Vào một ngày đẹp trời, một thành viên của Hội Trái Đất Phẳng chuyển đến ở ngay sát cạnh nhà bạn. Họ tin rằng Trái Đất là phẳng và tất cả các ảnh của NASA về một Trái Đất hình cầu đều là giả. Họ đưa cho bạn xem hình ảnh một đĩa Trái Đất tròn phẳng. Làm cách nào để bạn chứng minh cho hàng xóm rằng Trái Đất thực sự có hình cầu?

Hình 2.1 Bầu trời đêm. Trong bức ảnh toàn cảnh bầu trời đêm từ sa mạc Atacama ở Chile, chúng ta có thể thấy phần trung tâm của Ngân Hà hình vòng cung hướng lên ở giữa khung hình. Ở bên trái, có thể dễ dàng nhìn thấy Đám mây Magellan Lớn và Đám mây Magellan Nhỏ (các thiên hà nhỏ hơn quay quanh Ngân Hà) từ Nam Bán cầu. (tín dụng: sửa đổi công việc của ESO / Y. Beletsky)

Ngày nay, rất ít người dành thời gian để nhìn ngắm bầu trời đêm. Nhưng vào hời cổ đại, trước khi đèn điện đã "đánh cắp" bầu trời đêm tuyệt đẹp của rất nhiều người, các ngôi sao và các hành tinh đã từng là một hình ảnh quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của cư dân địa cầu. Tất cả những ghi chép mà chúng ta có, trên giấy hay trên đá, đều cho thấy rằng các nền văn minh cổ đại ở khắp nơi đã ghi nhận, tôn thờ, và cố gắng để hiểu ánh sáng trên bầu trời và đưa chúng vào trong cách nhìn của họ về thế giới. Các nhà quan sát cổ đại tìm thấy sự hùng vĩ và chưa bao giờ hết ngạc nhiên về sự chuyển động của bầu trời. Họ đã nghiên cứu cẩn thận các hành tinh, người Hy Lạp và sau đó là người La Mã cuối cùng đã khai sinh khoa học về thiên văn.

Các giác quan của con người gợi ý chúng ta rằng Trái Đất là trung tâm của vũ trụ. Đó chính là mô hình Địa tâm (Geocentric), là quan điểm mà gần như mọi người đều tin vào cho đến trước thời kỳ Phục hưng ở châu Âu. Bởi vì mô hình địa tâm đơn giản, logic, và có vẻ như tự minh chứng được. Hơn nữa, thuyết địa tâm làm tăng cường triết lý tôn giáo cho rằng con người là tâm điểm của vũ trụ. Tuy nhiên mô hình Địa tâm đã được chứng minh là sai. Thành công lớn nhất của lịch sử tri thức thế giới là loại bỏ được quan điểm Địa tâm.

Hình 2.2 Bầu trời xung quanh chúng ta. Chân trời là nơi bầu trời gặp mặt đất. Thiên đỉnh của người quan sát là một điểm nằm thẳng cao trên đỉnh đầu.

Thiên cầu là gì?

Nếu bạn đi cắm trại hoặc sống ở nơi xa ánh đèn thành phố, tầm nhìn của bạn lên bầu trời trong một đêm quang đãng khá là giống với cái nhìn của nhân loại trên khắp hành tinh từ thời chưa có kính thiên văn. Nhìn lên cao, bạn nhận thấy bầu trời là một mái vòm lớn và bạn đứng ở tâm của mái vòm đó (Hình 2.2).

• Điểm nằm ngay chính trên đầu bạn được gọi là thiên đỉnh (zenith).
• Nơi mái vòm tiếp giáp với Trái Đất được gọi là chân trời (horizon).

Từ mặt biển hay ở vùng thảo nguyên bằng phẳng, bạn sẽ dễ dàng nhận thấy chân trời là một đường tròn bao quanh bạn. Nhưng hầu như mọi địa điểm chúng ta sống ngày nay, chân trời đều ít nhất bị che khuất bởi núi, cây cối, nhà cửa, và sương mù. Còn nếu bạn nằm xuống và nhìn ngắm bầu trời đêm trong nhiều giờ, cũng như những người chăn cừu và du khách đã từng thấy, bạn sẽ thấy các ngôi sao: mọc từ chân trời phía đông, di chuyển xuyên qua mái vòm bầu trời theo tiến trình của màn đêm và lặn ở chân trời phía tây. Quan sát bầu trời từ đêm này qua đêm khác, bạn có thể nhận thức được rằng mái vòm bầu trời thực sự là một phần của một khối cầu lớn hơn đang quay xung quanh, đưa các ngôi sao khác nhau lần lượt vào tầm nhìn.

