Tia sét – Wikipedia tiếng Việt

Bulgaria.Một cơn dông mùa hè tại Sofia Romania.Các vệt sét từ mây xuống đất ( loại CG ) trong một cơn dông tại Oradea

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu, đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hay bão bụi (cát). Khi phóng tĩnh điện trong khí quyển, một tia sét có thể di chuyển (từ mây xuống đất) với tốc độ gần 100,000 km/s.[1] Vì tia sét là sự di chuyển của các hạt mang điện (electron và ion) dưới dạng dòng plasma phát sáng nhưng hình ảnh của sét truyền đi bằng ánh sáng hay photon nên có thể thấy nó trước khi nghe tiếng sấm, vì tiếng động chỉ truyền đi được 343 m/s trong điều kiện bình thường của không khí còn ánh sáng thì đi được 299,792 km/s. Sét có thể đạt tới nhiệt độ trên 30,000 K (29,726 °C), gấp 5 lần nhiệt độ bề mặt Mặt Trời (5,778 K), và hơn 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh (chỉ cần 1,713 °C để làm nóng chảy SiO2[2]), những viên đá được tạo ra bởi sét đánh vào cát gọi là fulgurite (thường chúng có dạng hình ống do sét di chuyển vào lòng đất).[3][4]

Sét sinh ra từ các đám mây vũ tích hay còn gọi là mây dông, là loại mây thường có độ cao chân mây từ 1 đến 2 km (0.62 đến 1.24 dặm) tính từ mặt đất và độ cao đỉnh mây có thể tới 15 km (9.3 dặm). Có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm. Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng… thì các luồng dẫn sét sẽ hình thành và xảy ra sự phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh.

Tia sét gây ra tiếng sấm, nó chính là âm thanh của sóng xung kích khi không khí tại những vùng lân cận nơi phóng điện co và giãn mạnh do chịu áp suất tăng bất thần .Lý do sét hình thành và nguồn gốc của nó, về mặt chi tiết cụ thể vẫn là một yếu tố còn đang tranh luận : Các nhà khoa học đã điều tra và nghiên cứu những nguồn gốc khác nhau như gió, độ ẩm, ma sát và áp thấp khí quyển cho đến ảnh hưởng tác động của gió mặt trời và những hạt tích điện trong nguồn năng lượng mặt trời. Các tinh thể băng trong những đám mây dông hoàn toàn có thể là yếu tố quan trọng trong việc hình thành tia sét do nó hoàn toàn có thể tạo ra một môi trường tự nhiên tích điện cực trái dấu nhau trong những đám mây dẫn đến việc tạo ra điện trường mạnh. Ngoài ra, sét cũng được tạo ra bởi những cột tro trong những vụ phun trào núi lửa hoặc trong những trận cháy rừng kinh hoàng tạo ra một làn khói đặc đủ để dẫn điện. [ 5 ]Trong tự nhiên những tia sét được phân loại thành ba loại chính tùy theo nơi chúng khởi phát và kết thúc, gồm có : sét giữa đám mây và mặt đất, sét giữa hai đám mây khác nhau, và sét giữa những phần trong cùng một đám mây. Ngoài ra, nhiều dạng biến thể khác của sét cũng đã được ghi nhận, thí dụ ” sét nhiệt ” là tia sét hoàn toàn có thể được nhìn thấy từ một khoảng cách xa nhưng lại không nghe được tiếng sấm ; sét khô hoàn toàn có thể gây cháy rừng ; hay sét hòn, một hiện tượng kỳ lạ sét cho tới nay vẫn rất hiếm khi được quan sát một cách khoa học . Một chuỗi hình ảnh sét trong quy trình phóng điện ( thời hạn Open : 0.32 giây )

Lịch sử nghiên cứu và điều tra[sửa|sửa mã nguồn]

