Tự học thiên văn phổ thông, thiên văn quan sát

Chi tiết tại: http://thienvanhoc.org/forum/showthread.php?t=7109

Fairy càng ngày càng già đầu óc càng kém minh mẫn nên tranh thủ những
ngày còn tươi trẻ của mình sẽ ôn lại một số kiến thức để hướng dẫn các
bạn mới tiếp cận với thiên văn học đặc biệt là thiên văn quan sát ở cấp
độ phổ thông (cấp độ mà bọn con nít Tây đều biết nhưng bọn đại học ở ta
có đứa hổng biết).

Những loạt bài viết tới đây cũng sẽ phục vụ cho quyển sách về bầu trời
mà fairy đã từng ấp ủ. Với tiến độ 1 tuần 1 chủ đề nhỏ với cách viết cực
kì dễ hiểu cho độ tuổi từ học sinh cấp 2 trở lên, kèm các hình ảnh,
flash mô phỏng trực quan hi vọng nhiều người trong CLB có thể nhanh
chóng tiếp nhận được mà không phải đau đầu nhức óc.

Các chủ đề dự kiến sẽ tuần tự đăng ở topic này.
+ Thiên cầu là cái chi chi.
+ Hệ tọa độ chân trời. Ước lượng khoảng cách trên bầu trời
+ Hệ tọa độ xích đạo
+ Bọn sao nó chạy nhảy trên bầu trời như thế nào?
+ Chuyển động của Mặt trời, mặt trăng, hành tinh: những kẻ lang thang.
+ Đồng hồ mặt trời - bóng thời gian
+ Các hệ tọa độ thiên cầu làm đau đầu nhức óc.
+ Bản đồ sao và cách sử dụng để tìm các kho báu trên bầu trời
+ Tại sao trăng khi tròn khi khuyết
+ Các chòm sao chìa khóa, dẫn đường khi lạc lối.

Cuối tuần này ta sẽ bắt đầu với chủ đề đầu tiên: Thiên cầu
Có thể những chủ đề trên đã có bài trong forum nhưng fairy sẽ thể hiện lại cho dễ hiểu hơn với đa số anh chị em.
Các flash dùng để mô phỏng trong loạt bài hướng dẫn fairy sẽ sử dụng từ trang http://astro.unl.edu để giúp anh chị em có cái nhìn trực quan dễ hiểu.

Đôi những bạn học sinh chuyên toán, lý, sinh viên các trường đại học có
thể tự tìm hiểu thiên văn phổ thông qua giáo trình của trường ĐHSP
TP.HCM http://physics.tgs.vn/Thienvan/ebook...andaicuong.pdf



Thiên cầu là cái chi chi.

Một đêm đầy trăng sao, bạn và tôi cùng ngắm trời và nhận thấy bầu trời
như 1 quả cầu thủy tinh trong suốt trên đó gắn đầy những ngôi sao lấp
lánh cùng với Mặt trời chói chang, Mặt trăng vàng rực… quả cầu này có
bán kính vô cùng tận bao xung quanh Trái Đất chúng ta.

Chúng ta đều biết cách nhìn nhận này là không đúng, vì thực tế khoảng
cách của các thiên thể đến chúng ta là khác nhau, nhưng để giúp cho việc
xác định vị trí của các thiên thể trên bầu trời trong quan sát thiên
văn chúng ta cứ tạm quên sự khác biệt khoảng cách này đi và mang các
thiên thể lại với nhau cùng chung một mặt cầu.

Trong flash mô phỏng dưới đây chúng ta sẽ quan sát được khoảng cách thực
tế của các ngôi sao trong chòm Gấu Lớn (Ursa Major) đến chúng ta như
thế nào, và do hướng nhìn đánh lừa mà chúng ta tưởng rằng các ngôi sao
này cùng nằm trên một mặt cầu.





Các đường và điểm cơ bản của Thiên Cầu

Thiên cầu khi nhìn từ ngoài Trái Đất



Trục quay của Thiên Cầu cũng chính là trục quay của Trái Đất chúng ta,
với Địa Cầu chúng ta có Bắc Cực và Nam Cực thì Thiên Cầu cũng có các cực
theo hướng của trục Trái Đất chiếu vào không gian.

+ Thiên Cực Bắc (North Celestrial Pole) các tài liệu thường viết tắt là NCP
+ Thiên Cực Nam (South Celestrial Pole) – SCP

Vòng Xích đạo trời (Celestrial Equator) chính là hình chiếu của
xích đạo Trái Đất lên thiên cầu. Xích đạo trời sẽ chia thiên cầu thành 2
nửa Thiên cầu Bắc và Thiên cầu Nam.

Ở bài đầu tiên ta hãy khoan bận tâm đến cái đường và điểm khác trên
thiên cầu như : hoàng đạo(ecliptic), các điểm chí(solstice), điểm
phân(equinox)… ta sẽ lần lượt điểm mặt bọn này ở các bài tiếp theo.

Hình trên cũng không thể hiện 1 thiên cầu mà chúng ta nhìn ngắm từ mặt
đất nên chúng ta chỉ xem qua và quên nó đi cũng được vì đoạn dưới đây
mới là quan trọng và hấp dẫn.

Thiên cầu khi nhìn từ mặt đất khi quan sát thiên văn.




Bất kì thời điểm nào, ta chỉ có thể thấy được một nửa thiên cầu, còn nửa còn lại thì khuất ở bên dưới đường chân trời.

Thiên cực bắc nằm ở đâu khi ta quan sát?
Nó nằm ở chính hướng bắc(N) và có độ sao so với chân trời bằng độ cao của vĩ độ địa lý nơi quan sát.

