Thủy triều là gì? Đó là vũ điệu nhịp nhàng của đại dương, nơi nước biển dâng lên và rút xuống dưới sức hút kỳ diệu của Mặt Trăng và Mặt Trời. Nhưng thủy triều không chỉ là cảnh tượng quen thuộc trên bãi biển; nó còn ẩn chứa những bí mật đáng kinh ngạc. Hãy cùng tìm hiểu!
Khái niệm thủy triều là gì?
Thủy triều là hiện tượng nước biển dâng lên (thủy triều cao) và rút xuống (thủy triều thấp) theo chu kỳ, chủ yếu do lực hấp dẫn của Mặt Trăng và Mặt Trời tác động lên Trái Đất. Khi Mặt Trăng quay quanh hành tinh, lực hấp dẫn của nó kéo nước biển về phía gần nhất, tạo ra thủy triều cao ở khu vực đối diện Mặt Trăng và ở phía đối diện của Trái Đất (do lực quán tính). Thủy triều thấp xảy ra ở các vùng vuông góc với những điểm này. Mặt Trời cũng góp phần, nhưng ảnh hưởng của nó yếu hơn do khoảng cách xa hơn.
Chu kỳ thủy triều phổ biến nhất là bán nhật triều, với hai lần thủy triều cao và hai lần thấp trong khoảng 24 giờ 50 phút, tương ứng với chu kỳ quay của Mặt Trăng so với Trái Đất. Một số khu vực, như Vịnh Fundy ở Canada, có biên độ thủy triều lớn (lên đến 16 mét), trong khi những nơi khác, như Địa Trung Hải, chỉ thay đổi vài centimet. Hình dạng bờ biển, độ sâu đáy biển, và các yếu tố địa lý cũng ảnh hưởng đến cường độ và thời gian thủy triều.
Thủy triều là gì – không chỉ là hiện tượng vật lý mà còn gắn bó với đời sống con người. Ngư dân dựa vào thủy triều để ra khơi, các nhà khoa học nghiên cứu nó để hiểu về đại dương, và các nền văn hóa cổ đại đã thần thánh hóa nó trong thần thoại. Nhưng thủy triều còn ẩn chứa những tác động bất ngờ, từ việc thay đổi nhịp quay của Trái Đất đến cung cấp năng lượng cho tương lai.
Thủy triều ảnh hưởng tốc độ quay của trái đất
Một sự thật bất ngờ về thủy triều là gì – chính là khả năng làm chậm tốc độ quay của Trái Đất, dù ở mức rất nhỏ. Hiện tượng này liên quan đến ma sát thủy triều, xảy ra khi nước biển di chuyển qua đáy đại dương và bờ biển dưới tác động của lực hấp dẫn Mặt Trăng. Ma sát này tạo ra năng lượng nhiệt, làm mất đi một phần động năng quay của Trái Đất, dẫn đến việc ngày trên hành tinh dần dài ra.
Cụ thể, lực hấp dẫn của Mặt Trăng kéo nước biển tạo thành “gò thủy triều” ở phía đối diện nó. Vì Trái Đất quay nhanh hơn chu kỳ quỹ đạo của Mặt Trăng, gò này bị kéo lệch về phía trước, tạo ra mô-men xoắn ngược chiều quay của hành tinh. Kết quả là Trái Đất mất dần tốc độ quay. Các nhà khoa học ước tính mỗi thế kỷ, ngày trên Trái Đất dài thêm khoảng 2,3 mili giây. Dù con số này nhỏ, qua hàng triệu năm, nó tích lũy thành những thay đổi đáng kể. Ví dụ, 620 triệu năm trước, một ngày trên Trái Đất chỉ dài khoảng 21 giờ.
Hiệu ứng này cũng ảnh hưởng đến Mặt Trăng. Năng lượng mất đi từ Trái Đất được truyền sang Mặt Trăng, khiến nó dần di chuyển xa hành tinh, với tốc độ khoảng 3,8 cm mỗi năm. Hiện tượng này giải thích tại sao các nhật thực trong tương lai sẽ hiếm hơn do Mặt Trăng nhỏ dần trong mắt chúng ta. Thủy triều, vì thế, không chỉ là chuyển động của nước mà còn là một lực định hình mối quan hệ giữa Trái Đất và Mặt Trăng qua hàng tỷ năm.
