Lực hấp dẫn và từ trường dễ bị gộp chung vì cả hai đều vô hình và đều tác động từ xa. Nhưng chúng sinh ra từ hai nguồn hoàn toàn khác nhau, và hệ quả của khác biệt đó lớn hơn nhiều người tưởng.
Giống nhau ở đâu
- Đều tác động từ xa. Không cần tiếp xúc vật lý giữa hai vật thể.
- Đều lan truyền dưới dạng trường. Trường hấp dẫn và từ trường đều lấp đầy không gian quanh nguồn, và nhiễu loạn của chúng lan đi với vận tốc không vượt quá vận tốc ánh sáng.
- Đều suy giảm theo khoảng cách. Càng xa nguồn, cường độ càng nhỏ.
Khác nhau ở đâu
| Lực hấp dẫn | Từ trường | |
|---|---|---|
| Nguồn sinh ra | Khối lượng và năng lượng | Điện tích đang chuyển động |
| Điều kiện xuất hiện | Chỉ cần có khối lượng | Phải có dòng điện, hoặc spin xếp trật tự |
| Chiều tác dụng | Chỉ hút | Vừa hút vừa đẩy, tuỳ cực |
| Cường độ tương đối | Yếu nhất trong bốn lực cơ bản | Áp đảo hấp dẫn ở quy mô hạt |
| Che chắn được không | Không | Có, bằng vật liệu từ tính |
| Suy giảm theo khoảng cách | Tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách | Nhanh hơn — với lưỡng cực là luỹ thừa ba |
Khác biệt cốt lõi nằm ở dòng đầu tiên. Một hòn đá, dù đứng yên hay chuyển động, nóng hay lạnh, chỉ cần có khối lượng là tự động sinh ra lực hấp dẫn. Ngược lại, một khối kim loại lỏng dù lớn đến đâu, nếu các điện tích bên trong không chuyển động thành dòng, sẽ không sinh ra từ trường nào cả.
Đó là lý do Trái Đất và Sao Mộc có từ trường mạnh: lõi chất lưu dẫn điện của chúng vẫn đang chuyển động không ngừng, duy trì một máy phát tự nhiên gọi là dynamo. Và cũng là lý do Sao Hoả gần như mất sạch từ trường toàn cầu — lõi của nó đã nguội đi, dynamo tắt từ hơn 4 tỉ năm trước, trong khi lực hấp dẫn của nó thì không mất đi đâu cả.
Vì sao Sao Hoả mất khí quyển còn Trái Đất thì không
Đây là chỗ khác biệt giữa hai lực trở nên rất cụ thể.
Giữ khí quyển lại quanh một hành tinh là việc của lực hấp dẫn. Nhưng gió Mặt Trời — dòng hạt tích điện phóng ra từ Mặt Trời với vận tốc 400–800 km/s — không cướp khí quyển bằng cách thắng lực hấp dẫn. Nó bào mòn khí quyển bằng cách truyền động lượng cho từng phân tử ở lớp trên cùng, đẩy chúng vượt vận tốc thoát từng chút một.
Từ trường Trái Đất đứng chắn trước dòng hạt đó. Vì gió Mặt Trời gồm các hạt mang điện, từ trường bẻ cong quỹ đạo của chúng và làm chúng chảy vòng qua hai bên, tạo thành một khoang gọi là từ quyển. Phần lớn dòng hạt bị dẫn đi vòng quanh hành tinh thay vì đâm thẳng vào khí quyển; phần lọt vào theo đường sức ở hai cực thì tạo ra cực quang.
Sao Hoả không còn lá chắn đó. Tàu MAVEN của NASA đo được rằng hành tinh này vẫn đang mất khí quyển vào không gian ngay lúc này, và tốc độ mất tăng vọt mỗi khi có bão Mặt Trời. Áp suất bề mặt của Sao Hoả hiện chưa tới 1% của Trái Đất.
Lực hấp dẫn giữ khí quyển lại. Từ trường giữ cho gió Mặt Trời không cướp nó đi. Mất một trong hai là đủ để một hành tinh khô cạn.
Đọc thêm
Nguồn tham khảo
- [1]MAVEN Mission — NASA (2024)
- [2]Earth Fact Sheet — NASA NSSDC (2024)
Ảnh: NASA — Wikimedia Commons, Public domain.
