Giờ sao (sidereal time) là cách đo thời gian theo vị trí của các vì sao thay vì theo Mặt Trời: một ngày sao dài khoảng 23 giờ 56 phút 4 giây, ngắn hơn ngày thường gần 4 phút. Trong lập bản đồ sao, giờ sao địa phương lúc sinh cho biết phần nào của vòng hoàng đạo đang ở trên đỉnh đầu và phần nào đang mọc. Mọi phần mềm đều tính bước này; hiểu nó giúp bạn biết vì sao vài phút giờ sinh lại quan trọng đến thế.
Bài đi từ khái niệm tới một phép tính mẫu cho ca ví dụ giả định: sinh lúc 9 giờ 30 sáng ngày 15/3/1998 giờ Việt Nam, tại thành phố Huế. Các con số được tính lại bằng công thức thiên văn chuẩn, bạn có thể dùng chúng để đối chiếu nếu muốn tự làm.
Vì sao ngày sao ngắn hơn ngày thường
Ngày thường (ngày mặt trời) là khoảng thời gian giữa hai lần Mặt Trời lên cao nhất trên bầu trời. Ngày sao là khoảng thời gian giữa hai lần một ngôi sao xa lên cao nhất. Hai khoảng này khác nhau vì trong lúc Trái Đất tự quay một vòng, nó cũng đã đi thêm một đoạn trên quỹ đạo quanh Mặt Trời, khoảng 1 độ mỗi ngày. Muốn Mặt Trời trở lại đúng chỗ cũ trên bầu trời, Trái Đất phải quay thêm gần 1 độ nữa, mất thêm gần 4 phút.
Các ngôi sao thì ở rất xa, nên chuyển động quỹ đạo của Trái Đất hầu như không làm chúng dịch chỗ. Vì thế một vòng quay so với các vì sao chỉ mất khoảng 23 giờ 56 phút 4 giây. Mỗi ngày, các ngôi sao mọc sớm hơn hôm trước khoảng 3 phút 56 giây; cộng dồn một tháng là khoảng 2 giờ, cả năm là đúng một ngày. Đó là lý do chòm sao bạn thấy lúc 9 giờ tối thay đổi theo mùa.
Vòng hoàng đạo gắn với nền sao, nên muốn biết phần nào của hoàng đạo đang ở trên đầu, ta cần đồng hồ đo theo sao chứ không theo Mặt Trời. Đồng hồ đó chính là giờ sao.
Giờ sao liên quan gì tới Thiên đỉnh và cung mọc
Giờ sao địa phương có một ý nghĩa rất cụ thể: nó bằng xích kinh (right ascension) của điểm trên bầu trời đang nằm đúng kinh tuyến của bạn. Nếu giờ sao địa phương là 0 giờ, điểm xuân phân, tức điểm đầu cung Bạch Dương, đang ở trên kinh tuyến. Nếu là 6 giờ, điểm ở kinh tuyến có xích kinh 6 giờ (90 độ), đúng đầu cung Cự Giải.
Người làm chiêm tinh hay đổi giờ sao ra độ và gọi là RAMC (xích kinh của Thiên đỉnh): nhân số giờ với 15. Từ RAMC và độ nghiêng của trục Trái Đất (khoảng 23,44 độ), một công thức lượng giác cho ra Thiên đỉnh (MC) trên hoàng đạo. Thêm vĩ độ nơi sinh vào là ra cung mọc. Các đường chia nhà ở hầu hết hệ nhà cũng được tính từ ba con số này.
Như vậy chuỗi tính có dạng: giờ sinh trên giấy → giờ quốc tế → giờ sao Greenwich → giờ sao địa phương → Thiên đỉnh và cung mọc → các nhà. Sai ở mắt xích đầu thì sai đến cuối, nên các bước đầu tưởng nhàm chán lại là chỗ cần cẩn thận nhất.
Năm bước từ giờ khai sinh đến giờ sao địa phương
Đây là trình tự mà mọi phần mềm lập bản đồ sao đều làm ngầm. Viết ra từng bước để bạn thấy mỗi dữ kiện đi vào chỗ nào.
- Đọc giờ sinh trên giấy tờ và xác định múi giờ có hiệu lực ở nơi sinh vào đúng ngày đó (kèm giờ mùa hè nếu có).
- Trừ múi giờ để ra giờ quốc tế UT. Nếu kết quả âm thì lùi về ngày hôm trước và cộng 24 giờ.
- Lấy giờ sao Greenwich lúc 0 giờ UT của ngày đó (sách lịch thiên văn in sẵn mỗi ngày, hoặc tính bằng công thức).
- Cộng thêm khoảng thời gian UT đã trôi qua kể từ 0 giờ, nhân hệ số 1,0027379 (tức cộng thêm khoảng 9,86 giây cho mỗi giờ) vì đồng hồ sao chạy nhanh hơn đồng hồ thường.
