Mặt trời giả (sundog, tên khoa học parhelion) là hai đốm sáng nhuốm màu cầu vồng nằm hai bên Mặt Trời, cùng độ cao với nó và cách nó khoảng 22 độ. Chúng sinh ra khi ánh nắng xuyên qua những tinh thể băng dẹt hình lục giác đang rơi chậm trong mây ti, mặt phẳng nằm ngang như những chiếc lá. Vì các tinh thể cùng nằm ngang, ánh sáng không toả thành vòng tròn như quầng mà gom lại thành hai đốm ở hai bên.
Trông thấy ở đâu, lúc nào
Mặt trời giả dễ gặp nhất vào sáng sớm hoặc chiều muộn, khi Mặt Trời còn thấp, phía Mặt Trời có một dải mây ti mỏng hoặc vài vệt mây ti lác đác. Đốm sáng có thể chỉ hiện một bên, tuỳ chỗ nào có mây. Nó thường đỏ ở phía gần Mặt Trời, vàng rồi xanh nhạt ra phía ngoài, đôi khi kéo một cái đuôi trắng dài ra xa Mặt Trời.
Nhiều khi đốm sáng gắt tới mức người ta tưởng có thêm một Mặt Trời nhỏ. Khi đi cùng quầng 22 độ, hai đốm nằm sát mép quầng, trông như hai viên đá quý gắn trên chiếc vòng. Ban đêm, trăng sáng gần rằm cũng tạo ra "trăng giả" theo đúng cách ấy, chỉ mờ hơn.
Ở Việt Nam, mây ti xuất hiện quanh năm nên mặt trời giả không phải điều hiếm. Ảnh mặt trời giả thỉnh thoảng được chia sẻ trên mạng xã hội kèm lời đồn "ba mặt trời", nhưng thực ra người để ý bầu trời có thể gặp nó vài lần trong năm.
Cơ chế: tinh thể dẹt rơi như lá
Hình dạng của tinh thể
Băng kết tinh theo mạng sáu cạnh. Tuỳ nhiệt độ và độ ẩm, tinh thể lớn thành cột dài hoặc thành tấm dẹt như đồng xu lục giác. Mặt trời giả cần loại tấm dẹt.
Khi một tấm dẹt rơi trong không khí, sức cản của không khí giữ nó ở tư thế mặt phẳng nằm ngang, giống chiếc lá khô hay tờ giấy rơi. Tấm chỉ chao lắc nhẹ, lệch vài độ. Tinh thể quá nhỏ thì bị chuyển động hỗn loạn của không khí đẩy xoay lung tung, nên phải là tấm đủ lớn mới nằm ngang ổn định.
Đường đi của tia sáng
Tia nắng đi vào một cạnh bên của tấm lục giác và ra ở cạnh bên cách đó một cạnh. Giống như quầng, hai mặt này tạo thành lăng kính 60 độ, và ánh sáng dồn về góc lệch cực tiểu khoảng 22 độ.
Khác ở chỗ: tất cả các tấm đều nằm ngang, nên chúng chỉ xoay được quanh trục thẳng đứng. Ánh sáng ra khỏi chúng chỉ có thể lệch sang trái hoặc sang phải trong mặt phẳng nằm ngang, không lệch lên trên hay xuống dưới. Thay vì một vòng tròn đầy đủ, ta chỉ được hai điểm: một ở bên trái, một ở bên phải Mặt Trời, cùng độ cao.
Nói gọn: quầng là băng xoay mọi hướng, mặt trời giả là băng nằm ngang. Cùng một lăng kính 60 độ, khác nhau ở cách tinh thể "đứng" trong không trung.