Người Hy Lạp cổ đại gọi đây là thiên cầu (Celestial Sphere): Thiên cầu là một quả cầu tưởng tượng bao quanh Trái đất, trên đó chứa các ngôi sao và các thiên thể khác. (Hình 2.3)

Thiên cầu từng được cho là thực sự tồn tại trong thời cổ đại, ngày nay thì khái niệm thiên cầu được sử dụng như một công cụ để xác định các vị trí trên bầu trời. Một số người nghĩ rằng đó thực sự là một vòm cầu làm bằng vật liệu tinh thể trong suốt và các ngôi sao được đính vào đó như... trang sức.

Ngày nay chúng ta biết rằng đó không phải là một thiên cầu đang quay khi ngày và đêm diễn ra, mà là do chính Trái Đất của chúng ta quay. Chúng ta có thể đặt một chiếc đũa tưởng tượng xuyên qua cực bắc và cực nam của Trái Đất, tượng trưng cho trục tự quay của Trái Đất. Vì Trái Đất quay 1 vòng hết 24 giờ nên chúng ta nhìn thấy Mặt Trời, Mặt Trăng, và các ngôi sao mọc và lặn đều đặn như kim đồng hồ.

Ngày nay, chúng ta biết rằng các thiên thể đó không thực sự nằm trên một mái vòm, mà ở những khoảng cách rất khác nhau tính từ Trái Đất. Mặc dù vậy, thỉnh thoảng chúng ta vẫn chấp nhận nói về vòm trời hay thiên cầu để giúp chúng ta thuận tiện mô tả và theo dõi các thiên thể trên bầu trời. Có một rạp chiếu đặc biệt, gọi là cung thiên văn (planetarium), hay nhà chiếu hình vũ trụ, là nơi chúng ta chiếu hình ảnh mô phỏng các ngôi sao và hành tinh lên một mái vòm màu trắng.

Khi thiên cầu quay, các vật thể trên đó vẫn sẽ giữ nguyên vị trí của chúng đối với nhau. Một nhóm các ngôi sao như chòm sao Bắc Đẩu có cùng hình dạng trong suốt đêm, mặc dù nó quay cùng với bầu trời. Trong một đêm, ngay cả những vật thể mà chúng ta biết là có chuyển động quan trọng của riêng chúng, chẳng hạn như các hành tinh lân cận, dường như vẫn cố định so với các ngôi sao.

Chỉ có những "sao băng" - lóe lên trong tầm nhìn của chúng ta trong vài giây — mới di chuyển đáng kể so với các vật thể khác trên thiên cầu. (Điều này là do chúng hoàn toàn không phải là sao. Thay vào đó, chúng là những mảnh bụi vũ trụ nhỏ, bốc cháy khi chúng lao vào bầu khí quyển của Trái đất.) 

Chúng ta có thể tận dụng một thực tế rằng toàn bộ thiên cầu dường như quay cùng nhau để giúp chúng ta thiết lập các hệ thống để theo dõi những thứ có thể nhìn thấy trên bầu trời và vị trí của chúng tại một thời điểm nhất định.

Hình 2.3 Các vòng tròn trên thiên cầu. Ở đây chúng ta biểu diễn một thiên cầu tưởng tượng bao quanh Trái Đất được cố định ở giữa. Và thiên cầu này quay quanh Trái Đất trên một trục. Trong thực tế thì chính Trái Đất mới là đối tượng đang quanh quanh trục, tạo ra một ảo giác rằng bầu trời đang chuyển động quay quanh chúng ta. Lưu ý rằng Trái Đất trong bức ảnh minh họa này đã được đặt nghiêng để phần trên của bức hình chính là vị trí một người đang đứng, và Cực Bắc là nơi được ký hiệu bởi chữ "N". Chuyển động biểu kiến của các thiên thể trên bầu trời xung quanh cực được biểu diễn bằng mũi tên vòng tròn.