- Cộng kinh độ nơi sinh đổi ra giờ (chia cho 15; kinh độ Đông cộng, kinh độ Tây trừ). Kết quả lấy theo vòng 24 giờ là giờ sao địa phương.
Bước 4 là chỗ người mới hay quên: nếu chỉ cộng thẳng 2 giờ 30 phút mà không thêm phần hiệu chỉnh, giờ sao sẽ chậm khoảng 25 giây. Với cung mọc, 25 giây tương đương khoảng một phần mười độ, không đáng kể với một bản đồ, nhưng là thói quen sai khi tính nhiều.
Tính mẫu: ca ví dụ giả định ở Huế
Dữ kiện giả định: sinh 9 giờ 30 sáng ngày 15/3/1998, giờ Việt Nam UTC+7, tại Huế (vĩ độ 16,46 độ Bắc, kinh độ 107,59 độ Đông). Bảng ghi từng bước với số đã tính lại.
| Bước | Phép tính | Kết quả |
|---|---|---|
| 1. Giờ quốc tế | 9 giờ 30 − 7 giờ | 2 giờ 30 phút UT, cùng ngày 15/3/1998 |
| 2. Giờ sao Greenwich lúc 0 giờ UT | Tra lịch thiên văn hoặc công thức chuẩn | 11 giờ 29 phút 35 giây |
| 3. Khoảng UT đã trôi, đổi sang giờ sao | 2 giờ 30 phút × 1,0027379 | 2 giờ 30 phút 24,6 giây |
| 4. Giờ sao Greenwich lúc sinh | 11:29:35 + 2:30:25 | Khoảng 14 giờ 00 phút 00 giây |
| 5. Kinh độ đổi ra giờ | 107,59 ÷ 15 | 7 giờ 10 phút 22 giây |
| 6. Giờ sao địa phương | 14:00:00 + 7:10:22 | 21 giờ 10 phút 22 giây (RAMC khoảng 317,59 độ) |
| 7. Thiên đỉnh, cung mọc | Công thức lượng giác với độ nghiêng 23,44 độ và vĩ độ 16,46 độ | MC Bảo Bình 15°08′, cung mọc Kim Ngưu 25°50′ |
Nếu bạn tự làm lại bằng phần mềm, con số có thể lệch vài giây ở bước 2 tuỳ công thức, và lệch vài phút cung ở bước 7. Lệch cỡ đó là bình thường, không đổi cung, không đổi nhà trong ca này.
Mốc dễ nhớ để ước lượng giờ sao không cần máy
Người học thiên văn thường nhớ một mốc thô: quanh ngày thu phân (khoảng 22 hoặc 23/9), giờ sao Greenwich lúc 0 giờ UT xấp xỉ 0 giờ. Từ đó, mỗi ngày giờ sao lúc 0 giờ UT tăng khoảng 3 phút 56 giây, mỗi tháng khoảng 2 giờ. Tính lại cho năm 1998: ngày 1/1 khoảng 6 giờ 42 phút, 21/3 khoảng 11 giờ 53 phút, 21/6 khoảng 17 giờ 56 phút, 22/9 khoảng 0 giờ 03 phút, 21/12 khoảng 5 giờ 57 phút. Các năm khác lệch nhau vài phút.
Mốc này đủ để kiểm hợp lý một kết quả phần mềm. Ví dụ, ca giả định ở trên sinh giữa tháng 3, giờ sao 0 giờ UT phải khoảng 11 đến 12 giờ; phép tính cho 11 giờ 29 phút là hợp lý. Nếu phần mềm cho ra con số cách xa vài giờ, nhiều khả năng múi giờ hoặc kinh độ đã nhập sai.
Có một cách hình dung nữa: lúc trưa theo giờ mặt trời địa phương, Mặt Trời đang ở kinh tuyến, nên giờ sao địa phương xấp xỉ bằng xích kinh của Mặt Trời. Quanh xuân phân, Mặt Trời có xích kinh gần 0 giờ, nên giữa trưa giờ sao gần 0 giờ, và Thiên đỉnh nằm gần đầu Bạch Dương. Người sinh giữa trưa đầu mùa xuân thường có Mặt Trời gần Thiên đỉnh: đó không phải trùng hợp mà là hình học.
Những chỗ hay nhầm khi nói về giờ sao
Giờ sao không phải "giờ hoàng đạo". Chữ "hoàng đạo" trong lịch âm Việt Nam (giờ hoàng đạo, ngày hoàng đạo) là khái niệm chọn ngày giờ, không liên quan gì tới vòng hoàng đạo thiên văn hay giờ sao. Hai thứ chỉ trùng chữ.
Giờ sao không phụ thuộc vĩ độ. Chỉ thời điểm và kinh độ quyết định giờ sao. Hai người gần như cùng kinh tuyến, một ở Hà Nội (khoảng 105,85 độ Đông) một ở Cần Thơ (khoảng 105,78 độ Đông), có giờ sao chỉ chênh khoảng 17 giây vào cùng một khoảnh khắc; khác nhau ở cung mọc chứ không ở Thiên đỉnh.