Khoảng cách thay đổi theo độ cao Mặt Trời
Đây là chi tiết giúp phân biệt mặt trời giả với quầng. Quầng luôn 22 độ. Mặt trời giả thì chỉ cách 22 độ khi Mặt Trời ở sát chân trời. Mặt Trời càng lên cao, tia nắng càng đi xiên qua tấm băng, đường đi trong băng dài hơn, góc lệch tăng lên, và hai đốm dạt ra xa dần, nằm ngoài vòng quầng.
| Độ cao Mặt Trời | Mặt trời giả cách Mặt Trời (xấp xỉ) | So với quầng 22 độ |
|---|---|---|
| 0 độ (vừa mọc, sắp lặn) | 22 độ | Nằm ngay trên quầng |
| 20 độ | 23 độ | Sát ngoài quầng |
| 30 độ | 25 độ | Ngoài quầng rõ |
| 40 độ | 28 độ | Cách quầng vài độ |
| 50 độ | 32 độ | Xa quầng, mờ dần |
| trên khoảng 61 độ | Không còn | Tia sáng không ra được |
Các con số trên tính cho băng có chiết suất khoảng 1,31 và tấm nằm ngang lý tưởng. Ngoài trời, tấm chao lắc nên đốm hơi nhoè. Khi Mặt Trời cao trên khoảng 61 độ, tia sáng bị phản xạ toàn phần bên trong tấm băng, không thoát ra theo đường này nữa, nên mặt trời giả biến mất. Ở Việt Nam quanh trưa mùa hè, Mặt Trời thường cao hơn mức này, vì vậy hãy tìm mặt trời giả vào buổi sáng và buổi chiều.
Màu sắc và cái đuôi trắng
Màu đỏ bị băng bẻ ít nhất, nên mép đỏ nằm phía trong, gần Mặt Trời. Ra xa là cam, vàng, rồi lục và lam nhạt, chồng lên nhau thành trắng. Màu của mặt trời giả thường đậm hơn màu của quầng, vì ánh sáng được dồn vào một chỗ nhỏ chứ không trải ra cả vòng.
Đuôi trắng kéo dài ra phía xa Mặt Trời là ánh sáng của những tia đi qua tinh thể không ở góc lệch cực tiểu, lệch nhiều hơn 22 độ. Ở góc cực tiểu ánh sáng dồn đặc, ra xa hơn thì thưa dần, nên đốm sáng thành đầu, đuôi nhạt dần.
Họ hàng và cảnh "nhiều mặt trời"
- Vòng song song chân trời (parhelic circle): một vòng trắng nằm ngang, đi qua Mặt Trời và hai mặt trời giả, chạy quanh cả bầu trời ở cùng độ cao. Nó do ánh sáng phản xạ trên các mặt bên đứng thẳng của tinh thể. Vòng trắng, không màu, vì phản xạ không tách màu.
- Mặt trời giả 120 độ: đốm trắng mờ trên vòng song song chân trời, cách Mặt Trời 120 độ, hiếm.
- Cột sáng: cũng do tấm băng nằm ngang, nhưng do phản xạ ở mặt trên và mặt dưới, tạo cột dọc. Có bài riêng.
- Cung đỉnh đầu: cũng do tấm băng nằm ngang, nhưng tia đi vào mặt trên và ra ở mặt bên. Hay xuất hiện cùng ngày có mặt trời giả rõ.
Khi mặt trời giả, quầng và vòng song song chân trời cùng hiện, bầu trời trông như có ba Mặt Trời nối với nhau bằng vòng sáng. Cảnh này đi vào lịch sử nhiều lần. Bức tranh nổi tiếng Vädersolstavlan (bức tranh "mặt trời giả") ở Stockholm ghi lại cảnh tượng như vậy trên trời thành phố năm 1535; bản đang treo ở nhà thờ lớn Stockholm là bản vẽ lại năm 1636. Ở Anh, sử sách kể trước trận Mortimer's Cross năm 1461, quân của Edward, bá tước March (về sau là vua Edward IV), thấy "ba mặt trời" trên trời, và ông diễn giải đó là điềm lành. Những ghi chép như vậy cho thấy hiện tượng có thật từ lâu, còn ý nghĩa "điềm" là phần con người gán cho.
Hiểu lầm thường gặp
- "Mặt trời giả là ảnh phản chiếu của Mặt Trời trên mây." Không phải phản xạ như gương. Đó là khúc xạ qua lăng kính băng, nên mới có màu.
