Bầu trời vào ban đêm

Thuật ngữ bầu trời vào ban đêm liên quan đến các hiện tượng thiên văn từ Trái Đất, chỉ sự xuất hiện của các thiên thể như sao, hành tinh và Mặt Trăng trên bầu trời vào ban đêm, từ khi mặt trời lặn đến khi mặt trời mọc, khi Mặt Trời nằm dưới đường chân trời.

Nguồn ánh sáng tự nhiên trên bầu trời vào ban đêm bao gồm ánh sáng từ Mặt Trăng, các vì sao và ánh khí quyển, thay đổi theo vị trí và thời gian. Cực quang thắp sáng bầu trời ở các vùng cực. Đôi khi, một vụ nổ lớn từ Mặt Trời hoặc mức gió mặt trời cao có thể mở rộng hiện tượng này về phía Xích đạo.

Bầu trời đêm và các nghiên cứu về nó giữ một vị trí quan trọng trong cả nền văn hóa cổ đại và hiện đại. Ngày xưa, chẳng hạn, nông dân đã dùng bầu trời đêm như một loại lịch để xác định thời điểm trồng trọt. Nhiều nền văn hóa đã vẽ các chòm sao nối các vì sao trên bầu trời và kết hợp chúng với truyền thuyết và thần thoại về các vị thần của họ.

Niềm tin chiêm tinh học từ xa xưa chủ yếu dựa vào việc các mối quan hệ giữa các thiên thể có thể ảnh hưởng hoặc cung cấp thông tin về các sự kiện trên Trái Đất. Nghiên cứu khoa học về các thiên thể có thể thấy vào ban đêm thuộc lĩnh vực thiên văn học quan sát.

Tầm nhìn về các thiên thể trên bầu trời đêm bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm ánh sáng. Mặt Trăng, trong lịch sử, đã làm giảm khả năng quan sát thiên văn do tăng lượng ánh sáng xung quanh. Với sự phát triển của ánh sáng nhân tạo, ô nhiễm ánh sáng trở thành vấn đề ngày càng nghiêm trọng trong việc quan sát bầu trời đêm. Các bộ lọc quang học và điều chỉnh thiết bị chiếu sáng có thể giúp giảm bớt vấn đề, nhưng để có tầm nhìn tốt nhất, cả các nhà thiên văn học chuyên nghiệp và nghiệp dư thường tìm kiếm những địa điểm xa khỏi khu vực đô thị.

Độ sáng

Bầu trời đêm không hoàn toàn tối đen; ngay cả khi không có Mặt Trăng hay ánh sáng từ thành phố, bầu trời vẫn có thể nhận thấy được. Nếu bầu trời đêm hoàn toàn tối, chúng ta sẽ không phân biệt được bầu trời với các hình bóng của vật thể và mặt đất (xem ảnh bên). Dù vậy, vẫn tồn tại nghịch lý Olbers: với hàng triệu ngôi sao trên bầu trời đêm, chúng không thể làm bầu trời sáng như ban ngày.

Độ sáng của bầu trời thay đổi đáng kể suốt cả ngày và nguyên nhân của sự thay đổi này rất khác nhau. Ban ngày, khi Mặt Trời nằm trên đường chân trời, ánh sáng Mặt Trời tán xạ trực tiếp (sự tán xạ Rayleigh) là nguồn sáng chính, lấn át ánh sáng từ các vì sao và thiên thể khác. Trong lúc chạng vạng, khoảng thời gian ngắn trước khi Mặt Trời mọc hoặc sau khi Mặt Trời lặn, độ sáng của bầu trời giảm dần khi ánh sáng Mặt Trời tán xạ vẫn còn trên khí quyển. Chạng vạng được chia thành ba giai đoạn dựa vào góc của Mặt Trời dưới đường chân trời, mỗi giai đoạn khoảng 6 độ.

Ngay sau khi Mặt Trời lặn là giai đoạn chạng vạng dân dụng, kéo dài cho đến khi góc của Mặt Trời xuống dưới -6° dưới đường chân trời. Tiếp theo là chạng vạng hàng hải, khi góc của Mặt Trời nằm giữa -6° và -12°, và cuối cùng là chạng vạng thiên văn, kéo dài từ -12° đến -18°. Khi Mặt Trời hạ xuống thấp hơn -18°, bầu trời đạt mức sáng tối thiểu và ban đêm bắt đầu.

Một số nguồn sáng góp phần vào độ sáng tối thiểu của bầu trời bao gồm ánh khí, cực quang, ánh sáng Mặt Trời tán xạ không trực tiếp, ánh sáng sao, và ô nhiễm ánh sáng do con người tạo ra.

