Mắt thường

Mắt thường

Mắt thường, còn được gọi là mắt trần, là thực hành tham gia vào nhận thức thị giác mà không sử dụng dụng cụ quang học phóng đại hoặc thu thập ánh sáng, như kính viễn vọng hoặc kính hiển vi. Tầm nhìn được chỉnh lại độ sắc nét bình thường sử dụng ống kính điều chỉnh vẫn được coi là dùng "mắt thường".

Trong thiên văn học, mắt thường có thể được sử dụng để quan sát các sự kiện và thiên thể có thể nhìn thấy mà không cần thiết bị, chẳng hạn như giao hội, sao chổi, mưa sao băng và các tiểu hành tinh sáng nhất, bao gồm 4 Vesta. Bầu trời và các thử nghiệm quan sát khác nhau chứng minh một loạt các hiện tượng ấn tượng có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Mắt thường trong thiên văn học

Hình ảnh minh họa về bầu trời đêm nhìn bằng mắt thường từ một vùng nông thôn (trên cùng) so với một khu vực đô thị (phía dưới). Ô nhiễm ánh sáng làm giảm đáng kể khả năng quan sát các ngôi sao.

Khả năng quan sát các thiên thể bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi ô nhiễm ánh sáng. Thậm chí ở khoảng cách cách khu vực đô thị vài trăm km, nơi bầu trời có vẻ rất tối, vẫn tồn tại ô nhiễm ánh sáng thứ cấp, đặt ra giới hạn cho việc quan sát các vật thể mờ. Đối với hầu hết mọi người, đây có thể là điều kiện quan sát tốt nhất mà họ có thể tiếp cận. Trong điều kiện bầu trời tối "điển hình" như vậy, mắt thường có thể nhìn thấy các ngôi sao với cấp sao biểu kiến lên tới +6m. Trong điều kiện bầu trời tối lý tưởng, hoàn toàn không có ô nhiễm ánh sáng, có thể nhìn thấy cả những ngôi sao mờ nhạt ở mức +8m.

Độ phân giải góc của mắt thường là khoảng 1′, tuy nhiên, một số người có thị lực sắc bén hơn thế. Có bằng chứng cho thấy có người đã nhìn thấy các vệ tinh Galileo (các vệ tinh tự nhiên của Sao Mộc) bằng mắt thường trước khi kính viễn vọng được phát minh. Sao Thiên Vương và tiểu hành tinh Vesta có lẽ đã được quan sát thấy từ lâu nhưng không được công nhận là hành tinh vì chúng rất mờ nhạt ngay cả khi đạt độ sáng cực đại; Cấp sao của Thiên vương tinh thay đổi từ +5,3m đến +5,9m và Vesta là từ +5,2m đến +8,5m (Vesta chỉ đủ sáng khi ở vị trí xung đối với Trái Đất). Sao Thiên Vương, khi được phát hiện chính thức vào năm 1781, là hành tinh đầu tiên được phát hiện bằng công nghệ (kính thiên văn) thay vì bằng mắt thường.

Về mặt lý thuyết, dưới một bầu trời tối điển hình, một đôi mắt đã thích nghi với bóng tối có thể nhìn thấy khoảng 5.600 ngôi sao sáng hơn +6m, trong khi dưới bầu trời tối lý tưởng, con số này có thể lên tới khoảng 45.000 ngôi sao sáng hơn +8m. Trong thực tế, sự suy giảm ánh sáng do khí quyển và bụi vũ trụ làm giảm nhẹ các con số này. Ở trung tâm của một thành phố lớn, nơi cấp sao giới hạn bằng mắt thường có thể tụt xuống mức 2m do ô nhiễm ánh sáng nghiêm trọng, người ta chỉ có thể nhìn thấy khoảng 50 ngôi sao sáng nhất. Mắt thường vẫn có thể cảm nhận được màu sắc của các ngôi sao sáng, nhưng với những ngôi sao mờ, chúng ta chỉ thấy ánh sáng trắng do mắt phải sử dụng tế bào que (không cảm nhận màu sắc) thay vì tế bào nón.

