Ngày cực và đêm cực: khi Mặt Trời không lặn hoặc không mọc

Cơ chế của ngày và đêm cực

Trục quay nghiêng khoảng 23,4° so với pháp tuyến quỹ đạo. Quanh chí tháng 6, phía bắc hướng về Mặt Trời và nơi đủ gần cực có thể quay trọn vòng vẫn nằm ở phần được chiếu. Quanh tháng 12, phần cao phía bắc không quay vào vùng nắng.

Mặt Trời trở thành thiên thể không lặn trong mùa ngày cực, chạy vòng quanh hướng cực trời. Ở miền bắc cao, lúc thấp nhất gần nửa đêm Mặt Trời thật nó ở gần hướng bắc. Tới Bắc Cực, đường ngày gần song song chân trời; độ cao thay đổi chậm theo xích vĩ trong năm và đạt hơn 23° gần chí.

Vòng cực hình học khoảng 66,56° bắc và nam, bằng 90° trừ độ nghiêng trục. Vị trí thay đổi chậm theo độ nghiêng dài hạn. Việt Nam nằm rất xa các vòng này; lên núi cao không tự tạo vĩ độ cực.

Khúc xạ làm giới hạn lệch thế nào?

Khí quyển chuẩn nâng ảnh sát chân trời khoảng 34 phút cung. Thêm bán kính và định nghĩa mép trên, Mặt Trời có thể còn thấy khi tâm ở khoảng −0,833°.

Với chân trời thoáng và mô hình chuẩn, ánh Mặt Trời lúc nửa đêm có thể xuất hiện tới khoảng 65,7° vĩ độ, hơi ngoài vòng cực về phía xích đạo. Ngược lại, đêm cực theo nghĩa không thấy phần nào của đĩa chỉ bắt đầu khoảng 67,4°. Ngay vòng cực, mép Mặt Trời có thể vẫn ló vào trưa đông.

Các ngưỡng là gần đúng, không bảo đảm quan sát ở mọi bờ biển. Nhiệt độ, không khí, địa hình và độ cao người quan sát đổi trải nghiệm. Điểm cao trên vùng thấp có thể mở thêm chân trời, nhưng một dãy núi trước mặt lại che mất ánh sáng.

Hiện tượng kéo dài bao lâu?

Càng gần cực, mùa càng dài. Các ví dụ miền bắc dưới đây minh họa quy mô; năm và định nghĩa có thể làm lệch một vài ngày:

• Gần vòng cực: hình học tâm cho thời điểm rất ngắn quanh chí; có khúc xạ và mép trên thì mùa không lặn có thể kéo tới cỡ một tháng.
• Tromsø, khoảng 69,6° bắc: Mặt Trời nửa đêm khoảng giữa tháng 5 tới cuối tháng 7; đêm cực khoảng cuối tháng 11 tới giữa tháng 1, tùy chân trời.
• Bắc Cực: khoảng nửa năm trên chân trời, gần giữa tháng 3 tới cuối tháng 9. Khúc xạ làm phần ngày nhìn thấy dài thêm.

Ngày cực và đêm cực tại cùng nơi không dài bằng nhau. Khúc xạ và quỹ đạo elip cùng góp phần; phần mùa hè bắc kéo dài hơn mùa đông do Trái Đất chạy chậm hơn gần viễn nhật. Các ví dụ này thuộc vùng cực, không phải thời gian tại Hà Nội hay Hạ Long.

Đêm cực không luôn tối đen

Ở Bắc Na Uy, Mặt Trời giữa trưa có thể chỉ thấp vài độ nên vẫn có nhiều giờ trời xanh, hồng hay cam. Không mọc chỉ là ngưỡng đĩa Mặt Trời; độ tối còn phải xét độ sâu của tâm.

Quanh chí đông, mô hình hình học cho các mức tham khảo:

• Dưới −6° cả trưa, gọi là đêm cực dân dụng: khoảng từ 72,6° trở lên.
• Dưới −12° cả trưa, mức hàng hải: khoảng từ 78,6°.
• Dưới −18° cả trưa, mức thiên văn: khoảng từ 84,6°.

Ở bán cầu nam, lịch mùa đảo lại: ngày cực quanh tháng 12, đêm cực quanh tháng 6. Ánh trăng và cực quang có thể xuất hiện trong đêm cực nhưng không đổi các ngưỡng Mặt Trời này.

Chuẩn bị chuyến đi vĩ độ cao

Mặt Trời nửa đêm có thể quan sát ở phần đủ bắc của Na Uy, Thụy Điển, Phần Lan hoặc các địa điểm gần vòng cực như Grímsey. Vị trí đứng với phía bắc thoáng quan trọng hơn chỉ ở trong một thành phố mang tên nổi tiếng.

Mùa tối thuận lợi cho cực quang nhưng cực quang không được dự đoán chỉ bằng vị trí Mặt Trời; nó còn tùy hoạt động và điều kiện không gian. Đừng coi bản đồ ngày đêm là lời hẹn có cực quang.

Ánh sáng ảnh có thể kéo dài nhiều giờ khi Mặt Trời chạy sát chân trời. Người đi từ Việt Nam nên lập kế hoạch với vĩ độ và mùa thật của điểm đến, không giữ cửa sổ giờ vàng ngắn của vùng nhiệt đới.