Thực đơn
Tia_sét
Các tia sét khác nhau có các đặc tính cụ thể, các nhà khoa học và dân thường đã đặt tên cho rất nhiều loại sét khác nhau. Hình thức mà sét thường xuất hiện nhất là vệt sét. Một lượng lớn hạt mang điện thường nằm trong các đám mây mọi người không thể thấy chúng trừ khi chúng bắt đầu xáo động và tiến hành trao đổi với nhau trong cơn dông.
Có ba loại sét chính:
Ngoài các loại sét chính kể trên còn có một vài dạng sét biến thể khác.
Sét đánh từ mây xuống đất là hiện tượng phóng điện trong không khí giữa các đám mây tích điện và mặt đất. Nó được hình thành khi các luồng (kênh) dẫn âm di chuyển xuống mặt đất từ trong các đám mây gặp luồng dẫn dương từ phía mặt đất lên. Sự phóng điện nói chung, gọi là sự chớp, là tập hợp một vài quá trình như đã trình bày: sự đánh thủng sơ bộ, sự hình thành luồng dẫn bước (stepped leader), sự kết nối các luồng dẫn và xuất hiện các vệt sét phản hồi (return stroke).[22]
Sét CG thường có dạng như cành cây úp ngược xuống (gọi là hình Lichtenberg) do sự phân nhánh của các luồng dẫn bước mở đường cho chúng, tuy một số hiếm trường hợp sét kênh trơn (không có sự phân nhánh).
Sét từ mây xuống đất tại vùng hồ Maracaibo, VenezuelaNơi có sét đánh nhiều nhất là ở vùng tây bắc Venezuela và vùng miền núi phía đông của Cộng hòa Dân chủ Congo (trung bình nơi này chịu 158 lần sét đánh trên 1 km2 mỗi năm). Sách Kỷ lục Guinness[24] đã liệt kê hồ Maracaibo ở tây bắc Venezuela, nơi trung bình mỗi năm có 297 ngày có hoạt động dông sét là nơi có mật độ sét cao nhất thế giới. Hiện tượng này nổi danh với cái tên "Sét Catatumbo".[25][26]
Vùng điện tích phía dưới đám mây dông ở càng thấp so với mặt đất thì khả năng có sét CG xuất hiện càng nhiều. Sét CG nhiều ở những nơi có độ cao đóng băng thấp, điển hình là các nơi vĩ độ trung, hơn là ở những vùng nhiệt đới nơi độ cao đóng băng thường trên 1 km. Tuy nhiên, ở các địa cực, có rất ít hoạt động đối lưu gây dông nên đây là những nơi có tần số sét đánh ít nhất. Không giống như quan niệm thông thường, sét có thể đánh nhiều lần vào một chỗ. Tòa nhà Empire States ở New York chịu trung bình 23 lần sét đánh mỗi năm.
