Giờ Mặt Trăng Phối hợp không chỉ là khái niệm — nó có thể được tính toán ngay bây giờ bằng vật lý và thiên văn học đã được thiết lập vững chắc. Bài viết này giải thích toán học đằng sau đồng hồ LTC trực tiếp trên moontimenow.com, từ kỷ nguyên tham chiếu đến thuật toán pha Mặt Trăng.
Kỷ nguyên tham chiếu J2000.0
Mọi hệ thống thời gian đều cần một điểm bắt đầu. Đối với tính toán thời gian Mặt Trăng, chúng tôi sử dụng kỷ nguyên J2000.0: ngày 1 tháng 1 năm 2000 lúc 12:00:00 UTC (trưa). Đây là kỷ nguyên tham chiếu thiên văn tiêu chuẩn được sử dụng bởi NASA, ESA và các nhà thiên văn học trên toàn thế giới.
J2000.0 tương ứng với Ngày Julian 2451545.0. Bằng cách đo số ngày đã trôi qua kể từ kỷ nguyên này, chúng ta có thể tính toán đồng hồ Mặt Trăng đã vượt trước Trái Đất bao nhiêu.
Công thức tốc độ lệch
Phép tính cốt lõi rất đơn giản. Tốc độ lệch tương đối là +56,02 micro giây mỗi ngày Trái Đất. Để tìm độ lệch tích lũy tại bất kỳ thời điểm nào:
1. Tính số ngày kể từ J2000.0 (bao gồm cả phần thập phân) 2. Nhân với 56,02 micro giây 3. Cộng phần bù này vào thời gian UTC hiện tại
Ví dụ, vào ngày 1 tháng 1 năm 2025, khoảng 9.131 ngày đã trôi qua kể từ J2000.0. Độ lệch tích lũy là 9.131 x 56,02 = 511.418,62 micro giây, hay khoảng 0,511 giây.
Tốc độ lệch xuất phát từ sự khác biệt thế năng hấp dẫn giữa bề mặt Trái Đất và bề mặt Mặt Trăng, được hiệu chỉnh cho các hiệu ứng vận tốc quỹ đạo. Bài báo khung của NIST năm 2024 mô tả toàn bộ phép suy dẫn.
ΔT — Hiệu chỉnh vòng quay Trái Đất
Có một chi tiết tinh tế trong việc chuyển đổi giữa thời gian thiên văn và thời gian dân sự. Các nhà thiên văn làm việc với Terrestrial Time (TT), chạy đều đặn, trong khi đồng hồ của chúng ta sử dụng UTC, bao gồm giây nhuận để đồng bộ với vòng quay hơi bất thường của Trái Đất.
Sự khác biệt giữa TT và UTC được gọi là ΔT (Delta T). Trong kỷ nguyên hiện tại (2015-2035), ΔT xấp xỉ 69,36 giây và thay đổi rất chậm — khoảng -0,06 giây mỗi năm. Phép tính của chúng tôi sử dụng xấp xỉ đa thức với dữ liệu International Earth Rotation Service (IERS):
ΔT ≈ 69,36 − 0,06 × (year − 2020)
Hiệu chỉnh này đảm bảo rằng giờ Mặt Trăng hiển thị trên đồng hồ của chúng tôi được căn chỉnh đúng với thời gian UTC hiển thị trên thiết bị của bạn.
Tính toán pha Mặt Trăng — Thuật toán Meeus
Lịch pha Mặt Trăng sử dụng thuật toán của Jean Meeus từ Astronomical Algorithms (Chương 49). Phương pháp này tính thời gian chính xác của trăng mới, trăng tròn và bán nguyệt bằng 25 hạng hiệu chỉnh chu kỳ được suy ra từ cơ học quỹ đạo phức tạp của Mặt Trăng.
Thuật toán hoạt động bằng cách tính số lunation gần đúng (k) cho bất kỳ ngày nào, sau đó áp dụng các hiệu chỉnh lượng giác dựa trên dị thường trung bình của Mặt Trăng, dị thường trung bình của Mặt Trời, đối số vĩ độ của Mặt Trăng và kinh độ nút lên.
Các bảng hiệu chỉnh riêng biệt được sử dụng cho trăng mới (Bảng 49.a), trăng tròn (Bảng 49.b) và bán nguyệt (Bảng 49.c/d với hạng hiệu chỉnh W). Kết quả chính xác khoảng 2 phút so với dữ liệu Đài quan sát Hải quân Hoa Kỳ.
Độ sáng và tên pha
Giữa các pha chính, độ sáng của Mặt Trăng được tính bằng nội suy từng đoạn giữa các thời gian bán nguyệt được tính chính xác. Cách tiếp cận này tính đến tốc độ quỹ đạo thay đổi của Mặt Trăng (di chuyển nhanh hơn ở điểm cận nguyệt, chậm hơn ở điểm viễn nguyệt), cho phần trăm độ sáng chính xác hơn xấp xỉ hình sin đơn giản.
Tên pha được gán dựa trên vị trí trong chu kỳ lunation: Trăng mới → Trăng lưỡi liềm đầu tháng → Bán nguyệt đầu tháng → Trăng khuyết đầu tháng → Trăng tròn → Trăng khuyết cuối tháng → Bán nguyệt cuối tháng → Trăng lưỡi liềm cuối tháng. Ranh giới pha dựa trên thời gian pha được tính toán thay vì vị trí phân số cố định.