Khí quyển của chúng ta đang ngày càng ô nhiễm bởi ánh sáng, khói và bụi. Việc này làm giảm khả năng quan sát của tất cả các nhà thiên văn cũng như bất cứ ai yêu thích bầu trời. Star4All là một dự án được xây dựng với mục tiêu nghiên cứu khả năng quan sát bầu trời ở các khu vực trên khắp thế giới và hướng tới việc cải thiện tình trạng này.
Một cách dễ hiểu, Star4All là cái tên thể hiện đúng mục tiêu của dự án: Mọi người đều có thể ngắm sao (star for all). Dự án này được đứng đầu bởi các nhà khoa học ở Đại học Complutense Madrid (Universidad Complutense de Madrid) - Tây Ban Nha và được tài trợ bởi chương trình Horizon 2020 của Liên minh châu Âu (EU).
Công cụ nghiên cứu chính của dự án này là những thiết bị nhỏ gọi là Telescope Encoder and Sky Sensor (Bộ mã hóa kính thiên văn và cảm biến bầu trời), viết tắt là TESS (Hình ảnh như ở đầu bài viết, phiên bản đang được sử dụng hiện tại gọi là TESS-W). Những thiết bị này chính xác là một quang kế chống nước có khả năng ghi nhận cường độ ánh sáng, nhiệt độ và cả lượng mây của nơi được đặt. Chúng được gắn ở nhiều nơi trên thế giới với mục đích thu thập dữ liệu về độ sáng của bầu trời - cũng chính là mức độ ô nhiễm (có thể do ánh sáng, khói hoặc bụi) của các khu vực khác nhau.
Ở bản đồ dưới đây, bạn có thể thấy các nơi đã có những chiếc máy TESS này. Hầu hết các địa điểm là ở châu Âu, ngoài ra có một số ở châu Mỹ, châu Phi và Australia. Riêng châu Á tính tới nay có 4 thiết bị này, trong đó có 1 chiếc đang không hoạt động (những ký hiệu màu đỏ là máy dừng hoạt động - thường là do lỗi kỹ thuật ở cơ quan/tổ chức đang đặt máy). 3 thiết bị còn lại nằm ở Hongkong, Ấn Độ và Việt Nam. Tại Việt Nam, thiết bị này đang được đặt tại văn phòng của VACA - số 90B phố Khương Đình, Hà Nội - theo đề nghị từ đại diện của dự án.
Hiện tại, thiết bị đặt tại VACA - ký hiệu stars275 - đang hoạt động rất ổn định sau khi được kết nối và cài đặt chính xác, và đã có hơn 1 tuần gửi dữ liệu về nhiệt độ và độ sáng của bầu trời cho nhóm dự án ở Tây Ban Nha.
Thiết bị TESS-W số 275 đang đặt tại văn phòng của VACA ở độ cao ~7,5 mét so với mặt đất, các cảm biến hướng về phía thiên đỉnh.
Cấp sáng của bầu trời
Trước hết, để hiểu rõ hơn về các qui ước, chúng ta cần làm quen với khái niệm cấp sáng (magnitude). Đây vốn là một khái niệm từ rất xa xưa, ngày nay vẫn thường được dùng cho việc xác định độ sáng của các sao và các thiên thể - nên còn được gọi là cấp sao.
Thời xa xưa, các nhà thiên văn học Hy Lạp quan sát bầu trời và họ đặt ra sự phân cấp cho các ngôi sao theo độ sáng quan sát được. Cụ thể, họ tính những sao đầu tiên xuất hiện ngay sau khi Mặt Trời lặn là những sao cấp 1, và những sao mờ nhất mà mắt người có thể quan sát là cấp 6. Ngày nay, các thiết bị đo độ sáng đã đo được chính xác hơn rất nhiều, nên qui ước về cấp của các sao cũng được hiệu chỉnh lại, nhưng vẫn dựa trên ý tưởng ban đầu của các nhà thiên văn Hy Lạp trước đây. Theo qui ước hiện tại thì sao Sirius - ngôi sao sáng nhất trên bầu trời đêm - có cấp là -1,46, trong khi Mặt Trời là -26,74, các sao càng mờ thì cấp càng lớn, mắt người bình thường trong điều kiện lý tưởng và không được hỗ trợ bằng bất cứ thiết bị nào có thể nhìn tới cấp 6.
Trong dự án Star4All, các nhà nghiên cứu cũng sử dụng qui ước về cấp sáng của sao như nêu trên để áp dụng cho bầu trời vào ban đêm. Chúng ta thấy rằng trời càng sáng thì các sao càng mờ, chỉ khi bầu trời thực sự tối thì chúng mới hiện rõ do sự tương phản độ sáng. Dù không người quan sát nào thích bầu trời đêm bị che mờ, nhưng chúng ta lại khó tránh khỏi điều đó, nhất là khi sống ở đô thị. Bầu trời bị ô nhiễm chủ yếu vì khói, bụi và ánh sáng nhân tạo của con người. Ngoài ra, những đêm Trăng sáng cũng là lúc bầu trời bị che mờ bởi ánh Trăng và rất khó để quan sát các đối tượng khác.