Sét CG là loại sét được biết đến nhiều nhất và được nghiên cứu kĩ nhất. Trong ba loại sét chính đây là loại đe dọa đến tính mạng, tài sản nhiều nhất vì chúng đánh thẳng xuống đất. Cũng vì thế nên việc nghiên cứu khoa học và đo lường sét là dễ dàng hơn đối với loại sét này do có thể được thực hiện bằng các dụng cụ ngay trên mặt đất. Tuy nhiên đây lại là loại ít phổ biến nhất trong các kiểu sét (trung bình nó chỉ chiếm gần 25% tổng số các tia sét trên toàn thế giới).[27]
Sét loại CG có thể mang điện tích dương hoặc âm, nó được xác định bởi hướng của dòng điện (tương tự như dòng điện thông thường) từ đám mây xuống mặt đất. Hầu hết sét đánh từ mây xuống đất là âm, có nghĩa là một lượng điện tích âm được truyền xuống mặt đất và các electron di chuyển xuống dưới dọc theo một luồng dẫn sét. Điều ngược lại xảy ra khi có một tia sét CG dương, trong đó các electron di chuyển theo hướng lên trên dọc theo kênh dẫn sét và một lượng điện tích dương được truyền xuống mặt đất. Với tia sét dương dòng bước phân nhánh đi xuống từ đám mây lại là kênh dẫn dương. Sét dương ít phổ biến hơn sét âm và trung bình chỉ chiếm chưa đến 5% tổng số trường hợp sét đánh.[28]
Một tia đánh xuống mặt đất tại Vườn quốc gia rừng hóa đá, Hoa Kỳ.Trái với những suy nghĩ trước đây, các tia sét dương không nhất thiết bắt nguồn từ vùng đỉnh mây hoặc vùng tích điện dương phía trên rồi đánh vào khu vực không có mưa ngoài vùng có dông bão (đó là loại tia sét từ bầu trời xanh). Niềm tin này dựa trên ý tưởng lỗi thời rằng các kênh dẫn sét là đơn cực trong tự nhiên và có nguồn gốc từ khu vực điện tích tương ứng của chúng. Theo nghiên cứu, sét dương có thể hình thành trong các điều kiện sau: có gió đứt thẳng đứng di chuyển phần điện tích dương phía trên của đám mây xuống gần mặt đất; hoặc khi vùng tích điện âm phía dưới đám mây hơn bị mất đi trong giai đoạn tiêu tan của cơn dông, để lại vùng điện tích dương chính phía trên. Lúc đó mặt đất lại tích điện hưởng ứng âm, hiệu điện thế mạnh sinh ra điện trường mạnh và khi đó sẽ có sét dương từ mây xuống đất.[29]
Ở vùng đồng bằng trung bắc của Hoa Kỳ, sét dương khá là phổ biến. Giả thuyết cho rằng sét dương ở nơi này nhiều là do cấu trúc đặc biệt của các cơn dông mạnh ở đây: quá trình tích điện trong mây bị đảo ngược, với vùng điện tích dương chính lại ở phía dưới vùng điện tích âm chính thay vì phía trên như ở các nơi khác.[29]
Sét dương có thể là nguồn gốc của các loại sét hướng lên và sét thượng tầng khí quyển. Nó thường xuất hiện trong các cơn bão tuyết, dông tuyết hay khoảng kết thúc của một cơn dông.[30] Khi loại sét dương xuất hiện một lượng cực lớn các sóng ELF và VLF sẽ được tạo ra.[31]
Sét dương có xu hướng xuất hiện với cường độ mạnh hơn loại âm. Một tia sét âm trung bình mang theo dòng điện 30,000 ampe (30 kA) và truyền điện lượng cỡ 15 coulomb và năng lượng khoảng 1 gigajoule.[32] Tia sét dương đánh xuống đất trung bình có cường độ khoảng gấp đôi dòng cực đại của sét âm điển hình và dòng điện cực đại chúng tạo ra lên tới 400 kA và điện tích ngưỡng vài trăm coulomb.[33][34]
Do sức mạnh khủng khiếp hơn của chúng, cũng như vì thiếu cảnh báo hiệu quả, sét dương đánh nguy hiểm hơn một cách đáng kể. Do xu hướng đã nói ở trên, các tia sét đánh xuống đất dương thường tạo ra những dòng điện rất lớn và kéo dài,[35] chúng có khả năng làm nóng các bề mặt lên mức cao hơn nhiều làm tăng khả năng phát sinh các đám cháy.
Sét giữa mây và mây là hiện tượng trao đổi hạt mang điện giữa các đám mây với nhau mà không phải đi xuống đất. Nó xảy ra khi các đám mây tích điện có tiềm năng tạo sét lại gần hay va vào nhau, môi trường tích điện trong hai đám mây bị xáo động hơn là khi chỉ trong một đám mây, hai đám mây sẽ cố gắng lấy lại sự cân bằng điện tích bằng cách trao đổi các điện tích này với nhau, tạo ra hiệu điện thế dẫn đến việc hình thành các luồng dẫn xáo động di chuyển qua lại bên trong và giữa các đám mây tạo ra sét. Đây là loại sét thường gặp thứ hai sau sét bên trong mây. Nó là loại sét khó nghiên cứu hơn do xảy ra chủ yếu trên các tầng mây trên cao do đó chỉ có thể đo đạc gián tiếp.
