Suốt 180 năm qua, các chuyên gia chưa tìm ra nguyên nhân chính xác gây ra những gợn sóng sáng tối chuyển động khi Mặt trời bị che khuất.
Ngày 8/4 sẽ diễn ra nhật thực toàn phần đầu tiên của năm 2024. Với nhiều người, đây sẽ là cơ hội tuyệt vời để quan sát vành nhật hoa - lớp khí quyển ngoài của Mặt trời - cũng như các ngôi sao và hành tinh xuất hiện vào ban ngày. Nhưng có một hiện tượng bất thường khác chỉ thấy được khi Mặt trời đã thu hẹp lại thành một sợi ánh sáng: các dải bóng.
Mô phỏng các dải bóng xuất hiện khi Mặt trời thu hẹp thành dải sáng mỏng trong nhật thực toàn phần. (Ảnh: Sky and Telescope Magazine)
Dải bóng là những dải sáng tối gợn sóng có thể xuất hiện trên những bề mặt đồng màu. "Cảnh tượng giống như đang ở dưới đáy bể bơi", nhà thiên văn Nordgren miêu tả. Những dải bóng này vẫn là một bí ẩn khoa học. Các nhà thiên văn chưa biết chính xác nguyên nhân gây ra chúng hay tại sao chúng chỉ thỉnh thoảng mới xuất hiện.
Trong số các hiện tượng xảy ra vào nhật thực, dải bóng có lẽ là hiện tượng khác thường nhất. Người ta đôi khi bắt gặp những gợn sóng bí ẩn này lướt nhanh trên mặt đất trong vài phút trước khi diễn ra giai đoạn nhật thực toàn phần (đĩa Mặt trời bị Mặt trăng che khuất hoàn toàn). Ban đầu, các dải có vẻ mờ nhạt và lộn xộn, nhưng khi giai đoạn toàn phần đến gần, chúng trở nên có trật tự hơn, khoảng cách giữa chúng giảm xuống còn vài cm và chúng cũng trở nên rõ ràng hơn. Sau khi giai đoạn toàn phần kết thúc, điều ngược lại xảy ra: các dải bóng tái xuất hiện, dần trở nên mờ nhạt và lộn xộn hơn, cuối cùng biến mất hoàn toàn.
Tuy nhiên, trong cùng lần nhật thực, người quan sát ở các vị trí khác nhau sẽ thấy các hiệu ứng dải bóng khác nhau. Một số báo cáo rằng gần như không thể quan sát dải bóng, trong khi những người khác nhìn thấy chúng khá rõ. Trong một số lần nhật thực, các dải bóng khá sống động và dễ thấy, nhưng vào những lần khác, chúng lại rất mờ hoặc hoàn toàn không thấy được.
Giới khoa học không thể khẳng định chắc chắn về thời điểm các dải bóng được quan sát lần đầu tiên. Theo cuốn sách The Story of Eclipses (Câu chuyện về thiên thực) của nhà thiên văn nghiệp dư George F. Chambers, hiện tượng dải bóng được ghi nhận vào nhật thực ngày 8/7/1842. Đến năm 1878, tại bang Colorado, Mỹ, các nhà quan sát đã chuẩn bị cho sự xuất hiện của những "dải nhiễu xạ". Việc có ít quan sát về dải bóng trước giữa thế kỷ 19 có thể do nhiều người tập trung nhìn lên trên trong nhật thực thay vì nhìn xuống dưới.
Các dải bóng cũng rất khó chụp ảnh. Chúng thường xuất hiện khi chỉ còn khoảng 1% Mặt trời chưa bị Mặt trăng che tối, do đó chỉ còn lại rất ít ánh sáng và độ tương phản rất thấp. Tốc độ trung bình của các dải bóng di chuyển trên mặt đất là khoảng 3 m mỗi giây. Các dải bóng thường cũng chỉ rộng vài cm nên bị mờ nhòe khi chụp ảnh hoặc quay video. Ngoài ra còn một lý do sinh lý khiến các dải bóng không thể nhận diện trong hầu hết ảnh. Đó là khi chuyển động, chúng dễ quan sát hơn nhiều so với khi đứng yên.
Các dải bóng trong nhật thực toàn phần ngày 21/6/2001. (Ảnh: Wolfgang Strickling/Wikimedia Commons).
Suốt khoảng 180 năm qua, các chuyên gia đã đề xuất nhiều ý tưởng nhằm giải thích các dải bóng. Theo một trong những cách giải thích đầu tiên, chúng là những dải nhiễu xạ. Hiện tượng này xuất hiện do các sóng ánh sáng đi qua một khe hẹp trên bề mặt rắn, tạo ra một sọc tối ở giữa và những sọc sáng hơn ở mỗi bên. Sau đó, vào năm 1924, nhà thiên văn người Italy Guido Horn-D'Arturo cho rằng các dải này là hình ảnh lỗ kim của Mặt trời chồng lên nhau, hình thành từ các spriragli - khoảng trống trong lớp khí quyển trên cao của Trái đất.
Cách giải thích hợp lý nhất có lẽ là hiệu ứng khí tượng do những tia sáng Mặt trời cuối cùng bị khí quyển hỗn loạn của Trái đất làm biến dạng. Hiệu ứng này cũng làm nhiễu loạn ánh sáng từ những ngôi sao xa, khiến chúng trông có vẻ nhấp nháy. Ánh sáng sao bị nhiễu vì khi quan sát từ Trái đất, ngôi sao chỉ là một nguồn sáng dạng điểm. Các hành tinh sáng đến mức có thể thấy rõ bằng mắt thường như sao Kim hay sao Mộc không phải nguồn sáng điểm mà lớn hơn nhiều. Vì vậy, người quan sát hiếm khi thấy chúng nhấp nháy, kể cả khi ở rất gần đường chân trời.
Mặt trời và Mặt trăng bình thường không hề nhấp nháy. Nhưng trong nhật thực, khi đĩa Mặt trời bị thu nhỏ thành sợi ánh sáng mảnh, mỗi điểm dọc theo sợi này sẽ trông nhấp nháy như một ngôi sao. Do đó, các dải bóng có thể là kết quả của ánh sáng phát ra từ mỗi điểm. Một số chuyên gia cho rằng điều kiện quan sát bằng kính viễn vọng càng tệ (do nhiễu loạn khí quyển) thì các dải bóng càng sống động.