Tại sao các ngôi sao trên bầu trời lại nhấp nháy?

Chào các bạn nhỏ! Hãy tưởng tượng ánh sáng từ ngôi sao xa xôi giống như một cậu bé đang chạy bộ đến nhà chúng ta.

Khi vào đến cửa ngõ Trái Đất, cậu ấy phải băng qua lớp không khí dày đặc, luôn chuyển động giống như làn hơi nước bốc lên từ bát súp nóng của mẹ vậy.

Lớp không khí này làm tia sáng bị bẻ cong liên tục. Thế là khi nhìn lên, chúng ta thấy ngôi sao cứ như đang nhảy múa và nhấp nháy vui mắt!

Lớp không khí làm tia sáng bị bẻ cong như thế nào?

Bạn thử cắm một chiếc ống hút vào ly nước chanh trên bàn nhé. Bạn sẽ thấy phần ống hút dưới nước trông như bị "gãy" và lệch đi so với phần bên trên. Đó chính là lúc ánh sáng bị bẻ cong khi đi qua các môi trường khác nhau!

Bầu khí quyển của chúng ta cũng giống như một chiếc bánh kem ngàn lớp với nhiệt độ không đồng đều. Có lớp thì nóng hầm hập như gần bếp, có lớp lại lạnh buốt như trong tủ lạnh.

Khi ánh sáng ngôi sao xuyên qua những "lớp bánh" nóng lạnh xen kẽ này, nó bị đổi hướng liên tục. Sự lảo đảo này khiến mắt chúng ta thấy ngôi sao như đang nhấp nháy vui mắt.

Tại sao không khí nóng và lạnh lại làm ánh sáng bị đổi hướng khác nhau?

Không khí quanh ta được tạo nên từ những hạt phân tử tí hon. Ở vùng lạnh, các hạt này co cụm, đứng sát rạt vào nhau tạo thành một đám đông dày đặc. Ngược lại, ở nơi nóng, chúng lại nhảy múa lung tung và đứng cách xa nhau ra cho thoáng đãng.

Khi tia sáng xuyên qua "đám đông" không khí lạnh, nó bị cản trở và phải đi chậm lại. Nhưng ngay khi chạm vào vùng không khí nóng thưa thớt, nó bỗng nhiên được "tháo khoán" và chạy nhanh vọt lên.

Việc thay đổi tốc độ đột ngột này khiến tia sáng bị khựng lại một bên và nghiêng đi, giống như khi bạn đang chạy mà một chân bỗng sa vào vũng bùn lầy. Thế là hướng đi của ánh sáng bị bẻ cong vẹo ngay lập tức!

Làm sao việc thay đổi tốc độ lại có thể làm một tia sáng bị bẻ cong?

Bạn hãy thử đẩy một chiếc xe đồ chơi từ sàn gạch trơn vào một tấm thảm dày theo đường chéo. Khi một bánh xe chạm thảm trước, nó sẽ bị khựng lại và đi chậm đi, trong khi các bánh xe khác vẫn đang chạy nhanh trên sàn phẳng.

Sự mất cân bằng này tạo ra một cú "xoay người" đột ngột, khiến chiếc xe bị đổi hướng ngay lập tức. Ánh sáng cũng hành động y hệt như vậy khi đi từ vùng không khí loãng sang vùng đặc.

Một cạnh của tia sáng bị chậm lại trước, kéo cả dòng ánh sáng rẽ sang một hướng khác. Đó chính là lý do tại sao chỉ cần thay đổi tốc độ, tia sáng sẽ bị bẻ cong như một trò ảo thuật của thiên nhiên vậy!

Nếu tia sáng đi thẳng đứng từ trên xuống thay vì đi chéo thì nó có bị bẻ cong không?

Nếu bạn đẩy chiếc xe đồ chơi lao thẳng tắp, vuông góc vào tấm thảm, cả hai bánh trước sẽ chạm thảm cùng lúc. Vì cả hai bị "khựng" lại đồng thời, chiếc xe chỉ đi chậm lại mà không hề bị xoay hướng.

Ánh sáng cũng vậy! Khi chiếu thẳng đứng, mọi phần của tia sáng chạm vào không khí đặc cùng lúc nên nó không bị bẻ cong. Toàn bộ tia sáng chỉ bị giảm tốc độ đôi chút nhưng vẫn giữ nguyên đường đi thẳng tắp của mình.

Bởi vậy, những ngôi sao ở ngay đỉnh đầu thường ít nhấp nháy hơn. Ánh sáng của chúng xuyên thẳng qua khí quyển như một mũi tên bắn trúng đích, không phải đi đường chéo nên hướng đi cực kỳ ổn định và không bị bẻ cong lắt léo.