Các quan sát

Tùy vào các yếu tố như mây, độ ẩm, ô nhiễm ánh sáng, các vì sao có thể xuất hiện như hàng trăm, hàng nghìn, hoặc hàng vạn điểm sáng màu trắng trên nền bầu trời gần như tối đen, cùng với một số tinh vân hay đám mây ánh sáng mờ. Trong thời cổ đại, người ta thường nghĩ rằng các ngôi sao đều cách Trái Đất một khoảng cách giống nhau và nằm trên một mái vòm cầu khổng lồ bao phủ bầu trời, do chúng quá xa để có thể nhận thức được độ sâu. Các ngôi sao có màu sắc từ xanh lam (nóng) đến đỏ (lạnh), nhưng phần lớn trông có màu trắng vì chúng chỉ đủ mạnh để kích thích tế bào hình que (cảm nhận độ sáng) mà không đủ để kích thích tế bào hình nón (cảm nhận màu sắc). Nếu bầu trời cực kỳ tối và bạn đang quan sát một thiên thể mờ nhạt, việc đảo ngược tầm nhìn có thể hữu ích.

Việc đếm tất cả các ngôi sao trên bầu trời mà không có hỗ trợ là điều không thể, vì số lượng chúng quá nhiều và khó nhớ được sao nào đã đếm và sao nào chưa. Thêm vào đó, các ngôi sao mờ có thể xuất hiện và biến mất tùy vào vị trí mà người quan sát đang nhìn. Điều này tạo ra ấn tượng về một bầu trời đầy sao rộng lớn và hùng vĩ.

Để quan sát sao hiệu quả nhất, cần phải ở một nơi tối tăm, xa ánh sáng thành phố. Do đó, việc thích nghi với bóng tối là rất quan trọng. Đôi mắt cần vài phút để điều chỉnh với độ tối cần thiết để nhìn thấy hầu hết các ngôi sao, trong khi khả năng nhận biết môi trường xung quanh trên mặt đất sẽ giảm. Một đèn pin màu đỏ có thể được sử dụng để xem bản đồ sao, các bộ phận của kính thiên văn và các vật dụng khác mà không làm ảnh hưởng đến việc thích ứng với bóng tối (Xem Hiệu ứng Purkinje).

Chòm sao

Dù không có các đường nối tự nhiên trên bầu trời đêm, các chòm sao được vẽ trên bản đồ sao giúp người quan sát dễ dàng nhận diện các thiên thể. Các chòm sao thường nổi bật hơn do các ngôi sao trong chúng thường sáng hơn các ngôi sao xung quanh. Các nền văn hóa khác nhau như phương Tây, Trung Hoa, Ả Rập, Ấn Độ và các nền văn hóa bản địa đã tạo ra những chòm sao dựa trên các hình mẫu tưởng tượng từ những điểm sáng trên bầu trời. Thiên văn học hiện đại sử dụng 88 chòm sao theo văn hóa phương Tây, dựa trên độ sáng của các ngôi sao mà không xét đến khoảng cách của chúng với Trái Đất, giả định rằng các ngôi sao đều nằm trên một mái vòm chung của bầu trời.

Chòm sao Lạp Hộ là một trong những chòm sao nổi bật và dễ nhận diện nhất. Chòm Đại Hùng hay Bắc Đẩu (Big Dipper trong tiếng Anh) rất nổi tiếng vì giúp định hướng trên bán cầu Bắc, vì nó chỉ hướng đến Polaris hay sao Bắc Cực.

Các sao cực (sao Bắc Cực và sao Nam Cực) đặc biệt vì chúng nằm gần trục quay của Trái Đất, nên chúng dường như đứng yên trong khi các sao khác quay xung quanh chúng trong suốt một đêm (hoặc một năm).

Hành tinh

Các hành tinh di chuyển qua bầu trời sao hàng đêm, với chuyển động lặp lại theo chu kỳ phụ thuộc vào năm hoặc chu kỳ quỹ đạo quanh hệ Mặt Trời. Từ 'hành tinh' có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp, nghĩa là 'kẻ lang bạt'. Các hành tinh xuất hiện như các điểm sáng trên bầu trời với độ sáng thay đổi do chúng phản chiếu ánh sáng Mặt Trời từ bề mặt hoặc khí quyển. Vị trí tương đối giữa Mặt Trời, hành tinh và Trái Đất quyết định độ sáng của hành tinh. Với kính thiên văn hoặc ống nhòm, các hành tinh hiện ra dưới dạng những đĩa tròn và có thể thấy các vệ tinh của chúng nếu có. Galileo Galilei là người đầu tiên quan sát các vệ tinh của Sao Mộc vào thế kỷ 17. Sao Kim, nổi bật nhất, thường được gọi là 'sao hôm' hoặc 'sao mai' tùy vào thời điểm trong ngày, vì nó sáng hơn các sao và có thể thấy gần lúc mặt trời mọc hoặc lặn, thậm chí vào ban ngày. Các hành tinh khác như Sao Thủy, Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ cũng dễ quan sát bằng mắt thường, trong khi Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương chỉ có thể thấy qua kính thiên văn.