Quên mất! tôi chưa nói cho các bạn trong thiên văn quan sát chúng ta đo
độ cao của các thiên thể như thế nào. Chúng ta sử dụng góc để đo độ cao
các thiên thể so với mặt đất. Một thiên thể khi lên cao ở đỉnh đầu thì
nó có khoảng cách so với mặt đất là 90 độ. Trở lại với thiên cực bắc,
tôi đang quan sát tại Tp.HCM nơi có vĩ độ địa lý là 10 độ Bắc, vậy Thiên
cực bắc sẽ ở hướng chính Bắc và có độ cao so với chân trời là 10 độ.
Thật đơn giản phải không các bạn.

Thông thường chúng ta sẽ tìm vị trí của sao Bắc Cực để xác định Thiên
Cực Bắc, vì sao Bắc Cực chỉ cách khoảng 1 độ so với thiên cực, trong một
số trường hợp không cần chính xác cao chúng ta có thể xem như vị trí
của sao Bắc Cực chính là Thiên cực bắc. Việc xác định được Thiên Cực Bắc
khá quan trọng trong quan sát đặc biệt là khi sử dụng các kính thiên
văn để chụp ảnh bầu trời.

Với Thiên Cực Nam thì tất nhiên nó sẽ ở hướng chính Nam(S), nhưng với vị
trí quan sát ở Bắc bán cầu như chúng ta thiên cực nam sẽ nằm ở bên dưới
đường chân trời.

+Thiên Đỉnh: Điểm cao nhất trên bầu trời gọi là Thiên Đỉnh (Zenith) hướng thẳng từ đỉnh đầu của chúng ta khi đứng quan sát.
+Kinh Tuyến Trời (Meridian): là đường nối từ vị trí hướng chính
bắc(N) qua Thiên cực bắc qua Thiên đỉnh(Zenith) xuống vị trí chân trời ở
hướng chính nam(S).

Thế còn vòng Xích Đạo Trời khi ta quan sát sẽ ở đâu trên bầu trời ?

Ta biết rằng, mặt phẳng chứa xích đạo trời vuông góc với trục của thiên
cầu (cũng là trục của Trái đất). Do đó với vị trí quan sát ở bắc bán cầu
như ta, Xích Đạo Trời sẽ là đường đi qua vị trí hướng chính Đông(E) cắt
Kinh tuyến trời ở vị trí có độ cao so với hướng chính Nam là [90 độ -
cho vĩ độ địa lý nơi quan sát] sau đó xuống chân trời chính Tây(W).

Ví dụ khi quan sát ở TP.HCM có vĩ độ là 10 độ Bắc thì điểm cao nhất so
với chân trời tại vị trí hướng chính Nam của Xich đạo trời sẽ là 80 độ.
Bầu trời từ xích đạo trời lên phía bắc gọi là Thiên cầu Bắc và nửa còn lại về phía nam là Thiên cầu Nam.

Chúng ta có gắng hình dung nhé, vì sẽ còn gặp người bạn thân Xích Đạo Trời này trong nhiều bài tiếp theo.

Tổng kết các khái niệm trong bài học

+Thiên cầu: Celestrial Sphere
+Thiên cực bắc: North Celestrial Pole(NCP)
+Thiên cực nam: South Celestrial Pole(SCP)
+Xích đạo trời: Celestrial Equator
+Thiên đỉnh: Zenith
+Kinh tuyến trời: Meridian
+Hướng Bắc: North(N)
+Hướng Nam: South(S)
+Hướng Đông: East(E)
+Hướng Tây:West(W)

Bài Tập:
1-Xác định thiên cực bắc, kinh tuyến trời và xích đạo trời tại nơi mình quan sát
Gợi ý: Thiên cực bắc có để dùng la bàn để xác định trước hướng bắc. Nếu
xác định bằng sao Bắc Cực ở miền nam có thể phải dùng ống nhòm vì sao
Bắc Cực khá sát chân trời khó nhận biết bằng mắt thường do bị ô nhiễm
ánh sáng đèn.
2- Chòm sao Orion chòm sao rất dễ nhận biết bởi 3 sao thẳng hàng ở giửa,
hiện nay có thể thấy được ở hướng tây vào lúc chập tối (tháng 3/2011).
Xích đạo trời cắt ngang chòm sao Orion. Các bạn hãy xác định trong 4 sao
sáng nhất tạo thành hình tứ giác của chòm: những sao nào thuộc thiên
cầu bắc và thiên cầu nam.
Ảnh chòm sao Orion cho các bạn chưa biết nó http://thienvanhoc.org/forum/showthread.php?p=48602
-----------------------------------------------
Có lẽ bài đầu tiên nên khởi động nhẹ nhàng như vậy các flash mô phỏng
dưới đây sẽ giúp chúng ta hình dung ra các đường và điểm cơ bản của
thiên cầu trực quan hơn.

Flash 1 mô phỏng thiên cầu ở hai góc nhìn. Một số chi tiết trong flash
có thể khó hiểu với các bạn, chúng ta sẽ từ từ khám phá ở những bài sau

Lưu ý khi mô phỏng:
+ Latidute: Vĩ độ nơi quan sát
+ Longitude: Kinh độ nơi quan sát
Các bạn có thể tìm được kinh độ vĩ độ địa lý của mình ở google.





Flash 2 mô tả sự thay đổi góc nhìn của thiên cầu từ không gian và trên mặt đất














__________________
Trưởng ban Tuyên giáo forum