chúng ta. Một vòng quay có cùng khoảng thời gian với một quỹ đạo, hay nói cách khác là khoảng một tháng. Nói cách khác, Trái đất và Mặt trăng tác dụng lực hấp dẫn lên nhau và lực hấp dẫn tác dụng luôn mạnh nhất khi hai thiên thể đối diện trực tiếp với nhau khiến cả Trái đất và Mặt trăng đều giãn ra một chút khi chúng bị kéo vào hướng khác.

Kết quả, Mặt trăng bị kéo dài thành hình elip với trục dài nhất của nó luôn hướng về phía chúng ta. Đây cũng là nguyên nhân gây ra thủy triều trên Trái đất mỗi ngày.

Một mô hình của các nhà nghiên cứu tại Harvard và Viện SETI thậm chí còn ước tính rằng Trái đất sơ khai có một ngày ngắn nhất là 2,5 giờ tại thời điểm va chạm với Theia. Tuy nhiên, do lực hấp dẫn liên tục kéo theo trục dài nhất của Mặt trăng hướng về phía Trái đất nên ngày của Trái đất và Mặt trăng kéo dài theo thời gian.