Xung đối, giao hội và vuông góc: hành tinh ở đâu so với Mặt Trời?

Các vị trí trong một chu kỳ

Theo định nghĩa hoàng đạo thông dụng, hai kinh độ bằng nhau là giao hội; chênh 180° là xung đối; chênh 90° về đông hoặc tây là vuông góc. Đây không luôn là góc thật giữa hai hướng trên thiên cầu: nếu vĩ độ hoàng đạo khác nhau, chỉ lấy hiệu kinh độ chưa cho khoảng cách góc thực.

Các vị trí lặp lại theo chu kỳ giao hội, do Trái Đất và hành tinh có tốc độ quỹ đạo khác nhau. Trái Đất mất một năm, Sao Hỏa gần 1,9 năm, Sao Mộc gần 12 năm, Sao Thổ khoảng 29,5 năm để đi quanh Mặt Trời. Vì vậy, xung đối lặp lại khoảng 780, 399 và 378 ngày tương ứng. Hành tinh càng xa, chu kỳ này càng gần một năm.

Mặt Trăng cũng minh họa được mối liên hệ: trăng mới gần giao hội với Mặt Trời, trăng tròn ở xung đối, hai bán nguyệt gần vuông góc. Pha sáng thay đổi cùng góc nhìn. Tuy vậy, không phải mọi hành tinh có thể đi qua đủ các vị trí này; còn tùy quỹ đạo ở trong hay ngoài Trái Đất.

Hành tinh ngoài: xung đối, vuông góc, giao hội

Ở xung đối của Sao Hỏa, Sao Mộc, Sao Thổ, Sao Thiên Vương hoặc Sao Hải Vương, Trái Đất gần nằm giữa hành tinh và Mặt Trời. Khoảng thời gian này thường cho khoảng cách gần, đĩa lớn và độ sáng tốt. Thời điểm gần Trái Đất nhất không bắt buộc trùng đúng xung đối, vì quỹ đạo elip và tốc độ thay đổi.

Hành tinh gần như mọc lúc Mặt Trời lặn và cao nhất quanh nửa đêm Mặt Trời thực địa phương. Mọc lặn thực tế còn tùy vĩ độ, xích vĩ và chân trời. Sao Hỏa có thể cách Trái Đất khoảng 56 triệu km ở xung đối thuận lợi gần cận nhật, nhưng khoảng 100 triệu km ở những lần gần viễn nhật; đường kính góc khoảng 14–25 giây cung. Đây là so sánh các đợt, không phải dữ liệu đêm nay.

Sao Thổ còn có hiệu ứng sáng lên quanh xung đối do các hạt băng che bóng của chính mình. Nhiều tuần trước và sau ngày chính vẫn đáng quan sát; bỏ lỡ một đêm không đồng nghĩa mất cả cơ hội.

Vuông góc phía đông thuận lợi cho buổi tối, hành tinh qua kinh tuyến trên gần hoàng hôn. Vuông góc phía tây thuận lợi cho sáng sớm, gần bình minh. Đây là quan hệ gần đúng với thời gian Mặt Trời, không phải mốc cố định trên đồng hồ Việt Nam. Quanh vuông góc, đĩa Sao Hỏa có thể hơi khuyết. Giao hội với Mặt Trời là giai đoạn hành tinh ngoài ở phía bên kia, chìm trong ánh sáng; khoảng cách xa nhất cũng không nhất thiết xảy ra đúng cùng giây.

Hành tinh trong: giao hội trên và dưới

Sao Thủy, Sao Kim chỉ cách Mặt Trời tối đa khoảng 28° và 47°, nên không thể có xung đối hay vuông góc 90° với nó. Thay vào đó có hai loại giao hội.

Giao hội trên đặt hành tinh ở phía bên kia Mặt Trời, xa Trái Đất và gần pha tròn nhưng bị ánh nắng lấn át. Giao hội dưới đặt nó ở phía giữa Trái Đất và Mặt Trời. Sao Kim có thể gần khoảng 40 triệu km và quay mặt đêm về phía chúng ta.

Do quỹ đạo nghiêng, phần lớn giao hội dưới đi qua phía bắc hoặc nam đĩa Mặt Trời. Chỉ khi gần nút quỹ đạo mới có thể xảy ra hiện tượng đi qua đĩa Mặt Trời. Giữa các giao hội là ly giác đông và tây cực đại, thường cho cơ hội tìm hành tinh trong bầu trời tối hoặc sáng sớm.

Giao hội giữa Mặt Trăng và các hành tinh

Trong cách nói thông thường, giao hội còn chỉ hai thiên thể trông gần nhau. Định nghĩa chính xác có thể dùng cùng kinh độ hoàng đạo hoặc cùng xích kinh. Khoảng cách góc nhỏ nhất có thể đạt trước hoặc sau đó vài giờ.

Đây là sự trùng hướng nhìn, không phải cuộc gặp gần trong không gian. Sao Kim và Sao Mộc chỉ cách nửa độ trên trời vẫn có thể cách nhau hàng trăm triệu km. Mặt Trăng đi quanh nền sao trong khoảng 27,3 ngày nên thường đi qua gần các hành tinh mỗi tháng. Nếu che đúng đĩa hành tinh thì thành che khuất bởi Mặt Trăng. Giao hội Sao Mộc–Sao Thổ ít thường hơn, khoảng 20 năm một lần.