Thiên cực và xích đạo thiên cầu

Để giúp định hướng chúng ta trong bầu trời đang quay, các nhà thiên văn học sử dụng một hệ thống kéo dài các điểm trục của Trái đất lên bầu trời. Hãy tưởng tượng một đường thẳng đi qua Trái đất, nối hai cực Bắc và Nam. Đây là trục của Trái đất và Trái đất quay quanh đường này. Nếu chúng ta kéo dài đường thẳng tưởng tượng này ra ngoài Trái đất, những điểm mà đường thẳng này giao với thiên cầu được gọi là thiên cực bắc và thiên cực nam. (Hình 2.4)

Khi Trái đất quay quanh trục của nó, bầu trời dường như quay theo hướng ngược lại xung quanh các cực thiên thể đó. Chúng ta cũng (trong trí tưởng tượng của chúng ta) “ném” xích đạo của Trái Đất lên bầu trời và gọi đây là xích đạo thiên cầu (xích đạo trời). Nó nằm giữa các thiên cực, giống như đường xích đạo của Trái đất nằm giữa các cực của hành tinh chúng ta.

Bây giờ, hãy tưởng tượng việc bạn đang đứng trên các phần khác nhau của Trái Đất đang quay sẽ ảnh hưởng như thế nào đến tầm nhìn của chúng ta về bầu trời. Chuyển động biểu kiến của thiên cầu phụ thuộc vào vĩ độ của bạn (vị trí phía bắc hoặc phía nam của đường xích đạo). Trước hết, hãy lưu ý rằng trục của Trái đất hướng vào các thiên cực, vì vậy hai điểm này trên bầu trời dường như không quay.

Ví dụ, nếu bạn đứng ở cực Bắc của Trái Đất, bạn sẽ nhìn thấy thiên cực bắc trên đỉnh đầu, tại thiên đỉnh của bạn. Xích đạo thiên cầu, cách các thiên cực 90°, sẽ nằm dọc theo đường chân trời của bạn. Khi bạn quan sát các ngôi sao trong suốt đêm, tất cả chúng sẽ quay xung quanh thiên cực, không hề mọc lên hay lặn xuống. Chỉ một nửa bầu trời phía bắc của thiên xích là có thể nhìn thấy được đối với một người quan sát ở Bắc Cực. Tương tự, một người quan sát ở Nam Cực sẽ chỉ nhìn thấy nửa phía nam của bầu trời.

Hình 2.4 Vòng quanh Thiên Cực Nam. Bức ảnh phơi sáng lâu này cho thấy các vệt mà các ngôi sao để lại do chuyển động quay biểu kiến của thiên cầu quanh thiên cực nam. (Trong thực tế là Trái Đất quay.) (Nguồn: ESO / Iztok Bončina)

Mặt khác, nếu bạn đang ở xích đạo của Trái Đất, bạn thấy xích đạo thiên cầu (xét cho cùng, chỉ là "phần mở rộng" của xích đạo Trái Đất) đi qua thiên đỉnh của bạn. Các thiên cực cách thiên xích 90°, phải ở các điểm bắc và nam ngay trên đường chân trời của bạn. Khi bầu trời quay, tất cả các ngôi sao đều mọc lên và lặn xuống; chúng di chuyển thẳng lên từ phía đông của đường chân trời và đi thẳng xuống phía tây. Trong khoảng thời gian 24 giờ, tất cả các ngôi sao ở phía trên đường chân trời đúng một nửa thời gian đó (12 giờ). (Tất nhiên, trong một số giờ đó, Mặt Trời quá sáng để chúng ta có thể nhìn thấy chúng.)

Một người quan sát ở các vĩ độ của Hà Nội hoặc Tp. Hồ Chí Minh sẽ thấy gì? 

