Nhật thực
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng đi qua giữa Trái Đất và Mặt Trời và che khuất hoàn toàn hay một phần Mặt Trời khi quan sát từ Trái Đất. Điều này chỉ có thể xảy ra tại thời điểm sóc trăng non được quan sát thấy từ Trái Đất, khi Mặt Trời và Mặt Trăng giao hội. Nhật thực toàn phần được nhiều người coi là một hiện tượng thiên nhiên đặc biệt nhất mà người đó có thể quan sát được.
Mục lục |
[sửa] Những hình thức nhật thực
Có bốn kiểu nhật thực:
- Nhật thực toàn phần xảy ra khi Mặt trời bị Mặt trăng che lấp hoàn toàn. Đĩa Mặt trời phát sáng bị che khuất bởi vành tối của Mặt trăng, và có thể quan sát thấy vầng hào quang nhạt bên ngoài là ánh sáng đến từ vành đai nhật hoa của Mặt Trời (xem hình trên). Trong thời gian xảy ra bất kỳ một lần nhật thực nào, nhật thực toàn phần chỉ có thể được quan sát thấy từ một dải hẹp trên bề mặt Trái đất. Tại một điểm cố định, nhật thực toàn phần chỉ kéo dài vài phút (tối đa 7 phút). Ví dụ nhật thực toàn phần ở Việt Nam vào năm 1995 chỉ kéo dài gần 2 phút.
- Nhật thực hình khuyên xảy ra khi Mặt trời và Mặt trăng nằm chính xác trên một đường thẳng, nhưng kích cỡ biểu kiến của Mặt trăng nhỏ hơn kích cỡ biểu kiến của Mặt trời. Vì thế Mặt trời vẫn hiện ra như một vòng đai rực rỡ bao quanh Mặt trăng.
- Nhật thực lai là một kiểu trung gian giữa nhật thực toàn phần và nhật thực hình khuyên. Ở một số điểm trên Trái đất, nó được quan sát thấy là nhật thực toàn phần; ở những nơi khác nó lại là nhật thực hình khuyên. Thuật ngữ chung cho nhật thực toàn phần, hình khuyên hay nhật thực lai là nhật thực trung tâm.
- Nhật thực một phần xảy ra khi Mặt trời và Mặt trăng không nằm chính xác trên cùng một đường thẳng, và Mặt trăng chỉ che khuất một phần của Mặt trời. Hiện tượng này thường được quan sát thấy ở nhiều nơi trên Trái đất bên ngoài đường đi của nhật thực trung tâm. Tuy nhiên, một số kiểu nhật thực chỉ có thể được quan sát thấy như là nhật thực một phần, bởi vì đường trung tâm không bao giờ giao nhau với bề mặt của Trái đất.
Lý do để một số lần nhật thực là nhật thực toàn phần hay kiểu hình khuyên phụ thuộc vào quỹ đạo hình elíp của Mặt trăng quanh Trái đất. Một trong những sự trùng hợp đáng lưu tâm nhất trong tự nhiên là (i) Mặt trời nằm cách xa khoảng 400 lần so với khoảng cách từ Trái đất đến Mặt trăng, và (ii) Mặt trời cũng có đường kính lớp gấp khoảng 400 lần so với Mặt trăng. Vì thế, khi quan sát từ Trái đất, Mặt trời và Mặt trăng có vẻ có cùng kích thước trên bầu trời - khoảng 1/2 độ nếu đo góc. Bởi vì quỹ đạo của Mặt trăng quanh Trái đất là hình elíp chứ không phải là hình tròn, vì vậy, ở một số khoảng thời gian Mặt trăng ở xa hơn và lúc khác nó lại ở gần Trái đất hơn so với khoảng cách trung bình.
