Nhìn thấy một vòng sáng trắng bao quanh đĩa trăng vào những đêm trời khô hanh không phải là hiện tượng siêu nhiên. Đó là ảo ảnh quang học xảy ra khi ánh sáng phản chiếu từ Mặt Trăng đi qua tầng khí quyển cao, va chạm với hàng triệu tinh thể băng lơ lửng. Quá trình khúc xạ hai lần trong cấu trúc lục giác của băng tạo ra một cung sáng có bán kính góc cố định khoảng 22 độ, tách biệt hoàn toàn khỏi bề mặt vệ tinh tự nhiên của Trái Đất.

Cơ chế vật lý hình thành quầng 22 độ

Khi ánh sáng từ Mặt hoặc Trăng đi qua lớp mây ti tầng nằm ở độ cao 6–8 km, nó sẽ tương tác với các tinh thể băng hình trụ sáu mặt được tạo thành do hơi nước ngưng tụ trong điều kiện lạnh giá. Hiện tượng khúc xạ xảy ra khi tia sáng đi vào lăng kính băng tại góc đỉnh 60 độ, khiến ánh sáng bị bẻ cong hai lần liên tiếp. Kết quả là góc lệch tối thiểu sinh ra một quầng sáng có kích thước không đổi, độc lập với vị trí người quan sát hay điều kiện thời tiết cụ thể.

Do sự thay đổi bước sóng, góc lệch này dao động từ 21,54 độ cho ánh sáng đỏ lên đến 22,37 độ cho ánh sáng xanh, với mức trung bình khoảng 22 độ. Điều này tạo nên viền đỏ ở cạnh trong và loang xanh nhạt ở cạnh ngoài của vòng sáng, trong khi khu vực bầu trời bên trong quầng luôn tối hơn do không có tia sáng nào bị lệch ở góc nhỏ hơn 22 độ.

Người xem có thể dễ dàng xác nhận kích thước này bằng cách so sánh góc giữa ngón tay cái dang rộng hướng về Mặt (hoặc Trăng) và ngón út dang rộng hướng về quầng sáng, kết quả đo đạc luôn tương ứng với 22 độ.

Phân biệt trăng quầng và trăng tán

Trăng quầng và trăng tán thường bị nhầm lẫn vì đều xuất hiện xung quanh Mặt Trăng. Trăng quầng hiện ra dưới dạng vòng sáng trắng với bán kính khoảng 22 độ, tương đương đường kính 44 độ.

Hiện tượng này hình thành trong điều kiện không khí khô ráo và mật độ tinh thể băng ở tầng cao rất thấp. Trái lại, trăng tán là quầng màu sắc bao bọc sát mép đĩa Trăng, không tách rời khỏi nó.

Khác với quầng, trăng tán xuất hiện khi khí quyển chứa nhiều hơi ẩm và các giọt nước nhỏ li ti hoạt động như khe hẹp nhiễu xạ ánh sáng. Dù hai hiện tượng này đòi hỏi điều kiện thời tiết đối lập, Mặt Trăng vẫn có thể hiển thị cả quầng và tán. Nguyên nhân là do sự hiện diện của nhiều tầng mây với mật độ khác nhau, khiến ánh sáng vừa bị khúc xạ qua tinh thể băng vừa bị nhiễu xạ qua các giọt nước.

Ý nghĩa văn hóa và dự báo thời tiết

Bên cạnh những giá trị văn hóa, câu thành ngữ quen thuộc “Trăng quầng thì hạn, trăng tán thì mưa” còn phản ánh khả năng dự báo thời tiết của ông cha ta dựa trên quan sát bầu trời. Theo giải thích của ông Sơn, Chủ tịch Hội Thiên văn và Vũ trụ học Việt Nam, hiện tượng quầng sáng xung quanh Mặt Trăng thường do các đám mây ti tầng gây ra. Những lớp mây này di chuyển nhanh chóng, báo hiệu sự tiến đến của front nóng hoặc vùng áp thấp, từ đó mang theo mưa trong vòng 24 giờ tới.

Tuy nhiên, kinh nghiệm dân gian không nên được xem là chân lý tuyệt đối. Trong một số trường hợp, quầng sáng rõ nét có thể làm thay đổi chênh lệch áp suất, dẫn đến gió giật hoặc dông bão bất ngờ giữa tiết trời oi bức. Người xưa cũng từng áp dụng phương pháp đếm số ngôi sao lọt vào trong vòng quầng để ước tính thời gian: nếu thấy nhiều sao, bão còn ở xa; ngược lại, nếu ít sao, mưa sẽ đến ngay lập tức.

Quầng 22 độ không phải hào quang thực

Vòng sáng 22 độ quanh Trăng không phải là hào quang thực sự phát ra từ vệ tinh này. Hiện tượng quang học này xuất hiện do ánh sáng Mặt Trời tương tác với khí quyển Trái Đất. Khi đi qua các tinh thể băng trong mây ti tầng, tia sáng bị khúc xạ tạo thành quầng tròn bao quanh Mặt. Quầng sáng này di chuyển theo chiều gió và biến mất khi lớp mây tan rã, chứng tỏ nó thuộc về bầu Trời chứ không phải từ bản thân Mặt Trăng.

Các hiện tượng quang học liên quan

Ngoài quầng 22 độ quen thuộc, bầu trời đêm còn ẩn chứa nhiều ảo ảnh quang học phức tạp khác. Trong đó, corona hiện lên như những vòng tròn nhỏ nhiều màu sắc với bán kính khoảng 10 độ, bao quanh ngay sát Mặt Trăng do hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng qua các giọt nước.

Moon dogs (hay "chó mặt trăng") xuất hiện dưới dạng các đốm sáng trắng nằm ngang hàng với vệ tinh, được hình thành khi ánh sáng khúc xạ qua các phiến băng mỏng đang rơi chậm rãi. Người quan sát đôi khi cũng bắt gặp quầng kép hoặc các tia sáng tỏa ra từ phần rìa ngoài của quầng.

Đặc biệt, quầng 46 độ – loại quầng lớn thứ hai – rất hiếm khi xuất hiện, nhất là trên nền Mặt Trăng, và thường chỉ xảy ra trong những điều kiện khí quyển đặc biệt. Dù vẻ ngoài huyền ảo, tất cả các hiện tượng này đều tuân thủ nghiêm ngặt các quy luật vật lý khí quyển, hoàn toàn không liên quan đến bất kỳ điềm báo hay thảm họa siêu nhiên nào.