Ngày và đêm dài ngắn khác nhau: vì sao Việt Nam không có đêm trắng

Ngày và đêm sinh ra vì Trái Đất tự quay quanh trục của nó, mỗi vòng so với Mặt Trời mất 24 giờ: nửa quả cầu hướng về Mặt Trời là ban ngày, nửa kia là ban đêm. Ngày dài ngắn khác nhau theo mùa vì trục quay nghiêng khoảng 23,4 độ, và càng xa xích đạo thì sự chênh lệch càng lớn. Ở Việt Nam, ngày dài nhất và ngắn nhất chỉ chênh nhau từ một tới gần ba tiếng, trong khi ở Bắc Âu có lúc trời sáng gần như suốt đêm.

Trái Đất quay: nửa sáng, nửa tối

Hãy hình dung Trái Đất như một quả bóng treo trước ngọn đèn. Lúc nào cũng có đúng một nửa quả bóng được chiếu sáng. Đường ranh giới giữa nửa sáng và nửa tối gọi là đường phân chia sáng tối. Khi Trái Đất quay từ tây sang đông, mỗi nơi trên mặt đất lần lượt đi từ phần tối vào phần sáng (lúc đó ta thấy Mặt Trời mọc ở phía đông) rồi lại đi ra phần tối (Mặt Trời lặn ở phía tây).

Mặt Trời thật ra không "đi" qua bầu trời. Chính chúng ta đang đứng trên một quả cầu xoay, giống như ngồi trên đu quay nhìn ra ngoài thì thấy cảnh vật lướt ngược lại. Ở xích đạo, mặt đất quay với tốc độ khoảng 1.670 km/giờ; ở vĩ độ Hà Nội con số này vào khoảng 1.560 km/giờ. Ta không thấy chóng mặt vì chuyển động đó đều đặn, không giật cục, và cả không khí xung quanh cũng quay theo.

Một chi tiết thú vị: nếu đo theo các ngôi sao xa, Trái Đất quay một vòng chỉ mất khoảng 23 giờ 56 phút. Bốn phút "thừa" trong ngày 24 giờ đến từ việc Trái Đất cũng đang chạy quanh Mặt Trời, nên mỗi ngày nó phải quay thêm một chút mới đưa Mặt Trời về đúng chỗ cũ trên trời. Vì vậy các chòm sao mọc sớm hơn khoảng 4 phút mỗi đêm, và sau vài tháng bầu trời buổi tối đã đổi hẳn.

Trục nghiêng: lý do ngày dài ngắn khác nhau

Nếu trục Trái Đất đứng thẳng, mọi nơi sẽ có ngày và đêm dài bằng nhau quanh năm. Nhưng trục nghiêng khoảng 23,4 độ và luôn chỉ về cùng một hướng trong không gian (gần sao Bắc Cực) suốt năm. Khi Trái Đất ở phía này của quỹ đạo, bán cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời; nửa năm sau, khi nó ở phía bên kia, bán cầu Bắc lại ngả ra xa.

Khi bán cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời (khoảng tháng 5 tới tháng 7), mỗi vòng quay của một điểm ở Việt Nam có phần lớn hơn nằm trong vùng sáng, nên ngày dài hơn đêm. Mốc ngày dài nhất là hạ chí, rơi vào khoảng 20–21 tháng 6. Mốc ngày ngắn nhất là đông chí, khoảng 21–22 tháng 12. Hai mốc ở giữa là xuân phân (khoảng 20–21 tháng 3) và thu phân (khoảng 22–23 tháng 9), khi đường phân chia sáng tối đi qua đúng hai cực và mọi nơi có ngày gần bằng đêm.

Chữ "gần" ở đây quan trọng. Ngay cả ngày xuân phân, ban ngày ở Việt Nam vẫn dài khoảng 12 giờ 7 phút, không phải tròn 12 giờ. Có hai lý do: giờ mọc và lặn được tính khi mép trên của Mặt Trời chạm đường chân trời, chứ không phải tâm; và không khí bẻ cong ánh sáng, khiến ta còn thấy Mặt Trời khi nó thật ra đã xuống dưới chân trời một chút.

Việt Nam: từ Lũng Cú tới mũi Cà Mau

Việt Nam trải dài khoảng 15 vĩ độ, từ cột cờ Lũng Cú ở cực Bắc (gần vĩ độ 23,4 độ Bắc) tới mũi Cà Mau (khoảng 8,6 độ Bắc). Chừng đó đủ để độ dài ngày khác nhau thấy rõ. Bảng dưới đây được tính theo vĩ độ của từng nơi, làm tròn tới phút, áp dụng cách tính chuẩn của ngành thiên văn (có kể khúc xạ khí quyển). Giờ mọc lặn ngoài thực tế có thể lệch vài phút do núi che hay độ cao nơi đứng.