Khả năng nhìn thấy các thiên thể khuếch tán như cụm sao và thiên hà bị ảnh hưởng bởi ô nhiễm ánh sáng nghiêm trọng hơn nhiều so với các hành tinh và ngôi sao đơn lẻ. Trong điều kiện tối điển hình, chỉ có một vài vật thể loại này lọt vào tầm mắt. Chúng bao gồm cụm sao Pleiades, thiên hà Tiên Nữ (Andromeda), Tinh vân Carina, Tinh vân Lạp Hộ (Orion), Omega Centauri, 47 Tucanae, Cụm sao Ptolemy (Messier 7) ở chòm Thiên Yết, và cụm sao cầu M13 ở chòm Vũ Tiên. Thiên hà Tam Giác (M33) là một mục tiêu rất khó quan sát, thường đòi hỏi kỹ thuật nhìn lệch (averted vision) và chỉ có thể thấy khi nó nằm cao hơn 50° trên bầu trời. Các cụm sao cầu như M3 ở chòm Lạp Khuyển và M92 ở chòm Vũ Tiên cũng có thể nhìn thấy bằng mắt thường trong điều kiện như vậy. Tuy nhiên, nếu bầu trời thực sự rất tối, M33 sẽ trở nên dễ nhìn hơn hẳn, kể cả khi nhìn trực tiếp. Nhiều thiên thể Messier khác cũng có thể lộ diện trong điều kiện lý tưởng. Những thiên thể xa nhất mà mắt thường có thể quan sát được là các thiên hà sáng lân cận như Centaurus A, Thiên hà Bode (M81), Thiên hà Ngọc Phu (Sculptor), và Messier 83.

Từ Trái Đất, có năm hành tinh có thể được nhận diện rõ ràng bằng mắt thường: Sao Thủy, Sao Kim, Sao Hỏa, Sao Mộc và Sao Thổ. Trong điều kiện bầu trời tối điển hình, Sao Thiên Vương (cấp sao +5,8) cũng có thể được nhìn thấy nếu sử dụng kỹ thuật nhìn lệch, tương tự với tiểu hành tinh Vesta khi nó ở độ sáng cực đại. Mặt Trời và Mặt Trăng, hai thiên thể nổi bật nhất của Hệ Mặt Trời nhìn bằng mắt thường, đôi khi được tính thêm vào để tạo thành bảy "hành tinh" theo quan niệm cổ đại. Vào ban ngày, thường chỉ thấy Mặt Trăng và Mặt Trời, nhưng trong điều kiện thuận lợi, Sao Kim cũng có thể lộ diện giữa ánh sáng ban ngày, và hiếm hơn nữa là Sao Mộc. Gần lúc hoàng hôn hoặc bình minh, các ngôi sao cực sáng như Thiên Lang (Sirius) hay Canopus vẫn có thể được quan sát bằng mắt thường nếu biết chính xác vị trí cần tìm. Trong lịch sử, đỉnh cao của thiên văn học mắt thường là những cống hiến của Tycho Brahe (1546-1601). Ông đã xây dựng một đài quan sát đồ sộ để thực hiện các phép đo định vị thiên thể cực kỳ chính xác mà không cần bất kỳ ống kính phóng đại nào. Năm 1610, Galileo Galilei chĩa chiếc kính thiên văn của mình lên bầu trời, lập tức khám phá ra các vệ tinh của Sao Mộc và các pha quan sát của Sao Kim, đánh dấu một kỷ nguyên mới.

Quan sát mưa sao băng thường hiệu quả nhất khi nhìn bằng mắt thường thay vì dùng ống nhòm do trường nhìn rộng hơn. Các trận mưa sao băng nổi bật bao gồm Perseids (10-12 tháng 8) và Geminids (tháng 12). Ngoài ra, các vật thể nhân tạo như vệ tinh nhân tạo (có thể lên tới 100 vệ tinh mỗi đêm), Trạm vũ trụ Quốc tế (ISS), cùng với dải Ngân Hà là những mục tiêu ngoạn mục khác có thể chiêm ngưỡng bằng mắt thường.