Một trong những bức ảnh về sét tiên phong, chụp năm 1882 .Kể từ buổi đầu của lịch sử vẻ vang được ghi chép bằng văn bản, những tia sét đã mê hoặc con người. Những ngọn lửa chúng tạo ra khi chúng đánh xuống đất đã được loài người sử dụng để giữ ấm trong đêm, ngoài những còn khiến động vật hoang dã hoang dã tránh xa. Vì nguyên do này, người nguyên thủy đã mở màn tìm kiếm câu vấn đáp để lý giải hiện tượng kỳ lạ khó tin này, họ đã tạo ra những tín ngưỡng và lịch sử một thời được đưa vào trong những tôn giáo tiên phong. Ở châu Âu, giả thuyết khoa học sớm nhất được biết về tia sét đã được nhà triết học cổ Hy Lạp Aristotle trình diễn vào thế kỉ thứ 3 TCN. Ông cho rằng những cơn dông xuất phát từ sự va chạm giữa những đám mây còn tia sét là những ngọn lửa ( chứ không phải là điện ) được phun ra từ những đám mây dông. [ 6 ]Benjamin Franklin ( 1706 – 1790 ) đã nỗ lực kiểm tra giả thuyết rằng những tia lửa điện tạo ra do sự phóng điện của những quả cầu thủy tinh khi quay cũng giống như những tia sét bằng cách dựng lên một cái tháp có hình nón tại Philadelphia. Trong lúc chờ đón cái tháp được dựng xong ông nảy ra ý tưởng sáng tạo sử dụng một con diều. Trong cơn dông tiếp theo đó vào tháng 6 năm 1752 ông đã cùng con trai của mình ra thử nghiệm nhằm mục đích kiểm tra liệu có những điện tích trong tia sét hay không. Ông đã buộc một cái chìa khóa vào đoạn cuối của dây diều và nối nó xuống một chai Leyden, một thiết bị tích trữ nguồn năng lượng tĩnh điện sơ khai tựa như như tụ điện ( ông đã buộc chìa khóa vào dây diều và nối vào chai bằng dây lụa, loại vật tư dẫn điện rất kém ). Một luồng điện tích đánh trúng con diều và sau một hồi ông thấy những sợi dây bị lỏng ra do bị nhiễm điện, đoán rằng điện đã tích vào chai, ông đưa tay lại gần cái chìa khóa thì Open một tia lửa điện nhỏ ( vì ông trở thành vật dẫn điện ). Sống sót sau thí nghiệm này ông đã đưa ra Tóm lại rằng sét chính là điện. [ 7 ]Franklin không phải là người duy nhất thí nghiệm với diều. Thomas-François Dalibard cùng De Lors đã thực thi cuộc thí nghiệm tựa như ở Marly-la-Ville tại Pháp chỉ vài tuần trước thí nghiệm của Franklin. Trong cuốn tự truyện của mình ( viết những năm 1771 – 1788, xuất bản năm 1790 ) Franklin đã tự nhận rằng ông đã triển khai cuộc thí nghiệm của mình sau những người Pháp chỉ vài tuần mà không hề biết về điều này trong năm 1752. [ 8 ] Bức ảnh tạo sét gây nhiều tranh luận của Nikola TeslaTin tức về cuộc thí nghiệm này lan rộng ra và những người khác khởi đầu thực thi lại nó. Tuy nhiên những cuộc thí nghiệm về sét rất nguy khốn và đôi lúc gây chết người. Một trong những cái chết nổi tiếng nhất do bắt chước Franklin là của giáo sư Georg Richmann tại Saint Petersburg, Nga. Ông ta đã tạo ra một mạng lưới hệ thống thu sét giống như của Franklin và đã chạy về nhà khi nghe tiếng sấm lúc đang giảng bài tại học viện chuyên nghành khoa học. Ông về với một người thợ điêu khắc để hoàn toàn có thể ghi lại sự kiện này. Ông đã đặt một quả bóng thủy tinh lên một vòng sắt kẽm kim loại gần như tuyệt vời và hoàn hảo nhất cho một mạng lưới hệ thống thu lôi thời đó nhưng lại quên gắn dây nối đất, tác dụng theo báo cáo giải trình là khi sét đánh và chạy vào vòng sắt kẽm kim loại và bao lấy quả cầu thủy tinh nó tạo ra một cục sét hòn ( do không hề chạy xuống đất một cách trực tiếp ) đã văng trúng đầu Georg Richmann và giết ông ngay lập tức. [ 9 ]Mặc dù những thí nghiệm của từ thời của Benjamin Franklin đã chỉ ra rằng sét là một sự phóng điện, những kim chỉ nan khám phá về sét rất ít được update ( đơn cử tại sao nó hình thành ) trong 150 năm. Nguồn động lực cho những nghiên cứu và điều tra gần đây đến từ nghành nghề dịch vụ kỹ thuật điện : những cột điện cao thế khi mở màn đưa vào ship hàng những kỹ sư cần biết sét nguy khốn đến mức nào để hoàn toàn có thể bảo vệ khu công trình. Năm 1900, Nikola Tesla đã tạo ra được sét tự tạo bằng một cuộn Tesla cùng những máy phát điện hiệu suất cao đủ để tạo ra những tia sét đủ lớn để xem. [ 10 ]Năm 1876, James Clerk Maxwell đã đề xuất kiến nghị một thí nghiệm như sau : bọc một lượng cặn thuốc súng trong một lớp vỏ sắt kẽm kim loại kín, sẽ hoàn toàn có thể ngăn được tia sét đánh vào đấy, tránh nó làm cho thuốc phát nổ. Nếu tia sét đánh vào bọc cặn thuốc, dòng điện sẽ chỉ sống sót trong lớp vỏ sắt kẽm kim loại bên ngoài mà không hề vào trong và gây nổ. Vỏ bọc kiểu này được coi là một loại lồng Faraday. Kiểu lồng Faraday gồm một mạng lưới hệ thống lưới mắt cáo cũng hoàn toàn có thể được sử dụng, nhưng khoảng cách mắt càng lớn thì hiệu suất cao bảo vệ càng thấp. Ngày nay người ta vẫn còn tích hợp sử dụng cột thu lôi Franklin và lồng Faraday để bảo vệ những loại cấu trúc, đặc biệt quan trọng là những nơi chứa những thiết bị điện tử nhạy cảm với điện trường. [ 6 ] [ 11 ]Các ý tưởng về nhiếp ảnh và quang phổ vào cuối thế kỷ 19 có tầm quan trọng lớn trong điều tra và nghiên cứu về tia sét. Một số nhà khoa học đã sử dụng nghiên cứu và phân tích phổ tạo ra từ tia sét để ước tính lượng nguồn năng lượng tham gia vào những quy trình vật lý của nó, tổng thể diễn ra trong một khoảng chừng thời hạn rất ngắn. Việc sử dụng máy ảnh đã giúp phát hiện ra rằng mỗi tia sét có hai hoặc nhiều hơn những dòng điện tích ( vệt ). Sự tăng trưởng của những thiết bị tiên tiến và phát triển khác như giao động ký điện tử, công nghệ tiên tiến thu sóng vô tuyến, radar và máy đo trường điện từ trong thế kỷ 20 được cho phép hiểu biết không thiếu hơn về nguồn gốc và sự Open của những sự phóng điện. Ngày nay, những vệ tinh thời tiết được sử dụng thông dụng trong việc quan trắc và điều tra và nghiên cứu dông bão, sét và những hiện tượng kỳ lạ tương quan trên quy mô toàn thế giới. [ 6 ]

