Nhật thực là một trong những hiện tượng thiên văn hấp dẫn và bí ẩn nhất, thu hút sự chú ý của nhiều người yêu thiên văn và khoa học. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích cặn kẽ cho các bạn hiểu nhật thực là gì, các loại nhật thực, cách tính toán và dự báo nhật thực, cũng như cách quan sát nhật thực an toàn và thú vị cho mọi người.
Nhật thực là gì?
Nhật thực là hiện tượng thiên văn học xảy ra khi Mặt Trăng đi qua giữa Trái Đất và Mặt Trời, và Mặt Trăng che khuất hoàn toàn hoặc một phần Mặt Trời.
Nhật thực chỉ có thể xảy ra khi Mặt Trăng, Trái Đất và Mặt Trời nằm trên cùng một đường thẳng, và Mặt Trăng nằm ở giữa Mặt Trời và Trái Đất.
Nhật thực toàn phần và nhật thực một phần là hai loại nhật thực khác nhau xảy ra khi Mặt Trăng che khuất Mặt Trời. Sự khác biệt giữa chúng là:
Nhật thực toàn phần xảy ra khi Mặt Trăng che khuất hoàn toàn Mặt Trời, tạo ra một vùng bóng tối trên bề mặt Trái Đất. Những người đứng trong vùng bóng tối sẽ nhìn thấy Mặt Trời biến mất và chỉ còn lại một quầng sáng xung quanh Mặt Trăng gọi là nhật hoa. Nhật thực toàn phần thường kéo dài vài phút và chỉ có thể quan sát được ở một dải Trái Đất hẹp gọi là vùng chạng vạng.
Nhật thực một phần xảy ra khi Mặt Trăng chỉ che khuất một phần Mặt Trời, tạo ra một vùng bóng nửa tối trên bề mặt Trái Đất. Những người đứng trong vùng bóng nửa tối sẽ nhìn thấy Mặt Trời bị cắt đi một phần bởi Mặt Trăng. Nhật thực một phần có thể kéo dài từ hai đến bốn giờ và có thể quan sát được từ nhiều vĩ độ.
Nhật thực xảy ra từ 2 tới 5 lần mỗi năm, nhưng thường chỉ có thể quan sát được ở một số khu vực trên Trái Đất. Thường thì mỗi năm sẽ có 2 lần nhật thực. Hơn 5000 năm qua mới chỉ có 25 năm có 5 lần nhật thực một năm. Lần gần nhất xảy ra 5 lần nhật thực trong một năm là năm 1935. Và lần tiếp theo sẽ xảy ra 5 lần nhật thực trong 1 năm là năm 2206.
Nhật thực toàn phần xảy ra trung bình khoảng 18 tháng 1 lần và có thể kéo dài từ 2 đến 7 phút. Tuy nhiên, ở cùng 1 địa điểm, tần suất lặp lại của Nhật Thực toàn phần là khoảng từ 360 đến 410 năm, trung bình là 375 năm.
Nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng ở thời điểm trăng non, tức là khi Mặt Trăng nằm giữa Trái Đất và Mặt Trời. Tuy nhiên, không phải lần nào trăng non cũng có nhật thực, bởi vì quỹ đạo của Mặt Trăng nghiêng khoảng 5 độ so với quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời. Do đó, Mặt Trăng chỉ có thể che khuất Mặt Trời khi nó đi qua các điểm nút lên và nút xuống của quỹ đạo, nơi mà hai quỹ đạo cắt nhau.
Các loại nhật thực
Tùy thuộc vào vị trí và kích thước biểu kiến của Mặt Trăng so với Mặt Trời, có nhiều loại nhật thực khác nhau, bao gồm:
Nhật thực toàn phần: xảy ra khi Mặt Trăng che khuất hoàn toàn Mặt Trời, tạo ra một vòng sáng bao quanh gọi là nhật hoa. Điều này chỉ có thể xảy ra khi Mặt Trăng ở gần Trái Đất nhất và đủ lớn để bao phủ đĩa Mặt Trời. Để quan sát được nhật thực toàn phần, bạn cần đứng tại vùng bóng tối của Mặt Trăng trên Trái Đất. Nhật thực toàn phần là hiện tượng hiếm và đẹp mắt nhất trong các loại nhật thực.
