Có gì lạ trong ngày xuân phân năm 2021?

Kể từ lúc đó cho đến ngày Hạ chí 20/6, Mặt Trời sẽ dịch chuyển về phía Bắc và thời gian ban ngày ở bán cầu Bắc sẽ dài thêm. Vì độ cao của Mặt Trời vào giữa ngày sẽ cao dần lên, tức là Mặt Trời ngày càng ở xa Trái Đất hơn, nên đường vòng cung mà nó đi qua bầu trời cũng dài hơn.

Vào ngày này, Mặt Trời sẽ mọc ở hướng chính đông và lặn ở chính tây. Nhưng trong vài tuần tới đây, do các tia mặt trời tập trung ngày càng nhiều vào bán cầu Bắc nên vị trí mặt trời mọc và lặn sẽ dịch chuyển dần về phía Đông Bắc và Tây Bắc. Vào ngày đầu tiên của mùa hè, Mặt Trời sẽ không mọc ở chính Đông mà lệch 33 độ (sáng trái) về phía Bắc của chính Đông. Và 15 tiếng sau, nó sẽ không lặn ở chính Tây mà lệch 33 độ về phía Bắc (sang phải) của chính Tây.

Chúng ta có thời tiết các mùa vì khi Trái Đất quay quanh Mặt Trời, trục của Trái Đất nghiêng 23,5 độ. Độ nghiêng này gây ra các vĩ độ khác nhau trên Trái Đất tiếp nhận nhiệt và ánh sáng mặt trời khác nhau vào các thời điểm trong năm.

Ở bán cầu Bắc, ngày Hạ chí đánh dấu thời điểm bắt đầu của mùa hè và xảy ra khi các tia mặt trời trực tiếp chiếu xuống lệch 23,5 độ Bắc so với đường xích đạo, hay còn gọi là Chí tuyến Bắc. Ngày Đông chí đánh dấu thời điểm bắt đầu của mùa đông, khi tia mặt trời trực tiếp chiếu xuống lệch 23,5 độ Nam so với đường xích đạo, còn gọi là Chí tuyến Nam.

Xuân phân (vào tháng 3) và Thu phân (vào tháng 9) xuất hiện khi cả hai bán cầu đối diện với Mặt Trời như nhau và mọi vùng trên thế giới đều nhìn thấy Mặt Trời nhô lên từ đường chân trời đúng 12 giờ đồng hồ, và khuất khỏi đường chân trời cũng chính xác 12 giờ đồng hồ. 

Nói ngắn gọn là vào Tiết phân, ngày và đêm dài bằng nhau. Nhưng sự thực lại không hoàn toàn chính xác như vậy. 

Ngày và đêm không dài bằng nhau

Kiến thức chúng ta học ở trường là vào ngày đầu tiên của mùa xuân và mùa thu, ngày và đêm dài bằng nhau trên toàn thế giới. Nhưng nếu bạn tìm hiểu các phép tính do Đài quan sát Hải quân Mỹ thực hiện về thời gian Mặt Trời mọc và lặn trên bất cứ cuốn lịch vạn niên uy tín nào, bạn sẽ thấy không phải như vậy. Trên thực tế, vào ngày Xuân phân và Thu phân, thời gian Mặt Trời nhô lên khỏi đường chân trời dài hơn vài phút so với thời gian nó khuất khỏi đường chân trời.

Vấn đề là ở chỗ thời điểm Mặt Trời mọc và lặn được coi là lúc điểm cao nhất của Mặt Trời, chứ không phải điểm chính giữa của nó, trùng với đường chân trời. Chỉ riêng điều này đã làm cho thời điểm mọc và lặn chênh nhau chứ không chính xác là 12 tiếng chằn chặn. Đường kính biểu kiến của Mặt Trời là khoảng nửa độ.

Đó là một ảo giác

Nhưng lý do chính mà sự chênh lệch thời gian xảy ra là do khí quyển của chúng ta. Khí quyển giống như một chiếc ống kính và bẻ cong ánh sáng bên trên đường chân trời. Trong các phép tính về thời gian Mặt Trời mọc và lặn, Đài quan sát Hải quân Mỹ thường sử dụng 34 phút cung cho góc khúc xạ và 16 phút cung cho bán kính của đĩa Mặt trời. Nói cách khác, trung tâm hình học của Mặt Trời đúng ra nằm ở 0,830 dưới đường chân trời phẳng và không có vật cản vào thời điểm mặt trời mọc. 

Hoặc chúng ta có thể nhìn theo một cách khác. Khi bạn quan sát Mặt Trời nhô lên hoặc khuất dần ở đường chân trời, bạn đang thực sự nhìn thấy một ảo ảnh, bởi vì Mặt Trời đang không chính xác ở đó mà là ở dưới đường chân trời.

Kết quả là chúng ta thực ra nhìn thấy Mặt Trời vài phút trước khi nó mọc lên và vài phút sau khi nó lặn. Như vậy, nhờ có khúc xạ khí quyển, độ dài của ngày vào bất cứ ngày nào cũng dài hơn khoảng 6 đến 7 phút.