Nơi	Vĩ độ gần đúng	Ngày hạ chí	Ngày đông chí	Chênh lệch
Lũng Cú (cực Bắc)	23,4° Bắc	13 giờ 34 phút	10 giờ 42 phút	gần 3 giờ
Hà Nội	21,0° Bắc	13 giờ 25 phút	10 giờ 51 phút	khoảng 2 giờ 34 phút
Huế	16,5° Bắc	13 giờ 07 phút	11 giờ 09 phút	gần 2 giờ
TP. Hồ Chí Minh	10,8° Bắc	12 giờ 45 phút	11 giờ 30 phút	khoảng 1 giờ 15 phút
Mũi Cà Mau	8,6° Bắc	12 giờ 37 phút	11 giờ 37 phút	khoảng 1 giờ
Xích đạo	0°	12 giờ 07 phút	12 giờ 07 phút	gần như không

Nhìn bảng, bạn sẽ thấy một quy luật: càng đi về phía nam, ngày hè ngắn lại và ngày đông dài ra, hai con số xích lại gần nhau. Một bạn ở Hà Nội cảm nhận rõ mùa đông "tối nhanh" — tầm 17 giờ 20 trời đã chạng vạng — còn một bạn ở Cà Mau gần như thấy trời tối vào cùng một giờ quanh năm.

Còn một điều đặc biệt nữa: toàn bộ Việt Nam nằm phía nam chí tuyến Bắc (khoảng 23,4 độ Bắc), tức là trong vùng nhiệt đới. Ở vùng này, mỗi năm có hai ngày Mặt Trời lên đúng đỉnh đầu lúc giữa trưa, bóng của một cây cột thẳng đứng gần như biến mất. Ở Hà Nội, hai ngày đó rơi vào khoảng cuối tháng 5 và giữa tháng 7; ở TP. Hồ Chí Minh vào khoảng giữa tháng 4 và cuối tháng 8.

Đêm trắng và Mặt Trời nửa đêm ở Bắc Âu

Đi xa hơn về phía bắc, mọi thứ trở nên kỳ lạ. Thành phố Saint Petersburg (Nga) và Oslo (Na Uy) nằm gần vĩ độ 60 độ Bắc. Ở đó, ngày hạ chí dài khoảng 18 giờ 50 phút, còn ngày đông chí chỉ chừng 6 tiếng. Mùa hè, Mặt Trời lặn xuống không sâu dưới chân trời, nên suốt đêm trời chỉ chạng vạng, đủ sáng để đọc sách ngoài đường. Người Nga gọi những đêm tháng 6 đó là "đêm trắng".

Vượt qua vòng Bắc Cực (khoảng 66,6 độ Bắc), có những ngày Mặt Trời không lặn chút nào: nó lướt sát chân trời phía bắc lúc nửa đêm rồi lại lên cao. Thành phố Tromsø ở miền bắc Na Uy (gần 69,6 độ Bắc) có khoảng hai tháng như vậy, quanh từ cuối tháng 5 tới cuối tháng 7. Ngược lại, giữa mùa đông, nơi đó có vài tuần Mặt Trời không mọc, người dân gọi là "đêm vùng cực".

Tại sao vòng Bắc Cực lại ở 66,6 độ? Vì 90 trừ 23,4 bằng 66,6. Con số nghiêng của trục Trái Đất quyết định cả vị trí chí tuyến lẫn vòng cực. Nếu trục nghiêng nhiều hơn, vùng đêm trắng sẽ lan xuống thấp hơn và mùa ở mọi nơi sẽ gắt hơn.

So sánh nhanh ba vùng

• Gần xích đạo (Singapore, mũi Cà Mau, Indonesia): ngày đêm gần đều nhau quanh năm, Mặt Trời mọc lặn gần như cùng giờ. Hoàng hôn ngắn, trời tối nhanh.
• Vùng nhiệt đới phía bắc (Hà Nội, Lũng Cú): chênh lệch 2–3 tiếng giữa hè và đông, Mặt Trời có lúc lên thẳng đỉnh đầu.
• Vùng ôn đới cao và vùng cực (Bắc Âu, Canada, Alaska): chênh lệch hơn mười tiếng, có đêm trắng, có ngày Mặt Trời không lặn hoặc không mọc. Hoàng hôn kéo dài rất lâu vì Mặt Trời đi xiên, không lặn thẳng xuống.

Hoàng hôn ngắn ở vùng nhiệt đới cũng có cùng nguyên nhân. Ở Việt Nam, đường đi của Mặt Trời trên trời gần như dựng đứng, nên khi lặn nó "rơi" nhanh xuống dưới chân trời, chạng vạng chỉ khoảng hơn 20 phút. Ở Na Uy, Mặt Trời lặn theo đường xiên rất thoải, chạng vạng có thể kéo dài hàng giờ.

Thử làm: tự đo một năm ngày ngắn, ngày dài

Bạn không cần dụng cụ gì đặc biệt để thấy quy luật trên bằng mắt mình. Có hai cách, làm riêng hoặc làm cả hai.