Thủy triều ảnh hưởng động vật và sinh thái biển
Thủy triều không chỉ làm nước biển lên xuống mà còn định hình cuộc sống của các loài sinh vật biển và hệ sinh thái ven bờ. Đây là sự thật thứ hai đầy bất ngờ: thủy triều là gì – được xem như một “nhạc trưởng” điều phối nhịp sống của đại dương, từ hành vi sinh sản đến chiến lược sinh tồn.
Ở vùng triều (khu vực giữa thủy triều cao và thấp), các loài như trai, hàu, và cua phát triển những thích nghi độc đáo để chịu đựng sự thay đổi liên tục giữa ngập nước và khô ráo. Chẳng hạn, hàu đóng chặt vỏ khi thủy triều rút để giữ nước, trong khi cua triều đào hang để tránh nắng nóng. Thủy triều cũng mang theo chất dinh dưỡng từ đại dương vào bờ, nuôi dưỡng các hệ sinh thái như rừng ngập mặn và bãi cỏ biển, nơi là nhà của vô số loài cá và chim di cư.
Thủy triều còn kích hoạt các sự kiện sinh học quan trọng. Nhiều loài sinh vật, như san hô ở rạn san hô Great Barrier, đồng bộ hóa việc phóng noãn và tinh trùng trong những đêm trăng rằm, khi thủy triều cao nhất, để tăng cơ hội thụ tinh. Tương tự, rùa biển thường lên bãi cát đẻ trứng đúng lúc thủy triều cao, đảm bảo tổ được đặt ở vị trí an toàn. Ngược lại, thủy triều thấp giúp các loài săn mồi, như chim biển, dễ dàng tiếp cận con mồi bị mắc kẹt ở vùng triều.
Tuy nhiên, sự thay đổi thủy triều do biến đổi khí hậu, như mực nước biển dâng, đang đe dọa các hệ sinh thái này. Rừng ngập mặn bị ngập lụt kéo dài, trong khi bãi đẻ của rùa biển bị xói mòn. Thủy triều, vì thế, không chỉ là nguồn sống mà còn là lời nhắc nhở về sự mong manh của tự nhiên.
Thuỷ triều có thể tạo ra điện năng
Sự thật thứ ba đầy kinh ngạc là thủy triều có thể được khai thác để tạo ra điện năng, trở thành một nguồn năng lượng tái tạo đầy tiềm năng. Năng lượng thủy triều tận dụng sự lên xuống của nước biển để quay tua-bin, sản xuất điện mà không phát thải khí nhà kính. Đây là một giải pháp bền vững, đặc biệt ở những khu vực có biên độ thủy triều lớn, như bờ biển Scotland hay Vịnh Fundy.
Có hai phương pháp chính để khai thác năng lượng thủy triều. Đầu tiên là đập thủy triều, hoạt động tương tự đập thủy điện. Nước được giữ lại trong hồ chứa khi thủy triều cao, sau đó thả ra qua tua-bin khi thủy triều thấp, tạo ra điện. Nhà máy thủy triều La Rance ở Pháp, hoạt động từ 1966, là một ví dụ thành công, cung cấp điện cho hàng chục ngàn hộ gia đình. Phương pháp thứ hai là tua-bin thủy triều, đặt trực tiếp dưới nước để tận dụng dòng chảy tự nhiên của thủy triều, ít tác động đến môi trường hơn.
Ưu điểm của năng lượng thủy triều là gì – được xác định thông qua tính dự đoán cao, vì chu kỳ thủy triều không phụ thuộc vào thời tiết như năng lượng gió hay mặt trời. Tuy nhiên, thách thức nằm ở chi phí xây dựng cao và tác động tiềm tàng đến hệ sinh thái biển, như thay đổi dòng chảy ảnh hưởng đến cá di cư. Các nhà khoa học đang nghiên cứu thiết kế tua-bin thân thiện hơn với môi trường để mở rộng công nghệ này. Trong bối cảnh nhu cầu năng lượng sạch tăng cao, thủy triều có thể trở thành “viên ngọc” của năng lượng tái tạo.
Như vậy, từ việc làm chậm vòng quay Trái Đất, định hình đời sống sinh vật biển, đến cung cấp năng lượng sạch, sức mạnh và sự kỳ diệu của thủy triều là gì đã được Học viện Tri thức chứng minh khá rõ nét. Những sự thật này không chỉ khiến chúng ta kinh ngạc mà còn thôi thúc bảo vệ đại dương để giữ gìn món quà quý giá này.