Nhật thực xảy ra khi Mặt trăng ở gần Trái đất nhất (gần điểm cận địa), thì nó đủ lớn để che khuất hoàn toàn cả đĩa sáng của Mặt trời, và là nhật thực toàn phần. Khi nó ở xa Trái đất nhất, (gần điểm viễn địa), nó xuất hiện nhỏ hơn và không thể che khuất hoàn toàn Mặt trời. Trong trường hợp đó vẫn còn lại một annulus (hay vòng nhẫn) nhỏ của đĩa sáng Mặt trời vẫn không bị che khuất. Vì vậy sinh ra thuật ngữ nhật thực hình khuyên. Nhật thực hình khuyên thường xảy ra hơn so với nhật thực toàn phần bởi vì nói chung Mặt trăng nằm xa Trái đất ở khoảng cách ít khi che khuất hoàn toàn được Mặt trời. Tỷ lệ giữa kích thước biểu kiến của Mặt trăng và của Mặt trời được gọi là độ lớn của nhật thực.
[sửa] Thuật ngữ
Thuật ngữ nhật thực là cách gọi không chính xác: hiện tượng Mặt trăng đi qua trước Mặt trời thực tế là một sự che khuất. Nói chính xác, thực xảy ra khi một vật thể đi vào trong bóng tối do một vật thể khác tạo ra. Khi Mặt trăng biến mất lúc Trăng tròn khi đi vào bên trong bóng tối của Trái đất, hiện tượng đó được gọi chính xác là thực, nhưng khi Mặt trăng đi qua phía trước Mặt trời, chúng ta nhìn thấy một sự che khuất Mặt trời bởi Mặt trăng.
[sửa] Quan sát nhật thực
Nhìn trực tiếp vào quyển sáng của Mặt trời (đĩa sáng của chính Mặt trời), thậm chí chỉ trong vòng vài giây, có thể gây tổn thương nghiêm trọng cho võng mạc mắt, bởi vì số lượng lớn những tia bức xạ nhìn thấy và không nhìn thấy được ra quyển sáng này phát ra. Tổn thương có thể dẫn tới giảm thị lực vĩnh viễn, thậm chí gây mù loà. Võng mạc không nhạy cảm với cảm giác đau, và những hậu quả khi võng mạc bị tổn thương có thể chưa xuất hiện trong nhiều giờ đồng hồ, vì thế chúng ta không nhận biết được sự thương tổn đang diễn ra.
Ở các điều kiện thông thường, Mặt trời quá sáng tới mức rất khó nhìn trực tiếp vào đó, vì thế thông thường con người không có xu hướng nhìn vào Mặt trời ở mức có thể gây hại cho mắt. Tuy nhiên, trong khi xảy ra nhật thực, khi đa phần Mặt trời bị che khuất, mọi người cảm thấy dễ dàng hơn và cũng thường cố sức quan sát hiện tượng. Không may thay, nhìn vào Mặt trời khi nhật thực đang diễn ra cũng nguy hiểm như khi nhìn trực tiếp vào nó, ngoại trừ chỉ trong một khoảng thời gian rất ngắn khi Mặt trời bị che khuất toàn bộ, (toàn bộ chỉ xuất hiện khi đĩa Mặt trời bị che khuất hoàn toàn— nó không xảy ra trong nhật thực hình khuyên). Quan sát đĩa mặt trời thông qua bất kỳ một hình thức trợ giúp quang học nào (ống nhòm, kính thiên văn, hay thậm chí là một kính ngắm quang học máy ảnh) thậm chí còn nguy hiểm hơn, dù thậm chí chỉ cần nhìn bằng mắt thường cũng đã dễ dàng gây thương tổn.
[sửa] Ảnh hưởng gây hại mắt
Nhìn lướt qua toàn bộ hay một phần đĩa mặt trời không gây tổn hại vĩnh viễn, bởi vì đồng tử sẽ khép lại làm giảm bớt ánh sáng của toàn cảnh. Nếu nhật thực gần đạt tới toàn phần, số lượng ánh sáng giảm bớt khiến đồng tử giãn ra, vì thế võng mạc phải nhận nhiều ánh sáng hơn khi nhìn vào toàn bộ mặt trời. Bởi vì mắt có hốc mắt nhỏ, khi quan sát kỹ lưỡng, mắt có khuynh hướng dõi theo hình ảnh cho tới khi nó được võng mạc thu nhận tốt nhất, gây nên thương tổn.
[sửa] Quan sát những nhật thực một phần và nhật thực hình khuyên
Viewing the Sun during partial and annular eclipses (and during total eclipses outside the brief period of totality) requires special eye protection, or indirect viewing methods.
