Trục quay của Trái Đất không trỏ mãi về một hướng mà xoay chầm chậm như trục một con quay sắp đổ, mỗi năm khoảng 50,3 giây cung, đi hết một vòng trong khoảng 25.800 năm. Hiện tượng này gọi là tiến động, sách Hán Việt gọi là tuế sai. Nó làm điểm xuân phân trôi dọc hoàng đạo, làm sao Bắc Cực đổi qua các thời đại, và là lý do cung hoàng đạo ngày nay không còn khớp với chòm sao cùng tên.
Bài này đi vào các con số và cách người ta đo chúng: từ phép so sánh của Hipparchus hơn hai nghìn năm trước, tới những gì một người ở Việt Nam có thể tự kiểm chứng bằng phần mềm lịch thiên văn hôm nay.
Con quay khổng lồ: cơ chế nói ngắn gọn
Trái Đất không tròn hoàn hảo mà hơi phình ở xích đạo, do tự quay nhanh. Mặt phẳng xích đạo lại nghiêng khoảng 23,44 độ so với mặt phẳng quỹ đạo. Lực hấp dẫn của Mặt Trăng và Mặt Trời kéo vào phần phình ấy, có xu hướng muốn "dựng thẳng" trục Trái Đất cho xích đạo trùng mặt phẳng quỹ đạo.
Một vật đang tự quay khi bị lực như vậy tác động không đổ xuống mà xoay đầu trục thành vòng tròn, đúng như con quay trên mặt bàn: khi nghiêng, đỉnh trục của nó vẽ những vòng tròn chậm. Trục Trái Đất cũng vậy, vẫn giữ góc nghiêng khoảng 23,44 độ nhưng hướng của nó vẽ một vòng nón trên bầu trời.
Phần lớn hiệu ứng do Mặt Trăng gây ra, vì Mặt Trăng ở gần; Mặt Trời đóng góp phần nhỏ hơn. Chồng thêm lên chuyển động chính là những dao động nhỏ hơn gọi là chương động, chu kỳ chính khoảng 18,6 năm, biên độ chỉ cỡ chục giây cung, chủ yếu quan trọng với đo đạc chính xác.
Vì trục xoay, xích đạo trời xoay theo, và giao điểm của xích đạo trời với hoàng đạo, tức điểm xuân phân và thu phân, trượt dần về phía tây dọc hoàng đạo, ngược chiều Mặt Trời đi. Đây chính là thứ chiêm tinh và lịch cần để ý.
Các con số của tiến động
Bảng dưới gom các con số hay được nhắc, làm tròn theo giá trị thiên văn hiện hành. Cột cuối giải thích con số dùng vào việc gì.
| Đại lượng | Giá trị xấp xỉ | Dùng để hiểu |
|---|---|---|
| Tốc độ trôi của điểm xuân phân | khoảng 50,3 giây cung mỗi năm | Mỗi năm một chút, mắt thường không thấy |
| Thời gian trôi 1 độ | khoảng 72 năm | Ngày Mặt Trời vào các chòm sao muộn thêm khoảng một ngày |
| Thời gian trôi 30 độ | khoảng 2.150 năm | Một "cung" lệch, cơ sở cho các chuyện "thời đại" |
| Một vòng trọn | khoảng 25.800 năm | Sau đó các chòm sao lại về đúng vị trí theo mùa như cũ |
| Góc nghiêng trục | khoảng 23,44 độ | Gần như giữ nguyên trong lúc trục xoay |
| Năm chí tuyến (theo mùa) | khoảng 365,2422 ngày | Lịch Gregory bám theo năm này |
| Năm thiên văn (theo nền sao) | khoảng 365,2564 ngày | Dài hơn năm chí tuyến khoảng 20 phút |
Có thể tự thấy tốc độ này bằng phần mềm lịch thiên văn. Tính kinh độ hoàng đạo của sao Spica, ngôi sao sáng nhất chòm Xử Nữ, ra được khoảng 202,4 độ năm 1900, khoảng 203,8 độ năm 2000 và khoảng 204,2 độ năm 2026: tăng chừng 1,4 độ mỗi thế kỷ. Ngôi sao gần như đứng yên; chính điểm gốc 0 độ đã trôi đi.
Hipparchus phát hiện tiến động thế nào
Người được ghi nhận phát hiện tiến động là Hipparchus, nhà thiên văn Hy Lạp sống ở thế kỷ thứ hai trước Công nguyên, làm việc chủ yếu ở đảo Rhodes. Phần lớn sách của ông đã thất lạc; những gì ta biết về phát hiện này chủ yếu qua Ptolemy kể lại trong bộ sách thiên văn Almagest khoảng ba thế kỷ sau.