Một thuật ngữ khác được sử dụng cho một loại tia sét giữa mây và mây hoặc sét mây-mây-xuống đất là "Anvil Crawler" (sét bò đỉnh đe) hay sét hình nhện.[21] Cái tên "Anvil Crawler" có liên quan đến hành vi di chuyển kì lạ của chúng. Loại sét này thường xuất phát tại một vùng bên dưới hoặc bên trong phần đỉnh hình đe của đám mây vũ tích và di chuyển kiểu "bò" lên giữa các tầng mây phía trên. Nó thường phân ra nhiều vệt sét nhánh rõ rệt và đánh vào nhiều điểm cùng một lúc.
Các tia sét nhện được tạo ra khi các kênh sét truyền qua một mạng lưới tích điện theo chiều ngang trong các cơn giông ở giai đoạn trưởng thành. Những vùng điện tích ngang này thường là các khu vực mây phân tầng trong hệ thống bão đối lưu tầm trung (mesoscale convective system). Các tia sét nhện thường bắt đầu bởi các đợt phóng điện trong đám mây xuất phát từ khu vực mây đối lưu; sau đó đầu âm của kênh sét lan truyền vào khu vực có điện tích của mây phân tầng. Nếu kênh sét trở nên quá dài, nó có thể phân thành nhiều nhánh kênh hai chiều và đầu dương kênh sét có thể đánh xuống mặt đất tạo thành sét CG dương; hoặc nó có thể lan truyền theo phương ngang tại mặt dưới những đám mây, tạo nên cảnh tượng sét bò trên bầu trời.
Sét nhện thường được thấy khi cơn giông đang di chuyển qua phía trên người quan sát hoặc khi cơn giông đang bắt đầu tiêu tan. Trong các cơn giông đã phát triển tốt và có xuất hiện gió đứt mạnh tại vùng sau chóp đe, hành vi bò của sét nhện là rõ rệt nhất.[21]
Sét cũng có thể xảy ra ngay bên trong cùng một đám mây dông, thường gặp nhất là giữa phần đỉnh mây trên và phần dưới của mây - những vùng mà giữa chúng có chênh lệch điện thế rất lớn. Loại tia sét nội bộ mây này đôi khi có thể được quan sát ở khoảng cách xa vào ban đêm và được gọi là ánh chớp xa, "chớp tấm" hay "mảng chớp sáng". Trong những trường hợp như vậy, người quan sát có thể chỉ thấy một sự lóe sáng ở các đám mây trên trời mà không nghe thấy tiếng sấm. Chớp sáng trong mây là loại sét thường gặp nhất.[30]
Loại sét đánh ngược lên trên (từ đất lên mây) là một dạng sét biến thể được hình thành khi các luồng hạt mang điện bắt đầu di chuyển giữa mặt đất và đám mây phía trên.[36][36] Khi các kênh bước âm từ đám mây dần tiếp cận mặt đất và tăng cường độ điện trường cục bộ, tại các vật thể cao trên mặt đất, nếu trước đó đã xảy ra sự phóng điện vành, có thể sẽ vượt quá mức điện trường ngưỡng và hình thành ngay các luồng đi lên: dưới tác dụng của lực tĩnh điện từ các điện tích dương có ở các vật này, chúng dần thu hút các điện tích âm và đồng thời tiếp tục đẩy các điện tích dương trong không khí xung quanh ra. Đôi khi các luồng điện tích dương này sẽ tự phóng lên đám mây mang điện tích âm phía trên nếu chúng đủ mạnh và sẽ tạo thành sét mà không cần luồng dẫn âm di chuyển xuống gần mặt đất. Khi các ion dương tập trung với mật độ đủ cao, nó sẽ làm cho nơi mà nó tập trung phát sáng, vì thế các thủy thủ thường nói với nhau rằng cột buồm sẽ phát sáng trước khi có sét trong các cơn bão ban đêm để tránh xa nó trước khi bị sét đánh. Sét đánh ngược thường là những chớp âm (điện tích chủ yếu là âm) nhưng được kích hoạt bởi các kênh điện tích dương xuất phát từ các vật thể cao trên mặt đất, thường thì loại sét này xuất hiện khá mờ nhạt và rất nhanh nhưng gồm rất nhiều đợt. Chúng còn có thể xuất hiện thường xuyên ở những vùng sét hình nhện hay xảy ra.[36] Trước thời kì cách mạng công nghiệp ở thế kỉ 19, hiện tượng này khá hiếm và chỉ được quan sát thấy tại những đỉnh núi cao trong các cơn dông, nó xuất hiện nhiều hơn thời nay do ngày càng có nhiều công trình cao tầng.