Sự tích điện[sửa|sửa mã nguồn]

H1. Sự va chạm của những tinh thể băng và những hạt graupel gây ra nhiễm điện do cọ xát . Khu vực tích điện hầu hết trong đám mây dông là vùng TT cơn bão, nơi có dòng khí updraft hoạt động đi lên rất nhanh và nhiệt độ vào khoảng chừng từ − 15 đến − 25 °C ( 5 đến − 13 °F ) . H2. Minh họa sự phân bổ điện tích trong đám mây .Chi tiết quy trình tích điện trong cơn dông vẫn đang được những nhà khoa học điều tra và nghiên cứu, nhưng đã có một vài quan điểm thống nhất chung. Một cơn dông được hình thành khi có một khối không khí nóng ẩm hoạt động, trong đó khu vực TT của đám mây dông là khu vực xảy ra sự tích điện trong đám mây đa phần, nơi có luồng không khí di chuyển hướng lên rất nhanh ( gọi là updraft ) do đối lưu và nhiệt độ từ − 15 đến − 25 °C ( 5 đến − 13 °F ). Ở đó, nhiệt độ thấp cùng với sự hoạt động nhanh của luồng không khí đi lên tạo ra một hỗn hợp gồm những giọt mây trong trạng thái siêu lạnh ( tức những giọt ở thể lỏng dưới điểm ngừng hoạt động ), những tinh thể băng nhỏ và graupel ( mưa đá mềm ). Dòng không khí đưa những giọt mây siêu lạnh và tinh thể băng nhỏ nhẹ lên trên, về phía đỉnh đám mây dông ; trong khi những hạt graupel nặng và đặc hơn có khuynh hướng rơi xuống phần dưới đám mây hoặc lơ lửng trong dòng không khí .Các hoạt động ngược chiều nhau của những hạt ngưng đọng khác nhau sẽ dẫn tới sự va chạm. Khi có va chạm những giữa tinh thể băng và những hạt mưa đá mềm, những tinh thể băng bị nhiễm điện dương và hạt mưa đá mềm bị nhiễm điện âm do cọ xát ( xem H1 ). [ 12 ] Các tinh thể băng liên tục bị đẩy lên phía đỉnh đám mây, và những hạt mưa đá mềm sẽ lơ lửng hoặc đi xuống phần phía dưới. Kết quả là trong đám mây dông sẽ phân li thành hai miền điện tích trái dấu : Miền điện tích âm ở phía dưới và miền điện tích dương ở phía trên ( xem H2 ). Do ảnh hưởng tác động của hoạt động không khí đi lên trong cơn bão và gió trên cao trong khí quyển, đỉnh đám mây nơi có điện tích dương thường bị tản ra theo phương ngang một khoảng chừng xa đáng kể so với chân đám mây. Khu vực này của đám mây dông vì vậy trông giống hình cái đe và được gọi là vùng ( đỉnh ) hình đe hoặc vùng chóp đe. [ 12 ]Trong đám mây còn hoàn toàn có thể xảy ra sự tái phân bổ điện tích do những loại hoạt động không khí khác. Ngoài ra còn có một khu vực điện tích dương mỏng dính hơn phía gần đáy của đám mây ( H2. ), hình thành do mưa và nhiệt độ ấm hơn gần mặt đất. [ 12 ]

Hình thành luồng dẫn[sửa|sửa mã nguồn]

Để hiểu được tia sét hình thành từ đâu, trước tiên ta phải tìm hiểu giai đoạn sơ khai của chúng: dưới dạng các luồng dẫn sét. Các luồng dẫn (hay kênh dẫn) là các kênh ion trong không khí và là cơ chế chính của sự hình thành các tia sét.

