Vành đại hoàng đạo là gì? Ta không nên hiểu là đường hoàng đạo như trong những sách chiêm tinh hay 12 chòm sao chiếu mạng. Những đó là con đường mà Mặt Trời đi di chuyển trong một năm mà mắt chúng ta nhìn thấy từ Trái Đất. Và thiên cầu là cách các nhà thiên văn hình dung vũ trụ để có thể tham chiếu các vị trí.
Chúng ta sống trên một khối cầu xoay tròn không ngừng, gọi là Trái Đất. Mỗi vòng xoay mất 23 tiếng 56 phút, ta làm tròn thành 24 tiếng. Bình thường ta không nhận ra sự chuyển động này, nhưng khi nhìn lên bầu trời thì mới biết mình đang xoay. Vì Trái Đất xoay từ tây sang đông, nên bầu trời trước mắt chúng ta chuyển động từ đông sang tây, cùng với Mặt Trời, Mặt Trăng, và các vì tinh tú trên ấy. Trong bài viết này, hãy cùng Lightway khám phá bầu trời xoay vòng, thiên cầu, vành đai hoàng đạo và các chòm sao.
Thiên cầu và cấu trúc của thiên cầu
Người cổ đại tin rằng các vì sao nằm cố định trên một khối cầu tưởng tượng, mà tâm của nó trùng với tâm của Trái Đất. Họ gọi khối cầu đó là celestial sphere – Thiên cầu. Từ này đến nay chúng ta vẫn còn sử dụng, tuy không phải với nghĩa đen của nó như xưa. Quan sát Mặt Trời, Mặt Trăng, các vì tinh tú, mọc từ đông, di chuyển qua bầu trời, rồi lặn về tây mỗi ngày, chúng ta dễ có cảm giác rằng Trái Đất là tâm của vũ trụ, mọi thứ trên bầu trời xoay quanh chúng ta.
Trục của Trái Đất nghiên một góc 23+1/2 độ. Vì lý do này nên chúng ta mới có bốn mùa xuân hạ thu đông. Khi bán cầu bắc đang ở mùa hè, cực bắc sẽ nghiêng về phía mặt trời. Đến mùa đông thì tới lượt cực nam. Thực ra, quỹ đạo của Trái Đất xoay quanh Mặt Trời không phải hình tròn. Khoảng cách từ Trái Đất tới Mặt Trời sẽ dao động, khi gần nhất là 147 triệu km vào tháng Mười Hai, khi xa nhất là 152 triệu km vào tháng Sáu, vậy nên khi chúng ta gần Mặt Trời nhất thì ở London và New York sẽ là mùa đông. Tuy nhiên, khác biệt không đáng kể, tác động do hiện tượng này tạo ra sẽ được cân bằng do bán cầu nam có đại dương rộng lớn hơn, nước sẽ ổn định nhiệt độ.
Ta hãy thử tìm hiểu kỹ hơn thiên cầu. Trong sơ đồ thiên cầu, Trái Đất sẽ nằm ở chính giữa, cùng với hai cực, quỹ đạo và trục xoay. Nếu kéo dài trục này thì ta sẽ có hai điểm cố định là hai cực của thiên cầu. Cục bắc được đánh dấu bởi ngôi sao Bắc cực sáng láng trong chòm sao Tiểu Hùng. Vì thế, ngôi sao Bắc Cực dường như luôn luôn đứng yên không chuyển động, và cả bầu trời xoay quanh nó. Đó là hiện tượng mà chúng ta nhìn thấy từ Trái Đất, chứ bản thân ngôi sao ấy không liên quan, và nó cũng không phải là ngôi sao bắc cực duy nhất từ xưa tới giời.
