Thiên văn học 101

Chúng ta không có kính viễn vọng hay ống nhòm để ngắm trời cho đến tận vài thế kỷ gần đây, nên phần lớn lịch sử thiên văn học là ngắm trời bằng mắt thường. Việc này đòi hỏi một màn đêm rất tối kiểu về quê anh đi em à vùng ngoại ô cách rất xa… Giả sử bạn có dịp ngắm trời ở một nơi xa ánh đèn thành phố, vào một đêm trời quang mây tạnh, bạn sẽ thấy gì? Các ngôi sao, cũng như Mặt Trời, sẽ mọc ở phía đông và lặn ở phía tây. Có khoảng 6000 đến 10000 sao đủ sáng để ta có thể nhìn thấy được bằng mắt thường từ Trái Đất, tùy vào độ tinh của mắt bạn. Bạn sẽ thấy có những ngôi sao sáng trưng và có những ngôi sao sáng lờ đờ, vì hai lý do: 1) các ngôi sao có độ sáng khác nhau tùy vào bản chất địa hóa của chúng, và 2) khoảng cách từ Trái Đất đến các ngôi sao là khác nhau, sao nào càng gần ta thì ta càng thấy sáng. Cụ Hipparchus người Hy Lạp là người đầu tiên phân loại các ngôi sao theo độ sáng, gọi là cấp sao (magnitude). Các sao sáng nhất được xếp vào cấp 1, sáng nhì vào cấp 2, cứ thế đến cấp 6. Vào thời ấy tức năm 190-120 TCN thì cụ chỉ có thể nhìn thấy đến cấp 6 là đã cực kì đáng nể rồi, còn bây giờ ngôi sao mờ nhất do kính viễn vọng không gian Hubble quan sát được có độ sáng cấp 31, tức lờ đờ hơn 10 tỉ lần so với ngôi sao mờ nhất mà bạn nhìn được bằng mắt thường nếu như mắt bạn cực kì tinh.

Chúng ta nhóm các ngôi sao luôn xuất hiện gần nhau thành các chòm sao, ví dụ như chòm Lạp Hộ - Orion. Chòm sao này được đặt tên theo chàng thợ săn Orion trong thần thoại Hy Lạp và nếu nhìn thoáng thì bạn sẽ thấy ừ trông chòm này cũng giống một người đang đứng giơ tay lên trời (đừng hỏi tôi thợ săn giơ tay lên trời làm gì). Chòm Bọ Cạp nhìn cũng kha khá giống một con gì đấy có đuôi. Tuy nhiên Song Ngư thì đòi hỏi một trí tưởng tượng siêu phàm để nhìn ra 2 con cá, và Cự Giải thì thực sự là không giống cua lắm dù có mơ ước được làm cua cháy bỏng đến thế nào đi nữa. Ngày nay thiên văn học hiện đại ghi nhận 88 chòm sao, nhưng bạn hãy hiểu là các ngôi sao trong 1 chòm sao không nhất thiết là gần nhau trong không gian, chúng chỉ tình cờ trông gần nhau trên trời tính từ vị trí quan sát của chúng ta trên Trái Đất mà thôi.

Nếu bạn nhìn trời thật kỹ, bạn sẽ thấy có một số ngôi sao rất sáng nhưng không lấp lánh như các sao khác — đó là vì chúng không phải sao mà là các hành tinh. (Hiện tượng lấp lánh của các sao không phải do tự chúng mà do khí quyển của chúng ta liên tục chuyển động và làm gián đoạn ánh sáng truyền tới từ không gian. Nhưng các hành tinh thì gần Trái Đất hơn rất nhiều nên trông rất to và rất sáng, do đó mà dòng chảy khí quyển không ảnh hưởng nhiều tới hình ảnh của chúng.) Có 5 hành tinh mà ta có thể nhìn thấy bằng mắt thường: Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc, và Sao Thổ. Chúng ta gọi bọn này là “sao” nhưng thực ra chúng là hành tinh, tức những cục đất đá to lù lù không tự phát sáng, chứ không phải sao. Chúng ta thấy các hành tinh này sáng là do phản chiếu ánh sáng từ Mặt Trời — ngôi sao thực thụ duy nhất trong hệ Mặt Trời của chúng ta. Sao Kim hay còn gọi là sao Mai và sao Hôm là vật thể sáng thứ 3 trên bầu trời Trái Đất chỉ sau Mặt Trời và Mặt Trăng.

Cũng như Mặt Trời, các ngôi sao mọc ở đằng đông và lặn ở đằng tây. Nếu bạn qua đêm ngoài trời, bạn sẽ thấy chúng di chuyển từ đông sang tây như thể chúng được gắn vào một vỏ cầu bao quanh Trái Đất vậy. Vỏ cầu này được gọi là thiên cầu, và nó không quay — thứ đang quay là Trái Đất kia. Trái Đất quay quanh trục của chính mình mỗi ngày 1 vòng, dẫn tới việc mỗi ngày ta đều nhìn thấy Mặt Trời và các vì sao mọc một lần và lặn một lần, và ta có cảm giác là thiên cầu quay quanh ta theo chiều ngược lại.

Hãy hình dung Trái Đất nhé: nếu bạn đứng ở xích đạo, thì trong một ngày đêm bạn sẽ quay một vòng lớn nhất quanh trục Trái Đất. Nếu bạn đi về phía bắc hoặc phía nam thì vòng quay của bạn sẽ nhỏ dần đi… cho đến khi bạn đứng ở cực Bắc hoặc cực Nam, lúc đó cả ngày bạn sẽ không đi được vòng nào hết mà chỉ đứng im một chỗ. Thiên cầu cũng có xích đạo và hai cực như vậy. Những ngôi sao nằm trên xích đạo thiên cầu sẽ “đi” một vòng lớn quanh Trái Đất (dấu ngoặc kép là để nhắc bạn rằng các ngôi sao không dịch chuyển mà là Trái Đất), còn các ngôi sao nằm ở hai cực của thiên cầu sẽ tạo cảm giác chúng vĩnh viễn cố định ở đó, không bao giờ dịch chuyển. Sao Bắc cực Polaris là một ví dụ. Polaris là một trong những ngôi sao sáng nhất trên trời và nằm rất gần cực Bắc của thiên cầu, nên từ Trái Đất, chúng ta sẽ thấy sao này không mọc cũng không lặn, lúc nào cũng thủy chung son sắt treo một chỗ ở hướng bắc, rất tiện cho con người dựa vào để xác định phương hướng (trừ phi bạn đi lên Bắc Cực, ở đó thì Polaris sẽ ở trên đỉnh đầu; hoặc nếu bạn đi xuống Nam Cực, bạn sẽ không bao giờ thấy Polaris). Như trong ảnh minh họa dưới đây, Polaris là ngôi sao sáng nằm chính giữa các vòng tròn, và các vòng tròn đó là vệt sáng theo đường di chuyển của các ngôi sao trên thiên cầu.

PS: Đừng nhầm sao Bắc Cực Polaris với Bắc Đẩu nhé. Bắc Đẩu là một khoảnh 7 ngôi sao khá sáng tạo thành hình cái gáo múc nước (đẩu) nằm ở phía bắc thiên cầu. Nhóm sao Bắc Đẩu thuộc chòm sao Đại Hùng Tinh (gấu nhớn) còn sao Bắc Cực Polaris thuộc chòm sao Tiểu Hùng (gấu bé).

Nguồn: Crash Course Astronomy