Sét khô, hay dông khô là loại dông sét được tạo thành mà không cần có độ ẩm, hay không có giáng thủy trên mặt đất. Nó thường hình thành trong các trận cháy rừng dữ dội. Hay các cột tro núi lửa bốc lên rất cao và bắt đầu hình thành sét như các đám mây tích điện thường làm. Khi mà tầng trên lạnh và dưới mặt đất nóng một sự đối lưu sẽ diễn ra mang theo cả các hạt mang điện tích dương từ dưới mặt đất, thứ mà sẽ hấp dẫn các điện tích âm tập trung lại và di chuyển xuống đất theo làn khói dẫn điện. Chính vì thế lửa có thể tạo ra sét và sét sẽ tạo ra thêm lửa (thảm họa).[5]
Chú ý: Đây là loại sét hiếm thấy, nó có thể sẽ không giống với bất cứ lý thuyết nào hiện có.
Một tia sét từ bầu trời xanh nối vùng đỉnh đám mây hình đe với mặt đất. Chúng thường được gọi nhầm lẫn là sét CG dương mặc dù phần lớn trường hợp là sét CG âm.Là một loại sét CG xuất hiện mà không có đám mây ở trên đủ gần có thể thấy rõ ràng để tạo ra nó. Bởi vì tia sét này được hình thành từ các đám mây giông ở xa, nên ở nơi người quan sát sét đánh, bầu trời có vẻ hoàn toàn quang đãng hoặc ít mây. Vì quãng đường mà nó di chuyển cực xa vì thế điện áp của nó cao hơn 6-10 lần cũng như di chuyển xa và lâu hơn 10 lần các tia sét thông thường.
