Sự đi qua của Sao Thủy

thế=Cận cảnh Sao Thủy đang chuyển động qua Mặt Trời vào ngày 8 tháng 11 năm 2006.|nhỏ|Cận cảnh Sao Thủy đang chuyển động qua Mặt Trời vào ngày 8 tháng 11 năm 2006.
Hiện tượng Sao Thủy đi qua Mặt Trời hay Sao Thủy quá cảnh Mặt Trời xảy ra khi Sao Thủy đi qua phía trước Mặt Trời, lúc này Sao Thủy này nằm giữa Mặt Trời và Trái Đất và cùng nằm trên một đường thẳng. Hành tinh này xuất hiện như một chấm tròn nhỏ tối màu di chuyển qua đĩa Mặt Trời khi quan sát từ Trái Đất.

Do mặt phẳng quỹ đạo của Sao Thủy nghiêng khoảng 7 độ so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất, nên quỹ đạo hai hành tinh này sẽ cắt nhau tại hai điểm. Mỗi khi hoàn thành một vòng quay quanh Mặt Trời, Sao Thủy đều cắt ngang hai điểm giao nhau quỹ đạo này. Khi Sao Thủy đến điểm giao cắt quỹ đạo mà Mặt Trời, Sao Thủy và Trái Đất nằm thẳng thì sẽ xảy ra hiện tượng này.

Sự đi qua của Sao Thủy khi quan sát từ Trái Đất thường gặp hơn sự đi qua của Sao Kim, vì quỹ đạo của Sao Kim có chu kỳ dài hơn nên mất nhiều thời gian hơn để Sao Kim đến được điểm giao cắt quỹ đạo so với quỹ đạo của Trái Đất. Sự đi qua của Sao Thủy thường xảy ra từ 13 đến 14 lần trong mỗi thế kỷ, và thế kỷ XXI sẽ có 14 lần xảy ra hiện tượng này. Trong khi sự đi qua của Sao Kim chỉ xảy ra 2 lần vào thế kỷ XXI là vào năm 2004 và 2012.

Sự đi qua của Sao Thủy diễn ra vào tháng 5 và tháng 11. Hai lần xảy ra trước là vào năm 1999, 2003, 2006 và 2016, lần tiếp theo là vào 11 tháng 11 năm 2019. Lần đi qua của Sao Thủy vào năm 2019 sẽ quan sát được ở Châu Phi, Đại Tây Dương, Trung Mỹ, Nam Mỹ và đông nam Thái Bình Dương, ở Việt Nam sẽ không quan sát được lần Sao Thủy quá cảnh này.

Vào ngày 3 tháng 6 năm 2014, xe tự hành Curiosity trên Sao Hỏa của NASA đã quan sát được Sao Thủy đi qua Mặt Trời, đánh dấu lần đầu tiên hiện tượng hành tinh quá cảnh được quan sát từ một thiên thể khác bên ngoài Trái Đất.

Nhìn chung, hiện tượng Sao Thủy đi qua Mặt Trời xảy ra thường xuyên hơn hiện tượng Sao Kim đi qua Mặt Trời. Hiện tượng này góp phần tạo nên lý thuyết về hành tinh Vulcan nằm giữa Sao Thủy và Mặt Trời được đưa ra bởi nhà toán học Urbain Le Verrier vào thế kỷ XIX. Hiện tượng đi qua cũng tương tự như hiện tượng nhật thực do Mặt Trăng gây ra.

 Các quan sát khoa học 
Ngoài quan sát về quang học, hiện tượng Sao Thủy quá cảnh Mặt Trời cũng được quan sát khoa học một cách đặc biệt. Các nhà khoa học sẽ ghi lại toàn bộ quá trình Sao Thủy đi qua đĩa Mặt Trời và chia làm 4 pha. Pha thứ 2 và pha thứ 3 khi Sao Thủy vừa lọt vào vùng nằm trọn vẹn trong đĩa Mặt Trời, trong khi pha thứ 1 và pha thứ 4 khó có thể quan sát được vì lúc này Sao Thủy vừa bước vào hoặc vừa rời khỏi đĩa Mặt Trời. Vào khoảnh khắc diễn ra pha thứ 2 và pha thứ 3 sẽ xảy ra hiệu ứng giọt đen, các nhà khoa học sẽ quan sát và tiến hành đưa ra nhận định về sự chiếu xạ và điều kiện khí quyển.