The Sun's disk can be viewed using appropriate filtration to block the harmful part of the Sun's radiation. Sunglasses are not safe, since they do not block the harmful and invisible infrared radiation which causes retinal damage. Only properly designed and certified solar filters should ever be used for direct viewing of the Sun's disk.
The safest way to view the Sun's disk is by indirect projection. This can be done by projecting an image of the disk onto a white piece of paper or card using a pair of binoculars (with one of the lenses covered), a telescope, or another piece of cardboard with a small hole in it (about 1 mm diameter), often called a pinhole camera. The projected image of the Sun can then be safely viewed; this technique can be used to observe sunspots, as well as eclipses. However, care must be taken to ensure that no one looks through the projector (telescope, pinhole, etc.) directly.
Viewing the Sun's disk on a video display screen (provided by a video camera or digital camera) is safe, although the camera itself may be damaged by direct exposure to the Sun. The optical viewfinders provided with some video and digital cameras are not safe.
These precautions apply to viewing the Sun at any time except during the totality phase of a total solar eclipse (see below).
[sửa] Quan sát trong thời gian nhật thực toàn phần
Contrary to popular belief, it is safe to observe the total phase of a total solar eclipse directly with the unaided eye, binoculars or a telescope, when the Sun's photosphere is completely covered by the Moon; indeed, this is a very spectacular and beautiful sight, and it is too dim to be seen through filters. The Sun's faint corona will be visible, and even the chromosphere, solar prominences, and possibly even a solar flare may be seen. However, it is important to stop directly viewing the Sun promptly at the end of totality. The exact time and duration of totality for the location from which the eclipse is being observed should be determined from a reliable source (local astronomers, etc.). Note that it is never safe to look at an annular or partial eclipse directly, because the Sun's disk is never completely covered during this type of eclipse.
[sửa] Những thông tin thêm
For more information on safe eclipse viewing, see:
- Eye Safety During Solar Eclipses, Fred Espenak, NASA Goddard Space Flight Center
- How to Watch a Partial Solar Eclipse Safely, Alan M. MacRobert, Sky & Telescope magazine
[sửa] Dự đoán nhật thực
[sửa] Mô hình hình học của nhật thực
The diagram to the right shows the alignment of the Sun, Moon and Earth at a solar eclipse. The dark gray region to the right of the moon is the umbra, where the Sun is completely obscured by the Moon. The small area where the umbra touches the Earth's surface is where a total eclipse will be seen. The larger light gray area is the penumbra, in which a partial eclipse will be seen.
[sửa] Chuyển động của Mặt trăng và Trái đất
The Moon's orbit around the Earth is inclined at an angle of just over 5 degrees to the plane of the Earth's orbit around the Sun (the ecliptic). Because of this, at the time of a New Moon, the Moon will usually pass above or below the Sun. A solar eclipse can occur only when the New Moon occurs close to one of the points (known as nodes) where the Moon's orbit crosses the ecliptic – hence the name.
The Moon's orbit is also elliptical, which means that the distance of the Moon from the Earth can vary by about 6% from its average value. This means that the apparent size of the Moon is sometimes larger or smaller than average, and it is this effect that leads to the difference between total and annular eclipses (the distance of the Earth from the Sun also varies during the year, but this is a smaller effect). On average, the Moon appears to be slightly smaller than the Sun, so the majority (about 60%) of central eclipses are annular. It is only when the Moon is closer to the Earth than average (near its perigee) that a total eclipse occurs.
The Moon orbits the Earth in approximately 27.3 days, relative to a fixed frame of reference. This is known as the sidereal month. However, during one sidereal month, the Earth has moved on in its orbit around the Sun. This means that the average time between one New Moon and the next is longer, and is approximately 29.6 days. This is known as the synodic month, and corresponds to what is commonly called the lunar month.
The Moon crosses from south to north of the ecliptic at its ascending node. However, the nodes of the Moon's orbit are gradually moving in a retrograde motion, due to the action of the Sun's gravity on the Moon's motion, and they make a complete circuit every 18.5 years. This means that the time between each passage of the Moon through the ascending node is slightly shorter than the sidereal month. This period is called the draconitic month.