Theo Ptolemy, Hipparchus so các phép đo của mình về vị trí sao Spica với các phép đo của Timocharis, một người quan sát ở Alexandria sống trước ông khoảng một thế kỷ rưỡi. Khoảng cách từ Spica tới điểm thu phân đã thay đổi khoảng hai độ giữa hai thời điểm. Hipparchus kiểm tra thêm với các ngôi sao khác, thấy chúng cùng dịch một lượng tương tự, và kết luận rằng không phải các ngôi sao di chuyển riêng lẻ mà chính các điểm phân đang trôi so với nền sao.
Ước tính của thời cổ đại thấp hơn thực tế. Ptolemy dùng giá trị khoảng một độ mỗi trăm năm, trong khi con số đúng là khoảng một độ mỗi 72 năm. Với dụng cụ bằng mắt thường và dữ liệu cách nhau chỉ hơn một thế kỷ, sai số như vậy là dễ hiểu.
Giải thích vật lý cho hiện tượng phải chờ tới thế kỷ 17, khi Isaac Newton chỉ ra rằng lực hấp dẫn của Mặt Trăng và Mặt Trời tác động lên phần phình xích đạo của Trái Đất có thể gây ra chuyển động như vậy. Từ một phép so sánh hai bảng số, tiến động trở thành một hệ quả của cơ học thiên thể.
Ở phương Đông, hiện tượng này được nhà thiên văn Ngu Hỷ đời Tấn, khoảng thế kỷ thứ tư, nhận ra một cách độc lập khi so vị trí Mặt Trời ngày đông chí với ghi chép của người đi trước. Tên tuế sai, nghĩa là độ sai lệch tích lại theo năm, đi vào sách lịch pháp Trung Hoa từ đó, và các bộ lịch về sau đều phải tính tới nó khi hiệu chỉnh ngày tiết khí.
Sao Bắc Cực không mãi là sao Bắc Cực
Hiện nay: Polaris. Ngôi sao Polaris trong chòm Tiểu Hùng nằm cách thiên cực Bắc chưa tới một độ, nên gần như đứng yên trong khi cả bầu trời quay quanh nó. Nó đang tiến lại gần cực hơn, khoảng năm 2100 sẽ gần nhất rồi bắt đầu xa dần.
Khoảng 2.800 năm trước Công nguyên: Thuban. Khi đó điểm cực nằm gần ngôi sao Thuban trong chòm Thiên Long, một ngôi sao mờ hơn Polaris nhiều. Người quan sát thời đó thấy Thuban gần như đứng yên còn Polaris quay vòng như các sao khác.
Khoảng mười hai nghìn năm nữa: Chức Nữ. Trục tiếp tục xoay sẽ đưa điểm cực về gần sao Chức Nữ (Vega), ngôi sao rất sáng của chòm Thiên Cầm, dù không sát bằng Polaris hiện nay. Chức Nữ là ngôi sao quen thuộc với người Việt qua tích Ngưu Lang – Chức Nữ.
Ở phía nam, hiện không có sao cực sáng. Thiên cực Nam hiện ở vùng trời nghèo sao sáng; ngôi sao gần nhất ở đó rất mờ, khó thấy bằng mắt thường ở thành phố.
Nhìn từ Việt Nam. Độ cao của sao Bắc Cực trên chân trời bằng vĩ độ nơi bạn đứng: khoảng 21 độ ở Hà Nội, khoảng 16 độ ở Huế, khoảng 11 độ ở TP. Hồ Chí Minh và chỉ chừng 9 độ ở Cà Mau. Ở miền Nam, Polaris nằm khá thấp, dễ bị cây cối và nhà cửa che khuất.
Tiến động với lịch, mùa và chiêm tinh
Vì điểm xuân phân trôi ngược chiều Mặt Trời, Mặt Trời quay về điểm xuân phân sớm hơn một chút so với quay về đúng chỗ cũ trên nền sao. Đó là lý do năm chí tuyến, tính theo mùa, ngắn hơn năm thiên văn, tính theo nền sao, khoảng 20 phút. Lịch Gregory mà chúng ta dùng bám theo năm chí tuyến, nhờ vậy xuân phân luôn rơi quanh ngày 20–21/3 và các mùa không trôi theo thế kỷ.
Cái giá phải trả là bầu trời đêm theo mùa trôi chậm. Các chòm sao hôm nay là chòm của mùa đông sẽ, sau khoảng mười ba nghìn năm, thành chòm của các buổi tối mùa hè. Trong đời một người, thay đổi này quá nhỏ để nhận ra; trong lịch sử văn minh, nó đủ lớn để các bảng sao cổ phải hiệu chỉnh khi dùng lại.
