Một game có pha Mặt Trăng và nhật thực, nguyệt thực thật — kể cả khi nhìn từ Mặt Trăng

Openworld là game voxel sandbox trên cả một hành tinh tròn — cứ đi thẳng là bạn về lại chỗ xuất phát — với một Mặt Trăng bạn có thể bay tới. Chạy trên Mac (bản gốc cho Apple Silicon), Windows và Linux. Hướng dẫn này nói về bầu trời đó: vì sao Mặt Trăng đổi hình, vì sao nhật nguyệt thực hiếm trên Trái Đất thật mà lại thường xuyên trong game, và bạn thấy gì khi xem một cuộc thực từ Mặt Trăng.

Các pha Mặt Trăng hoạt động thế nào trên một quỹ đạo thật?

Mặt Trăng không có pha riêng của nó. Nó là một quả cầu, và Mặt Trời luôn chiếu sáng đúng một nửa của nó. Điều thay đổi là góc mà bạn nhìn nửa đó. Khi Mặt Trăng nằm giữa bạn và Mặt Trời, nửa được chiếu sáng quay đi: trăng non. Khi nó ở phía bên kia Trái Đất, bạn thấy thẳng nửa sáng của nó: trăng tròn. Ở giữa, bạn thấy một phần phía ban ngày và một phần phía ban đêm: trăng lưỡi liềm, trăng bán nguyệt, trăng khuyết lồi. Phần được chiếu sáng đơn giản là (1 + cos α) / 2, với α là góc Mặt Trời–Mặt Trăng–Trái Đất.

Openworld làm đúng như vậy. Game tính vị trí của Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng ở mọi thời điểm, từ quỹ đạo của chúng (các phương trình Kepler, với độ lệch tâm thật), và vẽ Mặt Trăng như một quả cầu thật, từng điểm ảnh một, được chiếu sáng từ hướng Mặt Trời. Không có pha vẽ sẵn ở đâu cả: hình lưỡi liềm chính là bóng của một quả cầu. Và vì đó là hình học, cùng phép tính đó cũng dùng được theo chiều ngược lại: đứng trên Mặt Trăng, bạn thấy các pha của Trái Đất — một Trái Đất tròn đầy khi bầu trời Trái Đất đang có trăng non, và cứ thế.

• 25 phútcho một ngày trên Trái Đất
• 29,5ngày từ trăng mới này đến trăng mới sau
• ≈ 12 giờ 20thời gian thật cho một tháng âm lịch
• 365ngày trong một năm (khoảng 6 ngày thật)

Làm sao điều đó nằm gọn trong một game? Cả hệ Mặt Trời được thu nhỏ: khoảng cách chia cho 6,371 (Trái Đất có bán kính 1.000 km) và thời lượng chia cho 57,6 (một ngày kéo dài 25 phút). Cả hai co lại cùng nhau, nên hình học của bầu trời vẫn đúng: các góc giữa các thiên thể, các pha của chúng và 29,5 ngày của một tháng đều là thật.

Vì sao không có thực mỗi tháng?

Mỗi lần trăng mới, Mặt Trăng đi qua giữa Trái Đất và Mặt Trời. Mỗi lần trăng tròn, nó đi ra sau Trái Đất. Vậy sao trên Trái Đất thật không có hai cuộc thực mỗi tháng? Vì quỹ đạo Mặt Trăng nghiêng khoảng 5,1° so với quỹ đạo Trái Đất quanh Mặt Trời (hoàng đạo). Hầu hết các tháng, Mặt Trăng lướt ngay phía trên hoặc ngay phía dưới đường nối Mặt Trời với Trái Đất, và các bóng đổ trượt mất.

Hai quỹ đạo cắt nhau tại hai điểm gọi là nút. Một cuộc thực chỉ xảy ra khi trăng mới hoặc trăng tròn rơi gần một nút — điều này diễn ra trong hai mùa thực mỗi năm, cách nhau khoảng 173 ngày. Đó là lý do Trái Đất thật thấy từ 4 đến 7 cuộc thực mỗi năm, chứ không phải 24.