Finally, the Moon's perigee is moving forwards in its orbit, and makes a complete circuit in about 9 years. The time between one perigee and the next is known as the anomalistic month.
[sửa] Tần xuất nhật thực
The Moon's orbit intersects with the ecliptic at the two nodes that are 180 degrees apart. Therefore, the New Moon occurs close to the nodes at two periods of the year approximately six months apart, and there will always be at least one solar eclipse during these periods. Sometimes the New Moon occurs close enough to a node during two consecutive months. This means that in any given year, there will always be at least two solar eclipses, and there can be as many as five. However, some are visible only as partial eclipses, because the umbra passes either above or below the earth, and others are central only in remote regions of the arctic or antarctic.
[sửa] Đường đi của nhật thực
During a central eclipse, the Moon's umbra (or antumbra, in the case of an annular eclipse) moves rapidly from west to east across the Earth. The Earth is also rotating from west to east, but the umbra always moves faster than any given point on the Earth's surface, so it almost always appears to move in a roughly west-east direction across a map of the Earth (there are some rare exceptions to this which can occur during an eclipse of the midnight sun in arctic or antarctic regions).
The width of the track of a central eclipse varies according to the relative apparent diameters of the Sun and Moon. In the most favourable circumstances, when a total eclipse occurs very close to perigee, the track can be over 250 km wide and the duration of totality may be over 7 minutes. Outside of the central track, a partial eclipse can usually be seen over a much larger area of the Earth.
[sửa] Sự xuất hiện nhật thực ở nơi đã được báo trước
Total solar eclipses are rare events. Although they occur somewhere on Earth approximately every 18 months, it has been estimated that they recur at any given place only once every 370 years, on average (Stephenson, p.54). Then, after waiting so long, the total eclipse only lasts for a few minutes, as the Moon's umbra moves eastward at over 1700 km/h. Totality can never last more than 7 min 40 s, and is usually much shorter. During each millennium there are typically fewer than 10 total solar eclipses exceeding 7 minutes. The last time this happened was June 30, 1973. Observers aboard a Concorde aircraft were able to stretch totality to about 74 minutes by flying along the path of the Moon's umbra. The next eclipse of comparable duration will not occur until June 25, 2150. The longest total solar eclipse during the 8,000-year period from 3000 BC to 5000 AD will occur on July 16, 2186, when totality will last 7 min 29 s. (eclipse predictions by Fred Espenak, NASA/GSFC.)
For astronomers, a total solar eclipse forms a rare opportunity to observe the corona (the outer layer of the Sun's atmosphere). Normally this is not visible because the photosphere is much brighter than the corona.
[sửa] Các vòng tuần hoàn nhật thực
If the date and time of a solar eclipse is known, it is possible to predict other eclipses using eclipse cycles. Two such cycles are the Saros and the Inex. The Saros cycle is probably the most well known, and one of the best, eclipse cycles. The Inex cycle is itself a poor cycle, but it is very convenient in the classification of eclipse cycles. After a Saros cycle finishes, a new Saros cycle begins 1 Inex later (hence its name: in-ex).
[sửa] Nhật thực toàn phần cuối cùng
Due to tidal acceleration, the orbit of the Moon around the Earth is unstable, and becomes approximately 3.8 cm more distant each year. It is estimated that in 600 million years' time, the distance of the Moon from the Earth will have increased by 14,600 miles, meaning that it will no longer be able to completely cover the sun's disc. This will be true even when the Moon is at perigee, and the Earth at aphelion.
A complicating factor is that the Sun will increase in size over this timescale. This makes it more unlikely that the Moon will be able to cause a total eclipse. We can therefore say that the final totality on Earth will occur in slightly less than 600 million years.
[sửa] Những lần nhật thực trong lịch sử
A solar eclipse of 15 June, 763 BC mentioned in an Assyrian text is important for the Chronology of the Ancient Orient. This is the earliest solar eclipse mentioned in historical sources that has been identified beyond reasonable doubt. There have been other claims to date earlier eclipses, notably that of Mursili II (likely 1312 BC), in Babylonia, and also in China, but these are highly disputed and rely on much supposition. For a discussion, see Stephenson (1997).
