Trăng lưỡi liềm vẫn thấy mờ cả phần tối vì phần ấy đang được Trái Đất soi sáng. Ánh Mặt Trời chiếu vào Trái Đất, dội lên từ mây, biển và đất liền, bay tới Mặt Trăng, rồi lại dội về mắt ta. Hiện tượng này gọi là ánh đất (earthshine), có khi gọi là ánh tro; nó rõ nhất khi trăng còn mảnh, vì lúc đó Trái Đất nhìn từ Mặt Trăng gần như "tròn đầy".
Thấy nó ở đâu, lúc nào
Thời điểm đẹp nhất là khoảng ngày mùng 2 đến mùng 5 âm lịch, khi trăng non treo thấp ở phía tây sau hoàng hôn. Bên cạnh vành lưỡi liềm sáng chói, phần còn lại của vầng trăng hiện thành một đĩa tro xám, mờ mà rõ đường viền, như thể ai vẽ phác cả vầng trăng bằng bút chì. Người Anh có câu gọi cảnh này là "trăng cũ nằm trong vòng tay trăng mới".
Cảnh tương tự xuất hiện trước bình minh khoảng ngày 25 đến 28 âm lịch, khi trăng tàn mọc ở phía đông. Ở Việt Nam, chiều mùa khô trời quang, từ tháng 11 đến tháng 4 ở miền Bắc và miền Trung, là lúc dễ thấy nhất. Càng xa ngày trăng tròn, lưỡi liềm càng mảnh, ánh đất càng nổi bật vì không bị phần sáng lấn át.
Sau khoảng ngày mùng 6, mùng 7, phần sáng to dần, làm chói mắt và làm trời quanh trăng sáng lên, ánh đất chìm mất dù nó vẫn còn đó.
Cơ chế: hai lần phản xạ
Đường đi của tia sáng
Hãy đi theo một tia nắng. Nó rời Mặt Trời, tới Trái Đất sau khoảng tám phút, chạm vào đỉnh một đám mây trên Thái Bình Dương. Mây trắng dội lại một phần lớn. Tia sáng bay thêm khoảng 384.000 km, tức chừng 1,3 giây, đến phần tối của Mặt Trăng. Đất đá Mặt Trăng xám sẫm chỉ dội lại một phần nhỏ, nhưng vẫn đủ để một phần bay ngược về, sau 1,3 giây nữa thì lọt vào mắt bạn đang đứng ngoài sân.
Mỗi lần phản xạ làm ánh sáng yếu đi nhiều. Vì vậy ánh đất mờ hơn phần trăng được nắng chiếu thẳng rất nhiều lần – nhưng vẫn trong tầm nhìn của mắt người, nhất là sau khi mắt đã quen tối.
Vì sao trăng càng mảnh, ánh đất càng sáng
Trái Đất và Mặt Trăng luôn "thay phiên" nhau. Khi từ Trái Đất ta thấy trăng non mảnh, thì một người đứng trên phần tối của Mặt Trăng sẽ thấy Trái Đất gần như tròn đầy, sáng rực trên bầu trời đen. Khi ở Trái Đất là trăng tròn, thì từ Mặt Trăng nhìn về, Trái Đất là "đất non", gần như tối hẳn. Pha của hai thiên thể luôn bù nhau.
Thêm nữa, Trái Đất nhìn từ Mặt Trăng to gần gấp bốn lần đường kính Mặt Trăng nhìn từ Trái Đất, diện tích đĩa lớn hơn khoảng mười ba lần, và Trái Đất phản xạ ánh sáng tốt hơn đất đá Mặt Trăng nhiều lần nhờ mây và băng. Cộng lại, "Trái Đất tròn" trên trời Mặt Trăng sáng gấp vài chục lần trăng rằm trên trời ta. Đó là ngọn đèn soi phần tối của trăng non.
