Nhật thực và Nguyệt thực

Nhật thực và nguyệt thực là hiện tượng xảy ra khi Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng cùng nằm trên một đường thẳng và che khuất lẫn nhauThời xưa, khi chưa có nhiều nhận thức về vũ trụ, con người không hiểu về 2 hiện tượng này và thường đưa ra các cách giải thích khác nhau:-Có một câu chuyện thần thoại phương đông kể rằng 2 nữ thần Mặt Trời và Mặt Trăng là do Ngọc Hoàng sinh ra có nhiệm vụ thay nhau đi giám sát dân cư từng vùng.Chồng của 2 nữ thần này là một con Gấu. Khi gấu đi với một trong hai người vợ thì khi đó dưới hạ giới người ta thấy Mặt Trời hoặc Mặt Trăng bại che khuất và người ta phải đuổi gấu đi bằng cách gõ mạnh vào chiêng ,trống hay cối giã gạo.v.v....Cũng có chuyện cho rằng đó là khi Mặt Trăng hoặc Mặt Trời đã bị gấu ăn mất.-Ở Thổ Nhĩ Kì, vào năm 1877, người ta đã chĩa súng về phía Mặt Trời bắn liên tiếp vì cho rằng quỷ Satan đã ăn mất Mặt Trời của họ.-Khi có nhật thực toàn phần, trên mặt đất xuất hiện những bóng nhỏ như những làn sóng lướt đi, còn chân trời thì loé lên những vầng hào quang rực lửa. Sử gia Herodot đã ghi lại một trận đánh kết thúc bất ngờ giữa quân Lidia và quân Midia vì các binh sĩ 2 bên đều kinh hoàng khi thấy hiện tượng này. Đến nay nhờ sự phát triển ngành thiên văn học, người ta dễ dàng xác định trận đánh đó diễn ra vào ngày 28/5/585 (trước công nguyên).Đến nay chúng ta có thể giải thích hiện tượng này như sau:Vì quỹ đạo chuyển động của Mặt Trăng quanh Trái Đất là một mặt phẳng nghiêng so với quỹ đạo chuyển động quanh Mặt Trời của Trái Đất nên 2 mặt phẳng này cắt nhau tạo thành một giao tuyến trong đó có 2 điểm nối tâm gọi là 2 tiết điểm của bạch đạo. Nhật thực hay nguyệt thực sẽ xảy ra khi Mặt Trăng nằm tại một trong hai tiết điểm Nhật thực là gì? "Nhật thực" là hiện tượng  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. Khái niệm "Nhật thực" có thể được mở rộng ra không chỉ cho việc ánh sáng Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất bị che khuất, mà có thể là hiện tượng ánh sáng từ một ngôi sao tỏa sáng nào đó (định tính) chiếu xuống một hành tinh đang quay trong quỹ đạo bị chi phối của nó, bị che khuất bởi một thiên thể nào đó. 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. Do mặt trăng cùng trái đất tự quay từ tây sang đông, bởi vậy nhật thực bao giờ cũng bắt đầu xuất hiện từ phía tây. Các loại nhật thực   Lý do để có một số kiểu nhật thực là sự 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: Mặt Trời nằm cách xa khoảng 400 lần so với khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trăng. và Mặt Trời cũng có đường kính lớn 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. Có bốn kiểu nhật thực:      Nhật thực toàn phần:   Khi nhật thực toàn phần xảy ra, mặt trăng che khuất hẳn mặt trời Xảy ra khi Mặt Trời bị Mặt Trăng che lấp hoàn toàn do Mặt Trăng ở gần Trái Đất nhất (gần điểm cận địa) nên  nó đủ lớn để che khuất hoàn toàn cả đĩa sáng của Mặt Trời. 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 . 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   Nhật thực hình khuyên  Xảy ra khi  Mặt Trăng  ở xa Trái Đất nhất (gần điểm viễn địa), Mặt Trời và Mặt Trăng nằm chính xác trên một đường thẳng  và kích cỡ biểu kiến của Mặt Trăng nhỏ hơn kích cỡ biểu kiến của Mặt Trời, không thể che khuất hoàn toàn Mặt Trời .Vì thế Mặt Trời vẫn hiện ra như một vòng đai rực rỡ bao quanh Mặt Trăng. Nhật thực lai: Thuật ngữ chung cho nhật thực toàn phần, hình khuyên hay nhật thực lai là nhật thực trung tâm. 