Giờ sao không phải "giờ thật" để thay giờ đồng hồ. Đây chỉ là đại lượng trung gian trong phép tính. Bạn không bao giờ cần đổi giờ sinh của mình sang giờ sao rồi khai lại; phần mềm làm bước đó từ giờ đồng hồ và múi giờ.
Giờ sao trung bình và giờ sao biểu kiến khác nhau rất ít. Sách thiên văn phân biệt hai loại, chênh nhau tối đa khoảng một giây do dao động nhỏ của trục Trái Đất. Với bản đồ sao, phần chênh này không đáng kể.
Múi giờ cũ làm giờ sao lệch cả giờ: một ca trước năm 1975
Bước 1 của chuỗi tính (đổi giờ đồng hồ sang giờ quốc tế) nghe đơn giản nhưng có một bẫy lịch sử với người sinh ở Việt Nam trước năm 1975. Theo cơ sở dữ liệu múi giờ quốc tế mà hầu hết máy tính dùng, khu vực Sài Gòn dùng giờ UTC+8 từ ngày 1/1/1960 tới đêm 12 rạng 13/6/1975, rồi mới về UTC+7. Trước đó còn vài giai đoạn đổi qua lại khác. Giờ áp dụng ở miền Bắc trong cùng thời kỳ thì tài liệu không thống nhất, nên người sinh ở miền Bắc trước 1975 cũng nên đối chiếu thêm.
Hãy xem điều đó làm gì với giờ sao. Ca giả định: sinh 9 giờ 30 sáng ngày 15/3/1970 tại Sài Gòn (khoảng 10,78 độ Bắc, 106,70 độ Đông). Tính đúng với UTC+8, giờ quốc tế là 1 giờ 30, cung mọc Kim Ngưu 6°25′, Thiên đỉnh Ma Kết 29°17′. Nếu phần mềm hoặc người nhập mặc định UTC+7, giờ quốc tế thành 2 giờ 30, giờ sao lệch đúng khoảng một giờ, cung mọc thành Kim Ngưu 22°31′ và Thiên đỉnh sang hẳn Bảo Bình 14°01′. Một giờ sai múi giờ ở bước 1 làm cung mọc trôi 16 độ ở bước cuối.
Phần lớn phần mềm hiện nay tự tra múi giờ lịch sử theo địa danh, nhưng không phải lúc nào cũng đúng, nhất là với địa danh nhỏ hoặc khi người dùng tự nhập múi giờ bằng tay. Cách kiểm đơn giản là đọc dòng "UTC+..." phần mềm hiển thị trên bản đồ và đối chiếu với năm sinh.
Câu hỏi thường gặp
Một ngày sao dài bao lâu?
Khoảng 23 giờ 56 phút 4 giây, ngắn hơn ngày mặt trời trung bình gần 4 phút. Phần chênh này đến từ việc Trái Đất vừa tự quay vừa đi quanh Mặt Trời, nên phải quay thêm một chút để Mặt Trời trở lại đúng chỗ.
Vì sao bản đồ sao cần giờ sao mà không dùng giờ thường?
Vì vòng hoàng đạo gắn với nền sao. Muốn biết phần nào của hoàng đạo đang ở Thiên đỉnh và đang mọc ở phía đông, phải đo góc quay của Trái Đất so với các vì sao, tức giờ sao địa phương.
Có cần tự tính giờ sao khi dùng phần mềm không?
Không cần. Phần mềm làm toàn bộ. Hiểu giờ sao giúp bạn kiểm hợp lý kết quả và hiểu vì sao múi giờ hay kinh độ nhập sai làm cả bản đồ xoay đi, chứ không phải để thay phần mềm.
Giờ sao có phụ thuộc vĩ độ không?
Không. Giờ sao địa phương chỉ phụ thuộc thời điểm và kinh độ. Vĩ độ tham gia ở bước sau, khi từ giờ sao tính ra cung mọc và các nhà, nên cùng giờ sao mà khác vĩ độ thì Thiên đỉnh giống nhau nhưng cung mọc khác nhau.
Giờ sao có liên quan tới giờ hoàng đạo trong lịch âm không?
Không liên quan. Giờ hoàng đạo trong lịch âm là quy ước chọn giờ theo can chi, còn giờ sao là đại lượng thiên văn đo vòng quay Trái Đất so với nền sao. Hai khái niệm chỉ tình cờ dùng chung chữ.
Tính giờ sao sai 1 phút thì bản đồ lệch bao nhiêu?
Một phút giờ sao tương đương một phần tư độ ở Thiên đỉnh, và cung mọc thường trôi cỡ đó hoặc hơn chút. Hiếm khi đổi cung, nhưng nếu cung mọc đang ở sát ranh giới thì vài phút sai có thể đủ làm đổi cung mọc.