Hãy giải thích hiện tượng nhật thực?

Hiện tượng nhật thực là hiện tượng xảy ra khi tại một điểm qua sát trên Trái Đất ta thấy được Mặt Trăng che khuất toàn bộ, hoặc một phần Mặt Trời. Hiện tượng nhật thực xảy ra rất thường xuyên.

Hệ thống quang hình học khi hiện tượng nhật thực xảy ra

Trong hệ quy chiếu gắn với Mặt Trời ta coi Mặt Trời là điểm đứng yên, Trái Đất và các hành tinh chuyển động chuyển động xung quanh Mặt Trời. Mặt Trăng chuyển động xung quanh Trái Đất, vào một thời điểm thích hợp khi Mặt Trăng chuyển động đến vị trí che chắn ánh sáng chiếu đến từ Mặt Trời khi đó sẽ xảy ra hiện tượng nhật thực (thực là ăn, nhật là Mặt Trời, nhật thực được diễn giải là Mặt Trời bị Mặt Trăng “xơi” mất).

Khoảng cách Mặt Trời đến Trái Đất xấp xỉ bằng 400 lần khoảng cách Mặt Trăng đến Trái Đất, và đường kính của Mặt Trời bằng khoảng 400 lần đường kính của Mặt Trăng. Bởi vì hai tỉ số này xấp xỉ bằng nhau nên khi nhìn từ Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng có kích thước biểu kiến gần bằng nhau nên hiện tượng nhật thực chỉ có thể quan sát được duy nhất tại Trái Đất.

Quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất là một hình elip nên kích thước biểu kiến khi quan sát tại Trái Đất sẽ thay đổi tùy vào khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất. Khi có hiện tượng nhật thực xảy ra trong vùng nối tâm giữa Mặt Trời, Mặt Trăng, Trái Đất (tạm gọi là vùng quan sát tối ưu) bạn sẽ quan sát được các hiện tượng nhật thực sau:

Hiện tượng nhật thực toàn phần

Hiện tượng nhật thực toàn phần là hiện tương nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng che lấp hoàn toàn Mặt Trời khi đứng nhìn từ Trái Đất trong vùng quan sát tối ưu. Trong các vùng quan sát khác người ta chỉ nhìn thấy Mặt Trăng chỉ che lấp một phần Mặt Trời.

Chấm đen di chuyển trong hình minh họa là vùng quan sát tối ưu, sẽ nhìn thấy hiện tượng nhật thực toàn phần khi nó xảy ra

Hiện tượng nhật thực toàn phần xảy ra năm 1999, Mặt Trăng hầu như che phủ kín toàn bộ ánh sáng từ Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất trong vùng quan sát tối ưu.

Lực hấp dẫn của Trái Đất đối với Mặt Trăng và sự tự quay của Trái Đất đã gây ra hiện tượng thủy triều. Hiện tượng thủy triều khiến Trái Đất tốc độ quay quanh mình nó bị giảm đi làm giảm lực hấp dẫn giữa Trái Đất và Mặt Trăng. Lực li tâm do chuyển động gần tròn quanh Trái Đất khiến Mặt Trăng ngày càng rời xa Trái Đất với tốc độ khoảng 3,8cm/năm. Các nhà khoa học tính toán rằng trong ít hơn 1,4 tỷ năm nữa, khoảng cách từ nó đến Trái Đất sẽ tăng thêm 23.500 km. Trong thời gian này, đường kính góc của Mặt Trăng sẽ giảm dần, trong khi Mặt Trời thì không có sự biến đổi nhiều trong 1,4 tỷ năm nữa và do vậy Mặt Trăng không thể hoàn toàn che khuất được đĩa Mặt Trời khi nhìn từ Trái Đất. Do vậy, khả năng sẽ không còn hiện tượng nhật thực toàn phần sau 1,4 tỷ năm nữa.

Hiện tượng nhật thực toàn phần xảy ra tại Thổ Nhĩ Kỳ và đảo Síp ngày 29 tháng 3 năm 2006. Ảnh được chụp từ trạm vũ trụ ISS.

Hiện tượng nhật thực toàn phần nhìn từ không gian

Hiện tượng nhật thực một phần

Tùy vào vị trí quan sát, nếu Mặt Trăng không thể che phủ kín toàn bộ Mặt Trời thì được gọi là hiện tượng nhật thực một phần.

Ảnh minh họa nhật thực một phần trong các thời điểm khác nhau

trong hiện tượng nhật thực một phần có trường hợp đặc biệt, khi đứng trong vùng quan sát tối ưu nhưng do khoảng cách Mặt Trăng xa Trái Đất hơn lúc đó trên đường thẳng nối tâm Mặt Trời, Mặt Trăng, Trái Đất ta quan sát thấy được một hình vành khuyên sáng lớn bao quanh Mặt Trăng.

hình minh họa nhật thực hình vành khuyên trong các thời điểm khác nhau tại một vị trí quan sat trên Trái Đất

Nhật thực là một hiện tượng tự nhiên con người không thể kiểm soát được mà chỉ có thể tính toán được thời gian và địa điểm xảy ra nhật thực bằng các phương trình toán học mô tả chuyển động của Trái Đất, Mặt Trăng.

Thông qua các lần nhật thực đã được ghi lại trong sử sách và các lần nhật thực được xác bằng các tính toán khoa học của các nhà vật lý thiên văn người ta có thể tham chiếu chính xác ngày tháng đã xảy ra một sự kiện đã có trong lịch sử giúp ích rất nhiều cho những nhà sử học.

Người cổ đại đã từng coi nhật thực là một hiện tượng mang lại điềm xấu cho một sự kiện diễn ra trong tương lai gần, một số di tích lịch sử còn tồn tại cho tới ngày nay cho thấy con người bắt đầu quan sát nhật thực từ cách đây rất lâu.

Tham khảo