Mô phỏng pha Mặt Trăng, nhật thực và nguyệt thực

Mô phỏng này giải thích vì sao Mặt Trăng có pha và vì sao nhật thực, nguyệt thực hiếm. Trái Đất ở giữa, Mặt Trăng chạy trên đúng đường đi thật của nó vào ngày bạn chọn, ánh sáng chiếu tới từ đúng hướng của Mặt Trời. Một khung nhỏ cho thấy Mặt Trăng như ta nhìn từ Trái Đất đêm đó: tên pha, phần trăm được chiếu sáng và tuổi trăng. Chuyển sang chế độ "Nhật, nguyệt thực" để thấy quỹ đạo nghiêng của Mặt Trăng, bóng của Trái Đất và của Mặt Trăng, rồi nhảy thẳng tới các lần nhật thực, nguyệt thực có thật.

Cách dùng

• Pha trăng: Mặt Trời ở phía trên. Vòng vàng trên Mặt Trăng là ranh giới nửa được Mặt Trời chiếu sáng, vòng trắng nét đứt là ranh giới nửa hướng về Trái Đất. Phần hai nửa chồng lên nhau chính là phần sáng ta nhìn thấy.
• Nhìn từ Trái Đất: Mặt Trăng như trên bầu trời, nhìn từ Bắc bán cầu (Việt Nam). Bấm "Nam" để xem như ở Nam bán cầu, hình bị lộn ngược.
• Nhật, nguyệt thực: hiện mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất, quỹ đạo Mặt Trăng nghiêng so với nó, hai điểm nút nơi chúng cắt nhau, và các vùng bóng. Bảng bên phải cho biết lần không trăng hay trăng tròn này có gây ra thực hay không, nếu không thì Mặt Trăng đi lệch bao nhiêu độ.
• Thời gian: chạy 1 giờ, 6 giờ hoặc 1 ngày mỗi giây, chọn một ngày bất kỳ, hoặc bấm ◀ ▶ để tới lần không trăng, trăng tròn hay lần thực trước hoặc sau. Các nút ở dưới cùng (trong chế độ nhật, nguyệt thực) nhảy tới các lần thực có thật năm 2026 và 2027.
• Khoảng cách: "Thu gọn" vẽ Mặt Trăng gần hơn 6 lần (và to hơn ở chế độ Pha trăng); ở chế độ nhật, nguyệt thực, kích thước, độ cao so với mặt phẳng và vùng bóng vẫn đúng, nên Mặt Trăng chạm vùng bóng đúng lúc như thật. "Khoảng cách thật" đặt nó cách Trái Đất 60 lần bán kính Trái Đất.
• Trên máy chiếu: bấm nút toàn màn hình. Phím cách để tạm dừng, phím N và F để tới lần không trăng và trăng tròn kế tiếp (giữ Shift để lùi), phím E để tới lần thực kế tiếp.

Vì sao Mặt Trăng có pha?

Mặt Trăng không tự phát sáng. Mặt Trời luôn chiếu sáng một nửa Mặt Trăng, nửa quay về phía Mặt Trời. Khi Mặt Trăng quay quanh Trái Đất, khoảng 29,5 ngày một vòng so với Mặt Trời, ta nhìn nửa được chiếu sáng đó từ những góc khác nhau, nên thấy hình dạng Mặt Trăng thay đổi.

Sau trăng tròn, phần sáng nhỏ dần theo thứ tự ngược lại, sáng ở bên trái: trăng khuyết cuối tháng, bán nguyệt cuối tháng, lưỡi liềm cuối tháng. Ở Nam bán cầu, trái và phải đổi chỗ cho nhau.

Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất mất 27,3 ngày, nhưng một tuần trăng dài 29,5 ngày. Trong lúc Mặt Trăng quay, Trái Đất cũng đi tiếp trên quỹ đạo quanh Mặt Trời, nên Mặt Trăng cần thêm khoảng hai ngày nữa mới lại thẳng hàng với Mặt Trời.

Vì sao không phải tháng nào cũng có nhật thực, nguyệt thực?

Nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng đi vào giữa Mặt Trời và Trái Đất, bóng của nó rơi xuống Trái Đất. Điều đó chỉ có thể xảy ra vào ngày không trăng. Nguyệt thực xảy ra khi Mặt Trăng đi vào bóng của Trái Đất, chỉ có thể xảy ra vào đêm trăng tròn.

Nhưng quỹ đạo Mặt Trăng nghiêng 5,1° so với mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất. Hầu hết các tháng, Mặt Trăng lúc không trăng đi qua phía trên hoặc phía dưới Mặt Trời, và lúc trăng tròn đi qua phía trên hoặc phía dưới bóng Trái Đất. Quỹ đạo Mặt Trăng cắt mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất tại hai điểm gọi là điểm nút. Chỉ khi không trăng hoặc trăng tròn rơi vào gần một điểm nút mới có thực. Điều này xảy ra khoảng hai lần mỗi năm, trong các "mùa thực" cách nhau khoảng 173 ngày, nên mỗi năm có ít nhất bốn và nhiều nhất bảy lần nhật thực và nguyệt thực.

