Vòng màu ôm sát quanh Mặt Trăng khi trăng ẩn sau mây mỏng là quầng nhiễu xạ (tiếng Anh: corona), sinh ra khi ánh trăng đi qua vô số giọt nước rất nhỏ và gần bằng cỡ nhau trong mây. Nó khác quầng 22° ở ba điểm dễ nhận: nó nhỏ hơn nhiều, chỉ vài độ; cỡ của nó thay đổi từ đêm này qua đêm khác; và màu xếp ngược, xanh trắng ở trong, nâu đỏ ở ngoài. Quầng 22° thì to, cỡ luôn cố định và do tinh thể băng sinh ra.
Thấy nó ở đâu, lúc nào
Những đêm trăng có một lớp mây mỏng như lụa trôi qua — thường là mây trung tích (altocumulus) hay mây trung tầng (altostratus) mỏng — trăng không tắt mà được bọc trong một đĩa sáng trắng ngà, viền nâu đỏ. Đôi khi bên ngoài còn một, hai vòng nhạt hơn: xanh lục, rồi hồng tím. Vòng màu thay đổi liên tục khi mây trôi: lúc to, lúc nhỏ, lúc méo, lúc rõ, lúc biến mất.
Hiện tượng này rất phổ biến, ở Việt Nam có thể gặp quanh năm, nhiều nhất vào các đêm có mây trung tầng mỏng. Nó cũng có quanh Mặt Trời ban ngày, nhưng ánh Mặt Trời quá chói nên khó thấy, và tuyệt đối không được nhìn thẳng để tìm nó. Quanh đèn đường trong đêm sương mù mỏng, hay khi nhìn đèn qua cửa kính bị hà hơi, ta cũng thấy những vòng màu cùng bản chất.
Cơ chế: nhiễu xạ quanh những giọt nước nhỏ
Ánh sáng "uốn" qua mép vật nhỏ
Khi sóng ánh sáng gặp một vật cản rất nhỏ — cỡ vài micromet, tức vài phần nghìn milimet, nhỏ hơn sợi tóc chục lần — nó không chỉ tạo bóng mà còn tràn ra hai bên mép, lan sang những hướng lệch khỏi đường thẳng. Hiện tượng này gọi là nhiễu xạ. Các phần sóng tràn từ những mép khác nhau gặp nhau và cộng lại hoặc triệt tiêu nhau tuỳ hướng, tạo ra những vòng sáng tối đồng tâm quanh nguồn sáng.
Vì sao có màu
Góc lệch của các vòng nhiễu xạ tỉ lệ với bước sóng ánh sáng. Ánh đỏ có bước sóng dài hơn ánh xanh nên vòng đỏ nằm xa tâm hơn vòng xanh. Ánh trăng là ánh trắng gồm mọi màu; các vòng màu chồng lệch nhau, xanh rơi vào trong, đỏ rơi ra ngoài. Đó là lý do quầng nhiễu xạ có rìa ngoài nâu đỏ.
Vì sao cỡ vòng thay đổi
Góc lệch tỉ lệ nghịch với cỡ giọt nước: giọt càng nhỏ, ánh sáng tràn càng rộng, vòng càng to. Với giọt khoảng 10 micromet, vòng nâu đỏ đầu tiên cách trăng chỉ chừng vài độ. Giọt nhỏ hơn cho vòng lớn hơn. Mây trôi qua, đám này giọt to, đám kia giọt nhỏ — vòng co giãn theo. Đây là điểm khác cốt lõi với quầng 22°: góc của quầng do hình học tinh thể băng quyết định nên không bao giờ đổi.
Vì sao phải có giọt đều cỡ
Mỗi cỡ giọt cho một bộ vòng có bán kính riêng. Nếu trong mây có đủ loại giọt to nhỏ lẫn lộn, các bộ vòng chồng lệch nhau, xoá màu lẫn nhau, chỉ còn một vầng sáng trắng mờ quanh trăng (gọi là vầng sáng aureole). Vòng màu rõ nhiều tầng chỉ hiện ra khi các giọt gần như đồng cỡ — điều hay gặp ở mây mới hình thành, nơi các giọt cùng lớn lên trong một điều kiện như nhau.