Sự phóng điện xảy ra khi điện trường giữa đám mây và mặt đất đủ mạnh. Sét thường đánh vào những chỗ nhô cao .Các điều kiện kèm theo cần để mở màn xảy ra sự phóng điện trong không khí gồm có : thứ nhất, phải sống sót hiệu điện thế cao ( ngưỡng vài triệu volt ) giữa những khu vực trong khoảng trống để tạo ra điện trường đủ mạnh để làm ion hóa không khí và góp thêm phần hình thành những luồng dẫn ; thứ hai là phải có môi trường tự nhiên trở kháng cao ngăn cản sự trung hòa tự nhiên giữa những điện tích trái dấu – trong trường hợp sét nó là bầu khí quyển. Điện trường được sinh ra giữa những khu vực mang điện tích trái dấu, cường độ của điện trường tăng khi lượng ( hay tỷ lệ ) điện tích tăng, chiều của điện trường từ bản dương là mặt đất lên bản âm là chân đám mây .Hai miền điện tích khác dấu của đám mây dông hoàn toàn có thể coi như là hai bản của một tụ điện không khí khổng lồ. Giữa phần chân đám mây dông mang điện âm và mặt đất tích điện dương ( do sự hưởng ứng tĩnh điện ) cũng là một tụ điện với không khí đóng vai trò như chất điện môi giữa 2 bản tụ. Tia sét là sự phóng điện – dưới dạng một tia lửa điện khổng lồ, sẽ được khởi đầu dưới hình thức luồng dẫn, khi hiệu điện thế giữa 2 bản được nâng dần tới cả đủ lớn để ” đánh thủng ” điện môi không khí. Người ta hiểu được rằng có sự phân tách và tái hợp điện tích giữa những miền đám mây, nhưng cụ thể những quy trình thì vẫn chưa rõ. [ 13 ]Một lượng điện tích tương tự trái dấu ( dương ) với điện tích của đám mây ( âm ) sẽ được tích trên mặt đất do sự hưởng ứng tĩnh điện. Lượng điện tích đo tại một điểm cố định và thắt chặt trên mặt đất sẽ tăng dần khi đám mây dông tiến gần nơi đó, và giảm đi khi đám mây đi qua. Giá trị của điện tích mặt đất theo vị trí tương đối của đám mây hoàn toàn có thể được trình diễn gần đúng bằng một đường cong hình chuông . link hỏng] đánh khi có sự tiếp xúc của hai luồng dẫn dương và âm (tô màu đỏ là âm, đường đi xuống) (tô màu xanh là dương, đường đi lên).Sétđánh khi có sự tiếp xúc của hai luồng dẫn dương và âm ( tô màu đỏ là âm, đường đi xuống ) ( tô màu xanh là dương, đường đi lên ) .

Luồng dẫn bậc[sửa|sửa mã nguồn]

Hình ảnh thực quay chậm ( trong 1/50 s ) ghi lại một luồng dẫn bậc đang phân nhánh và hoạt động nhanh dần xuống. Sau khi những luồng dẫn được liên kết, sự phóng điện can đảm và mạnh mẽ ( vệt sét ) sẽ xảy ra .

Luồng dẫn sét, còn được gọi là kênh dẫn, dòng dẫn, sét tiên đạo (leader) là một kênh khí bị ion hóa nóng theo hai chiều, được hình thành giữa các khu vực tích điện trái dấu. Kênh sét thường lan truyền trong không khí theo hai chiều ngược nhau ở hai đầu kênh, chừng nào chưa gặp và kết nối với vùng tích điện khác dấu với đầu kênh tới. Chẳng hạn đầu âm của kênh tiên dẫn sét sẽ kết nối với vùng mang điện dương trong đám mây trong khi đầu dương của kênh sẽ tới gắn vào vùng mang điện âm. Các luồng dẫn thường không trơn mà bị tách thành nhánh như cành cây, do trong khi lan truyền luồng dẫn cùng một lúc bị thu hút bởi nhiều vùng điện tích ngược dấu với nó.[14] Sự di chuyển của các luồng mở đường không liên tục mà gấp khúc theo từng bậc bước do đó chúng có tên gọi “luồng dẫn bậc” (step leader), như quan sát thấy trong các video quay chậm tia chớp. Chưa thể có tia sét hình thành nếu chưa có kênh dẫn mở con đường cho nó đánh xuống.

Một đầu của kênh dẫn hoàn toàn có thể tới lấp đầy khu vực điện tích trái dấu tương ứng trong khi đầu kia vẫn còn hoạt động giải trí. Chẳng hạn, trong một tia sét đánh xuống đất, một kênh dẫn hai hướng được hình thành giữa những vùng điện tích âm chính ( phần dưới mây ) và vùng điện tích dương mỏng mảnh phía đáy của đám mây. Đầu kênh âm sẽ nhanh gọn trọn vẹn lấp đầy vùng điện tích dương mỏng mảnh và liên tục Viral ra ngoài đám mây trong không khí tới mặt đất ( nơi mang điện tích hưởng ứng ) .Các luồng dẫn âm và dương trong cơn dông chuyển dời theo hai hướng ngược nhau : Luồng dẫn dương chuyển dời lên trên về phía đám mây theo chiều điện trường, trong khi luồng dẫn âm chuyển dời ngược chiều điện trường xuống mặt đất. Mỗi luồng dẫn trong khi chuyển dời sẽ liên tục thu nhận thêm ion ở phía đỉnh luồng và tại đó hoàn toàn có thể Open những nhánh luồng mới, cứ như thế một luồng dẫn vừa Viral vừa phân ra nhiều nhánh và nhánh con. Gần 90 % những kênh ion có chiều dài giữa những vùng vào lúc 45 m ( 148 ft ). Các kênh dẫn phát sáng kém rõ ràng hơn rất nhiều so với tia sét sinh ra sau đó, và Viral trong không khí với vận tốc chậm hơn khoảng chừng 1000 lần. Bản chất của nguyên do hình thành những kênh dẫn của sét vẫn chưa được hiểu rõ. Điện trường trong đám mây có vẻ như chưa đủ để tự nó sinh ra kênh dẫn. [ 15 ] Một giả thuyết gần đây cho rằng có những dòng electron tương đối tính có nguồn gốc từ tia ngoài hành tinh, từ gió mặt trời hoặc từ trên tầng điện ly tới va chạm với những phân tử không khí, gây ra sự Viral điện tích thác lũ và kích hoạt sự hình thành kênh ion sét, trong một quy trình gọi là runaway breakdown. [ 16 ]