Mặt Trăng

Mặt Trăng của Trái Đất nhìn từ xa thường giống như một đĩa xám trên bầu trời, với nhiều hố lớn dễ nhận ra trên bề mặt. Kích thước của nó dao động từ 29 đến 33 phút góc, tùy thuộc vào vị trí chính xác. Trung bình, Mặt Trăng hoàn thành một chu kỳ pha trong khoảng 29.53 ngày. Con người có thể nhận diện các pha của Mặt Trăng trong vài ngày khi quan sát nó. Khác với các ngôi sao và nhiều hành tinh, ánh sáng phản xạ từ Mặt Trăng đủ sáng để nhìn thấy ngay cả vào ban ngày.

Những cảnh tượng ấn tượng của Mặt Trăng thường xảy ra vào lúc trăng tròn gần lúc mặt trời mọc hoặc lặn. Khi Mặt Trăng gần đường chân trời, nó trông có vẻ lớn hơn do hiện tượng ảo ảnh mặt trăng. Ánh sáng từ bề mặt Mặt Trăng phải đi qua khí quyển, làm cho nó có thể có màu cam hoặc đỏ.

Sao chổi

Sao chổi rất hiếm khi xuất hiện trên bầu trời đêm. Chúng được chiếu sáng bởi Mặt Trời, và đuôi của chúng kéo dài ra phía xa Mặt Trời. Một sao chổi với đuôi rõ rệt là một hiện tượng khá hiếm hoi - một sao chổi lớn chỉ xuất hiện khoảng một lần mỗi thập kỷ. Chúng thường chỉ có thể thấy được trong thời gian ngắn trước khi mặt trời mọc hoặc sau khi mặt trời lặn, khi chúng ở gần Mặt Trời đủ để đuôi trở nên nổi bật.

Mây

Các đám mây có thể làm mờ tầm nhìn các thiên thể khác trên bầu trời, và mức độ che phủ của chúng có ảnh hưởng khác nhau. Một lớp mây mỏng chắn trước Mặt Trăng có thể tạo ra một quầng sáng nhiều màu xung quanh nó. Các ngôi sao và hành tinh thường quá nhỏ hoặc mờ để tạo ra hiệu ứng này và thường chỉ bị làm mờ đi hoặc hoàn toàn không nhìn thấy được. Lớp mây dày hơn có thể làm che khuất hoàn toàn các thiên thể, khiến bầu trời trở nên tối đen hoặc phản chiếu ánh sáng thành phố. Mặc dù các đám mây gần có thể cảm nhận được độ sâu, nhưng chúng có thể khó thấy nếu không có ánh sáng từ Mặt Trăng hoặc do ô nhiễm ánh sáng.

Các vật thể khác

Khi bầu trời hoàn toàn tối và không có mây, dải Ngân Hà, trông như một dải bụi khổng lồ, có thể được quan sát rõ ràng vào những đêm không có ánh sáng mặt trăng hoặc khi mặt trăng gần chân trời.

Các Đám mây Magellan, vốn nằm trên bầu trời phía nam, thường bị nhầm lẫn với các đám mây trên Trái Đất (do tên gọi của chúng). Tuy nhiên, chúng thực chất là các thiên hà lùn nằm ngoài dải Ngân Hà.

Ánh sáng hoàng đạo xuất hiện gần lúc mặt trời mọc hoặc lặn, tạo ra một vầng sáng trên bầu trời do sự tương tác của ánh sáng mặt trời với bụi liên hành tinh.

Ngay sau khi mặt trời lặn hoặc trước khi mặt trời mọc, các vệ tinh nhân tạo có thể được nhìn thấy trên bầu trời và trông giống như những ngôi sao—với độ sáng và kích thước tương tự—nhưng chúng di chuyển nhanh chóng. Các vệ tinh bay ở quỹ đạo thấp quanh Trái Đất thường chỉ xuất hiện trên bầu trời trong vài phút. Một số vệ tinh, cùng với mảnh vụn không gian, có thể có hiện tượng nhấp nháy hoặc biến đổi độ sáng vì chúng quay. Các vệ tinh có thể sáng hơn cả Sao Kim trong đêm, với những ví dụ nổi bật như Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS) và các Vệ tinh Iridium.

Thiên thạch, hay còn gọi là sao băng, là hiện tượng hiếm hoi khi chúng lao qua bầu trời. Trong khi mưa sao băng diễn ra theo chu kỳ, với những vụ rơi sao băng xảy ra trong khoảng thời gian ngắn, những lần xuất hiện không phải mưa sao băng là những sự kiện bất ngờ. Đôi khi, một sao băng có thể để lại vệt sáng chớp qua bầu trời, nổi bật hơn so với bầu trời đêm.

Vào ban đêm, máy bay có thể dễ dàng nhận diện nhờ vào đèn định vị nhấp nháy của chúng, giúp phân biệt chúng với các vật thể khác từ xa.

• Thiên văn học nghiệp dư
• Khoảnh khắc sao
• Chiêm tinh
• Các thiên thể
• Chòm sao
• Bóng của Trái Đất
• Nghịch lý Olbers
• Cung thiên văn học

Các liên kết bên ngoài

• Ảnh toàn cảnh ảo của đêm đông tại Pokljuka, Slovenia. Burger.si. Truy cập ngày 28 tháng 2 năm 2011.