Ở Hoa Kỳ và và vùng núi Rockies của Canada, một cơn dông có thể xảy ra ở trong một thung lũng liền kề và không thể quan sát (nghe hoặc nhìn thấy) được từ thung lũng kia nơi mà có tia sét đánh vào. Khu vực miền núi châu Âu và châu Á cũng có thể có các biến cố tương tự. Ngoài ra, ở các khu vực như vùng vịnh, vùng hồ lớn hoặc đồng bằng mở, khi có một tế bào bão có hoạt động tích điện ở phía chân trời (trong phạm vi 26 km hoặc 16 dặm), việc sét đánh xuống đất ở nơi đó có thể xảy ra và vì cơn bão còn ở rất xa nên cú sét đánh này được gọi là "sét từ bầu trời xanh" (bolt from the blue). Trái với quan niệm trước đây, loại sét này có thể thuộc loại cả âm hoặc dương. Tia chớp từ bầu trời xanh thường bắt đầu khi có sự phát sinh những tia chớp thường bên trong đám mây trước khi kênh dẫn âm thoát khỏi đám mây và đánh về phía mặt đất cách đó một khoảng đáng kể.[37][38]
Các đợt sét dương thuộc loại này đánh có thể xảy ra trong các môi trường bị gió đứt mạnh, nơi vùng tích điện dương phía trên bị dịch chuyển theo chiều ngang từ khu vực mưa, nó thường xuất hiện bất ngờ và đôi khi rất nguy hiểm vì nơi nó sắp đánh trông như vẫn "trời quang mây tạnh".[39]
Vì đặc tính cũng như sức mạnh của chúng và rất khó có thể cảnh báo sự xuất hiện của loại sét này mà nó càng trở nên nguy hiểm hơn. Cho đến thời điểm hiện tại không một máy bay nào có thể còn tồn tại được sau khi bị nó đánh trúng. Sự tồn tại cũng như độ nguy hiểm của loại sét này vẫn không được biết đến cho đến năm 1999 sau khi một chiếc tàu lượn bị đánh trúng và bị phá hủy hoàn toàn đã được xác định là do loại sét này gây ra.[cần dẫn nguồn] Thông tư hướng dẫn AC 20-53A đã được thay thế bởi thông tư hướng dẫn AC 20-53B năm 2006. Tuy nhiên vẫn chưa rõ những quy định an toàn mới có thể bảo vệ các máy bay khỏi loại sét này hay không.[40]
Loại sét này cũng bị tình nghi cho việc chiếc Boeing 707 Pan Am Flight 214 bị nổ tung và rơi xuống thành từng mảnh khi đang bay năm 1963.[41] Vì liên tục bị sét đánh mà các máy bay trong không phận Hoa Kỳ đòi hỏi phải có cây thu lôi để giảm tác hại của sét, nhưng có vẻ vẫn không đủ để chống lại loại sét này.
Sét hòn có thể là hiện tượng phóng điện trong không khí, đặc tính tự nhiên của loại này vẫn còn đang gây tranh cãi. Từ sét hòn thường được dùng để chỉ các vật phát sáng hình cầu bay lơ lửng có kích cỡ từ hạt đậu cho đến vài mét. Nó đôi khi xuất hiện trong các cơn dông, và không giống như các tia sét thông thường chỉ xuất hiện với một vệt dài và biến mất sau đó, sét hòn có hình cầu bay lơ lửng và tồn tại trong nhiều giây.[42] Sét hòn chỉ được kể lại bởi các nhân chứng chứ chưa hề được ghi hình lại bởi các nhà khí tượng.[43][44] Brett Porter,[45] một nhân viên kiểm lâm hoang dã, báo cáo đã chụp được sét hòn tại bang Queensland của Úc vào năm 1987. Các tài liệu khoa học về sét hòn rất hiếm vì chúng thường xuất hiện bất ngờ và hiếm. Sự tồn tại của nó chỉ được kể lại bởi các nhân chứng nên đôi khi bị thêm thắt khiến nó phần nào không phù hợp.[46]
Các thí nghiệm trong phòng thử nghiệm gần đây đã tạo ra các kết quả rất giống với các sét hòn được báo cáo lại, nhưng hiện tại vẫn chưa có kết luận là có liên quan đến hiện tượng tự nhiên này hay không.[47][48] Có một giả thuyết cho rằng sét hòn được tạo ra do phản chiếu khi sét đánh vào silicon trong đất một hiện tượng mà các phòng thí nghiệm đã thử nhiều lần.[49][50] Do các tài liệu nghiên cứu mâu thuẫn lẫn nhau nên quả bóng phát sáng này vẫn là bí ẩn và thường bị cho chỉ là tưởng tượng và chơi khăm. Nhiều báo cáo so sánh việc nhìn thấy sét hòn giống như việc nhìn thấy UFO.
Sau đây là một số dạng sét biến thể:
Thực đơn
Tia_sétLiên quan
Tài liệu tham khảo
WikiPedia: Tia_sét