Các pha của hiện tượng Sao Thủy đi qua Mặt Trời quan sát vào năm 1677 và năm 1881 được phân tích trong cuốn sách của S Newcomb.Newcomb S, APAE Vol 1, 1882, từ trang 367 Pha thứ 2 và pha thứ ba của lần Sao Thủy đi qua Mặt Trời năm 1677 và năm 1973 được đề cập đến trong bảng tin của Đài Thiên văn Hoàng gia Greenwich.Morrison LV and Ward CG, Royal Greenwich Observatory Bulletin No.181, 359-420 (1975)

Một số kết quả khoa học thu được từ quan sát hiện tượng Sao Thủy đi qua Mặt Trời:
 Khảo sát sự thay đổi trong sự tự quay của Trái Đất, cũng như sự gia tăng thủy triều của Mặt TrăngInnes RTA, (1925) Union Obs Circ, No. 65Spencer Jones H, (1939) MNRAS 99, 541Morrison LV & Ward CG, (1975) MNRAS 173, 183
 Đo khối lượng của Sao Kim từ sự thay đổi quỹ đạo của Sao Thủy theo từng thế kỷ
 Tìm kiếm sự thay đổi của bán kính Mặt Trời
 Khảo sát hiệu ứng giọt đen
 Phát hiện ra khí quyển của Sao Kim trong lần quan sát vào năm 1761
 Sử dụng kết quả quan sát để đánh giá sự tồn tại của các ngoại hành tinhPasachoff, Jay M., Schneider G & Willson RC, (2008), "Total Solar Irradiance at the 2006 Transit of Mercury and Application to Transiting Exoplanet Observations," Cornell DPS Meeting; abstract: Bull. Am. Astron. Soc., 40, #3, 404.

 Sự xuất hiện 
Sự đi qua của Sao Thủy chỉ có thể xảy ra khi Trái Đất nằm thẳng với nút quỹ đạo của Sao Thủy. Vào thời điểm này, sự sắp xếp quỹ đạo giữa hai hành tinh chỉ diễn ra trong vài ngày, điểm nút lên diễn ra vào ngày 8 tháng 5 và điểm nút xuống diễn ra vào ngày 10 tháng 11, với đường kính góc của Sao Thủy vào khoảng 12" cho lần đi qua vào tháng 5 và vào khoảng 10" cho lần đi qua vào tháng 10. Thời gian giãn cách giữa hai lần quá cảnh tăng dần qua mỗi thế kỷ, là kết quả của việc điểm nút quỹ đạo của Sao Thủy tăng lên khoảng 1,1 độ qua mỗi một trăm năm.

Sự đi qua của Sao Thủy diễn ra khá thường xuyên. Theo Newcomb giải thích vào năm 1882,Newcomb S, APAE, Vol 1 (1882), từ trang 477 đến 487 thời gian giãn cách giữa hai lần quá cảnh cũng là thời gian để Sao Thủy đi từ điểm nút này đến điểm nút còn lại trên quỹ đạo, là 87,969 ngày, trong khi thời gian để Trái Đất làm điều tương tự là 365,254 ngày. Từ tỷ lệ này, có thể dễ dàng nhận thấy được rằng Sao Thủy sẽ đi qua Mặt Trời mỗi 4, 6, 7, 13, 33, 46, 171 và 217 năm.

Nhà thiên văn Cherois Crommelin vào năm 1894 cũng có phân tích rằngCrommelin P, The Observatory, Dec 1894, từ trang 394 đến 397 qua mỗi lần diễn ra, đường đi của Sao Thủy qua Mặt Trời sẽ luôn di chuyển về hướng bắc hoặc hướng nam theo luân phiên. Bảng phân tích của ông như sau:

Thời gian giãn cách và hướng đi của Sao Thủy qua Mặt Trời
Thời gian giãn cáchLần quá cảnh
vào tháng 5Lần quá cảnh
vào tháng 11Sau 6 năm65’ 37" Nam31' 35" BắcSau 7 năm48’ 21" B23' 16" NSau 13 năm (6+7)17’ 16" N8’ 19" BSau 20 năm (1×6 + 2×7)31’ 05" B14’ 57" NSau 33 năm (2×6 + 3×7)13’ 49" B6’ 38" NSau 46 năm (3×13 + 7)3’ 27" N1’ 41" BSau 217 năm (14×13 + 5×7)0’ 17" B0’ 14" B
So sánh những chuyển động này với đường kính của Mặt Trời (khoảng 31,7’ trong tháng 5 và 32,4’ trong tháng 11), có thể suy luận về khoảng thời gian giãn cách giữa các lần quá cảnh:
 Đối với lần quá cảnh tháng 5, thời gian giãn cách 6 và 7 năm là không thể. Đối với lần quá cảnh tháng 11, thời gian giãn cách 6 năm là có nhưng rất hiếm (lần cuối cùng ghi nhận là vào năm 1993 và 1999), trong khi đó thời gian giãn cách 7 năm vẫn chưa được ghi nhận.
 Thời gian giãn cách 13 năm đều có thể xảy ra với lần quá cảnh tháng 5 và tháng 11, nhưng vẫn chưa được ghi nhận.
 Thời gian giãn cách 20 năm có thể xảy ra nhưng rất hiếm với lần quá cảnh tháng 5, và lần quá cảnh tháng 11 vẫn chưa được ghi nhận.
 Thời gian giãn cách 33 năm đều có thể xảy ra với lần quá cảnh tháng 5 và tháng 11.
 Sao Thủy sẽ có đường đi giống hệt trong hai lần quá cảnh cách nhau 46 năm và 171 năm, đối với cả lần xảy ra vào tháng 5 và tháng 11.
 Sao Thủy sẽ có đường đi gần giống trong hai lần quá cảnh cách nhau 217 năm, đối với cả lần xảy ra vào tháng 5 và tháng 11.
Tất cả những lần quá cảnh trong 46 năm được gộp lại thành một chuỗi và sẽ lặp lại theo mỗi chu kỳ. Đối với lần quá cảnh tháng 11, cứ 20 lần quá cảnh là sẽ mất 874 năm, lần quá cảnh sau sẽ có đường đi của Sao Thủy qua Mặt Trời xa về hướng bắc hơn so với lần quá cảnh trước đó. Đối với lần quá cảnh tháng 5, cứ 10 lần quá cảnh là sẽ mất 414 năm, lần quá cảnh sau sẽ có đường đi của Sao Thủy qua Mặt Trời xa về hướng nam hơn so với lần quá cảnh trước đó.

Cũng tương tự như vậy, tất cả những lần quá cảnh trong 217 năm được gộp lại thành một chuỗi và sẽ lặp lại theo mỗi chu kỳ. Đối với lần quá cảnh tháng 11, cứ 135 lần quá cảnh là sẽ mất hơn 30.000 năm. Đối với lần quá cảnh tháng 5, cứ 110 lần quá cảnh là sẽ mất hơn 24.000 năm. Trong chu kỳ này, dù là quá cảnh vào tháng 5 hay tháng 11, lần quá cảnh sau sẽ có đường đi của Sao Thủy qua Mặt Trời xa về hướng bắc hơn so với lần quá cảnh trước đó.

Thời gian biểu trong tương lai của các lần quá cảnh Sao Thủy được dự đoán và được đăng tải trên trang của NASA, SOLEX và Fourmilab.

 Sao Thủy quá cảnh một phần 
Đôi khi Sao Thủy chỉ đi qua Mặt Trời ở phần rìa đĩa và được gọi là sự quá cảnh Sao Thủy một phần. Có hai trường hợp xảy ra:
 Trường hợp thứ nhất. Trên thực tế Sao Thủy vẫn đi trọn vẹn vào đĩa Mặt Trời, nhưng tại những nơi khác nhau trên thế giới, những người quan sát chỉ thấy được Sao Thủy đi vào phần rìa của đĩa Mặt Trời. Lần quá cảnh vào ngày 15 tháng 11 năm 1999 đã ghi nhận điều này, trong khi phần lớn thế giới đều quan sát được Sao Thủy đi trọn vẹn vào đĩa Mặt Trời, thì ở Úc, New Zealand và Nam Cực chỉ quan sát được một phần. Lần quá cảnh trước đó một chu kỳ vào ngày 28 tháng 10 năm 743 và lần tiếp theo trong một chu kỳ vào ngày 11 tháng 5 năm 2391 cũng sẽ xảy ra tình trạng tương tự, do đường đi của Sao Thủy qua Mặt Trời sẽ giống nhau trong những lần quá cảnh cách nhau đúng chu kỳ. Cá biệt có hai lần quá cảnh như thế diễn ra chỉ cách nhau 2,5 năm, vào tháng 12 năm 6149 và tháng 6 năm 6152.
 Trường hợp thứ hai. Cũng tương tự như vậy, trên thực tế Sao Thủy đi vào rìa đĩa Mặt Trời vào lúc cực đại của quá cảnh, nhưng một phần của thế giới hoàn toàn không thấy được sự đi qua của Sao Thủy qua Mặt Trời. Lần quá cảnh vào ngày 11 tháng 5 năm 1937, trong khi quá cảnh một phần quan sát được ở nam Châu Phi và nam Châu Á, thì ở Châu Âu và bắc Châu Á không quan sát được lần quá cảnh này. Lần quá cảnh trước đó một chu kỳ vào ngày 21 tháng 10 năm 1342 và lần tiếp theo trong chu kỳ vào ngày 13 tháng 5 năm 2608 cũng xảy ra tình trạng tương tự.
Vào lúc cực đại của quá cảnh, nếu một phần thế giới quan sát được Sao Thủy đi vào phần rìa của đĩa Mặt Trời thì phần còn lại của thế giới sẽ không thấy được quá cảnh. Nhưng nếu một phần thế giới quan sát được Sao Thủy đi vào trọn vẹn đĩa Mặt Trời, thì trường hợp phần còn lại của thế giới không thấy được quá cảnh sẽ không bao giờ xảy ra, lúc này phần còn lại của thế giới sẽ quan sát được quá cảnh một phần.