Cách 1: Sổ giờ mọc lặn

1. Chọn một ngày cố định trong tuần, ví dụ Chủ nhật. Ghi giờ Mặt Trời mọc và lặn ở nơi bạn sống (xem trong ứng dụng thời tiết, hoặc tự quan sát lúc Mặt Trời vừa khuất sau dãy nhà phía tây).
2. Lấy giờ lặn trừ giờ mọc, ra độ dài ban ngày. Ghi vào một bảng ba cột: ngày, giờ mọc, giờ lặn.
3. Sau 3 tháng, vẽ một biểu đồ cột: trục ngang là các tuần, trục đứng là độ dài ngày. Bạn sẽ thấy một đường cong đi lên hoặc đi xuống, dốc nhất quanh xuân phân, thu phân và gần phẳng quanh hạ chí, đông chí.
4. Nếu có người thân ở miền khác, nhờ họ ghi cùng ngày. Hai đường cong đặt cạnh nhau sẽ cho thấy đúng điều trong bảng phía trên.

Cách 2: Dấu bóng trên sân

Cắm một cây que thẳng đứng (hoặc dùng một cây cột có sẵn) ở chỗ có nắng cả buổi trưa. Mỗi tháng một lần, vào khoảng 12 giờ, đánh dấu đầu bóng bằng một viên sỏi hoặc vạch phấn và ghi ngày bên cạnh. Bóng ngắn nhất vào những ngày Mặt Trời lên cao nhất, dài nhất quanh đông chí. Ở miền Bắc, nếu đo đúng vào ngày Mặt Trời qua đỉnh đầu, bóng gần như biến mất dưới chân que.

Lưu ý: không nhìn thẳng vào Mặt Trời, chỉ quan sát bóng dưới đất.

Ngày đêm ảnh hưởng tới đời sống thế nào

Độ dài ngày không chỉ là chuyện của sách giáo khoa. Nhiều loài cây "đếm" đêm dài hay ngắn để biết lúc ra hoa. Hoa cúc là cây ngày ngắn: khi đêm dài ra vào cuối thu, cây bắt đầu tạo nụ. Người trồng cúc Tết ở nhiều vùng phải thắp đèn ban đêm trong vài tuần để "đánh lừa" cây rằng đêm còn ngắn, giữ cho hoa không nở quá sớm. Thanh long ở vùng Phan Thiết cũng được thắp đèn để ra hoa trái vụ — những cánh đồng đèn sáng rực ban đêm từng là cảnh quen thuộc ở vùng này.

Con người cũng nhạy với ánh sáng. Cơ thể có một "đồng hồ sinh học" khoảng 24 giờ, được ánh sáng buổi sáng chỉnh lại mỗi ngày. Đó là lý do ra nắng buổi sáng giúp dễ ngủ buổi tối, còn nhìn màn hình sáng sát giờ ngủ thì làm giấc ngủ đến muộn hơn. Ở Bắc Âu, mùa đông tối kéo dài khiến nhiều người mệt mỏi, buồn bã hơn; một số nơi dùng đèn sáng mạnh vào buổi sáng để bù lại.

Câu hỏi thường gặp

Vì sao có ngày và đêm?

Vì Trái Đất là một quả cầu tự quay quanh trục, mỗi vòng so với Mặt Trời mất 24 giờ. Nửa hướng về Mặt Trời là ban ngày, nửa còn lại là ban đêm. Mỗi nơi lần lượt quay vào vùng sáng rồi ra vùng tối nên có sáng, trưa, chiều, tối.

Vì sao mùa hè ngày dài hơn mùa đông?

Vì trục Trái Đất nghiêng khoảng 23,4 độ. Mùa hè của bán cầu Bắc là lúc bán cầu này ngả về phía Mặt Trời, nên mỗi vòng quay có phần lớn hơn nằm trong vùng sáng. Mùa đông thì ngược lại.

Ở Việt Nam ngày dài nhất là ngày nào, dài bao nhiêu?

Ngày dài nhất là hạ chí, khoảng 20–21 tháng 6. Ở Hà Nội hôm đó ban ngày dài khoảng 13 giờ 25 phút, ở TP. Hồ Chí Minh khoảng 12 giờ 45 phút. Ngày ngắn nhất là đông chí, khoảng 21–22 tháng 12.

Đêm trắng là gì?

Đêm trắng là những đêm mùa hè ở vùng vĩ độ cao như Saint Petersburg hay Oslo, khi Mặt Trời lặn xuống rất nông dưới chân trời nên trời chỉ chạng vạng suốt đêm, không tối hẳn. Ở Việt Nam không có hiện tượng này vì nước ta nằm gần xích đạo.

Ở Việt Nam có ngày nào Mặt Trời ở đúng đỉnh đầu không?

Có. Cả nước nằm trong vùng nhiệt đới nên mỗi nơi có hai ngày trong năm Mặt Trời lên thiên đỉnh lúc giữa trưa. Ở Hà Nội là khoảng cuối tháng 5 và giữa tháng 7, ở TP. Hồ Chí Minh khoảng giữa tháng 4 và cuối tháng 8. Hôm đó bóng cột thẳng đứng gần như biến mất.