Nhật thực một phần: xảy ra khi Mặt Trăng chỉ che khuất một phần Mặt Trời. Điều này có thể xảy ra khi Mặt Trăng không nằm chính xác giữa Trái Đất và Mặt Trời, hoặc khi Mặt Trăng không đủ lớn để che khuất hoàn toàn Mặt Trời. Để quan sát được nhật thực một phần, bạn cần đứng tại vùng bóng nửa tối của Mặt Trăng trên Trái Đất. Nhật thực một phần là hiện tượng phổ biến nhất trong các loại nhật thực.
Nhật thực hình khuyên: xảy ra khi Mặt Trăng nhỏ hơn Mặt Trời và để lại một vòng đai sáng quanh Mặt Trăng. Điều này có thể xảy ra khi Mặt Trăng ở xa Trái Đất nhất và không thể che khuất hoàn toàn Mặt Trời. Để quan sát được nhật thực hình khuyên, bạn cần đứng tại vùng bóng tối của Mặt Trăng trên Trái Đất. Nhật thực hình khuyên là hiện tượng khá hiếm và độc đáo trong các loại nhật thực.
Nhật thực lai: xảy ra khi Mặt Trăng có kích thước biểu kiến gần bằng Mặt Trời, khiến cho nhật thực có thể chuyển từ toàn phần sang hình khuyên hoặc ngược lại. Điều này có thể xảy ra khi Mặt Trăng ở gần Trái Đất nhưng không đủ gần để che khuất hoàn toàn Mặt Trời ở mọi nơi trên Trái Đất. Để quan sát được nhật thực lai, bạn cần đứng tại vùng bóng tối hoặc bóng nửa tối của Mặt Trăng trên Trái Đất. Nhật thực lai là hiện tượng phức tạp nhất trong các loại nhật thực.
Cách tính toán và dự báo nhật thực
Cách tính toán và dự báo nhật thực dựa trên các định luật của khoa học vũ trụ. Để tính toán nhật thực, cần xác định các vị trí của Mặt Trăng, Trái Đất và Mặt Trời trong không gian tại thời điểm nhật thực xảy ra.
Có hai cách chính để tính toán nhật thực:
Cách sử dụng các phương trình toán học để tính toán quỹ đạo của Mặt Trăng và Trái Đất.
Cách sử dụng các mô hình máy tính, kết hợp với trí tuệ nhân tạo (AI) để mô phỏng chuyển động của các thiên thể.
Cách sử dụng các phương trình toán học để tính toán nhật thực là phương pháp truyền thống. Phương pháp này sử dụng các định luật Kepler về chuyển động thiên thể để tính toán quỹ đạo của các thiên thể. Phương pháp này có độ chính xác cao, nhưng đòi hỏi phải sử dụng các số liệu chính xác về các tham số của quỹ đạo của các thiên thể.
Các phương trình Kepler là một tập hợp các phương trình toán học mô tả chuyển động của các hành tinh xung quanh Mặt Trời. Các phương trình này được phát triển bởi nhà thiên văn học Johannes Kepler vào thế kỷ 17.
Để tính toán nhật thực bằng phương pháp này, các nhà thiên văn học sử dụng các phương trình Kepler để tính toán quỹ đạo của Mặt Trăng và Trái Đất. Sau đó, họ sử dụng các phương trình này để xác định xem Mặt Trăng có đi qua giữa Trái Đất và Mặt Trời hay không, và loại nhật thực nào sẽ xảy ra.
Cách sử dụng các mô hình máy tính để mô phỏng chuyển động của các thiên thể là phương pháp hiện đại. Phương pháp này sử dụng các mô hình máy tính để mô phỏng chuyển động của các thiên thể trong không gian. Phương pháp này có độ chính xác cao, và có thể được sử dụng để dự báo nhật thực trong tương lai.
Các mô hình máy tính để mô phỏng chuyển động của các thiên thể được phát triển dựa trên các định luật của cơ học thiên thể. Các mô hình này sử dụng các phương pháp tính toán phức tạp để mô phỏng chuyển động của các thiên thể trong không gian.
Để tính toán nhật thực bằng phương pháp này, các nhà thiên văn học sử dụng các mô hình máy tính để mô phỏng chuyển động của Mặt Trăng và Trái Đất. Sau đó, họ sử dụng các mô hình này để xác định xem Mặt Trăng có đi qua giữa Trái Đất và Mặt Trời hay không, và loại nhật thực nào sẽ xảy ra. Ngày nay, nhờ vào trí tuệ nhân tạo, việc dự đoán nhật thực bằng các mô hình máy tính cho kết quả chính xác hơn bao giờ hết.
