Mưa sao băng thực chất là gì?

Vài lần mỗi năm, bầu trời đêm sâu thẳm trên đầu chúng ta lại xuất hiện những màn trình diễn lộng lẫy với vô vàn vệt sáng lóe lên trong bóng tối. Những thứ này thực chất không phải là sao băng, mà nói đúng hơn phải là mưa sao băng, một trong những hiện tượng thiên văn đẹp mắt nhất có thể quan sát bằng mắt thường.

Nhưng điều gì thực sự tạo ra màn trình diễn mang tầm vũ trụ này?

Mưa sao băng là một hiện tượng thiên văn

Trong hệ mặt trời của chúng ta, có một tập hợp khổng lồ các hạt nhỏ—gọi là thiên thạch—trôi nổi trong không gian, từ những hạt bụi siêu nhỏ đến những mảnh vỡ có kích thước như tiểu hành tinh. Những mảnh vỡ này là tàn dư vũ trụ, vỡ ra từ sao chổi, tiểu hành tinh, các hành tinh khác và thậm chí cả mặt trăng khi chúng di chuyển quanh mặt trời.

Khi Trái Đất quay quanh mặt trời, hành tinh của chúng ta thường xuyên phải di chuyển qua các dòng hiên thạch này, tạo ra hiện tượng mà chúng ta gọi là mưa sao băng. Khi những hạt nhỏ này va chạm với bầu khí quyển của Trái Đất, chúng tạo ra những vệt sáng rực rỡ khi bốc hơi trong tầng khí quyển trên. Hầu hết chúng không bao giờ chạm đất vì bị đốt cháy hoàn toàn. Một số ít sống sót trở thành “vẫn thạch”. Nhưng những hạt bị bốc hơi hoàn toàn được gọi là “sao băng”.

Vì Trái Đất đi qua các dòng thiên thạch này vào cùng thời điểm mỗi năm, mưa sao băng xảy ra theo lịch trình dự đoán được, cho phép các nhà thiên văn dự báo khi nào chúng sẽ xuất hiện.

Một khía cạnh thú vị khác là khái niệm Radiant—điểm trên bầu trời nơi các sao băng dường như bắt nguồn. Đây thực chất là một ảo ảnh quang học. Các sao băng không thực sự đến từ một điểm duy nhất; chúng di chuyển trên các đường song song. Nhưng từ góc nhìn của Trái Đất, chúng dường như phát ra từ một vị trí.

Đây là lý do tại sao mưa sao băng thường được đặt tên theo chòm sao mà chúng xuất hiện. Ví dụ, mưa sao băng Perseid dường như phát ra từ chòm sao Perseus.

Vòng đời của một sao băng: Từ không gian đến Trái Đất

Sao băng lao qua với tốc độ chóng mặt, đôi khi lên tới 160.000 dặm/giờ. Trong khi đó, Trái Đất di chuyển trong không gian với tốc độ 67.000 dặm/giờ. Khi hai đường đi này giao nhau, kết quả là một vũ điệu mãnh liệt nhưng đẹp mắt với bầu khí quyển của chúng ta.

Thiên thạch va chạm với các phân tử không khí, tạo ra sóng áp suất nén không khí phía trước nó. Sự nén này tạo ra nhiệt độ cực cao không chỉ làm bốc hơi đá vũ trụ mà còn ion hóa không khí xung quanh, tạo ra vệt sáng đặc trưng có thể nhìn thấy từ mặt đất.

Sao băng có tốc độ cao hơn thường cháy sáng nhanh hơn, giải phóng năng lượng trong một màn trình diễn rực rỡ nhưng ngắn ngủi. Những sao băng chậm hơn có thể tồn tại lâu hơn, cho chúng ta nhiều thời gian hơn để chiêm ngưỡng hành trình của chúng. Các mảnh kim loại là những "nghệ sĩ" bền bỉ nhất. Chúng có nhiều khả năng sống sót qua quá trình rơi xuống và đôi khi thậm chí chạm đất dưới dạng vẫn thạch. Trong khi đó, các thiên thạch từ sao chổi, vốn dễ vỡ hơn, hiếm khi vượt qua được các lớp khí quyển trên.

Màu sắc chúng ta nhìn thấy không phải ngẫu nhiên—chúng là dấu hiệu của thành phần sao băng và tương tác với bầu khí quyển. Các vệt màu xanh lá cây thường liên quan đến magie, ánh sáng tím đến kali và các vệt trắng rực rỡ đến sắt và niken. Trong khi thành phần của sao băng đóng vai trò chính trong màn trình diễn ánh sáng này, điều kiện khí quyển có thể thay đổi hiệu ứng, khiến mỗi sao băng trở thành một cảnh tượng độc đáo trên bầu trời đêm.

Mưa sao băng cũng xảy ra ngoài Trái Đất

Hiện tượng mưa sao băng không chỉ giới hạn trong bầu khí quyển Trái Đất mà còn xuất hiện độc đáo trên các thiên thể khác trong hệ mặt trời. Mỗi môi trường hành tinh mang đến một sân khấu riêng biệt cho những màn trình diễn vũ trụ này, được định hình bởi điều kiện khí quyển và trường hấp dẫn địa phương.

• Sao Hỏa trải qua mưa sao băng với những đặc điểm thú vị riêng biệt. Bầu khí quyển mỏng của nó khiến sao băng có thể nhìn thấy, mặc dù chúng hoạt động khác so với trên Trái Đất. Khi sao chổi Siding Spring đi ngang qua Sao Hỏa vào năm 2014, nó đã mang đến cho các nhà thiên văn cơ hội quan sát hiệu ứng của mưa sao băng trên bầu khí quyển của một hành tinh khác, cho thấy Sao Hỏa có lẽ mang đến trải nghiệm mưa sao băng giống Trái Đất nhất trong hệ mặt trời.
• Sao Mộc có mối quan hệ khác biệt với mưa sao băng. Trường hấp dẫn mạnh mẽ của nó hoạt động như một máy hút bụi vũ trụ, thu hút vô số thiên thạch và tạo ra số lượng mưa sao băng cao hơn nhiều so với các hành tinh khác. Tuy nhiên, không giống như những màn trình diễn có thể nhìn thấy trên Trái Đất, mưa sao băng trên Sao Mộc biến mất dưới các lớp mây dày đặc của hành tinh khí khổng lồ này.
• Mặt Trăng mang đến sự tương phản rõ rệt nhất so với trải nghiệm trên Trái Đất. Không có bầu khí quyển, không có vệt sáng—chỉ có những va chạm thầm lặng và những tia sáng lóe lên khi thiên thạch va vào bề mặt Mặt Trăng với tốc độ đáng kinh ngạc. Những va chạm này tiếp tục định hình lại bề mặt Mặt Trăng, tạo ra thêm những hố va chạm mới.

Trở lại Trái Đất, việc quan sát mưa sao băng đang đối mặt với những thách thức hiện đại. Sự gia tăng của các vệ tinh và ô nhiễm ánh sáng đang đe dọa làm mờ đi cửa sổ của chúng ta đến với cảnh tượng vũ trụ này. May mắn thay, việc quan sát mưa sao băng chỉ cần một chút chuẩn bị và điều kiện thời tiết phù hợp để trải nghiệm trọn vẹn vẻ đẹp của chúng.

Hiện tại, mưa sao băng vẫn là một trong những sự kiện thiên văn dễ tiếp cận nhất. Bạn không cần kính thiên văn, chỉ cần bầu trời quang đãng và một chút kiên nhẫn. Và biết đâu, bạn có thể ước một điều ước khi nhìn thấy sao băng!