Nguyệt thực có thể toàn phần, một phần, hoặc nửa tối (Mặt Trăng chỉ đi qua vùng nửa tối, mờ đi rất ít). Nhật thực có thể toàn phần, hình khuyên hoặc một phần. Trên bầu trời, Mặt Trăng và Mặt Trời trông to gần bằng nhau: Mặt Trời rộng hơn khoảng 400 lần nhưng cũng xa hơn khoảng 390 lần. Khi Mặt Trăng ở gần điểm xa Trái Đất nhất, nó trông nhỏ hơn Mặt Trời một chút, để lại một vòng sáng xung quanh: đó là nhật thực hình khuyên.

Thử xem

Chọn chế độ "Nhật, nguyệt thực" rồi bấm ▶ cạnh "Trăng tròn" để đi qua các đêm trăng tròn năm 2026. Theo dõi dòng "Độ cao Mặt Trăng" trên bảng:

Vùng tối của Trái Đất ở khoảng cách của Mặt Trăng rộng khoảng 9.400 km, gấp chừng 2,7 lần đường kính Mặt Trăng, nên Mặt Trăng phải đi qua cách tâm vùng bóng không quá khoảng 1°. Sau đó bấm "Không trăng" vài lần quanh ngày 12/8/2026: Mặt Trăng đi qua phía trên tâm Mặt Trời 0,9°, đủ gần để bóng của nó chạm Trái Đất. Đó là lần nhật thực toàn phần nhìn thấy ở Greenland, Iceland và Tây Ban Nha (theo giờ Việt Nam là rạng sáng 13/8).

Gợi ý dạy trên lớp

Mô phỏng hợp với bài về Mặt Trăng trong KHTN 6: Bài 53 "Mặt Trăng" sách Kết nối tri thức, Bài 44 "Chuyển động nhìn thấy của Mặt Trăng" sách Chân trời sáng tạo, Bài 34 "Các hình dạng nhìn thấy của Mặt Trăng" sách Cánh Diều. Phần nhật thực, nguyệt thực dùng để mở rộng, và để liên hệ với vùng tối, vùng nửa tối khi học về sự truyền ánh sáng ở KHTN 7.

1. Đặt vấn đề (3 phút): "Mặt Trời lúc nào cũng chiếu sáng một nửa Mặt Trăng. Vậy sao có đêm ta chỉ thấy một lưỡi liềm mỏng?" Ghi lại ý kiến của học sinh.
2. Quan sát (5 phút): chạy "1 ngày/s" ở chế độ Pha trăng. Dừng ở mỗi lần bán nguyệt, cho học sinh vẽ hình Mặt Trăng mình đoán, rồi so với khung "Nhìn từ Trái Đất".
3. Giải thích (5 phút): chỉ vào hai vòng trên Mặt Trăng. Hỏi: "Ta thấy nửa nào? Nửa nào được chiếu sáng?" Học sinh mô tả mỗi pha là phần chồng nhau của hai nửa.
4. Câu đố (5 phút): "Sao không tháng nào cũng có nguyệt thực?" Chuyển sang chế độ nhật, nguyệt thực, đi qua các đêm trăng tròn theo bảng ở trên, rồi bấm các nút ở dưới cùng để so sánh nhật thực toàn phần với nhật thực hình khuyên.
5. Ôn tập (10 phút): bấm "Tạo game ôn tập" để có ngay một trò chơi cả lớp chơi trên cùng màn hình, chia đội, điện thoại của bạn làm điều khiển.

Câu hỏi thường gặp

Mặt Trăng trong mô phỏng có đúng vị trí thật không?

Có. Vị trí được tính từ các số hạng chính của lý thuyết chuyển động Mặt Trăng trong sách Astronomical Algorithms của Jean Meeus. Thời điểm không trăng và trăng tròn khớp với lịch công bố trong vòng vài phút, các lần thực khớp với bảng của NASA cả về ngày lẫn loại.

Pha Mặt Trăng có phải do bóng Trái Đất che không?

Không. Pha Mặt Trăng là do vị trí ta đứng nhìn. Mặt Trời luôn chiếu sáng một nửa Mặt Trăng, và khi Mặt Trăng quay quanh Trái Đất, ta thấy phần sáng đó nhiều hay ít. Bóng Trái Đất chỉ chạm tới Mặt Trăng khi có nguyệt thực, vào một số đêm trăng tròn.

Vì sao không phải lần không trăng nào cũng có nhật thực?

Vì quỹ đạo Mặt Trăng nghiêng 5,1° so với quỹ đạo Trái Đất. Phần lớn các lần không trăng, Mặt Trăng đi qua phía trên hoặc phía dưới Mặt Trời, bóng của nó không chạm Trái Đất. Chỉ khi không trăng rơi vào gần một trong hai điểm nút mới có nhật thực.

Vì sao Mặt Trăng có màu đỏ khi nguyệt thực toàn phần?

Ánh sáng Mặt Trời không chiếu thẳng tới Mặt Trăng được, nhưng khí quyển Trái Đất bẻ cong một phần ánh sáng vào vùng bóng. Trên đường đi, ánh sáng xanh bị tán xạ mất, giống lúc hoàng hôn, nên ánh sáng còn tới Mặt Trăng có màu đỏ.

Xem nhật thực có an toàn không?

Chỉ an toàn khi nhìn qua kính chuyên dùng để xem nhật thực đạt chuẩn, hoặc chiếu ảnh qua lỗ nhỏ lên giấy. Nhìn thẳng vào Mặt Trời, kể cả khi phần lớn đã bị che, có thể làm hỏng mắt. Riêng nhật thực toàn phần, chỉ được nhìn bằng mắt thường trong khoảnh khắc ngắn khi Mặt Trời bị che kín hoàn toàn.