 Những lần quá cảnh trong quá khứ và tương lai 
Quan sát đầu tiên về sự đi qua của Sao Thủy được ghi nhận vào ngày 7 tháng 11 năm 1631 bởi Pierre Gassendi. Tuy nhiên, Johannes Kepler đã dự đoán được sự xảy ra của hiện tượng này đối với Sao Thủy và Sao Kim từ lâu trước đó. Gassendi đã không thành công trong nỗ lực theo dõi sự đi qua của Sao Kim vào tháng tiếp theo, nhưng không phải do dự đoán sai, mà do lần quá cảnh đó không quan sát được ở phần lớn Châu Âu, bao gồm cả Paris. Sự đi qua của Sao Kim đã không quan sát được mãi cho đến năm 1639 bởi Jeremiah Horrocks. Bảng dưới đây liệt kê tất cả những lần đi qua của Sao Thủy từ năm 1605.
Những lần Sao Thủy quá cảnh trong quá khứNgày diễn raThời gian (UTC)Ghi chúBắt đầuCực đạiKết thúc1 tháng 11 năm 160518:4720:0221:183 tháng 5 năm 161506:4410:0913:334 tháng 11 năm 161811:1013:4216:145 tháng 5 năm 162814:2317:3220:407 tháng 11 năm 163104:3907:2010:01 Được quan sát bởi Pierre Gassendi.9 tháng 11 năm 164422:5500:5702:583, 4 tháng 11 năm 165123:0900:5202:35Được quan sát bởi Jeremy Shakerly ở Surat, được tường trình trong lá thư gửi Henry Osbourne vào tháng 1 năm 1652.
Shakerly bị cho là đã chết ở Ấn Độ vào năm 1655.Chapman, A. (1985), Transactions of the Historical Society of Lancashire and Cheshire Volume 135 pp 1–143 tháng 5 năm 166113:0816:5420:40Xảy ra vào ngày lễ đăng quang Vua Charles Đệ Nhị của Anh Quốc.
Được quan sát bởi Christiaan Huygens ở London.4 tháng 11 năm 166415:5418:3221:107 tháng 5 năm 1674 22:0100:1602:317 tháng 11 năm 167709:3312:1114:48Được quan sát bởi Edmund Halley ở St Helena và Richard Towneley ở Lancashire
để xác định thị sai Mặt Trời, và Jean Charles Gallet ở Avignon;

