Mục lục
Hiện tượng nhật thực có hai loại. Khi nhìn từ Trái đất, Mặt trời bị che khuất khi Mặt trăng nằm giữa nó và Trái đất (nhật thực của mặt trời). Và Mặt trăng bị che khuất khi nó di chuyển vào vùng bóng của Trái đất do Mặt trời tạo thành (nguyệt thực).
1. Hiện tượng nhật thực là gì?
1.1. Nhìn chung hiện tượng nhật thực
Nhật thực là sự che khuất hoàn toàn hoặc một phần của một thiên thể bởi một thiên thể khác. Nhật thực xảy ra khi ba thiên thể thẳng hàng.
Các hiện tượng nhật thực mà các nhà thiên văn biết đến bào gồm hai loại. Đầu tiên, vật thể che khuất nằm giữa người quan sát và vật thể bị che khuất. Vật thể bị che khuất bị che phủ hoàn toàn hoặc một phần bởi vật thể che khuất. Nhật thực của Mặt trời; là khi có sự di chuyển của sao Kim hoặc sao Thủy qua đĩa Mặt trời.
Đối với nhật thực loại thứ hai; chúng chỉ ảnh hưởng đến các hành tinh hoặc vệ tinh tự nhiên không tự phát sáng. Trong trường hợp này, thiên thể che khuất xen giữa Mặt trời và vật thể bị che khuất. Cái thứ hai vẫn trong tầm nhìn của người quan sát; nhưng sự chiếu sáng của Mặt trời đến nó bị gián đoạn và nó trở nên tối đen khi đi vào bóng của vật thể đang lu mờ. Ví dụ về loại hiện tượng này là nguyệt thực của Mặt trăng.
Hiện tượng nhật thực xảy ra khi ba thiên thể thẳng hàng
1.2. Hiện tượng nhật thực của mặt trời
Nhật thực của mặt trời xảy ra khi Mặt trăng nằm giữa Trái đất và Mặt trời để bóng của Mặt trăng quét qua mặt Trái đất. Bóng này bao gồm hai phần. (1) umbra, một hình nón mà không có ánh sáng mặt trời trực tiếp xuyên qua; và (2) penumbra, được ánh sáng chiếu tới chỉ từ một phần của Mặt trời.
Đối với một người quan sát trong umbra, Mặt trời dường như bị che phủ hoàn toàn bởi Mặt trăng; nhật thực như vậy được gọi là hiện tượng nguyệt thực toàn phần. Đối với một người quan sát trong penumbra; Mặt trăng xuất hiện được chiếu lên Mặt trời để chồng lên nó một phần; đây gọi là hiện tượng nhật thực một phần.
Nhật thực và nguyệt thực từ lâu đã được quan tâm; bởi vì chúng có thể dễ dàng quan sát bằng mắt thường và mang đến một cảnh tượng ấn tượng. Các dân tộc nguyên thủy đã bị kinh hoàng bởi bóng tối phủ xuống trong hiện tượng nhật thực toàn phần hoặc cảnh tượng kỳ lạ của Mặt trăng bị che khuất. Các tài liệu về các hiện tượng nguyệt thực như vậy được tìm thấy trong số các ghi chép lâu đời nhất của lịch sử. Và dự đoán đúng về nguyệt thực là một trong những thành tựu sớm nhất của nghiên cứu khoa học về tự nhiên.
2. Quá khứ của nhật thực
Không có gì để chứng minh được lần đầu tiên người ta đã nghĩ gì về hiện tượng nhật thực này. Bởi vì chúng có thể xảy ra từ thời tiền sử và đã bị mất. Chúng ta chỉ biết rằng loài người đã trải qua lịch sử lâu đời với nhật thực. Bởi theo tính toán chỉ trong khoảng thời gian từ năm 1207 đến 2161 TCN; đó có tới 13.200 lần có hiện tượng nguyệt thực và nhật thực trên toàn cầu.
Hơn 1.000 hồ sơ nhật thực riêng lẻ còn tồn tại từ nhiều nơi khác nhau của thế giới cổ đại và trung cổ. Hầu hết các quan sát cổ đại được biết đến về những hiện tượng này chỉ bắt nguồn từ ba quốc gia: Trung Quốc, Babylonia và Hy Lạp.
Theo truyền thống lâu đời; lịch sử hiện tượng thiên văn học ở Trung Quốc cổ đại có thể bắt nguồn từ trước năm 2000 trước Công nguyên. Tuy nhiên, những di tích sớm nhất có ý nghĩa thiên văn có niên đại gần một thiên niên kỷ sau đó.