Herodotus wrote that Thales of Miletus predicted an eclipse which occurred during a war between the Medians and the Lydians. Soldiers on both sides put down their weapons and declared peace as a result of the eclipse. Exactly which eclipse was involved has remained uncertain, although the issue has been studied by hundreds of ancient and modern authorities. One likely candidate took place on May 28, 585 BC, probably near the Halys river in the middle of modern Turkey.
An annular eclipse of the Sun occurred at Sardis on February 17, 478 BC, while Xerxes was departing for his expedition against Greece, as Herodotus, VII, 37 recorded ([Hind and Chambers, 1889: 323] considered this absolute date more than a century ago). Herodotus (book IX, 10, book VIII, 131, and book IX, 1) reports that another solar eclipse was observed in Sparta during the next year, on August 1, 477 BC. The sky suddenly darkened in the middle of the day, well after the battles of Thermopylae and Salamis, after the departure of Mardonius to Thessaly at the beginning of the spring of (477 BC) and his second attack on Athens, after the return of Cleombrotus to Sparta. Note that the modern conventional dates are different by a year or two, and that these two eclipse records have been ignored so far.
[sửa] Những quan sát khác
Trong khi xảy ra nhật thực, bằng mắt thường ta có thể quan sát thấy một số hiện tượng đặc biệt. Thông thường, các đốm ánh sáng đi xuyên qua các khe nhỏ giữa tán lá, có hình tròn. Đó là những hình ảnh của mặt trời. Trong nhật thực một phần, các đốm sáng có hình một phần của mặt trời, như trong hình ảnh.
[sửa] Các chiến dịch quan sát đặc biệt
- 30 tháng 5, 1965: Phóng các tên lửa Charlestown, Hoa Kỳ
- May 20, 1966: Phóng các tên lửa tại Karystos, Hy Lạp để quan sát nhật thực
- 12 tháng 11, 1966: Phóng hai tên lửa Titus từ Las Palmas, Argentina
- 26 tháng 2, 1979: Phóng các tên lửa từ Red Lake, Canada
- 16 tháng 2, 1980: Phóng các tên lửa từ bệ phóng San Marco
[sửa] Nhật thực trước bình minh hay sau hoàng hôn
Có thể quan sát thấy một vụ nhật thực đạt tới mức toàn bộ (hay nếu là nhật thực một phần, gần toàn bộ) trước bình minh hay sau hoàng hôn từ một vị trí đặc biệt. Khi hiện tượng này xảy ra một thời gian ngắn ngay trước bình minh hay hoàng hôn, bầu trời sẽ trở nên tối hơn bình thường. Lúc ấy, một vật thể — đặc biệt một hành tinh (thường là Sao Thuỷ) — có thể được quan sát thấy gần điểm mọc hay lặn của mặt trời trên đường chân trời nơi không thể nhìn thấy được nếu không xảy ra nhật thực.
[sửa] Sự xảy ra đồng thời của nhật thực và sự vượt ngang qua của một hành tinh
Trên nguyên tắc, việc xảy ra đồng thời của Nhật thực và sự lướt qua của một hành tinh là có thể. Nhưng các hiện tượng đó cực kỳ hiếm bởi thời gian diễn ra của chúng rất ngắn. Lần xảy ra đồng thời hai hiện tượng Nhật thực và sự lướt qua của Sao Thuỷ sẽ diễn ra ngày 5 tháng 7, 6757, và Nhật thực với sự lướt qua của Sao Kim sẽ diễn ra ngày 5 tháng 4, 15232.
Chỉ 5 giờ sau khi Sao Kim lướt qua bề mặt Mặt trời ngày 4 tháng 6, 1769 đã xảy ra một vụ nhật thực toàn phần, có thể quan sát thấy từ Bắc Mỹ, Châu Âu và ở Bắc Á là nhật thực một phần. Đây là khoảng thời gian chênh lệch nhỏ nhất giữa hai hiện tượng trong quá khứ lịch sử.