được tường trình trong lá thư từ John Flamsteed gửi Johannes Hevelius vào ngày 23 tháng 5 năm 1678.Eric G. Forbes et al. (1995), Correspondence of John Flamsteed Volume 1, Institute of Physics Publishing, p. 624–62710 tháng 11 năm 169003:5905:4307:273 tháng 11 năm 169703:4005:4207:435 tháng 5 năm 170719:3723:3203:276 tháng 11 năm 171020:4023:2202:039 tháng 11 năm 172314:2716:5919:3011 tháng 11 năm 173609:1110:3011:492 tháng 5 năm 174021:4223:0200:215 tháng 11 năm 174308:1510:3012:45 Các quan sát khoa học được phối hợp quan sát từ khắp nơi trên thế giới, điều hành bởi Joseph-Nicolas Delisle.6 tháng 5 năm 175302:1906:1310:067 tháng 11 năm 175601:2804:1006:549, 10 tháng 11 năm 176919:2321:4600:10 Được quan sát bởi Charles Green và James Cook từ Vịnh Mercury ở New Zealand.
Kết quả khoa học ghi nhận Sao Thủy không có hoặc có khí quyển rất mỏng.2 tháng 11 năm 177621:0321:3622:0912 tháng 11 năm 178214:4215:1615:504 tháng 5 năm 178603:0105:4108:215 tháng 11 năm 178912:5315:1917:447 tháng 5 năm 179909:1012:5016:31Được quan sát bởi Capel Lofft ở Anh Quốc.9 tháng 11 năm 180206:1608:5811:41Được quan sát bởi William Herschel ở Anh Quốc. Capel Lofft cũng quan sát độc lập ở Anh Quốc.12 tháng 11 năm 181500:2002:3304:46 5 tháng 11 năm 182201:0402:2503:45 5 tháng 5 năm 183209:0412:2515:47 7 tháng 11 năm 183517:3520:0822:41 8 tháng 5 năm 184516:2419:3722:49 9 tháng 11 năm 184811:0713:4816:28 12 tháng 11 năm 186105:2107:1909:18 5 tháng 11 năm 186805:2807:1409:00 6 tháng 5 năm 187815:1619:0022:44 6,7 tháng 11 năm 188122:1900:5703:36 8, 9 tháng 5 năm 189123:5702:2204:47 10 tháng 11 năm 189415:5818:3521:11 14 tháng 11 năm 190710:2412:0713:50 7 tháng 11 năm 191409:5712:0314:09 8, 9 tháng 5 năm 192421:4401:4105:38 10 tháng 11 năm 192703:0205:4608:29 11 tháng 5 năm 193708:5308:5909:06Quá cảnh một phần chỉ quan sát được ở nam Châu Phi, nam Arab, nam Châu Á và Tây Australia.11, 12 tháng 11 năm 194020:4923:2101:53 14 tháng 11 năm 195315:3716:5418:11 5, 6 tháng 11 năm 195723:5901:1402:30 7 tháng 11 năm 196014:3416:5319:129 tháng 5 năm 197004:1908:1612:1310 tháng 11 năm 197307:4710:3213:1713 tháng 11 năm 198601:4304:0706:316 tháng 11 năm 199303:0603:5704:4715 tháng 11 năm 1999
Tập tin:Transit of Mercury November 15 1999 path across sun.png21:1521:4122:07 Quá cảnh một phần chỉ quan sát được ở Australia, Châu Nam Cực và đảo Nam của New Zealand.7 tháng 5 năm 200305:1307:5210:328 tháng 11 năm 2006
Tập tin:Transit of Mercury, 2006-11-08 2 es.jpg18:1220:4123:109 tháng 5 năm 2016
Tập tin:Transit of Mercury May 9 2016 path across sun.png11:1214:5718:42417x417px
Quá cảnh toàn phần quan sát được ở Nam Mỹ, phía đông Bắc Mỹ, tây Châu Âu;
quá cảnh một phần quan sát được ở mọi nơi trừ Australia và viễn đông Châu Á.11 tháng 11 năm 2019
Tập tin:Transit of Mercury November 11 2019 path across sun.png12:3515:2018:04425x425px
Những lần Sao Thủy quá cảnh trong tương laiNgày diễn raThời gian (UTC)Ghi chúBắt đầuCực đạiKết thúc13 tháng 11 năm 203206:4108:5411:07 7 tháng 11 năm 203907:1708:4610:15 7 tháng 5 năm 204911:0314:2417:44 8, 9 tháng 11 năm 205222:5301:2904:06 10, 11 tháng 5 năm 206218:1621:3601:00 11, 12 tháng 11 năm 206519:2422:0601:48 14 tháng 11 năm 207811:4213:4115:39 7 tháng 11 năm 208511:4213:3415:26 8, 9 tháng 5 năm 209517:2021:0500:50 10 tháng 11 năm 209804:3507:1609:57 12 tháng 5 năm 210801:4004:1606:52 14, 15 tháng 11 năm 211122:1500:5303:30 15 tháng 11 năm 212416:4918:2820:07 

 Xem thêm 
 Quá cảnh thiên thể
 Hiệu ứng giọt đen
 Sự đi qua của Sao Kim
Hành tinh Vulcan
 Sự đi qua của các tiểu hành tinh

 Tham khảo 

 Liên kết ngoài 

Tiếng Anh
 NASA: Transits of Mercury, Seven Century Catalog: 1601 CE to 2300 CE 
 NASA: Image from the transit of Mercury in 2003
 Shadow & Substance.com: Transit of Mercury Animated for ngày 8 tháng 11 năm 2006
 Transits of Mercury – Fourteen century catalog: 1 601 AD – 3 000 AD
 Transits of Mercury on Earth – Fifteen millennium catalog: 5 000 BC – 10 000 AD
Tiếng Việt
 Hướng dẫn quan sát Sự đi qua của Sao Thủy ở Việt Nam 

Thủy
Sự đi qua của Sao Thủy
Thể loại:Che khuất thiên thể