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. Nhật thực một phần Tỷ lệ giữa kích thước biểu kiến của Mặt Trăng và của Mặt Trời được gọi là độ lớn của nhật thựcXảy 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. Trước và sau khi xảy ra nhật thực hình khuyên, ta sẽ nhìn thấy nhật thực một phần. 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   1. Vùng tối hoàn toàn đứng sau mặt trăng 2. Vùng tối một phần 3. Dải đen thẫm trên trái đất (earth), nơi nhật thực toàn phần quét qua Vì người quan sát nhật thực (hoặc nguyệt thực) đứng ở vị trí khác nhau trên trái đất và khoảng cách giữa trái đất với mặt trời cũng khác nhau nên mọi người nhìn thấy cảnh này diễn ra không giống nhau: Trong hình bên, nếu chúng ta đứng trong dải tối (3) trên trái đất, tức là trong phạm vi bóng tối mà mặt trăng che khuất hoàn toàn, khi đó ta sẽ thấy nhật thực toàn phần. Nhưng nếu chúng ta đứng trong vùng sẫm nhạt (2), ta sẽ nhìn thấy mặt trời bị che khuất một phần, đó là nhật thực một phần. Quan sát nhật thực       Chu kỳ 1 nhật thực Ở các điều kiện thông thường, Mặt Trời quá sáng tới mức rất khó nhìn trực tiếp vào đó. Tuy nhiên, trong khi xảy ra nhật thực, khi đa phần Mặt Trời bị che khuất, mọi người cảm thấy dễ nhìn hơn nên cũng thường cố sức quan sát hiện tượng.Thật ra, 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 như ống nhòm, kính thiên văn, hay thậm chí là một kính ngắm quang học máy ảnh còn nguy hiểm hơn Quan sát nhật thực một phần và nhật thực hình khuyên: Theo dõi Mặt trời trong khi nhật thực một phần hay hình khuyên(và khi nhật thực toàn phần xảy ra mà chúng ta đang đứng ở ngoài bóng đen) yêu cầu chúng ta phải có thiết bị bảo vệ mắt đặc biệt, hoặc các cách theo dõi gián tiếp. Đĩa mặt trời có thể xem bằng cách sử dụng những thiết bị lọc để ngăn chặn ảnh hưởng có hại của bức xạ Mặt trời. Kính râm là không đủ an toàn, vì chúng không ngăn chặn được các bức xạ của tia hồng ngoại nguy hiểm và không nhìn thấy, đủ để gây ra hỏng mắt. Bạn chỉ được dùng những bộ lọc ánh sáng mặt trời được thiết kế và được chứng nhận để xem trực tiếp đĩa Mặt trời. Cách an toàn nhất để xem đĩa Mặt trời là cách quan sát gián tiếp. Điều này có thể thực hiện được bằng cách đưa hình ảnh của đĩa Mặt trời lên trên một tờ giấy trắng hoặc tấm bìa trắng bằng cách dùng một cặp kính hiển vi (che thấu kính của một chiếc), một kính viễn vọng, hoặc một tấm bìa cứng khác có khoan một lỗ nhỏ (đường kính khoảng 1mm), thường được gọi là lỗ châm kim. Hình ảnh nhận được này của Mặt trời có thể xem được một cách an toàn. Kỹ thuật này có thể được sử dụng để quan sát các vết mặt trời, cũng như là các nhật thực. Tuy vậy, cần phải cẩn thận phòng ngừa không cho ai được nhìn trực tiếp qua thấu kính. (kính thiên văn, lỗ kim, v.v...) Quan sát đĩa Mặt trời trên một màn hình video (của một máy quay phim hoặc một máy quay phim kỹ thuật số) là an toàn, mặc dù chính thiết bị lại có thể bị hư hại do ánh sáng trực tiếp của Mặt trời. Nhìn qua ô nhìn thấu kính của các máy trên lại không an toàn. Các phòng bị an toàn như trên áp dụng cho việc quan sát mặt trời bất kỳ lúc nào trừ quá trình nhật thực toàn phần Quan sát trong thời gian nhật thực toàn phần: Trái ngược với những nhận định thông thường, quan sát giai đoạn toàn phần của một nhật thực toàn phần bằng mắt thường, kính hiển vi hay kính thiên văn là an toàn cho mắt, khi hình Mặt Trời hoàn toàn bị Mặt Trăng che lấp; thực tế đây là một hình ảnh rất tuyệt mỹ và đặc sắc, đồng thời nếu xem nó qua bộ lọc thì rất tối. Nhật hoa sẽ được thấy rõ 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. 