Hiện tượng thường xảy ra hơn —nhưng vẫn khá hiếm— là sự giao hội của bất cứ hành tinh nào (đặc biệt không chỉ riêng Sao thủy và Sao Kim) tại thời điểm diễn ra nhật thực toàn phần, khi xảy ra hiện tượng đó hành tinh sẽ được quan sát thấy ở rất gần Mặt trời đang bị che khuất, mà nếu không xảy ra nhật thực nó sẽ chìm khuất trong ánh sáng chói của Mặt trời. Thời trước, một số nhà khoa học — gồm cả Albert Einstein — đã ủng hộ giả thuyết rằng có thể có một hành tinh thậm chí còn ở gần Mặt trời hơn Sao Thuỷ; cách duy nhất để xác định sự tồn tại của nó là tiến hành quan sát trong thời gian diễn ra nhật thực toàn phần. Khi không thể tìm thấy hành tinh này qua các lần quan sát nhật thực, khả năng về sự tồn tại của nó đã bị loại bỏ.
[sửa] Nhật thực do các vệ tinh nhân tạo
Các vệ tinh nhân tạo cũng có thể đi vào vị trí giữa Trái đất và Mặt trời. Nhưng không một vệ tinh nào đủ lớn để có thể gây ra sự che khuất (thực). Ví dụ, ở độ cao của Trạm vũ trụ quốc tế, một vật thể cần có chiều rộng 3.35 km để có thể che khuất toàn bộ Mặt trời. Điều này có nghĩa là cùng lắm bạn chỉ có thể thấy hiện tượng [lướt] ngang qua, nhưng rất khó quan sát thấy các sự kiện đó, bởi vì vùng quan sát được rất nhỏ. Thông thường, vệ tinh đi ngang qua bề mặt Mặt trời chỉ mất khoảng một giây. Giống như hiện tượng lướt qua của hành tinh nó không thể gây hiện tượng che tối. [1]
[sửa] Các nhật thực trong quá khứ và tương lai
Dù hầu như mỗi năm đều có một lần nhật thực toàn phần có thể quan sát thấy từ một địa điểm nào đó trên Trái đất, một số vụ nhật thực có điều kiện quan sát thuận lợi hơn so với số khác. Các lần nhật thực có đường che khuất toàn bộ lướt qua các vùng đông dân cư thường được dân chúng chú ý quan sát.
Xem Danh sách các lần nhật thực để biết những lần nhật thực đã xảy ra trong quá khứ và sẽ xuất hiện trong tương lai.
[sửa] Xem thêm
- Nhật thực trên Sao mộc
- Nhật thực trên Sao thổ
- Nhật thực
- Hiệu ứng Allais
- Danh sách các vụ nhật thực quan sát được tại Trung Quốc
- Danh sách các vụ nhật thực quan sát được tại Anh Quốc 1000 AD - 2006 AD
- Nhật thực trong tiểu thuyết
- Sự lướt qua của Sao thuỷ
- Sự lướt qua của Sao kim
- Sự lướt qua của Phobos nhìn từ Sao hoả
- Sự lướt qua của Deimos nhìn từ Sao hoả
- Nguyệt thực
[sửa] Đọc thêm
F.R. Stephenson, Historical Eclipses and Earth's Rotation (Cambridge University Press, 1997).
[sửa] Liên kết ngoài
- March 29th 2006: Solar Eclipse Visualizations, Per Hemmingsson, Sciss AB
- Solar Eclipse March 29 2006: All you need to know!
- Eye Safety During Solar Eclipses, Fred Espenak, NASA Goddard Space Flight Center
- How to Watch a Partial Solar Eclipse Safely, Alan M. MacRobert, Sky & Telescope magazine
- UK hospitals assess eye damage after solar eclipse, British Medical Journal, 21 August 1999; pp 319-469
- NASA's Eclipse Home Page
- Solar Eclipse Resources
- Detailed eclipse explanations and predictions by Hermit Eclipse
- Prof. Druckmüller's eclipse photography site
- Pictures of the 2005-04-08 eclipse
- World Atlas of Solar Eclipse Paths by Fred Espenak
- Animated maps of present and past eclipses all over the world by ShadowandSubstance.com
- Antalya: Preparations made in Antalya, Turkey, for expected visits by 29 March 2006 solar eclipse observers
- Wikisource has some detailed information about recent solar eclipses as seen from Beijing, Shanghai and Tianjin
