Vầng hào quang (glory) là những vòng màu nhỏ bao quanh bóng của chính bạn khi bóng ấy đổ lên mây hoặc sương mù, chẳng hạn bóng máy bay trên biển mây hay bóng người trên lớp sương dưới đỉnh núi. Nó sinh ra do ánh nắng bị những giọt nước rất nhỏ hắt ngược trở lại gần như đúng hướng tới, kèm hiện tượng nhiễu xạ và giao thoa tạo màu. Vì ánh sáng quay ngược về phía Mặt Trời, tâm của vầng luôn nằm đúng ở bóng đầu người nhìn, nên mỗi người chỉ thấy hào quang quanh bóng của mình.
Thấy ở đâu, lúc nào
Từ cửa sổ máy bay
Đây là nơi dễ gặp vầng hào quang nhất. Khi máy bay bay trên một lớp mây và Mặt Trời ở phía bên kia thân máy bay, hãy nhìn xuống mặt mây phía đối diện Mặt Trời. Bạn có thể thấy bóng máy bay lướt trên mây, bao quanh là một đến vài vòng màu, tâm vòng nằm ở đúng chỗ bóng của ghế bạn ngồi. Khi máy bay lên cao, bóng nhỏ dần và nhoè đi, nhưng vòng màu vẫn giữ nguyên cỡ góc.
Trên đỉnh núi có biển mây
Lúc sáng sớm hoặc chiều muộn, khi Mặt Trời thấp sau lưng và phía trước là sương mù hay biển mây dưới chân, bóng người đổ dài lên lớp sương. Bóng trông khổng lồ, mờ ảo, đôi khi như đang cử động, có vòng màu quanh đầu. Người Đức gọi là "bóng ma Brocken" (Brockengespenst), theo tên đỉnh Brocken, đỉnh cao nhất dãy Harz, nơi sương mù quanh năm. Ở núi Nga Mi (Emei Shan, Trung Quốc), cảnh ấy được gọi là "Phật quang" và từ xưa đã gắn với tín ngưỡng.
Ở Việt Nam, điều kiện tương tự có thể có trên các đỉnh núi hay có biển mây như Fansipan (Lào Cai), Tà Xùa (Sơn La), Bà Nà (TP Đà Nẵng) hay những đỉnh đèo vào sáng sớm. Cần đúng ba thứ: Mặt Trời sau lưng, sương mù hoặc mây trước mặt và thấp hơn mắt, bóng của bạn đổ được lên lớp sương ấy.
Hai thứ khác nhau: cái bóng và vầng màu
Người ta hay gộp hai hiện tượng làm một, nhưng chúng có cơ chế khác nhau.
Cái bóng khổng lồ
Bóng Brocken trông to không phải vì nó to thật. Bóng của bạn đổ lên sương không nằm trên một mặt phẳng mà xuyên vào cả khối sương, từ gần tới xa. Mắt nhìn thấy một "ống bóng" kéo sâu vào sương, mất mốc so sánh khoảng cách, nên não đoán đó là một hình người rất lớn ở rất xa. Khi sương dày mỏng thay đổi hay bị gió đẩy, bóng như đang cử động, rung rinh. Đó là ảo giác về kích thước và khoảng cách, cộng với hình học của bóng đổ.
Vầng hào quang
Vòng màu quanh đầu là quang học của giọt nước. Nó không cần cái bóng mới có, cái bóng chỉ giúp ta biết tâm vòng nằm ở đâu: tại điểm đối nhật, tức điểm trên bầu trời đối diện thẳng Mặt Trời, cũng là chỗ bóng đầu bạn đổ tới.
Cơ chế: giọt nước hắt ánh sáng ngược trở lại
Thông thường, một giọt nước nhỏ chủ yếu tán xạ ánh sáng về phía trước. Nhưng một phần nhỏ ánh sáng bị hắt gần như ngược đúng chiều tới. Nếu giọt to (giọt mưa), hiện tượng này không đáng kể. Với giọt sương mù, giọt mây nhỏ cỡ vài đến vài chục micromet, phần ánh sáng quay ngược ấy lại khá mạnh.