Sao bắc cực và sao nam cực
Cực của thiên cầu mỗi năm dịch chuyển một ít, và vào thời người Ai Cập xây kim tự tháp thì sao bắc cực là ngôi Thuban, trong chòm Dragon. Tuy nhiên, qua thời gian hàng thế kỷ, ngôi sao Bắc Cực hiện nay thế chỗ. Sao Bắc Cực có vai trò quan trọng với các nhà hàng hải, vì cao độ của nó so với đường chân trời cũng chính là vĩ độ của người quan sát trên bề mặt Trái Đất. Vậy nên, nếu bạn đứng ở London, sao Bắc Cực sẽ nằm ở góc 52 độ so với đường chân trời, tức là vĩ độ của London là 52. Còn nếu ở New York thì vĩ độ là 40. Cực nam của thiên cầu không có ngôi sao sáng nào. Ngôi sao sáng nhất mà mắt thường có thể nhìn thấy là sao Sigma Octantis, mờ nhạt tới nỗi chỉ một làn sương mỏng là đủ che khuất nó.
Rõ ràng, người ở bắc bán cầu, chẳng hạn như nước Anh, sẽ không bao giờ nhìn thấy cực của thiên cầu nam. Và vì Trái Đất à một khối cầu, nên các vì sao ở bán cầu nam sẽ không bao giờ mọc qua đường chân trời nếu bạn ở bán cầu bắc. Mặt khác, các ngôi sao gần Bắc Cực sẽ không bao giờ lặn, và luôn luôn hiển hiện trên bầu trời. Ursa Major, một trong những chòm sao nổi tiếng nhất, cũng nằm trong khu vực này. (Người Anh gọi Ursa Major là Great Bear hoặc Plough, còn người Việt gọi là chòm Đại Hùng, ở Mỹ thì kêu là chòm Big Dipper, tức là Gấu Lớn.) Chòm sao này xoay quanh cực bắc, và ngay cả khi nằm ở điểm thấp nhất thì cũng cao hơn đường chân trời. Tính chất đó được giới khoa học gọi là circumpolar – xoay quanh cực.
Ngôi sao Arcturus màu cam sáng chói, nằm xa hơn về phía nam trên bầu trời, không có tính chất circumpolar khi ta nhìn từ Anh hoặc Mỹ, điểm thấp nhất của nó nằm dưới đường chân trời, nên ta vẫn thấy nó mọc và lặn bình thường.
Bất kỳ ai đi từ Anh về phía xích đạo sẽ để ý thấp cao độ của sao Bắc Cực giảm dần. Khi tới Mexico hay miền trung Ấn Độ chẳng hạn thì sao Bắc Cực chỉ còn cách đường chân trời 20 độ. Đồng thời, chòm Đại Hùng sẽ không còn tím chất circumpolar nữa, vì một phần của nó sẽ khuất dưới đường chân trời. Trong khi đó, các ngôi sao ở bán cầu nam, vốn không bao giờ nhìn thấy khi ở Anh, sẽ bắt đầu xuất hiện trên bầu trời, đặc biệt là ngôi Canopus rất sáng mà cả châu Âu không chỗ nào có thể nhìn thấy.
Khi tới xích đạo, bạn sẽ thấy sao Bắc Cực nằm ngay trên đường chân trời; ngôi sao nam cực nằm ở phía chân trời đối diện, và ngay trên đỉnh đầu bạn sẽ là vĩ tuyến của thiên cầu. Ở bán cầu nam, ta sẽ không còn nhìn thấy sao Bắc Cực, và nếu đứng ở Úc hay New Zealand thì ngay cả chòm Đại Hùng cũng sẽ biến mất. Thay vào đó sẽ là những chòm sao sáng như chòm Thập Tự Phương Nam, còn sáng hơn cả chòm Đại Hùng tuy nhỏ hơn, và hình dáng giống một cây thánh giá.
Đọc thêm:
Nhà thiên văn Al-Batani và thiên văn học Ả Rập sơ khai
Nicolaus Copernicus và Thuyết Nhật Tâm
Vành đai hoàng đạo
Các hành tinh của hệ Mặt Trời vừa chuyển động theo bầu trời, vừa tự chúng di chuyển. Cứ một năm Mặt Trời sẽ đi hết một vòng bầu trời. Ánh sáng của nó khỏa lấp các vì sao vào ban ngày, nhưng nếu có kính viễn vọng thì ta vẫn có thể nhìn thấy các vì tinh tú bất cứ lúc nào. Còn với mắt thường mà muốn nhìn thấy các vì sao giữa ban ngày thì chỉ có dợi nhật thực, tức là khi mặt trăng che khuất mặt trời. Hành trình một năm đi qua bầu trời của Mặt Trời được gọi là hoàng đạo (con đường Mặt Trời), vành đai bầu trời có tâm là đường hoàng đạo được gọi là Zodiac (Đai hoàng đạo). Trong vành đai ấy ta sẽ luôn quan sát thấy Mặt Trời, Mặt Trăng và và các hành tinh.