Hãy nhớ rằng, chúng ta không ở cực Trái đất cũng không ở đường xích đạo, mà ở giữa chúng. Đối với những người ở Hà Nội và Tp. Hồ Chí Minh, thiên cực bắc không nằm trên đỉnh cũng không nằm trên đường chân trời, mà nằm ở giữa. Nó xuất hiện phía trên đường chân trời phía bắc ở độ cao góc, còn gọi là cao độ (altitude), bằng vĩ độ của người quan sát. Ví dụ ở Hà Nội, nơi có vĩ độ là 21° vĩ độ Bắc, thiên cực bắc sẽ là 21° trên đường chân trời phía bắc. Tương tự ở Tp. Hồ Chí Minh, nơi có vĩ độ là 10° vĩ độ Bắc, thiên cực bắc sẽ là 10° trên đường chân trời phía bắc.

Đối với một người quan sát ở 21° vĩ độ Bắc, cực nam nằm dưới 21° so với đường chân trời phía nam và do đó, không bao giờ có thể nhìn thấy được. Khi Trái đất quay, cả bầu trời dường như xoay quanh thiên cực Bắc. Đối với người quan sát này, các ngôi sao trong phạm vi 21° quanh thiên cực Bắc sẽ không bao giờ lặn. Chúng luôn ở trên đường chân trời, cả ngày lẫn đêm. Phần này của bầu trời được gọi là vùng cực bắc (North circumpolar zone). 

Đối với các nhà quan sát ở lục địa Hoa Kỳ, Big Dipper, Little Dipper và Cassiopeia là những ví dụ về các nhóm sao trong đới sao cực bắc. Mặt khác, các ngôi sao trong phạm vi 38 ° của thiên cực nam sẽ không bao giờ mọc. Phần đó của bầu trời là vùng cực nam. Đối với hầu hết các nhà quan sát Hoa Kỳ, Thập tự phương nam (Southern Cross) nằm trong khu vực đó.

Vào thời điểm cụ thể này trong lịch sử Trái đất, có một ngôi sao rất gần với thiên cực bắc. Nó được gọi là Polaris, sao Bắc cực, và có điểm khác biệt là ngôi sao này di chuyển ít nhất khi bầu trời phía bắc quay mỗi ngày. Vì nó di chuyển quá ít trong khi các ngôi sao khác di chuyển nhiều hơn, nên nó đóng một vai trò đặc biệt trong thần thoại của một số bộ lạc thổ dân châu Mỹ, chẳng hạn (một số người gọi nó là "dây buộc của bầu trời").

Hình 2.5. Các vòng tròn sao ở các vĩ độ khác nhau. Sự quay của bầu trời trông khác nhau tùy thuộc vào vĩ độ bạn đang đứng trên Trái Đất. (a) Tại Bắc Cực, các ngôi sao quay quanh thiên đỉnh và không có hiện tượng mọc và lặn. (b) Ở xích đạo, các thiên cực nằm trên đường chân trời, và các ngôi sao mọc thẳng lên rồi lặn thẳng xuống. (c) Ở các vĩ độ trung gian, thiên cực bắc nằm ở vị trí nào đó giữa đỉnh đầu và đường chân trời. Góc của nó trên đường chân trời hóa ra bằng vĩ độ của người quan sát. Các ngôi sao mọc và lặn ở một góc với đường chân trời.

Sự mọc và lặn của Mặt Trời

Chúng ta đã mô tả sự chuyển động của các ngôi sao trên bầu trời đêm, nhưng vào ban ngày thì sao? 

Các ngôi sao tiếp tục quay tròn vào ban ngày, nhưng sự chói lọi của Mặt Trời khiến chúng rất khó nhìn thấy. (Tuy nhiên, Mặt Trăng thường có thể được nhìn thấy dưới ánh sáng ban ngày.) Vào bất kỳ ngày nào, chúng ta có thể coi Mặt Trời đang nằm ở một vị trí nào đó trên thiên cầu giả định. Khi Mặt Trời mọc - tức là khi chuyển động quay của Trái Đất mang Mặt Trời lên phía trên đường chân trời - ánh sáng mặt trời bị phân tán bởi các phân tử trong khí quyển của chúng ta, lấp đầy bầu trời của chúng ta bằng ánh sáng và che giấu các ngôi sao phía trên đường chân trời.