Sau khi xác định được các vị trí của Mặt Trăng, Trái Đất và Mặt Trời, có thể sử dụng các phương pháp trên để tính toán xem nhật thực sẽ xảy ra hay không, và loại nhật thực nào sẽ xảy ra.
Dự báo nhật thực là một quá trình phức tạp, đòi hỏi phải sử dụng các phương pháp tính toán chính xác. Các nhà thiên văn học sử dụng các phương pháp tính toán và dự báo nhật thực để xác định thời gian, vị trí và loại nhật thực sẽ xảy ra.
Năm 2024 sẽ là một năm đặc biệt về nhật thực, vì sẽ có hai lần nhật thực toàn phần và một lần nhật thực hình khuyên xảy ra trên Trái Đất. Nhật thực toàn phần đầu tiên sẽ diễn ra vào ngày 8 tháng 4, 2024, có thể nhìn thấy trên khắp Bắc Mỹ và một phần của Trung Mỹ. Nhật thực này được gọi là Great North American Eclipse, vì nó sẽ kéo dài hơn 4 phút tại một số địa điểm và sẽ là nhật thực toàn phần dài nhất, tối nhất và tốt nhất tại Bắc Mỹ trong 21 năm qua.
Nhật thực toàn phần thứ hai sẽ diễn ra vào ngày 2 tháng 10, 2024, có thể nhìn thấy tại một số khu vực của Nam Mỹ, châu Phi và Nam Cực. Nhật thực này sẽ kéo dài khoảng 2 phút và sẽ là nhật thực toàn phần cuối cùng trong thế kỷ 21 tại Nam Mỹ. Nhật thực hình khuyên sẽ diễn ra vào ngày 29 tháng 3, 2025, có thể nhìn thấy tại một số khu vực của châu Á, châu Âu và Bắc Phi. Nhật thực này sẽ khiến Mặt Trời trông như một chiếc nhẫn sáng rực.
Nhật thực hình khuyên xảy ra vào ngày 2 tháng 10, 2024
Trong năm 2025 sẽ còn một lần nhật thực nữa là nhật thực ngày 21 tháng 9 năm 2025. Nhật thực ngày 21 tháng 9 năm 2025 là một nhật thực một phần, nghĩa là Mặt Trăng chỉ che khuất một phần hình ảnh của Mặt Trời đối với người xem trên Trái Đất. Nhật thực này sẽ xảy ra ở các vùng cực của Trái Đất khi tâm của bóng Mặt Trăng trượt khỏi Trái Đất.
Nhật thực cực đại sẽ diễn ra vào lúc 19:43:04 (UTC) tại tọa độ 60°54′B 153°30′Đ. Độ lớn của nhật thực là 0.855, nghĩa là Mặt Trăng sẽ che khuất khoảng 85.5% bán kính của Mặt Trời. Nhật thực này thuộc chu kỳ nhật thực Saros 154, là lần thứ 7 trong tổng số 71 lần nhật thực của chu kỳ này.
Dưới đây là các bước tính toán và dự báo nhật thực:
Xác định các vị trí của Mặt Trăng, Trái Đất và Mặt Trời trong không gian tại thời điểm nhật thực xảy ra.
Sử dụng các phương pháp tính toán hoặc mô phỏng để xác định xem nhật thực sẽ xảy ra hay không, và loại nhật thực nào sẽ xảy ra.
Xác định thời gian, vị trí và đường đi của nhật thực.
Tất nhiên, người bình thường như chúng ta không thể tính toán và dự đoán được nhật thực. Các bước này được thực hiện bởi các nhà thiên văn học sử dụng các phương pháp tính toán và mô phỏng chính xác.