Dưới đây là một hình ảnh minh họa để bạn dễ hình dung hơn về tương quan giữa cấp sáng của bầu trời và khả năng quan sát các ngôi sao.
Trong hình ảnh do nhóm dự án minh họa ở trên, bầu trời có độ sáng được minh họa từ cấp 16 đến cấp 21. Trong đó, cấp 21 là một bầu trời có thể coi là lý tưởng: hoàn toàn không có mây, không ô nhiễm ánh sáng hoặc khói bụi, do đó bạn có thể nhìn thấy nhiều sao nhất. Trong khi đó, cấp 16 tương ứng với việc đang có Trăng tròn hoặc là bạn đang đứng dưới một ngọn đèn đường, (gần như) không thể thấy bất cứ ngôi sao nào. Cấp 17 là một bầu trời có mức độ ô nhiễm cao và 18 là mức độ thường thấy ở các đô thị.
Theo dõi độ sáng ở Việt Nam
Hiện tại, ở Việt Nam mới có 1 máy TESS-W đặt tại Hà Nội như nêu trên. Để theo dõi độ sáng của bầu trời Hà Nội được thiết bị này đo được, hãy vào link sau.
Tại địa chỉ vừa vào, bạn sẽ thấy biểu đồ cho biết cấp sáng, lượng mây cũng như độ cao của Mặt Trời và Mặt Trăng theo từng ngày (riêng cấp sáng chỉ đo vào buổi tối vì việc đo vào ban ngày không có ý nghĩa).
Trong hình ảnh dưới đây, chúng tôi có chú thích bằng tiếng Việt để bạn nắm được cách theo dõi các chỉ số cơ bản. Các chú thích có sẵn được viết bằng tiếng Tây Ban Nha và tiếng Anh. Giờ mặc định bạn thấy trên các biểu đồ lấy theo múi giờ UTC, có nghĩa là bạn cần cộng thêm 7 để ra giờ của Việt Nam.
Trong hình ảnh tiếp theo này, bạn thấy chúng tôi đang di chuột vào điểm được báo là 22h08 (tức 15h08 UTC) tối 11/4 vừa qua. Lúc đó cấp sáng của bầu trời Hà Nội là 14,89 - có nghĩa là bầu trời rất sáng và tất nhiên không có sao nào trên bầu trời như thế.\
Bạn cũng có thể vào địa chỉ sau để xem sự biến đổi độ sáng của bầu trời vào khoảng thời gian ban đêm của 24h qua.
Để so sánh và nhìn nhận đúng mức về mức độ ô nhiễm của bầu trời ở Hà Nội, dưới đây chúng ta sẽ cùng xem hình ảnh về cấp sáng đo được của ba địa điểm khác nhau, trong đó có Hà Nội.
Ba biểu đồ trong hình trên cho biết kết quả đo của ba địa điểm vào đêm 11 - rạng sáng 12 tháng 4. Tại Hà Nội, cực đại của biểu đồ cho thấy cấp sáng là 16,15. Trong khi đó, ở Madrid - thủ đô của Tây Ban Nha, stars1 (máy TESS-W đầu tiên) đo được cực đại lại 18,54, có nghĩa là tuy cùng là thành phố lớn nhưng họ có bầu trời trong hơn chúng ta rất rõ rệt. Cuối cùng, New South Wales ở Australia sẽ là nơi lý tưởng để bạn quan sát bầu trời với cực đại đo được là 21,67 - tức là bầu trời có thể coi là hoàn toàn lý tưởng.
Ngoài việc sử dụng cho mục đích nghiên cứu lâu dài của nhóm dự án, dữ liệu từ các máy TESS-W trên khắp thế giới còn có thể được khai thác tự do bởi mọi nhà nghiên cứu. Không chỉ phục vụ quan sát thiên văn, độ sáng của bầu trời đêm cũng cho chúng ta biết nhiều điều về mức độ ô nhiễm khí quyển trên khắp thế giới mà nguyên nhân chính là quá trình đô thị hóa của con người.
Ngoài việc hỗ trợ một phần nhỏ cho các nhà nghiên cứu của dự án dưới dạng một hợp tác hữu nghị, chúng tôi cũng hi vọng rằng dữ liệu được đo trực tiếp tại Hà Nội - và sau này có thể cả những nơi khác ở Việt Nam - sẽ mang tới cho chúng ta cái nhìn rõ ràng hơn về mức độ ô nhiễm đang ngày càng nghiêm trọng, cũng như hỗ trợ những hoạt động khác có liên quan của các nhà nghiên cứu.
VACA