Nhật thực và nguyệt thực: bạn thấy gì trong game

Nhật thực xảy ra vào lúc trăng mới: Mặt Trăng che Mặt Trời với những người đứng trong bóng của nó. Nguyệt thực xảy ra vào lúc trăng tròn: Mặt Trăng đi vào bóng của Trái Đất, và mọi người ở phía đêm đều thấy. Mỗi cái bóng có hai phần. Trong vùng tối hoàn toàn (umbra), Mặt Trời bị che kín. Trong vùng nửa tối (penumbra) xung quanh nó, chỉ một phần đĩa Mặt Trời bị che.

Trong một nhật thực

Từ chỗ bạn đứng, game đo bao nhiêu phần đĩa Mặt Trời bị che, với cùng phần giao hình thấu kính mà một cung thiên văn sẽ dùng. Từ đó có nhật thực một phần, toàn phần hay hình khuyên (khi Mặt Trăng hơi quá xa để che hết Mặt Trời — như trên Trái Đất, nó tùy vào khoảng cách của Mặt Trăng trên quỹ đạo elip). Các pha một phần kéo dài khoảng hai phút mỗi bên; riêng toàn phần chỉ kéo dài vài giây, vì thời gian của game chạy nhanh gấp 57,6 lần thời gian của chúng ta.

Và ánh sáng đi theo. Ánh sáng ban ngày của thế giới bằng độ cao của Mặt Trời nhân với phần nhìn thấy của đĩa Mặt Trời, nên trong lúc toàn phần, địa hình, bầu trời và sinh vật đều tối sầm; một vòng sáng, vành nhật hoa, hiện lên quanh Mặt Trăng đen. Bộ não của sinh vật cũng đọc cùng thứ ánh sáng ban ngày ấy: dưới một phần tư ánh sáng đầy đủ, bộ sinh quái tính đó là ban đêm, nên quái vật ban đêm có thể xuất hiện giữa ban ngày, còn những con cháy dưới nắng thì được thở phào. Tấm pin mặt trời trong lúc có thực cũng cho ít điện hơn: sản lượng của chúng đi theo cùng thứ ánh sáng đó.

Trong một nguyệt thực — và vì sao Mặt Trăng thật chuyển sang màu đỏ

Ở phía đêm, trăng tròn đi vào bóng của Trái Đất và tối dần, bắt đầu từ một mép, rồi khắp cả. Trong thực tế, nó không chuyển sang đen: nó chuyển sang đỏ đồng. Bầu khí quyển của Trái Đất bẻ cong một chút ánh sáng Mặt Trời vào vùng tối hoàn toàn, và trên đường đi, không khí tán xạ hết màu xanh dương (cùng lý do khiến hoàng hôn đỏ). Một Mặt Trăng bị che toàn phần được chiếu sáng bởi tất cả các cuộc bình minh và hoàng hôn trên Trái Đất cùng một lúc.

Nhật thực nhìn từ Mặt Trăng trông thế nào?

Đây là phần đẹp nhất: một nguyệt thực nhìn từ Trái Đất là một nhật thực nhìn từ Mặt Trăng. Hãy đứng trên Mặt Trăng vào lúc đó và bạn thấy Trái Đất đi ngang trước Mặt Trời. Từ đó, Trái Đất trông rộng khoảng 1,9°, gấp 3,7 lần Mặt Trời, nên nó che dễ dàng, và lâu hơn nhiều so với lúc Mặt Trăng che Mặt Trời nhìn từ Trái Đất. Khi Mặt Trời biến mất, một vòng mảnh sáng lên quanh Trái Đất đen: bầu khí quyển của nó, rực lên bởi mọi cuộc bình minh và hoàng hôn. Chính vòng đó nhuộm đỏ Mặt Trăng khi nhìn từ bên dưới.

Trong Openworld, nó vận hành theo cùng một quy tắc, vì phép tính nhật thực xét mọi thiên thể nằm giữa bạn và Mặt Trời: trên Mặt Trăng, thiên thể đó là Trái Đất. Đĩa Mặt Trời bị che, bầu trời đen của Mặt Trăng tối thêm nữa, ánh sáng trên nền đất xám giảm xuống. Và theo chiều ngược lại, trong một nhật thực trên Trái Đất, hãy ngước lên từ Mặt Trăng: Trái Đất tròn đầy, với bóng của Mặt Trăng trượt ngang qua. Để tự mình đứng ở đó, xem cách đi đứng trên Mặt Trăng, với trọng lực thấp và Trái Đất lơ lửng giữa bầu trời đen — và để tới đó, hãy lắp tên lửa của bạn.