- "Mặt trời giả là cầu vồng nhỏ." Cầu vồng cần giọt mưa và ở phía đối diện Mặt Trời. Mặt trời giả cần băng và ở cạnh Mặt Trời.
- "Mặt trời giả luôn nằm trên quầng." Chỉ đúng khi Mặt Trời thấp. Mặt Trời càng cao, đốm càng ra ngoài quầng, như bảng trên.
- "Thấy mặt trời giả là có hiện tượng lạ trên trời." Đây là quang học thông thường, mỗi năm có hàng nghìn ảnh chụp khắp thế giới.
Tự quan sát / tự thử an toàn
Không bao giờ nhìn thẳng vào Mặt Trời, kể cả qua kính râm, phim X-quang, ống nhòm hay qua màn hình máy ảnh có ống kính tele. Mặt trời giả cách Mặt Trời hơn 20 độ, đủ xa để quan sát an toàn nếu che Mặt Trời trước.
- Chọn giờ: trong khoảng 1–2 giờ sau khi Mặt Trời mọc hoặc trước khi lặn, khi trời phía Mặt Trời có mây ti mỏng.
- Che Mặt Trời: đứng khuất sau cột điện, góc nhà hoặc tán cây. Hoặc duỗi thẳng tay, dựng lòng bàn tay chắn đĩa Mặt Trời.
- Đo khoảng cách: duỗi thẳng tay, xoè bàn tay hết cỡ, khoảng cách từ ngón cái đến ngón út xấp xỉ 20–22 độ. Đặt một đầu ngón ở chỗ Mặt Trời đang bị che, nhìn sang hai bên ở đúng độ cao đó.
- Theo dõi trong một giờ: nếu gặp mặt trời giả buổi sáng, quay lại nhìn sau 30–60 phút. Mặt Trời lên cao hơn, đốm sẽ dạt ra xa hơn một chút, đúng như bảng trên. Đây là cách tự kiểm chứng lý thuyết bằng mắt mình.
- Chụp ảnh: dùng ống góc rộng, để cột điện hay mép mái nhà che Mặt Trời trong khung hình. Giảm phơi sáng để màu đỏ ở mép trong hiện rõ.
Câu hỏi thường gặp
Mặt trời giả là gì?
Mặt trời giả là đốm sáng có màu nằm ngang bên trái hoặc bên phải Mặt Trời, cùng độ cao, cách khoảng 22 độ trở lên. Nó do ánh nắng khúc xạ qua các tinh thể băng dẹt hình lục giác đang rơi nằm ngang trong mây ti.
Vì sao có hai mặt trời giả ở hai bên?
Tinh thể băng dẹt rơi với mặt phẳng nằm ngang nên chỉ bẻ ánh sáng sang trái hoặc sang phải, không bẻ lên hay xuống. Vì vậy ánh sáng gom thành hai đốm hai bên thay vì cả vòng tròn. Nếu chỉ một bên có mây ti thì chỉ thấy một đốm.
Mặt trời giả khác quầng mặt trời thế nào?
Quầng là vòng tròn đầy đủ do tinh thể băng xoay mọi hướng. Mặt trời giả là hai đốm sáng do tinh thể dẹt nằm ngang. Hai thứ thường đi cùng nhau, và khi Mặt Trời thấp thì mặt trời giả nằm ngay trên quầng.
Vì sao buổi trưa không thấy mặt trời giả?
Khi Mặt Trời cao trên khoảng 61 độ, tia sáng bị phản xạ toàn phần trong tấm băng và không ra được theo đường tạo mặt trời giả. Ở Việt Nam, buổi trưa mùa hè Mặt Trời thường cao hơn mức này, nên nên tìm vào sáng sớm hoặc chiều muộn.
Ban đêm có trăng giả không?
Có. Khi trăng sáng và có mây ti với tinh thể dẹt, hai bên Mặt Trăng cũng hiện hai đốm sáng, gọi là trăng giả. Chúng mờ hơn mặt trời giả nhiều, thường chỉ thấy rõ quanh rằm.