Cơ chế chính xác khá tinh vi và phải giải bằng lý thuyết tán xạ đầy đủ (lý thuyết Mie). Nói theo hình ảnh: những tia chạm sát mép giọt có thể đi vào, phản xạ bên trong, và một phần ánh sáng "trườn" theo bề mặt giọt một đoạn ngắn dưới dạng sóng mặt rồi thoát ra theo hướng ngược lại. Vì quãng đường các phần sóng đi khác nhau, chúng giao thoa với nhau và tạo các vòng sáng tối. Mỗi bước sóng cho vòng ở góc khác nhau, nên các vòng có màu: thường lam ở trong, đỏ ở ngoài.
Giống mây ngũ sắc và corona, giọt phải gần đều cỡ thì vòng mới rõ. Giọt càng nhỏ, vòng càng to. Vầng hào quang thường chỉ rộng vài độ quanh điểm đối nhật, nhỏ hơn nhiều so với cầu vồng.
Một chi tiết lịch sử: nhà vật lý người Scotland C. T. R. Wilson đã được nhìn thấy vầng hào quang và corona trên đỉnh Ben Nevis năm 1894. Muốn tái tạo chúng trong phòng thí nghiệm, ông bắt đầu nghiên cứu sự ngưng tụ của hơi nước, và từ đó phát triển buồng mây, thiết bị giúp nhìn thấy đường đi của hạt mang điện. Ông nhận giải Nobel Vật lý năm 1927 nhờ phát minh này.
Họ hàng quanh điểm đối nhật
| Hiện tượng | Cần gì | Trông thế nào | Cỡ quanh điểm đối nhật |
|---|---|---|---|
| Vầng hào quang (glory) | Sương, mây giọt nhỏ đều | Một hoặc vài vòng màu nhỏ quanh bóng đầu | Vài độ |
| Cầu vồng trắng (cầu vồng sương mù) | Sương mù giọt nhỏ | Cung trắng rộng, mép hơi màu | Khoảng 40 độ |
| Cầu vồng | Giọt mưa lớn | Cung bảy màu rõ | Khoảng 42 độ |
| Hào quang trên cỏ sương (heiligenschein) | Giọt sương đọng trên cỏ, lá | Vầng sáng trắng quanh bóng đầu trên bãi cỏ | Sát quanh bóng đầu |
Hào quang trên cỏ sương là hiện tượng dễ thử nhất: sáng sớm khi cỏ còn đọng sương, quay lưng về Mặt Trời và nhìn bóng mình đổ trên bãi cỏ. Quanh bóng đầu có một vầng sáng trắng. Mỗi giọt sương trên cỏ hoạt động như một thấu kính nhỏ, gom ánh nắng lên mặt lá bên dưới rồi hắt ngược về đúng hướng tới. Nó trắng, không có vòng màu, khác vầng hào quang trên mây.
Tất cả các hiện tượng trên có chung một điều: chúng xoay quanh điểm đối nhật, nên mỗi người nhìn thấy "của riêng mình". Hai người đứng cạnh nhau, mỗi người thấy vầng sáng quanh bóng mình chứ không quanh bóng người bên cạnh.
Hiểu lầm thường gặp
- "Hào quang là cầu vồng tròn." Cầu vồng do giọt mưa lớn, rộng khoảng 42 độ. Hào quang do giọt nhỏ, chỉ vài độ, cơ chế khác hẳn. Từ máy bay đôi khi thấy cả hai cùng lúc: vòng nhỏ quanh bóng và cung lớn bên ngoài.
- "Bóng Brocken là bóng ma hay bóng của người khác." Đó là bóng của chính bạn trên sương. Giơ tay lên, cái bóng cũng giơ tay.