Quầng nhiễu xạ khác quầng 22° thế nào
| Đặc điểm | Quầng nhiễu xạ (corona) | Quầng 22° (halo) |
|---|---|---|
| Thứ tạo ra | Giọt nước nhỏ (đôi khi tinh thể băng nhỏ, hạt phấn hoa) | Tinh thể băng hình lăng trụ lục giác |
| Cơ chế | Nhiễu xạ ánh sáng quanh vật nhỏ | Khúc xạ qua hai mặt của tinh thể băng |
| Kích thước | Vài độ, ôm sát trăng; vừa trong một nắm tay duỗi thẳng | Bán kính 22°, cỡ một gang tay xoè rộng duỗi thẳng |
| Cỡ có đổi không | Có, thay đổi theo cỡ giọt, đổi cả trong vài phút | Không, luôn khoảng 22° |
| Thứ tự màu | Xanh trắng ở trong, nâu đỏ ở ngoài; có thể lặp nhiều vòng | Đỏ ở mép trong, nhạt dần ra ngoài, phía trong vòng tối hơn trời |
| Loại mây | Mây trung tích, trung tầng mỏng, sương mù | Mây ti, ti tầng trên rất cao |
| Bên trong vòng | Sáng hơn, trăng như được bọc đĩa sáng | Tối hơn bên ngoài một chút |
Hai hiện tượng có thể xuất hiện cùng một đêm nếu có hai tầng mây. Quầng 22° được bàn kỹ trong bài riêng ở mục quang học bầu trời. Ca dao về trăng quầng, trăng tán mà người xưa dùng để đoán mưa nắng cũng là một chủ đề riêng; về mặt vật lý, điều chắc chắn là hai loại vòng này do hai loại mây khác nhau sinh ra.
Hiện tượng họ hàng
Mây ngũ sắc
Khi một đám mây mỏng có giọt đều cỡ nằm hơi lệch khỏi trăng hay Mặt Trời, thay vì vòng tròn ta thấy những mảng màu hồng, xanh như xà cừ ở rìa mây. Đó là nhiễu xạ cùng loại, chỉ là không đủ đối xứng để thành vòng. Hiện tượng mây ngũ sắc có bài riêng.
Quầng phấn hoa
Ở vùng ôn đới, mùa xuân khi rừng thông, rừng bạch dương tung phấn, có thể thấy quầng nhiễu xạ quanh Mặt Trời trên trời quang không mây. Hạt phấn thông có hình dạng không tròn nên quầng có khi méo thành hình bầu dục hoặc có chỗ lồi — một dấu hiệu nhận ra quầng phấn hoa.
Vầng hào quang quanh bóng mình
Vầng màu quanh bóng của mình in lên mây khi nhìn từ máy bay hay đỉnh núi cũng dính tới nhiễu xạ ở giọt nước nhỏ, nhưng nó nằm ở phía đối diện Mặt Trời và cơ chế phức tạp hơn. Hiện tượng này có bài riêng.
Hiểu lầm thường gặp
- "Vòng nào quanh trăng cũng là quầng 22°." Phần lớn những vòng nhỏ, ôm sát trăng ta hay thấy là quầng nhiễu xạ. Quầng 22° lớn hơn nhiều, phải ngẩng cả đầu mới thấy hết.
- "Vòng màu là do mắt bị chói." Máy ảnh chụp được, mọi người cùng thấy. Tuy vậy, mắt ướt, kính đeo mờ hơi hay bám bụi cũng tự tạo được vòng màu quanh đèn; muốn chắc, hãy lau kính và chụp ảnh đối chiếu.
- "Vòng to thì mây dày." Cỡ vòng phụ thuộc cỡ giọt nước, không phụ thuộc độ dày mây. Mây quá dày thì trăng bị che hẳn, không còn vòng nào.
- "Thấy vòng quanh trăng chắc chắn sắp mưa." Mây trung tầng có khi đi trước một vùng mưa, có khi không. Một vòng quanh trăng không đủ để dự báo.