Chiêm tinh nhiệt đới, dòng chính ở phương Tây, đặt điểm 0 độ Bạch Dương đúng ở điểm xuân phân. Vì vậy hệ cung trôi cùng điểm xuân phân, giữ nguyên liên hệ với mùa, nhưng xa dần các chòm sao. Ngày nay độ lệch đã gần trọn một cung. Chiêm tinh theo hệ sao chọn cách ngược lại: giữ cung bám nền sao bằng cách trừ đi một độ lệch tính theo tiến động. Hai cách này được bàn kỹ trong bài về hệ nhiệt đới và hệ sao của chuyên mục.
Như vậy tiến động không phải "lỗi" của bên nào. Nó là một hiện tượng vật lý đo được, buộc mọi hệ lịch và mọi truyền thống chiêm tinh phải chọn: bám theo mùa hay bám theo sao.
Những hiểu lầm hay gặp về tiến động
Vì tên gọi khó nhớ và hay được nhắc trong các tin lan truyền, tiến động bị hiểu sai theo vài kiểu:
- "Tiến động làm trục Trái Đất nghiêng nhiều hơn." Không. Góc nghiêng chỉ dao động nhỏ theo một chu kỳ khác, khoảng 41.000 năm; tiến động là sự đổi hướng của trục.
- "Tiến động là đảo cực." Không. Đảo cực từ trường là hiện tượng của từ trường bên trong Trái Đất, không liên quan tới hướng trục quay.
- "Các nhà khoa học vừa phát hiện ra tiến động nên cung hoàng đạo phải đổi." Tiến động được biết từ thời Hipparchus, hơn hai nghìn năm trước, và chiêm tinh phương Tây đã biết rõ nó trong suốt lịch sử của mình.
- "Mùa sẽ đảo ngược theo lịch." Với lịch Gregory thì không, vì lịch bám theo năm chí tuyến. Thứ đảo theo mùa là bầu trời sao, không phải nắng mưa trên lịch.
- "Tiến động làm các ngôi sao chuyển động." Tiến động là chuyển động của hệ quy chiếu gắn với Trái Đất. Các ngôi sao có chuyển động riêng thật, nhưng rất nhỏ và là chuyện khác.
Hiểu đúng tiến động giúp đọc các con số trong lịch thiên văn và chiêm tinh một cách bình tĩnh: không có gì đột ngột, chỉ là một vòng xoay rất chậm, được đo đạc kỹ càng qua nhiều thế kỷ.
Câu hỏi thường gặp
Tiến động và tuế sai có khác nhau không?
Không, đây là hai tên của cùng một hiện tượng. Tiến động là cách gọi trong sách vật lý, thiên văn hiện đại; tuế sai là tên Hán Việt hay gặp trong sách lịch pháp và sách chiêm tinh, tử vi cũ.
Trục Trái Đất xoay hết một vòng tiến động mất bao lâu?
Khoảng 25.800 năm, ứng với tốc độ chừng 50,3 giây cung mỗi năm, tức khoảng một độ sau mỗi 72 năm. Con số chính xác thay đổi nhẹ theo thời gian nên sách thường ghi xấp xỉ.
Ai phát hiện ra tiến động?
Hipparchus, nhà thiên văn Hy Lạp thế kỷ thứ hai trước Công nguyên, khi so vị trí sao Spica của mình với số đo của Timocharis trước đó khoảng một thế kỷ rưỡi. Ptolemy kể lại phát hiện này trong sách Almagest.
Vì sao lịch không bị lệch mùa dù có tiến động?
Vì lịch Gregory được tính theo năm chí tuyến, tức khoảng thời gian giữa hai lần xuân phân, đã bao gồm ảnh hưởng của tiến động. Nhờ vậy xuân phân luôn quanh 20–21/3 và mùa không trôi theo lịch.
Sau Polaris, ngôi sao nào sẽ làm sao Bắc Cực?
Trục sẽ lần lượt đi qua gần một số sao trong các chòm Tiên Vương và Thiên Nga, rồi khoảng mười hai nghìn năm nữa tới gần sao Chức Nữ, dù không sát cực bằng Polaris bây giờ.
Tiến động ảnh hưởng gì tới cung hoàng đạo?
Chiêm tinh nhiệt đới bám điểm xuân phân nên cung trôi cùng điểm này và xa dần các chòm sao, nay lệch gần một cung. Chiêm tinh theo hệ sao bù lại bằng một độ lệch để cung bám nền sao.