Sao Thủy và Sao Kim qua đĩa Mặt Trời: chấm đen nhỏ trên đĩa sáng

Vì sao không xảy ra ở mọi giao hội dưới?

Sao Thủy đi về phía giữa Trái Đất và Mặt Trời khoảng ba lần mỗi năm; Sao Kim khoảng 584 ngày. Nhưng mặt phẳng quỹ đạo nghiêng khoảng 7° và 3,4° với hoàng đạo. Phần lớn lần gặp, hành tinh đi qua phía bắc hoặc nam đĩa Mặt Trời, vốn chỉ rộng khoảng nửa độ.

Nút quỹ đạo là chỗ mặt phẳng quỹ đạo hành tinh cắt mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất. Chỉ khi giao hội dưới đủ gần nút mới tạo đường đi qua đĩa sáng. Trái Đất tới các hướng nút vào những mùa nhất định: đầu tháng 5 và đầu tới giữa tháng 11 với Sao Thủy; đầu tháng 6 và đầu tháng 12 với Sao Kim.

Các tháng ấy là cửa sổ hình học có thể xảy ra, không phải lịch lặp hằng năm. Cần đúng chu kỳ giao hội và đủ sát đĩa Mặt Trời cùng lúc.

Sao Thủy: tháng 5 hoặc tháng 11

Một thế kỷ có khoảng 13–14 lần Sao Thủy qua đĩa Mặt Trời. Lần tháng 11 nhiều khoảng gấp đôi tháng 5. Khi đó Sao Thủy gần cận nhật, tạo cửa sổ nút thuận lợi rộng hơn. Tháng 5 gần viễn nhật, nó lại gần Trái Đất hơn và có đường kính khoảng 12 giây cung, thay vì khoảng 10 giây cung trong tháng 11.

Hiện tượng có thể kéo dài tới khoảng tám giờ. So với Mặt Trời rộng khoảng 1.900 giây cung, đĩa Sao Thủy rất nhỏ. Mắt thường, kể cả sau kính nhật thực, không đủ để nhận ra. Kính thiên văn khoảng 50 lần trở lên với bộ lọc Mặt Trời phù hợp ở phía trước thường cần thiết; giới hạn thực còn tùy quang học và khí quyển.

Qua kính lọc đúng cách, Sao Thủy tròn, đen và biên rõ, chuyển đều trong nhiều giờ. Vết đen Mặt Trời thường có hình không đều và vùng nửa tối bao quanh. Chuyển động và hình dạng giúp phân biệt. Tại Hà Nội hoặc Hạ Long, bạn thấy toàn bộ hay một phần còn phụ thuộc Mặt Trời ở trên chân trời bao lâu trong sự kiện; cùng một ngày không có nghĩa mọi nơi thấy đủ cả bốn tiếp xúc.

Sao Kim: các cặp cực hiếm

Một mô hình quen thuộc lặp khoảng 243 năm gồm hai lần cách nhau tám năm, rồi khoảng nghỉ 121,5 năm, một cặp nữa và khoảng nghỉ 105,5 năm. Cặp gần đây xảy ra năm 2004 và 2012, vào tháng 6. Cặp tiếp theo ở thế kỷ 22, vào tháng 12; thế kỷ này không còn lần nữa.

Tám năm Trái Đất gần bằng 13 vòng Sao Kim và năm chu kỳ giao hội. Vì vậy, hình học sau tám năm gần trở lại nhưng lệch nút một chút. Một lần lệch vẫn đủ đi qua đĩa; ở lần sau nữa thì có thể đã trượt khỏi Mặt Trời.

Trong lịch sử, Edmond Halley đề xuất so thời điểm tiếp xúc đo tại những địa điểm xa nhau để suy ra thị sai Mặt Trời và độ dài đơn vị thiên văn. Các đợt 1761 và 1769 thúc đẩy những chuyến thám hiểm đo đạc; James Cook quan sát năm 1769 ở Tahiti. Đây là phép đo từ góc nhìn khác nhau trên Trái Đất.

Sao Kim có thể rộng gần một phút cung trước Mặt Trời. Người có thị lực tốt có thể nhận ra nó qua kính nhật thực phù hợp, nhưng tuyệt đối không bỏ kính. Khi nhập hoặc xuất, khí quyển dày của Sao Kim có thể khúc xạ ánh sáng thành một cung mảnh quanh phần đĩa nằm ngoài Mặt Trời. Mikhail Lomonosov mô tả hiệu ứng năm 1761 và suy ra hành tinh có khí quyển.

Bốn tiếp xúc và an toàn

Tiếp xúc đầu là lúc hai biên chạm từ ngoài. Tiếp xúc thứ hai đánh dấu cả đĩa hành tinh đã vào trong Mặt Trời. Tiếp xúc thứ ba và tư lần lượt là bắt đầu và kết thúc ra ngoài. Cực đại nằm khi tâm hành tinh gần tâm Mặt Trời nhất. Nhập cảnh của Sao Thủy chỉ vài phút; đĩa Sao Kim lớn hơn nên có thể mất khoảng 20 phút.

Thị sai làm thời điểm tiếp xúc tại các nơi lệch nhau tới vài phút. Dùng địa điểm đúng, không lấy thời điểm từ một đài quan sát nước ngoài rồi coi là giờ tại Hà Nội. Hai tiếp xúc trong còn có thể bị hiệu ứng giọt đen: hành tinh trông dính với rìa Mặt Trời. Nhiễu động khí quyển, đáp ứng quang học và tối rìa góp phần, từng làm phép đo lịch sử khó khăn.

Phải bảo vệ mắt trong toàn bộ lần đi qua. Quan sát trực tiếp cần kính nhật thực đạt ISO 12312-2 còn nguyên vẹn. Kính thiên văn, ống nhòm và máy ảnh cần bộ lọc Mặt Trời phù hợp ở phía trước vật kính; không nhìn qua quang học chưa lọc dù đang đeo kính nhật thực. Kính râm thông thường không đủ. Không dùng bộ lọc nguy hiểm ở sau thị kính. Chỉ chiếu ảnh bằng thiết bị được nhà sản xuất cho phép và đúng hướng dẫn; không phải mọi kính đều chịu được cách chiếu Mặt Trời.