Trong hàng nghìn năm, các nhà thiên văn học đã biết rằng Mặt Trời không chỉ mọc và lặn. Nó thay đổi vị trí dần dần trên thiên cầu, di chuyển mỗi ngày khoảng 1° về phía đông so với các ngôi sao. Một cách rất... hợp lý, người xưa quan sát và cho rằng điều này có nghĩa là Mặt Trời đang dần chuyển động... quanh Trái đất, mất một khoảng thời gian mà chúng ta gọi là 1 năm để tạo thành một vòng tròn đầy đủ. Ngày nay, tất nhiên, chúng ta biết Trái Đất quay quanh Mặt Trời, nhưng hiệu ứng vẫn giống nhau: vị trí của Mặt Trời trên bầu trời của chúng ta thay đổi hàng ngày.

Đường đi mà Mặt Trời quay quanh thiên cầu mỗi năm được gọi là đường hoàng đạo. (Hình 2.6) Do chuyển động trên đường hoàng đạo, Mặt Trời mọc muộn hơn khoảng 4 phút mỗi ngày so với các vì sao. Trái Đất phải thực hiện nhiều hơn một vòng quay hoàn chỉnh một chút (đối với các vì sao) để đưa Mặt Trời lên vào ngày hôm sau.

Khi nhiều tháng trôi qua và chúng ta quan sát Mặt Trời từ những vị trí khác nhau trên quỹ đạo của chúng ta, chúng ta sẽ thấy Mặt Trời được chiếu vào những vị trí khác nhau trên quỹ đạo của chúng ta và do đó chiếu vào những ngôi sao khác nhau trên nền trời (Hình 2.6 và Bảng 2.1) - giả sử rằng nếu chúng ta có thể nhìn thấy các vì sao vào ban ngày. Trong thực tế, chúng ta phải suy ra những ngôi sao nào nằm sau và ngoài Mặt Trời bằng cách quan sát những ngôi sao có thể nhìn thấy ở hướng ngược lại vào ban đêm. Sau một năm, khi Trái Đất hoàn thành một vòng quanh Mặt Trời, Mặt Trời sẽ xuất hiện hoàn thành một vòng trên bầu trời dọc theo đường hoàng đạo.

Hình 2.6. Các chòm sao trên đường Hoàng đạo. Khi Trái Đất quay xung quanh Mặt Trời, chúng ta ngồi trên "nền tảng Trái Đất" và nhìn thấy Mặt Trời chuyển động quanh bầu trời. Vòng tròn tưởng tượng trên bầu trời mà Mặt Trời xuất hiện tạo ra xung quanh chúng ta trong một năm được gọi là hoàng đạo. Vòng tròn này (giống như tất cả các vòng tròn khác trên bầu trời) đi qua một tập hợp các chòm sao. Người xưa cho rằng những chòm sao này, mà Mặt Trời (và Mặt Trăng và các hành tinh) đã ghé thăm, phải đặc biệt và kết hợp chúng vào hệ thống chiêm tinh của họ. Lưu ý rằng tại bất kỳ thời điểm nhất định nào trong năm, một số chòm sao hoàng đạo có thể nhìn thấy trên bầu trời đêm; những chòm sao khác ở trên bầu trời ban ngày và do đó bị che khuất bởi ánh sáng chói lọi của Mặt trời. 

Bảng 2.1. Các chòm sao trên Đường Hoàng Đạo

Hoàng đạo không nằm dọc theo xích đạo thiên cầu mà nghiêng với nó một góc khoảng 23,5°. Nói cách khác, đường đi hàng năm của Mặt Trời trên bầu trời không liên kết với đường xích đạo của Trái Đất. Điều này là do trục quay của hành tinh chúng ta nghiêng khoảng 23,5° so với một đường thẳng đứng nhô ra khỏi mặt phẳng của hoàng đạo. (Hình 2.7) Việc nghiêng chứ không "thẳng lên" hoàn toàn không phải là bất thường trong số các thiên thể; Sao Thiên Vương và Sao Diêm Vương thực sự nghiêng nhiều đến mức chúng quay quanh Mặt Trời theo cách rất riêng.

Độ nghiêng của hoàng đạo là lý do tại sao Mặt Trời dịch chuyển theo hướng Bắc và Nam trên bầu trời khi các mùa thay đổi. 

