Nguyệt thực

Vào các đêm rằm Mặt Trăng hướng toàn bộ bề mặt được Mặt trời chiếu sáng  của nó về phía Trái Đất, do đó Mặt trăng rất sáng và có màu vàng. Tuy nhiên thi thoảng ta vẫn thấy vào đêm rằm Mặt Trăng không có màu vàng mà là một đĩa tròn có màu đỏ sẫm. Đó là hiện tượng Nguyệt Thực.

Nguyên nhân hiện tượng Nguyệt Thực

Trái Đất được Mặt Trời chiếu sáng đồng thời cũng cản các tia sáng từ Mặt Trời tạo ra một vùng bóng tối trải dài trong không gian. Mặt Trăng chuyển động tròn quanh Trái Đất nên có thể sẽ “đi” vào vùng tối này. Lúc này Mặt Trăng không còn được Mặt Trời chiếu sáng trực tiếp, do đó Trăng không sáng như bình thường.

Vậy màu đỏ của Mặt Trăng có từ đâu? Và tại sao thi thoảng mới xảy ra Nguyệt Thực?

Ánh sáng từ Mặt Trời có thành phần bao gồm đủ các màu. Khi ánh sáng Mặt trời đi xuyên qua lớp khí quyển Trái Đất sẽ bị khí quyển hấp thụ, chỉ còn bước sóng đỏ là bước sóng ánh sáng có khả năng đâm xuyên mạnh nhất đi qua. Đồng thời bầu khí quyển Trái Đất là một thấu kính hội tụ khổng lồ làm cho ánh sáng đỏ đi xuyên qua có xu hướng lệch về trục chính và ánh sáng này đã chiếu rọi Mặt Trăng. Do đó ta thấy Mặt Trăng có màu đỏ sẫm.

Mặt phẳng Trái Đất chuyển động quanh Mặt Trời gọi là mặt phẳng Hoàng Đạo, còn mặt phẳng Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất gọi là mặt phẳng Bạch Đạo. Nếu Hoàng Đạo và Bạch Đạo trùng nhau thì tháng nào cũng có Nguyệt Thực (và Nhật Thực) song vì Hoàng Đạo và Bạch Đạo lệch nhau một góc khoảng 5 độ nên hiện tượng Nguyệt Thực (và cả Nhật Thực) ít diễn ra hơn nhiều.

Mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng giữ nguyên phương trong không gian nên Nguyệt Thực chỉ xảy ra khi tiết tuyến ( giao tuyến của Hoàng Đạo và Bạch Đạo ) trùng với đường thẳng nối tâm Mặt Trời – Trái Đất. Trên Bạch Đạo chỉ có hai vị trí thỏa mãn điều kiện này. Khi xung đối nếu trăng cách tiết điểm dưới 5 độ sẽ có Nguyệt Thực toàn phần. Nếu trăng cách tiết điểm từ 5 đến 11 độ sẽ có Nguyệt Thực một phần hoặc Nguyệt Thực bán dạ.

Điểm B, D là nơi có thể xảy ra Nhật, Nguyệt Thực

Thực tế do tiết điểm cũng di chuyển trên Hoàng Đạo nên số lần Nhật Nguyệt thực tối đa trong một năm là 7 (2 hoặc 3 Nguyệt Thực và 5 hoặc 4 Nhật Thực) và tối thiểu là 2 Nhật Thực và có thể không có Nguyệt Thực.

Nguyệt thực và Nhật thực là hệ quả của chuyện động tương đối giữa 3 thiên thể là Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng. Chu kỳ và tính chất chuyển động của 3 thiên thể trên đã được biết rõ nên ta có thể tính chính xác chu kỳ xảy ra Nhật Nguyệt thực và dự đoán các lần xuất hiện tiếp theo. Chu kỳ này gọi là chu kỳ Saros (tên nhà khoa học đã tính toán chu kỳ này đầu tiên), là bằng 6585,32 ngày. Trong mỗi chu kỳ Saros sẽ có 41 Nhật thực và 29 Nguyệt thực. Tuy Nhật Thực diễn ra nhiều hơn nhưng do khi xảy ra Nguyệt thực thì cả một nửa thế giới nằm trong bóng tối sẽ quan sát được nên ta sẽ thấy hay gặp Nguyệt thực hơn.

Quan sát Nguyệt Thực

Ánh sáng từ Mặt Trời chiếu tới Trái Đất sẽ để lại phía sau vùng bóng đen và vùng nửa tối. Khi Mặt Trăng đi vào vùng nửa tối (như trường hợp 1 và 2 trong hình vẽ ) ta có bán Nguyệt thực (Nguyệt thực bán dạ ). Quan sát hiện tượng này ta chỉ thấy Mặt Trăng tối đi một chút so với bình thường.

Khi Mặt Trăng tiếp giáp với vùng bóng đen ta có Nguyệt thực một phần (trường hợp 3). Quan sát hiện tượng này ta sẽ thấy cung tròn của bóng Trái Đất hiện rõ trên Mặt Trăng. Chính nhờ hiện tượng này mà Aristos đã phát hiện ra Trái Đất có hình cầu.

Khi Mặt Trăng đi qua và nằm hoàn toàn trong vùng bóng đen ta có Nguyệt thực toàn phần. Quan sát Mặt Trăng trong hiện tượng này ta thấy lần lượt xuất hiện tất cả các pha của các trường hợp trước. Đặc biệt hơn khi Mặt Trăng nằm hoàn toàn trong vùng bóng đen ta sẽ thấy nó có màu đỏ sẫm. Tùy thuộc vào đường đi của Mặt Trăng trong vùng nửa tối mà thời gian quan sát được Nguyệt thực nhiều hay ít.

Trong tương lai gần, năm 2008 cũng sẽ xảy ra 2 lần Nguyệt thực. Mồng 1 tết (âm lịch) năm 2008 sẽ xảy ra Nhật thực ( ở Việt Nam không quan sát được) và rằm tháng giêng sẽ xảy ra Nguyệt thực toàn phần (tiếc là vào giữa trưa của Việt Nam). Vào 1/7/2008 sẽ có Nhật thực toàn phần và giữa tháng 7 cũng có Nguyệt thực.

Lục Giác Mùa Đông
(Diễn đàn Vật Lý Sư Phạm)