Vào cuối năm 840, một hoàng đế Trung Quốc đã chết vì sợ hãi trong một lần nhật thực. Điều này có thể hiểu được theo quan điểm của huyền thoại Trung Quốc rằng nhật thực xảy ra khi một con chó nuốt chửng Mặt trăng.
Việc quan sát nhật thực có hệ thống ở Trung Quốc bắt đầu từ khoảng năm 400 CN. Và từ thời kỳ này trở đi; các nhà thiên văn học chính thức thường tính thời gian cho các giai đoạn khác nhau của cả nhật thực và nguyệt thực với sự hỗ trợ của clepsydras (đồng hồ nước).
Các kỹ thuật thiên văn của Trung Quốc đã lan truyền đến Hàn Quốc và Nhật Bản. Và đặc biệt là sau năm 1000 CN, nguyệt thực thường xuyên được quan sát độc lập ở cả ba quốc gia. Tuy nhiên, hồ sơ của Trung Quốc thường là chi tiết nhất. Gần đây, vào năm 1948, một cuộc bầu cử đã bị hoãn lại ở Hàn Quốc do nhật thực.
Kinh thánh có thể ghi lại một hiện tượng nhật thực cổ đại: “Và vào ngày đó, Chúa là Đức Chúa Trời phán rằng, tôi sẽ làm cho Mặt trời lặn vào buổi trưa, và làm cho Trái đất tối tăm giữa ban ngày”. Các nhà sử học suy đoán rằng đoạn văn này có liên quan đến nhật thực vào ngày 15 tháng 6 năm 763 trước Công nguyên; xảy ra toàn bộ ở vùng đất Cựu Ước.
Xa hơn về phía tây, chúng ta có bài thơ này của Archilochus:
“Không có gì là ngoài hy vọng,
Không gì có thể thề là không thể,
Không có gì tuyệt vời,
Kể từ khi Zeus,
Cha của các Olympians,
Làm đêm từ giữa trưa,
Che giấu ánh sáng của mặt trời chói lọi,
Và nỗi sợ hãi nhức nhối đến với đàn ông “
Archilochus sống trong Thế kỷ thứ Bảy trước Công nguyên. Nhật thực toàn phần của Mặt trời được nhìn thấy từ Hy Lạp vào ngày 6 tháng 4 năm 648 trước Công nguyên.
Thời gian trôi qua, Aristotle (384 TCN – 322 TCN) đã chỉ ra rằng; vì Trái đất luôn tạo ra bóng tròn trên Mặt trăng nên Trái đất phải là hình cầu. Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là mọi người đều biết chuyện gì đang xảy ra về hiện tượng này. Người ta vẫn có thể nghe thấy công dân La Mã đã kêu to trong khi xảy ra nguyệt thực. Mục đích là để xua đuổi con sói lớn đang ăn Mặt trăng.
3. Tần suất của hiện tượng Nhật thực và Nguyệt thực
Hiện tượng nhật thực xảy ra hai đến năm lần một năm, năm lần là một tình trạng ngoại lệ. Năm cuối cùng có năm lần là vào năm 1935, và sẽ không có lần nữa cho đến năm 2206. Số lần trung bình của tổng số nhật thực trong một thế kỷ là 66 cho toàn bộ Trái đất.
Số lượng nhật thực đã diễn ra; hoặc được dự đoán sẽ diễn ra trong thế kỷ 20 đến thế kỷ 25 là:
- 1901–2000: 228 nhật thực, trong đó 145 nhật thực là trung tâm (tức là toàn phần hoặc hình khuyên);
- 2001–2100: 224 lần, 144 lần trung tâm;
- 2101–2200: 235 nhật thực, 151 trung tâm;
- 2201–2300: 248 nhật thực, 156 trung tâm;
- 2301–2400: 248 nhật thực, 160 trung tâm;
- 2401–2500: 237 nhật thực, 153 trung tâm.
Trung bình bất kỳ điểm nào trên Trái đất; có thể trải qua không quá một lần nhật thực toàn phần trong ba đến bốn thế kỷ. Một người quan sát ở hiện tượng cùng một nơi; (và bầu trời không có mây) có thể nhìn thấy 19 hoặc 20 lần trong 18 năm. Trong khoảng thời gian đó, ba hoặc bốn lần nhật thực toàn phần và sáu hoặc bảy lần một phần.