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.  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 được diễn ra diễn ra ngày 5 tháng 7 năm 6757, và nhật thực với sự lướt qua của Sao Kim sẽ diễn ra ngày 5 tháng 4 năm 15232. Chỉ 5 giờ sau khi Sao Kim lướt qua bề mặt Mặt Trời ngày 4 tháng 6 năm 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.  Ảnh hưởng gây hại mắt 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 raNhìn 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.   MẶT TRĂNG GIỮA BAN NGÀY Mặt trăng xuất hiện vào ban ngày cũng nhiều như vào ban đêm. Chỉ có điều ban ngày mặt trời sáng hơn tất cả mọi thứ, sáng đến nỗi chúng ta không thể nhận ra mặt trăng ngay cả khi nó đang xuất hiện. Tuy vậy, vào ban đêm chị Hằng là thứ sáng nhất trên bầu trời. Do mặt trăng di chuyển quanh trái đất trong một tháng, nên nó có mặt ở mọi vị trí trên bầu trời suốt 24 giờ. Diện tích bề mặt mặt trăng được nhìn thấy phụ thuộc vào tuần trăng, hay vào diện tích mà nó được ánh mặt trời chiếu tới tại một thời điểm nhất định. Ban ngày trời sáng vì bầu khí quyển tán xạ ánh mặt trời, nhưng mặt trăng đủ gần và đủ to để phản chiếu đủ ánh mặt trời nên nó sáng hơn bầu trời xung quanh. Vì thế ta vẫn thấy mặt trăng. Song điều này không đúng với các vì sao. Tuy vậy, một nhà du hành trên mặt trăng thậm chí vẫn có thể nhìn thấy các vì sao khi mặt trời đang mọc, bởi vì mặt trăng không có bầu khí quyển để phân tán ánh mặt trời và làm sáng loá bầu trời ban ngày. NHAT THUC- NGUYET THUC “Trong một môi trường trong suốt, đồng đều, ánh sáng truyền đi theo đường thẳng”: Rất ngắn gọn, rất xúc tích, đó là nội dung của định luật truyền thẳng ánh sáng. Sự truyền thẳng của ánh sáng có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật. Chẳng hạn, dựa vào sự truyền thẳng của ánh sáng, người ta chế tạo những chiếc thước ngắm để xác định các điểm nằm trên một đường thẳng trong không gian; Khi các em học sinh đứng thẳng hàng, bạn tổ trưởng đứng đầu hàng (cho dù là học sinh lớp 1 hay 12) cũng “biết dùng” định luật truyền thẳng của ánh sáng để kiểm tra xem hàng đã thẳng chưa bằng cách … “ngắm”. Ngoài ra ta có thể vận dụng đặc điểm về sự truyền thẳng của ánh sáng để giải thích nhiều hiện tượng lí thú khác trong tự nhiên. Hãy bắt đầu từ “bóng tối” và “bóng nửa tối” … Bóng tối là gì ? Đặt một nguồn sáng nhỏ S (như bóng đèn, ngọn nến) trước một màn chắn (có thể là bức tường chẳng hạn), trong khoảng từ nguồn sáng đến màn chắn đặt một vật cản ánh sáng (như tấm bìa cứng), quan sát trên màn chắn ta thấy có một phần không nhận được ánh sáng từ nguồn sáng chiếu tới phần đó gọi là bóng tối . Bóng nửa tối là gì? Nếu nguồn sáng là rộng như ngọn lửa chẳng hạn, quan sát trên màn chắn ta thấy ngoài là bóng tối còn có một phần không tối hoàn toàn bao xung quanh, phần này chỉ nhận được ánh sáng từ một phần của nguồn sáng chiếu tới gọi là bóng nửa tối. Lấy một ví dụ nhé: Vào ban đêm, trong phòng chỉ có một ngọn đèn dầu. Khi ta đứng gần tường, bóng của ta in rõ nét trên tường, nhưng khi tiến lại gần đèn thì bóng của ta trên tường ngày càng kém rõ nét hơn. Cùng định luật đi vào cuộc sống Từ đồng ruộng … Trên một thửa ruộng người ta cắm 3 cái cọc thẳng đứng. Nếu trong tay không có một dụng cụ nào, làm thế nào để xác định 3 cái cọc đó có thẳng hàng hay không? Đơn giản quá, những người nông dân vẫn thường làm mà: Nheo một mắt và nhìn bằng mắt