Cách quan sát nhật thực an toàn và thú vị
Quan sát nhật thực là một trải nghiệm thú vị và độc đáo, nhưng cũng cần phải tuân thủ một số nguyên tắc an toàn để bảo vệ đôi mắt của bạn. Dưới đây là một số cách quan sát nhật thực an toàn và thú vị mà bạn có thể thử:
Sử dụng kính lọc nhật thực chuyên dụng: Đây là cách đơn giản và hiệu quả nhất để quan sát nhật thực mà không gây hại cho mắt. Kính lọc nhật thực là loại kính có lớp phủ chống tia cực tím và tia hồng ngoại, giúp giảm cường độ ánh sáng của Mặt Trời đến mức an toàn cho mắt. Bạn có thể mua kính lọc nhật thực ở các cửa hàng thiết bị thiên văn hoặc trên mạng. Tuy nhiên, bạn cần chú ý kiểm tra chất lượng và độ tin cậy của kính lọc trước khi sử dụng, tránh mua phải hàng kém chất lượng hoặc giả mạo. Bạn cũng nên thay kính lọc mới nếu thấy có vết xước, rách hoặc bong tróc.
Sử dụng kính thiên văn hoặc ống nhòm có lắp kính lọc: Nếu bạn muốn quan sát nhật thực với độ phóng đại cao hơn, bạn có thể sử dụng kính thiên văn hoặc ống nhòm có lắp kính lọc nhật thực ở phía trước ống kính. Điều này sẽ giúp bảo vệ cả mắt và thiết bị của bạn khỏi bị hư hại bởi ánh sáng Mặt Trời. Bạn không nên sử dụng kính thiên văn hoặc ống nhòm mà không có kính lọc, vì điều đó sẽ gây nguy hiểm cho mắt và có thể làm cháy thiết bị.
Sử dụng phương pháp chiếu hình: Đây là cách quan sát nhật thực an toàn và dễ thực hiện mà không cần dùng đến kính lọc hay thiết bị đắt tiền. Bạn có thể làm một chiếc thùng cạc nhỏ và dán lá nhôm có một lỗ nhỏ ở giữa. Sau đó, hướng tấm nhôm với lỗ về phía Mặt trời. Trong thùng, dán một tờ giấy trắng đối diện với miếng nhôm, và khoét một lỗ nhỏ ở một bên để bạn có thể nhìn thấy hình ảnh nhật thực trên tờ giấy trắng. Một cách khác là sử dụng kính của thợ hàn hoặc đặt một tấm gương dưới chậu nước pha mực để quan sát sự kiện này. Nếu bạn muốn chụp hình, hãy sử dụng máy ảnh có chức năng zoom và đặc biệt, cần có bộ lọc chuyên dụng để quan sát Mặt trời một cách an toàn.
Hộp carton để quan sát nhật thực, hay còn gọi là phương pháp pinhole camera
Dưới đây là một số mẹo để quan sát nhật thực an toàn và thú vị:
Chỉ quan sát nhật thực khi có kính lọc nhật thực chuyên dụng. Kính lọc nhật thực được thiết kế để giảm cường độ ánh sáng Mặt Trời xuống mức an toàn cho mắt. Không bao giờ nhìn trực tiếp vào Mặt Trời, ngay cả trong thời gian nhật thực, mà không có kính lọc nhật thực.
Nếu bạn không có kính lọc nhật thực, hãy xem nhật thực gián tiếp. Bạn có thể xem nhật thực gián tiếp bằng cách nhìn vào bóng của Mặt Trời trên mặt đất.
Đừng nhìn nhật thực quá lâu. Ngay cả với kính lọc nhật thực, bạn cũng không nên nhìn nhật thực quá lâu. Chỉ nhìn nhật thực trong khoảng 30 giây mỗi lần, sau đó nghỉ ngơi vài phút trước khi tiếp tục.
Đeo kính râm hoặc kính bảo hộ khi quan sát nhật thực gián tiếp. Điều này sẽ giúp bảo vệ mắt của bạn khỏi ánh sáng chói.
Chuẩn bị trước. Hãy chắc chắn rằng bạn có đủ nước và thực phẩm để giữ cho mình hydrated và có năng lượng trong thời gian quan sát nhật thực. Bạn cũng nên mặc quần áo thoải mái và mang theo mũ để bảo vệ da khỏi ánh nắng mặt trời.
Danh sách toàn bộ Nhật thực đã và sẽ xảy ra đến năm 2100
Lịch nhật thực được công bố bởi các tổ chức thiên văn học trên thế giới. Lịch này bao gồm thông tin về thời gian, vị trí và loại nhật thực sẽ xảy ra trong một khoảng thời gian nhất định. Dưới đây là danh sách lịch nhật thực từ năm 1560 đến năm 2100. Danh sách này bao gồm nhật thực toàn phần và nhật thực một phần đã và sẽ xảy ra đến năm 2100.