Bảng: ánh đất theo tuần trăng
| Ngày âm lịch (gần đúng) | Trăng nhìn từ Trái Đất | Trái Đất nhìn từ Mặt Trăng | Ánh đất mắt thường |
|---|---|---|---|
| Mùng 1 | Không thấy (trăng mới) | Tròn đầy | Không thấy vì trăng ở gần Mặt Trời |
| Mùng 2 – mùng 5 | Lưỡi liềm mảnh, phía tây lúc chiều tối | Gần tròn | Rõ nhất |
| Mùng 7 – mùng 8 | Nửa vầng (thượng huyền) | Nửa vầng | Khó thấy, bị phần sáng lấn át |
| Rằm | Tròn đầy | Gần như tối | Không có |
| 25 – 28 | Lưỡi liềm tàn, phía đông trước bình minh | Gần tròn | Rõ trở lại |
Leonardo da Vinci và việc đo khí hậu bằng ánh trăng
Lời giải thích đúng cho ánh đất thường được ghi công cho Leonardo da Vinci. Trong một tập ghi chép đầu thế kỷ 16, nay gọi là Codex Leicester, ông vẽ sơ đồ và lập luận rằng phần tối của trăng non được soi bởi ánh sáng phản xạ từ Trái Đất. Ông đoán rằng nguồn phản xạ chính là biển; ngày nay ta biết mây mới là thứ dội sáng nhiều nhất, nhưng ý tưởng cốt lõi của ông đúng. Khoảng một thế kỷ sau, Johannes Kepler và Galileo cũng viết về hiện tượng này.
Ánh đất về sau trở thành một công cụ khoa học. Vì độ sáng của nó tuỳ thuộc vào lượng ánh sáng Trái Đất dội ra vũ trụ, đo ánh đất là một cách gián tiếp đo suất phản chiếu (albedo) của cả hành tinh – yếu tố quan trọng của khí hậu. Trái Đất trung bình dội lại khoảng 30% ánh sáng Mặt Trời. Từ cuối thập niên 1990, đài quan sát Mặt Trời Big Bear ở California đã theo dõi ánh đất trong nhiều năm cho mục đích này. Các nghiên cứu ấy cho thấy ánh đất thay đổi theo mùa và theo lượng mây phủ, và có những thay đổi qua các năm mà giới khoa học vẫn đang phân tích.
Một điều hay nữa: phổ của ánh đất mang dấu vết của khí quyển và thảm thực vật Trái Đất. Các nhà thiên văn dùng nó như một "bài tập" để học cách nhận ra dấu hiệu sự sống trên các hành tinh quanh ngôi sao khác.
Biến thể và hiện tượng dễ nhầm
- Ánh đất hơi ngả xanh. Khi chụp ảnh với độ phơi phù hợp, phần tối thường xanh hơn phần sáng, vì ánh sáng từ Trái Đất đã nhuốm màu xanh của bầu trời và đại dương.
- Độ sáng thay đổi theo nơi đang có mây. Lúc nào phần Trái Đất quay về phía Mặt Trăng có nhiều mây, ví dụ châu Á với mùa mưa, ánh đất có thể sáng hơn lúc phần ấy là đại dương trong.
- Nguyệt thực cũng làm trăng tối mà vẫn thấy được, nhưng là hiện tượng khác hẳn: lúc đó trăng tròn đi vào bóng Trái Đất và được chiếu bởi ánh sáng đỏ lọt qua viền khí quyển, không phải ánh đất.
- Trăng ban ngày có phần tối trông xanh nhạt là do bầu trời xanh nằm phía trước, không phải ánh đất.
Hiểu lầm thường gặp
- "Phần tối mờ mờ là bóng của Trái Đất." Không. Phần tối là nửa Mặt Trăng không được Mặt Trời chiếu. Bóng Trái Đất chỉ đổ lên Mặt Trăng trong nguyệt thực. Tuần trăng là do góc nhìn, không phải do bóng.