Từ Mặt Trăng, Trái Đất gần như không nhúc nhích trên bầu trời: Mặt Trăng luôn hướng về nó cùng một mặt. Ngày và đêm cứ trôi, Trái Đất đi qua các pha của nó, nhưng nó vẫn treo ở cùng một chỗ phía trên đường chân trời.

Nhật nguyệt thực trên mọi thiên thể (còn Sao Hỏa thì sao?)

Game không có danh sách “các cuộc thực để chơi”. Hệ Mặt Trời của nó là một danh sách các thiên thể — hiện nay là Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng — mỗi cái trên quỹ đạo riêng, và với bất kỳ điểm nào trên bất kỳ thế giới nào, nó hỏi: những thiên thể nào đứng giữa tôi và Mặt Trời, và chúng che bao nhiêu? Các bóng đổ cũng được vẽ lên các thiên thể trên bầu trời: từ Trái Đất bạn xem cuộc thực gặm dần vào Mặt Trăng, từ Mặt Trăng bạn thấy một vết tối trượt ngang qua Trái Đất. Sao Hỏa chưa có trong game; khi một thế giới khác xuất hiện, các cuộc thực của nó đến cùng, không cần thêm mã nhật nguyệt thực mới nào.

Khi nào có cuộc thực kế tiếp trong thế giới của tôi?

Game không có lịch thực: bầu trời chính là cuốn lịch. Vì mỗi tháng âm lịch có một cuộc thực mỗi loại, hãy đọc Mặt Trăng:

• Một lưỡi liềm mảnh, rồi không còn Mặt Trăng nào: trăng mới sắp đến — một nhật thực sẽ đi qua một phần phía ban ngày. Toàn phần chỉ nhìn thấy dọc một dải hẹp; ở nơi khác, nó là một phần.
• Một Mặt Trăng tròn thêm mỗi đêm: khoảng hai tuần sau, trăng tròn mang đến một nguyệt thực, thấy được từ toàn bộ phía đêm.
• Một chu kỳ mất 29,5 ngày trong game, khoảng 12 tiếng chơi. Hãy quan sát bằng ống nhòm một mắt (×4) hoặc dựng một kính thiên văn trên chân ba (×16) để thấy chi tiết của cái bóng.
• Đừng bao giờ rời mắt vì vành nhật hoa: nó chỉ hiện ra trong vài giây của toàn phần.

Ngày, đêm và thời tiết xung quanh

Các cuộc thực diễn ra trên một chu kỳ ngày đêm thật. Trái Đất quay trong 25 phút, Mặt Trời mọc ở phía đông, trục nghiêng 23,44° như của chúng ta, nên gần hai cực bạn có mặt trời nửa đêm và đêm cực mà không cần đoạn mã đặc biệt nào. Bình minh và hoàng hôn nhuộm bầu trời về phía Mặt Trời, đêm đầy sao. Khi mọi người chơi trên Trái Đất đã lên giường, đêm trôi qua. Trên Mặt Trăng, một ngày kéo dài cả một tháng âm lịch: hai tuần có ánh sáng, hai tuần là đêm.

Trên Trái Đất, mây, mưa, tuyết và bão trôi qua đất liền thành từng dải rộng vài ki-lô-mét — và có thể che mất cuộc thực của bạn. Mặt Trăng không có không khí, nên không có thời tiết: một bầu trời đen, luôn quang đãng.

Game mô phỏng gì, và đơn giản hóa gì

Openworld trước hết là một game: vài lựa chọn tồn tại để bạn thật sự được thấy tận mắt. Nhưng mọi thứ bạn thấy trên bầu trời của nó đều đến từ vị trí của những quả cầu thật trong không gian, nên một lưỡi liềm, một cái bóng hay một cuộc thực luôn hiện ra đúng nơi vật lý nói nó phải ở. Nếu bạn thích điều đó, phần còn lại của các hướng dẫn về bầu trời và vũ trụ còn đi xa hơn — tên lửa, Mặt Trăng, bay lượn.