Luồng đi lên[sửa|sửa mã nguồn]

Sét đánh vào đỉnh tòa nhà cao nhất quốc tế — Burj Khalifa .

Cường độ điện trường tăng lên khi luồng dẫn bậc di chuyển xuống mặt đất. Theo nguyên lý phân bố điện tích của vật trong điện trường, điện tích ở các vật thể (trên mặt đất trong trường hợp này) thường tập trung tại những chỗ mũi nhọn và do đó điện trường nơi đó cũng mạnh. Vì thế trên mặt đất các ion mang điện tích dương bắt đầu tập hợp lại, nhất là ở các chỗ nào đó cao (cây cối, cột hay các vật dựng đứng, các công trình cao…). Khi cường độ điện trường đủ mạnh, một kênh ion dương gọi là luồng đi lên (upward streamer) có thể phát triển từ những nơi này. Chúng sẽ phóng lên trên để kết nối vào luồng âm đang di chuyển xuống dưới. Chính việc này quyết định tia sét sẽ đánh vào đâu khi sét đánh xuống đất. Sự phóng điện hay tia sét sẽ xảy ra ngay khi có sự tiếp xúc giữa các luồng này. Lý thuyết này được đề xuất đầu tiên bởi Heinz Kasemir.[15]

Vì có rất nhiều luồng ion dương hình thành khi luồng dẫn âm tiến xuống, luồng nào nối được vào luồng dẫn âm sẽ dẫn cả tia sét vào chỗ mà nó phóng ra. Có thể tưởng tượng luồng ion dương giống như một dây câu sét mà nơi nó xuất phát là cần câu ; do đó nơi xuất phát nào ở vị trí cao hơn thì Tỷ Lệ nối được vào luồng ion âm trước sẽ cao do đó sét thường hay đánh vào những nơi nhô cao và đứng độc lập .

Hình thành vệt sét[sửa|sửa mã nguồn]

Video vận tốc cao về sét quay chậm ( 6,200 khung hình / giây ) Pháp.Hình ảnh vận tốc cao cho thấy từng phần khác nhau của tia chớp trong quy trình phóng điện giữa những đám mây, quay tại Toulouse

Hình thức phóng điện mà tia sét thường xuất hiện nhất là dưới dạng vệt sét (stroke), tức kênh plasma phát sáng. Tia sét chẳng là gì khác ngoài việc trao đổi các hạt (ion dương và âm, electron) để cân bằng lại điện tích giữa các vùng trong khí quyển hoặc giữa khí quyển và mặt đất và khi thực hiện việc đó nó tạo ra một vệt sét.

Sự kết nối các kênh dẫn sẽ mở đường đi mà trên đó sự phóng điện xảy ra. Khi các kênh bậc và kênh đi lên đã được kết nối với nhau và bắc cầu khoảng cách trong không khí giữa lượng dư điện tích âm trong đám mây và lượng dư điện tích mặt đất dương bên dưới, sẽ có sự sụt giảm rất đáng kể của điện trở không khí dọc theo kênh sét (môi trường không khí bị đánh thủng sơ bộ). Sét sẽ hình thành theo đường đi mới tạo ra này và khi đó các điện tích âm bắt đầu tràn nhanh xuống mặt đất. Các electron tăng tốc nhanh chóng tại một vùng xuất phát từ điểm mà tại đó các kênh ion gắn kết, sau đó vùng này lan ngược ra toàn bộ kênh với tốc độ nhanh gần ánh sáng. Một kênh plasma, hay chính là tia sét được hình thành.

Quá trình này chính là sự tạo thành cái gọi là “vệt sét phản hồi” (return stroke) đầu tiên. Đây là giai đoạn phát sáng mạnh mẽ nhất và rõ rệt nhất của sự phóng điện. Vệt phản hồi cũng chính là hình ảnh mà người ta thường nghĩ tới khi nhắc đến tia sét hay ánh chớp.