- "Mặt Trăng tự phát sáng mờ mờ." Mặt Trăng không tự phát sáng. Mọi ánh sáng ta thấy từ nó đều là ánh sáng Mặt Trời, dội trực tiếp hoặc qua Trái Đất.
- "Thấy ánh đất là điềm trời sắp đổi." Ánh đất xuất hiện mỗi tháng đều đặn. Nó rõ hay mờ phụ thuộc độ trong của không khí nơi bạn đứng và lượng mây trên Trái Đất, không báo trước điều gì.
Tự quan sát / tự thử an toàn
- Xem lịch âm. Chọn chiều tối ngày mùng 3 hoặc mùng 4 âm lịch. Tìm một chỗ nhìn được chân trời phía tây: bờ đê, sân thượng, bãi biển.
- Chờ Mặt Trời lặn hẳn. Khoảng 20–40 phút sau hoàng hôn, trời đủ tối mà trăng chưa lặn. Chỉ tìm trăng khi Mặt Trời đã khuất dưới chân trời; không đưa ống nhòm quét về phía vừa lặn khi trời còn chói.
- Nhìn bằng mắt rồi bằng ống nhòm. Qua ống nhòm, phần tối hiện rõ hơn, có thể nhận ra những vùng biển tối lớn trên Mặt Trăng ngay cả trong phần không có nắng.
- Chụp hai kiểu. Điện thoại đặt trên giá. Một ảnh phơi ngắn: chỉ thấy lưỡi liềm. Một ảnh phơi dài hơn khoảng 1–2 giây: lưỡi liềm cháy trắng, nhưng cả vầng trăng hiện ra trong ánh tro.
- Ghi nhật ký. Mỗi tháng chụp một lần với cùng thông số, ghi ngày và thời tiết. Sau vài tháng bạn có thể thấy độ sáng ánh đất thay đổi.
Thí nghiệm nhỏ trong phòng: đặt quả bóng bàn trong phòng tối, chiếu đèn pin từ một bên cho nó thành "lưỡi liềm". Rồi cầm một tờ giấy trắng to đứng phía bên kia, hứng ánh đèn và hắt về quả bóng. Phần tối của quả bóng sáng lên mờ mờ. Tờ giấy chính là Trái Đất.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao trăng lưỡi liềm vẫn thấy mờ phần tối?
Phần tối được chiếu bởi ánh sáng Mặt Trời phản xạ từ Trái Đất, gọi là ánh đất. Ánh sáng đi từ Mặt Trời tới Trái Đất, dội lên Mặt Trăng rồi dội về mắt ta. Nó rõ nhất khi trăng còn mảnh, khoảng ngày mùng 2 đến mùng 5 âm lịch.
Ánh đất là gì?
Ánh đất là ánh sáng Mặt Trời đã phản xạ khỏi Trái Đất, chủ yếu từ mây, rồi chiếu lên phần Mặt Trăng không có nắng. Ta thấy nó như một quầng xám tro phủ phần tối của trăng non và trăng tàn.
Ai giải thích ánh đất đầu tiên?
Lời giải thích được biết đến sớm nhất thuộc về Leonardo da Vinci, trong ghi chép đầu thế kỷ 16 gọi là Codex Leicester. Ông cho rằng biển dội ánh sáng; ngày nay biết mây là nguồn phản xạ chính.
Vì sao trăng tròn không có ánh đất?
Khi trăng tròn, toàn bộ mặt hướng về ta đã được nắng chiếu. Đồng thời, nhìn từ Mặt Trăng, Trái Đất lúc ấy gần như tối hẳn nên không có ánh sáng gì để soi. Pha của Trái Đất và Mặt Trăng luôn bù nhau.
Đo ánh đất để làm gì?
Độ sáng ánh đất phụ thuộc lượng ánh sáng Trái Đất dội ra vũ trụ, tức suất phản chiếu của hành tinh. Theo dõi nó qua nhiều năm giúp các nhà khoa học hiểu thêm về mây và cân bằng năng lượng của khí hậu.