Tự quan sát / tự thử an toàn
Ngoài trời
- Những đêm trăng có mây mỏng trôi, ra chỗ trống. Không cần dụng cụ gì; ống nhòm không cần thiết vì vòng khá lớn.
- Đo cỡ vòng bằng tay: duỗi thẳng tay, nắm bàn tay lại, nắm tay che khoảng 10°. Một ngón tay duỗi thẳng che khoảng 1–2°. So sánh với quầng 22° (cỡ gang tay xoè rộng) nếu may mắn gặp.
- Chụp vài tấm cách nhau một hai phút: cỡ vòng sẽ đổi theo đám mây.
- Ban ngày, nếu muốn tìm quầng nhiễu xạ quanh Mặt Trời: che Mặt Trời hoàn toàn sau cột điện, mép mái nhà; chỉ nhìn phần trời kế bên, hoặc nhìn ảnh phản chiếu trên mặt nước tối trong chậu sẫm màu. Không bao giờ nhìn thẳng Mặt Trời, không dùng ống nhòm.
Làm quầng nhiễu xạ trong nhà
- Tìm một tấm kính sạch (cửa sổ, cửa tủ kính) hoặc mặt kính của chiếc khung ảnh. Đứng trong phòng tối, phía xa có một bóng đèn nhỏ hoặc đèn pin bật sáng, cách vài mét.
- Hà hơi mạnh lên tấm kính, rồi nhìn bóng đèn qua chỗ kính vừa mờ hơi: những vòng màu xuất hiện quanh đèn, xanh ở trong đỏ ở ngoài. Đó là nhiễu xạ ở những giọt nước li ti vừa ngưng trên kính.
- Quan sát trong vài giây khi hơi nước bay dần: giọt nhỏ đi, vòng màu to ra rồi biến mất.
- Thử rắc một lớp thật mỏng bột mịn (như bột năng, bột ngô) lên tấm kính khác, gõ bỏ bớt cho còn một lớp rất mỏng: nhìn đèn qua đó cũng thấy vòng màu, vì hạt bột nhỏ đều cỡ.
Dùng đèn LED nhỏ hoặc đèn pin, không nhìn vào đèn công suất lớn quá lâu.
Câu hỏi thường gặp
Vòng màu quanh mặt trăng gọi là gì?
Vòng màu nhỏ ôm sát trăng khi có mây mỏng gọi là quầng nhiễu xạ, tiếng Anh là corona. Nó sinh ra khi ánh trăng nhiễu xạ qua những giọt nước nhỏ, đều cỡ trong mây. Vòng lớn bán kính 22° quanh trăng là hiện tượng khác, do tinh thể băng gây ra.
Quầng nhiễu xạ khác quầng 22 độ thế nào?
Quầng nhiễu xạ nhỏ, chỉ vài độ, đổi cỡ theo cỡ giọt nước, màu xanh ở trong đỏ ở ngoài. Quầng 22° to, luôn cố định khoảng 22°, mép trong đỏ, do tinh thể băng trong mây ti tạo ra. Một bên là nhiễu xạ, một bên là khúc xạ.
Vì sao vòng quanh trăng lúc to lúc nhỏ?
Vì góc nhiễu xạ tỉ lệ nghịch với cỡ giọt nước. Giọt càng nhỏ, vòng càng to. Mây trôi qua mang những đám giọt có cỡ khác nhau, nên vòng co giãn liên tục.
Có thể tự tạo vòng màu quanh đèn ở nhà không?
Được. Hà hơi lên một tấm kính rồi nhìn một bóng đèn nhỏ ở xa qua chỗ kính mờ, sẽ thấy vòng màu quanh đèn. Các giọt nước li ti trên kính đóng vai giọt nước trong mây.
Vòng quanh trăng có báo trời sắp mưa không?
Không đáng tin. Vòng chỉ cho biết đang có một lớp mây mỏng với giọt nước nhỏ đều cỡ. Lớp mây ấy có lúc đi trước vùng mưa, có lúc tan đi trong vài giờ.