Một dòng điện cường độ rất lớn chạy dọc theo kênh plasma từ đám mây xuống mặt đất, làm trung hòa điện tích mặt đất dương khi các electron phóng ra từ điểm xảy ra sét trên mặt đất đến các khu vực xung quanh, khi đó ta nói có sét đánh. Vệt sét CG điển hình gồm một kênh plasma dẫn điện xuyên qua không khí cao hơn 5 km (3.1 dặm), từ trong đám mây xuống bề mặt mặt đất. Khi bước vào giai đoạn đỉnh điểm, một cơn dông có thể tạo ra 3 hoặc nhiều hơn cú sét đánh trong 1 phút.[17] Dòng điện cực lớn của sét tạo ra một sự chênh lệch điện áp xuyên tâm lớn dọc theo bề mặt của mặt đất. Sự chênh lệch điện áp hay “điện thế bước”[cần dẫn nguồn] này là nguyên nhân của nhiều trường hợp thương vong do sét hơn là chính sự đánh thẳng xuống.[18] Dòng điện chọn tất cả mọi đường đi điện trở thấp đối với chúng. Vì thế một phần dòng điện từ vệt phản hồi khi đi vào cơ thể người hoặc động vật (không may đứng gần điểm đánh) thường sẽ đi từ một chân sang chân kia và dần gây tê liệt cơ thể.[19] Trên mặt đất nơi sét đánh hoặc trên bề mặt và bên trong các vật thể bị sét đánh (chẳng hạn da người), dòng điện có thể để lại những dấu vết hình cành cây giống tia sét (gọi là hình Lichtenberg).

Tốc độ dòng điện tích Viral trong không khí của vệt sét phản hồi được tính khoảng chừng gần 100,000 km / s ( xê dịch 1/3 vận tốc ánh sáng trong chân không ). [ 1 ] Dòng điện cực lớn nhanh gọn hâm sôi hàng loạt kênh sét, tạo nên kênh plasma với nhiệt độ bên trong rất cao, cực lớn khoảng chừng 50,000 K – làm cho nó phát sáng can đảm và mạnh mẽ với màu xanh-trắng đặc trưng. Sự hâm sôi không khí gần như tức thì khiến cho không khí co và giãn mạnh, tạo thành sóng xung kích mà âm thanh nghe được gọi là tiếng sấm. Dòng điện biến hóa nhanh gọn cũng tạo ra những xung điện từ ( EMP ) tỏa ra từ kênh ion. Đây là đặc thù chung của mọi quy trình phóng điện .

Nhiều vệt sét trên cùng một đường đi[sửa|sửa mã nguồn]

Video về một vài vệt sét, quay tại khu vực Island in the Sky, trong Vườn quốc gia Canyonlands, Utah, Hoa Kỳ .Các máy quay vận tốc cực cao đã chỉ ra rằng sét trên trong thực tiễn là gồm nhiều vệt ( lần đánh ) trên cùng một đường đi. Trung bình một tia sét có 3 đến 4 vệt sét hay hoàn toàn có thể hơn ( hoàn toàn có thể nhiều đến 30 ). [ 20 ] Mỗi khi sét hình thành một vệt phản hồi tiên phong, một vệt khác sẽ Open chạy lại cùng đường đi của nó trong khoảng chừng 40 đến 50 milli giây và triển khai lặp đi lặp lại nhiều lần như vậy tạo ra những vệt tiếp theo với hiệu ứng ánh sáng nhấp nháy rất nhanh, mắt thường không hề nhìn thấy, thường thì ta chỉ hoàn toàn có thể thấy nó ngày càng sáng hơn trước khi biến mất. [ 17 ]

Thường thì sau khi vệt sét phản hồi đầu tiên hình thành, cân bằng điện tích chưa đạt được ngay, một lượng điện tích âm vẫn còn dư. Lý do là, sau khi các kênh kết nối tạo vệt đầu tiên, kênh đi lên dương thường triệt tiêu nhanh hơn kênh âm, như vậy khiến cho đám mây còn một lượng dư điện tích âm (chưa đi xuống hết). Sau khi kênh dẫn dương đã tiêu tan, đầu kênh âm tiếp tục quá trình ion hóa không khí và một kênh ion hai hướng bắt đầu hình thành tại chỗ có kênh dương triệt tiêu. Khi kênh ion này kết nối được vào một phần khí dẫn điện của hệ thống kênh cũ, nó sẽ kích thích cả hệ thống tái ion hoá. Một quá trình giống vệt sét phản hồi sẽ lại xảy ra. Các electron (hay điện tích âm) dư sẽ vẫn cứ theo hệ thống kênh ion đó tràn xuống từ đám mây. Luồng điện tích âm bây giờ gọi là luồng tiên đạo mũi tên (dart leader), lan truyền dọc theo hệ thống kênh sét và tạo ra vệt sét thứ hai. Cứ như vậy các vệt sét tiếp sau sinh ra sẽ tận dụng con đường cũ và tiếp tục nhiệm vụ trao đổi điện tích tới khi có sự cân bằng. Các luồng tiên đạo mũi tên thường không tồn tại lâu, vì thế cần nhiều luồng và vệt thứ phát. Cứ sau mỗi lần trao đổi điện tích thì lần sau lại yếu hơn lần trước đến khi luồng trao đổi này mất hẳn. Các tiếng sét cũng được tạo ra khi thực hiện việc trao đổi điện tích này.[21]