- "Chỉ người đặc biệt mới thấy hào quang quanh đầu mình." Ai cũng thấy hào quang quanh bóng của mình và chỉ của mình, vì hình học điểm đối nhật.
- "Hào quang nằm ở đám mây." Không có vật thể nào có hình vòng tròn trên mây. Vòng là hướng ánh sáng đi tới mắt bạn, dịch chuyển theo bạn.
Tự quan sát / tự thử an toàn
Trên máy bay
- Khi đặt chỗ, chọn ghế cửa sổ ở phía khuất nắng so với hướng bay vào giờ bay đó (bay về hướng bắc buổi sáng thì Mặt Trời ở bên phải, ghế bên trái khuất nắng). Không chắc thì cứ ngồi cửa sổ và quan sát.
- Khi máy bay bay trên mây, nhìn xuống mặt mây ở phía đối diện Mặt Trời, tìm bóng máy bay. Không cần nhìn ra phía Mặt Trời.
- Chụp ảnh qua cửa sổ, áp sát ống kính vào kính để giảm phản chiếu. Tuân theo hướng dẫn của tổ bay.
Trên núi
- Đi vào sáng sớm hoặc chiều muộn, khi Mặt Trời thấp sau lưng và có biển mây phía trước.
- Đứng ở chỗ bằng phẳng, có lan can hoặc cách xa mép vực. Sương mù làm đá trơn và che khuất mép dốc; đừng bước ra mép để "lấy bóng". Không leo núi khi có dông.
- Nhìn bóng mình đổ lên lớp sương, chờ sương mỏng đi một chút, vòng màu sẽ hiện quanh bóng đầu. Giơ tay vẫy để chắc chắn đó là bóng của bạn.
Hào quang trên cỏ sương ở nhà
Sáng sớm, quay lưng về Mặt Trời, nhìn bóng mình trên bãi cỏ còn đọng sương. Thử nhìn bóng của một người đứng cạnh: bạn sẽ thấy vầng sáng chỉ quanh đầu bạn, không quanh đầu họ. Thử cả trên bãi cỏ khô: vầng sáng yếu hẳn đi, vì không còn những giọt sương làm thấu kính.
Câu hỏi thường gặp
Vầng hào quang quanh bóng máy bay là gì?
Đó là glory, những vòng màu nhỏ do ánh nắng bị giọt mây nhỏ hắt ngược trở lại rồi giao thoa với nhau. Tâm của vòng nằm ở điểm đối diện Mặt Trời, trùng với bóng máy bay, chính xác hơn là bóng chỗ bạn ngồi.
Bóng ma Brocken là gì?
Bóng ma Brocken là bóng của người quan sát đổ lên sương mù hoặc mây dưới chân, trông khổng lồ và mờ ảo. Nó được đặt tên theo đỉnh Brocken ở Đức. Bóng thường đi kèm vầng hào quang nhiều màu quanh đầu.
Vì sao chỉ thấy hào quang quanh bóng của mình?
Vì ánh sáng tạo hào quang bị hắt ngược gần đúng hướng tới, nên chỉ đi vào mắt người đứng ngay trên đường thẳng từ Mặt Trời qua đầu mình. Mỗi người thấy vầng sáng quanh bóng của chính mình, không thấy quanh bóng người bên cạnh.
Hào quang khác cầu vồng thế nào?
Hào quang chỉ rộng vài độ, do giọt nước rất nhỏ trong mây và sương, cơ chế là nhiễu xạ và giao thoa. Cầu vồng rộng khoảng 42 độ, do giọt mưa lớn khúc xạ và phản xạ ánh sáng.
Ở Việt Nam có thấy bóng ma Brocken không?
Có thể thấy trên những đỉnh núi có biển mây vào sáng sớm hoặc chiều muộn, khi Mặt Trời ở sau lưng và sương mù nằm thấp phía trước. Hãy đứng ở chỗ an toàn, xa mép vực, vì sương làm đá trơn.