Hình 2.7. Trục nghiêng thiên thể. Đường thiên xích nghiêng 23,5 ° so với đường hoàng đạo. Kết quả là, những người Bắc Mỹ và châu Âu nhìn thấy Mặt trời ở phía bắc của xích đạo trời và cao trên bầu trời vào tháng 6, và ở phía nam của xích đạo trời và thấp trên bầu trời vào tháng 12.

Những ngôi sao "cố định" và những ngôi sao "lang thang"

Mặt Trời không phải là vật thể duy nhất di chuyển giữa các ngôi sao cố định. Mặt Trăng và mỗi hành tinh có thể nhìn thấy bằng mắt thường — Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ và Sao Thiên Vương (mặc dù rất mờ nhạt và khó quan sát) - cũng thay đổi vị trí của chúng từ từ hàng ngày. 

Trong một ngày, Mặt Trăng và các hành tinh đều mọc lên và lặn khi Trái Đất quay, giống như Mặt Trời và các ngôi sao. Nhưng giống như Mặt Trời, chúng có chuyển động độc lập giữa các ngôi sao, xếp chồng lên sự quay hàng ngày của thiên cầu. 

Nhận thấy những chuyển động này, người Hy Lạp 2000 năm trước đã phân biệt giữa những gì họ gọi là các ngôi sao cố định - những ngôi sao duy trì các mô hình cố định giữa chúng qua nhiều thế hệ - và các ngôi sao lang thang, hoặc hành tinh (planet). Trên thực tế, từ Planet có nghĩa là “kẻ lang thang” trong tiếng Hy Lạp cổ đại. Còn từ “hành tinh” là một từ Hán Việt có nghĩa là ngôi sao di chuyển. Ngày nay, chúng ta không coi Mặt Trời và Mặt Trăng là hành tinh nữa, nhưng người xưa đã áp dụng thuật ngữ này cho cả bảy vật thể chuyển động trên bầu trời. 

Phần lớn thiên văn học cổ đại được dành để quan sát và dự đoán chuyển động của những thiên thể lang thang này. Họ thậm chí dành riêng một đơn vị thời gian, tuần, cho bảy vật thể di động; đó là lý do tại sao có 7 ngày trong một tuần. Mặt Trăng, là thiên thể láng giềng gần nhất của Trái Đất, có chuyển động biểu kiến nhanh nhất; nó hoàn thành chuyến đi vòng quanh bầu trời trong khoảng 1 tháng (Month, hoặc Moonth). Để làm được điều này, Mặt Trăng di chuyển khoảng 12°, hoặc gấp 24 lần chiều rộng biểu kiến của chính nó trên bầu trời, mỗi ngày.

Các đường đi riêng lẻ của Mặt Trăng và các hành tinh trên bầu trời đều nằm gần với đường hoàng đạo, mặc dù không chính xác trên đó. Điều này là do đường đi của các hành tinh so với Mặt Trời và của Mặt Trăng so với Trái Đất, tất cả đều nằm trong cùng một mặt phẳng, như thể chúng là những vòng tròn trên một tờ giấy lớn. Do đó, các hành tinh, Mặt Trời và Mặt Trăng luôn được tìm thấy trên bầu trời trong một vành đai hẹp rộng 18 độ với đường hoàng đạo ở giữa, được gọi là zodiac (cũng dịch là hoàng đạo, Hình 2.6). (Từ gốc của thuật ngữ “Zodiac” giống với từ “Zoo” (sở thú) và có nghĩa là một tập hợp các loài động vật; nhiều hình mẫu của các ngôi sao trong vành đai hoàng đạo gợi nhớ người xưa về các loài động vật, chẳng hạn như cá hoặc dê.)

Cách các hành tinh chuyển động trên bầu trời khi nhiều tháng trôi qua là sự kết hợp giữa chuyển động thực tế của chúng cộng với chuyển động của Trái Đất đối với Mặt Trời; do đó, đường đi của chúng hơi phức tạp. Và sự phức tạp này đã mê hoặc và thách thức các nhà thiên văn học trong nhiều thế kỷ.