Sự phóng điện của tia sét hoàn toàn có thể sản sinh nhiều loại bức xạ điện từ, từ những dòng plasma rất nóng tạo ra bởi những hoạt động rất nhanh của electron cho đến những ánh chớp rực rỡ tỏa nắng của ánh sáng nhìn thấy dưới dạng bức xạ vật đen. Độ chói của sét rất lớn ( hoàn toàn có thể thắp sáng cả khung trời đêm ). Sét thường có màu xanh-trắng, tuy nhiên, sắc tố cảm nhận được của sét hoàn toàn có thể khác nhau tùy dòng điện sét và thực chất không khí nơi đó. Thời lượng trung bình của hàng loạt những quy trình sét là 0.2 giây, gồm có 1 số ít lần chớp ( vệt ) ngắn hơn, khoảng chừng 60 tới 70 mili giây. [ 22 ]

Dòng điện thoáng qua trong quy trình chớp[sửa|sửa mã nguồn]

Cường độ dòng điện sinh ra khi có một tia sét từ mây xuống đất ( CG ) đánh xuống tăng tới mức cực lớn rất nhanh gọn, trong khoảng chừng 1 – 10 micro giây, và tắt dần trong khoảng chừng lâu hơn trong khoảng chừng 50 – 200 micro giây. Do đặc thù thoáng qua rất nhanh của dòng điện trong một tia chớp, có 1 số ít hiện tượng kỳ lạ cần được đo lường và thống kê và xử lý trong việc bảo vệ hiệu suất cao những cấu trúc trên mặt đất khỏi sét. Những dòng điện biến hóa nhanh gọn có khuynh hướng truyền ngay trên mặt phẳng của một vật dẫn ( hiện tượng kỳ lạ này gọi là hiệu ứng mặt phẳng ), và không giống như dòng điện không đổi thường truyền qua hàng loạt khối vật dẫn như nước chảy bên trong một ống vòi. Vì vậy, những vật dẫn sét bảo vệ những khu công trình thường có cấu trúc đa sợi, với nhiều dây dẫn xen kẽ nhau. Điều này nhằm mục đích làm tăng tổng diện tích quy hoạnh mặt phẳng của bó dây dẫn theo tỉ lệ nghịch với đường kính thiết diện từng sợi dây, với một tổng diện tích quy hoạnh thiết diện của toàn bó không đổi. [ 23 ]

Các xung điện từ tỏa ra từ kênh sét suy yếu nhanh theo khoảng cách so với điểm gốc. Tuy nhiên, nếu chúng đi qua các phần tử dẫn điện trên mặt đất, ví dụ như đường dây điện, đường dây liên lạc, hoặc các ống kim loại… chúng có thể lập tức gây ra một dòng điện cảm ứng ở các vật này, và được truyền đi hết. Những dòng tăng đột ngột này, thường gọi là dòng xung, có cường độ tỉ lệ nghịch với trở kháng đối với nó của vật thể. Vì thế, trở kháng của vật càng cao thì dòng điện xung càng nhỏ. Sự tăng áp đột ngột xảy ra này rất thường xuyên phá hủy hoặc gây hư hỏng các thiết bị điện tử, điện dân dụng, hoặc các động cơ điện. Một số thiết bị đặc biệt gọi là “thiết bị bảo vệ chống xung áp” (surge protector – SPD), hay “thiết bị ức chế tăng áp tức thời” (transient voltage surge suppressor – TVSS) khi được mắc song song với đường dây điện có thể phát hiện được dòng điện thoáng qua bất thường của tia chớp; và bằng cách thay đổi một số tính chất dẫn điện của chúng, các thiết bị này có thể chuyển hướng xung xuống chỗ nối đất được gắn vào, nhờ đó bảo vệ được các thiết bị điện tử khỏi hư hỏng.

Mây và mây và xuống đất .

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 nhưng 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:

• Sét đánh từ mây xuống đất (cloud-to-ground, CG);
• Sét giữa các đám mây (cloud-to-cloud, CC);
• Sét trong nội bộ đám mây (intra-cloud, IC).

Ngoài những loại sét chính trong tự nhiên kể trên còn có một vài dạng sét biến thể khác .

Từ mây xuống đất ( CG )[sửa|sửa mã nguồn]