Tần suất của hiện tượng nhật thực
Nguyệt thực có thể kéo dài tới một giờ 15 phút, nhưng đối với nhật thực toàn phần, thời lượng tối đa chỉ là 71/2 phút. Sự khác biệt này là do đường kính của Mặt trăng nhỏ hơn nhiều so với phần kéo dài của bóng của Trái đất ở khoảng cách của Mặt trăng so với Trái đất.
4. Ứng dụng nguyệt thực cho mục đích thiên văn
Các quan sát về hiện tượng nhật thực thời cổ đại và trung cổ có giá trị cao nhất để điều tra các biến thể dài hạn về độ dài của ngày.
Các nhà điều tra ban đầu như nhà thiên văn học người Anh Edmond Halley đã suy luận từ các quan sát nhật thực rằng chuyển động của Mặt trăng phụ thuộc vào gia tốc. Tuy nhiên phải đến năm 1939; nó mới được nhà thiên văn học người Anh Harold Spencer Jones chứng minh một cách thuyết phục rằng chỉ một phần của gia tốc này là có thật.
Ma sát thủy triều của Mặt Trăng và Mặt Trời; đặc biệt xảy ra ở các biển và đại dương của Trái Đất. Hiện được biết là nguyên nhân gây ra sự giảm dần tốc độ quay trên mặt đất.
Ngoài việc làm chậm quá trình quay của Trái đất. Thủy triều của Mặt trăng còn tạo ra tác động tương hỗ đối với chuyển động của Mặt trăng; gây ra sự gia tăng dần khoảng cách trung bình của Mặt trăng từ Trái đất (khoảng 3,8 cm mỗi năm) và hậu quả gây ra là sự chậm lại thực sự của nó. Do đó, độ dài của tháng đang tăng dần (vào khoảng 0,04 giây trong một thế kỷ).
Các ghi chép về hiện tượng nhật thực lớn được lưu giữ trong các tác phẩm văn học và lịch sử đã đóng góp quan trọng vào việc nghiên cứu các biến thể trong quá khứ trong tốc độ quay của Trái đất.
Tính toán thủy triều cho thấy sự gia tăng ổn định độ dài của ngày mặt trời trung bình khoảng 1/40 giây mỗi thiên niên kỷ. Mặc dù tốc độ thay đổi độ dài của ngày chỉ tính theo từng phút. Nhưng sự mất mát năng lượng của Trái đất là rất lớn. Khoảng một triệu ngày, mỗi ngày ngắn hơn một chút so với hiện tại; đã trôi qua kể từ khi các quan sát nhật thực đáng tin cậy sớm nhất được thực hiện, khoảng 700 TCN.
Nhiều quan sát của người Ả Rập và Trung Quốc về cả nhật thực và nguyệt thực trong thời Trung cổ cho phép lần ra các biến thể khác trong vòng quay của Trái đất. Những quan sát sau đây về nguyệt thực vào ngày 17 tháng 9 năm 1019, do al-Bīrūnī tại Ghazna:
“Khi tôi quan sát nó, độ cao của Capella [Alpha Aurigae] phía trên đường chân trời phía đông thấp hơn một chút 60 độ khi vết cắt ở rìa của Trăng tròn đã xuất hiện; độ cao của Sirius [Alpha Canis Majoris] là 17 độ, của Procyon [Alpha Canis Minoris] là 22 độ và của Aldebaran [Alpha Tauri] là 63 độ, nơi tất cả các độ cao được đo từ đường chân trời phía đông.”
Những quan sát về hiện tượng như thế này cho thấy rằng vào khoảng năm 1000 CN; độ dài của ngày ngắn hơn hiện tại khoảng 1/55 giây.
Kết hợp các kết quả khác nhau thu được từ phân tích dữ liệu cổ đại và trung cổ. Có thể chỉ ra rằng trong 2.700 năm qua, tốc độ gia tăng độ dài của ngày đã thay đổi rõ rệt. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của các hiệu ứng thủy triều trong việc tạo ra những thay đổi về tốc độ chu kỳ quay của Trái đất. Tóm lại, lịch sử quay của Trái đất là vô cùng phức tạp.
5. Kết
Hiện tượng nhật thực xảy ra khi ba thiên thể thẳng hàng. Hiện tượng này xuất hiện từ rất lâu và đã được nhiều người trên toàn thế giới ghi nhận. Nhật thực và nhật thực đóng vai trò quan trọng trong việc xác định độ dài của ngày. Cũng như ảnh hưởng đến độ dài ngày và khoảng cách trái đất đến các hành tinh.