kia trước một cọc (đầu tiên) ngắm thẳng theo hướng của 2 cái cọc còn lại, nếu 2 cọc còn lại bị cọc đầu tiên che khuất thì cả 3 cọc đã thẳng hàng. Đó là một hệ quả rút ra từ định luật truyền thẳng ánh sáng đấy! … Đến các xưởng mộc Còn các bác thợ mộc thì sao? Những người thợ mộc khi bào những thanh gỗ thẳng, thỉnh thoảng họ lại nâng một đầu thanh gỗ lên để ngắm. Làm như vậy có tác dụng gì ? Nguyên tắc của cách làm này đã dựa trên kiến thức vật lí nào? Bây giờ thì bạn cũng biết rồi: Người thợ mộc nâng một đầu thanh gỗ lên để ngắm nhằm mục đích kiểm tra xem mặt gỗ bào đã phẳng chưa. Nguyên tắc của cách làm này dựa trên định luật truyền thẳng của ánh sáng. Bây giờ đi vào các lớp học và bệnh viện xem sao nhé! Tại sao trong các lớp học, người ta lắp nhiều bóng đèn ở các vị trí khác nhau mà không dùng một bóng đèn lớn (độ sáng của một bóng đèn lớn có thể bằng độ sáng của nhiều bóng đèn nhỏ hợp lại)? Đơn giản quá, việc lắp đặt bóng đèn thắp sáng trong các lớp học phải thỏa mãn ba yêu cầu sau: Phải đủ độ sáng cần thiết; Học sinh ngồi ở dưới không bị chói khi nhìn lên bảng đen và tránh các bóng tối và bóng nửa tối trên trang giấy mà tay học sinh viết bài có thể tạo ra. Trong ba yêu cầu trên, một bóng đèn lớn chỉ có thể thỏa mãn yêu cầu thứ nhất mà không thỏa mãn được hai yêu cầu còn lại. Trong khi đó, nếu dùng nhiều bóng đèn lắp ở những vị trí thích hợp sẽ thỏa mãn được cả ba yêu cầu. Đó chính là lý do giải thích vì sao trong lớp học người ta thường lắp nhiều bóng đèn ở các vị trí khác nhau. Trong các phòng mổ ở bệnh viện, người ta đã làm như thế nào để khi mổ, bàn tay của Bác sĩ không che khuất vết mổ hoặc tạo bóng tối trên chỗ mổ của bệnh nhân? Bây giờ thì quá đơn giản với bạn rồi: người ta thiết kế nhiều bóng đèn ở nhiều vị trí khác nhau sẽ làm cho ánh sáng của các bóng đèn này đan chéo nhau, khi mổ cho bệnh nhân, bàn tay của Bác sĩ có thể tạo ra bóng nửa tối đối với một ngọn đèn nào đó nhưng không thể tạo bóng tối đối với tất cả các bóng đèn trong phòng. Rất an toàn đấy! … Cùng định luật đi vào vũ trụ bao la Nhật thực và nguyệt thực chỉ là hai hiện tượng tự nhiên gần với ta nhất mà khi giải thích, cần phải có kiến thức về sự truyền thẳng ánh sáng, bóng tối và bóng nửa tối … Nhật thực: Mặt trời chiếu sáng Mặt trăng và Trái Đất, khi Mặt trời, Mặt trăng và Trái đất cùng nằm trên đường thẳng, Mặt trăng ở giữa thì trên Trái đất xuất hiện bóng tối và bóng nửa tối. Một số nơi trên Trái Đất sẽ quan sát thấy nhật thực. Trong khi xảy ra hiện tượng nhật thực, chỉ có những người đứng trong vùng bóng tối của Mặt trăng trên Trái đất và những người đứng trong vùng lân cận (vùng bóng nửa tối) mới có thể quan sát được hiện tượng. Những người không đứng trong những vùng này thì không thể quan sát được hiện tượng nhật thực. Nguyệt thực: Mặt trời chiếu sáng Mặt trăng. Đứng từ Trái đất về ban đêm ta nhìn thấy ánh sáng phản chiếu từ Mặt trăng. Khi Mặt trăng bị Trái Đất che khuất, nó không được Mặt trời chiếu sáng nữa, lúc đó ta không nhìn thấy Mặt trăng, ta nói là có nguyệt thực. Mặt trăng quay quanh Trái đất, Trái đất lại quay quanh Mặt trời nên chỉ khi Mặt trăng đi vào vùng bóng tối của Trái đất hoàn toàn mới có hiện tượng nguyệt thực toàn phần, trong trường hợp này chỉ có một số vị trí nhất định trên Trái đất mới quan sát được (những vị trí này nằm trên mặt đất, xung quanh đường thẳng nối tâm Mặt trời, Trái đất và Mặt trăng. Những khu vực lân cận khác chỉ thấy nguyệt thực một phần. … Đến lúc phải kết thúc Vật lý thật là tuyệt!