Hình 2.8. Chòm sao Lạp Hộ. (a) Chòm sao của mùa đông Orion - Lạp Hộ, người thợ săn, được bao quanh bởi các chòm sao lân cận, được minh họa trong tập bản đồ thế kỷ XVII của Hevelius. (b) Một bức ảnh cho thấy vùng Orion trên bầu trời. Lưu ý ba ngôi sao màu xanh tạo nên thắt lưng của thợ săn. Ngôi sao màu đỏ tươi phía trên thắt lưng biểu thị phần vai - nách của chàng thợ săn và được gọi tên là Betelgeuse (phát âm là "Beetel-juice" - Nước ép củ cải). Ngôi sao màu xanh sáng bên dưới thắt lưng là bàn chân của anh ấy và được gọi là Rigel. (tín dụng ảnh: a: sửa đổi từ tác phẩm của Johannes Hevelius; b: sửa đổi từ tác phẩm của Matthew Spinelli)

Các chòm sao

Bối cảnh nền đứng đằng sau chuyển động của "những kẻ lang thang" trên bầu trời là những tán sao. Nếu không có mây trên trời và chúng ta đang ở trên một vùng đồng bằng bằng phẳng không có gì cản trở tầm nhìn của chúng ta, chúng ta có thể nhìn thấy khoảng 3000 ngôi sao bằng mắt thường mà không cần sự trợ giúp của ống nhòm hay kính thiên văn. 

Để tìm đường xung quanh vô số như vậy, người xưa đã tìm thấy các nhóm sao tạo nên một số mô hình hình học quen thuộc hoặc (hiếm hơn) giống với một cái gì đó mà họ biết. Mỗi nền văn minh đều tìm thấy các mẫu riêng của mình với các ngôi sao. Người Trung Quốc cổ đại, người Ai Cập và người Hy Lạp, trong số những nền văn minh khác, đã tìm ra các nhóm sao - hoặc chòm sao - của riêng họ. Những điều này rất hữu ích trong việc điều hướng giữa các vì sao và truyền lại truyền thuyết về các vì sao của họ cho con cháu về sau. Bạn có thể quen thuộc với một số mẫu sao cũ mà chúng ta vẫn sử dụng ngày nay, chẳng hạn như nhóm sao Bắc Đẩu, Tiểu Hùng Tinh và thợ săn Orion, với vành đai ba ngôi sao đặc biệt của mình. (Hình 2.8)

Tuy nhiên, nhiều ngôi sao mà chúng ta nhìn thấy hoàn toàn không phải là một phần của mẫu sao đặc biệt, và kính thiên văn cho thấy hàng triệu ngôi sao quá mờ đối với mắt thường. Do đó, trong những thập kỷ đầu của thế kỷ 20, các nhà thiên văn học từ nhiều quốc gia đã quyết định thiết lập một hệ thống chính thức hơn để tổ chức bầu trời. Ngày nay, chúng ta sử dụng thuật ngữ chòm sao để chỉ một trong 88 khu vực mà chúng ta phân chia bầu trời, giống như Việt Nam được chia thành 63 tỉnh thành. Ranh giới hiện đại giữa các chòm sao là các đường tưởng tượng trên bầu trời chạy theo hướng Bắc - Nam và Đông - Tây, do đó mỗi điểm trên bầu trời rơi vào một chòm sao cụ thể, mặc dù, giống như các tỉnh thành, không phải tất cả các chòm sao đều có cùng kích thước. 

Tất cả các chòm sao được liệt kê và mô tả trong bài bài viết: Danh sách 88 chòm sao trong thiên văn học hiện đại.

Bằng cách đánh giá lại vị trí, hình dạng, và chuyển động của mọi thứ xung quanh Trái Đất và của Trái Đất trong Hệ Mặt Trời và trong vũ trụ, một cách hiển nhiên, chúng ta tự chứng minh được rằng hành tinh của chúng ta không phải là một Trái Đất phẳng, mà là một quả cầu màu xanh có trục tự quay nghiêng 23,5 độ và có quỹ đạo quanh ngôi sao Mặt Trời. Bầu trời theo đó mà thay đổi do các chuyển động này.

(Còn tiếp...)

Tham khảo

• Astronomy 1st edition, Senior Contributing Authors: A. Franknoi, D. Morrison, S. Wolff ©2017 Rice University,  Textbook content produced by OpenStax is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License. (Access for free at https://openstax.org/details/books/astronomy)

• MỤC LỤC - Thiên văn học