Lý do là vì quỹ đạo của các hành tinh xoay quanh Mặt Trời gần như đều nằm trên cùng một mặt phẳng, nên bạn hoàn toàn có thể vẽ hệ Mặt Trời lên một mặt phẳng bất kỳ, như tờ giấy chẳng hạn. Sao Thủy nghiêng 7 độ, các sao khác nhỏ hơn 4 độ, so với mặt phẳng ấy. Hình vẽ bên giới là thiên cầu của chúng ta, có bổ sung thêm hoàng đạo. Bạn có thể thấy các hành tinh xuất hiện theo hướng A hoặc B, nhưng không bao giờ về phía C và D. Ví dụ, bạn sẽ không bao giờ tìm thấy một hành tinh nào gần chòm Đại Hùng hay chòm sao Chữ Thập Phương Nam.
Quan sát các hành tinh
Vì không thể đặt các hành tinh vào một bản đồ sao cố định, nên người quan sát phải học cách nhận ra chúng, cũng không khó lắm. Sao Kim và sao Thổ sáng hơn hẳn các vì sao khác. Sao Hỏa có màu đỏ. Sao Thổ thì hơi khó phân biệt, vì nó chuyển động chậm, nhưng nếu bạn đã nhìn ra được nó thì lần sau sẽ dễ dàng tìm lại. Sao Thủy thì khó có thể nhận ra, và người quan sát ít kinh nghiệm sẽ khó để ý thấy nó. (Bạn đã nhìn thấy sao Thủy bao giờ chưa? Chắc hẳn mười bạn thì đến chín trả lời chưa.)
Người ta thường nói các vì sao thì lấp lánh, còn các hành tinh thì không. Tuy điều ấy không hoàn toàn đúng, nhưng chắc chắn một vì sao sẽ lấp lánh mạnh hơn một hành tinh, vì nó là nguồn sáng. Thực ra thì không phải bản thân các vì sao lấp lánh, mà là vì ánh sáng của chúng đi qua khí quyển chuyển động luôn luôn của Trái Đất tạo ra hiệu ứng như vậy. Càng nằm gần đường chân trời thì chúng càng lấp lánh rõ ràng hơn, càng lên cao thì càng ít lấp lánh. Không tin bạn cứ tự mình kiểm chứng xem, chọn một đêm tối trời nào đó ở quê chẳng hạn.
Ngoài những nhóm sao có đặc tính circumpolar ra thì các vì sao còn lại đều theo mùa. Như chòm Orion (Thợ Săn), là chòm sáng nhất trên bầu trời, sẽ không xuất hiện vào tháng Sáu, vì ban ngày thì nó nằm quá gần Mặt Trời, còn ban đêm thì đã lặn xuống đường chân trời.
Kết
Bên trên chúng ta chủ yếu bàn về sự xoay chuyển của bầu trời, các chòm sao, các hành tinh, sự di động của Mặt Trời. Cuối cùng, có một sự nhầm lẫn chúng ta hay mắc phải. Người ta thường nói rằng bạn có thể nhìn thấy sao giữa ban ngày nếu ở dưới đáy giếng, hay một chỗ nào đó thật sâu, và từ dưới đó nhìn lên bầu trời. Chắc chắn rằng điều đó là sai. Ban ngày các vì sao đều vô hình vì bầu trời sáng hơn chúng. Dù bạn có ở dưới đáy giếng, hay dưới vực sâu thì cũng vậy mà thôi. Nếu bạn muốn nhìn thấy sao giữa ban ngày, tốt nhất là hãy đợi khi xảy ra Nhật thực.