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 bậc di chuyển từ trong các đám mây xuống mặt đất gặp luồng đi lên 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 bậc (stepped leader), sự kết nối các kênh dẫn, tiên đạo mũi tên 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 những kênh dẫn bậc mở đường cho chúng, tuy một số ít hiếm trường hợp sét kênh trơn ( không có sự phân nhánh ) . VenezuelaSét từ mây xuống đất tại vùng hồ Maracaibo Nơi 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 giải trí dông sét là nơi có tỷ lệ sét cao nhất quốc tế. 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 năng lực có sét CG Open càng nhiều. Sét CG nhiều ở những nơi có độ cao ngừng hoạt động thấp, nổi bật là những nơi vĩ độ trung, hơn là ở những vùng nhiệt đới gió mùa nơi độ cao ngừng hoạt động thường trên 1 km. Tuy nhiên, ở những địa cực, có rất ít hoạt động giải trí đối lưu gây dông nên đây là những nơi có tần suất sét đánh tối thiểu. Không giống như ý niệm thường thì, sét hoàn toàn có thể đánh nhiều lần vào một chỗ. Những cấu trúc cao riêng không liên quan gì đến nhau lôi cuốn sét đánh lặp lại tiếp tục. Tòa nhà Empire States ở Thành Phố New York chịu trung bình 23 lần sét đánh mỗi mùa hè. [ 27 ]Sét CG là loại sét được biết đến nhiều nhất và được điều tra và nghiên cứu kĩ nhất. Trong ba loại sét chính đây là loại rình rập đe dọa đến tính mạng con người, gia tài nhiều nhất vì chúng đánh thẳng xuống đất. Cũng vì vậy nên việc điều tra và nghiên cứu khoa học và đo lường và thống kê sét là thuận tiện hơn so với loại sét này do hoàn toàn có thể được thực thi bằng những dụng cụ ngay trên mặt đất. Tuy nhiên đây lại là loại ít thông dụng nhất trong những kiểu sét chính ( trung bình nó chỉ chiếm gần 25 % tổng số những tia sét trên toàn quốc tế ). [ 28 ]

Sét dương và sét âm[sửa|sửa mã nguồn]

Sét loại CG hoàn toàn có thể mang điện tích dương hoặc âm, nó được xác lập bởi chiều của dòng điện ( được xác lập theo chiều dòng điện quy ước ) giữa đám mây và mặt đất. Hầu hết sét đánh từ mây xuống đất là âm, có nghĩa là một lượng điện tích âm được truyền từ đám mây xuống mặt đất và những electron vận động và di chuyển xuống dưới dọc theo một kênh sét ( chiều dòng điện quy ước đi từ mặt đất lên ). Điều ngược lại xảy ra khi có một tia sét CG dương, trong đó những electron vận động và di chuyển theo khunh hướng lên trên dọc theo kênh dẫn và một lượng điện tích dương được truyền xuống mặt đất ( dòng điện quy ước đi từ đám mây xuống ). Với tia sét dương kênh bậc phân nhánh đi xuống từ đám mây lại là kênh dẫn dương. Sét dương ít thông dụng hơn sét âm và trung bình chỉ chiếm chưa đến 5 % tổng số những trường hợp sét đánh. [ 29 ]Trái với những tâm lý trước đây, những 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 khung trời xanh ). Niềm tin này dựa trên ý tưởng sáng tạo lỗi thời rằng những 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 và điều tra, sét dương hoàn toàn có thể hình thành trong những điều kiện kèm theo như sau : có gió đứt thẳng đứng vận động và 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 tiến trình tiêu tan của cơn dông, để lại vùng điện tích dương chính phía trên. Lúc đó mặt đất lại hưởng ứng điện tích âm, hiệu điện thế mạnh sinh ra điện trường mạnh và khi đó sẽ có kênh bậc dương từ mây xuống đất. [ 30 ]Ở vùng đồng bằng trung bắc của Hoa Kỳ, sét dương khá phổ cập. Một giả thuyết cho rằng sét dương ở nơi này nhiều là do cấu trúc đặc biệt quan trọng của những cơn dông mạnh ở đây : quy 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 những nơi khác. [ 30 ]Sét dương hoàn toàn có thể là nguồn gốc của những loại sét hướng lên và sét thượng tầng khí quyển. Nó thường Open trong những cơn bão tuyết, giông tuyết hay khoảng chừng kết thúc của một cơn dông. [ 31 ] Khi loại sét dương Open một lượng cực lớn những sóng ELF và VLF sẽ được tạo ra. [ 32 ]Sét dương có xu thế Open 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 nguồn năng lượng khoảng chừng 1 gigajoule. [ 33 ] Tia sét dương đánh xuống đất có cường độ trung bình khoảng chừng gấp đôi dòng cực lớn của sét âm nổi bật và hoàn toàn có thể tạo ra dòng điện cực lớn lên tới 400 kA và điện tích ngưỡng vài trăm coulomb. [ 34 ] [ 35 ]Do sức mạnh kinh khủng hơn của chúng, cũng như vì thiếu cảnh báo hiệu suất cao, sét dương đánh nguy hại hơn một cách đáng kể. Do xu thế đã nói ở trên, những tia sét đánh xuống đất dương thường tạo ra những dòng điện rất lớn và lê dài, [ 36 ] chúng có năng lực làm nóng những mặt phẳng lên mức cao hơn nhiều làm tăng năng lực phát sinh những đám cháy .

Mây và mây[sửa|sửa mã nguồn]

Sét giữa mây và mây là hiện tượng kỳ lạ trao đổi hạt mang điện giữa những đám mây với nhau mà không phải đi xuống đất. Nó xảy ra khi những đám mây tích điện có tiềm năng tạo sét lại gần hay va vào nhau, môi trường tự nhiên tích điện trong hai đám mây bị xáo động hơn là khi chỉ trong một đám mây, hai đám mây sẽ nỗ lực lấy lại sự cân đối điện tích bằng cách trao đổi những điện tích này với nhau, tạo ra hiệu điện thế dẫn đến việc hình thành những luồng dẫn xáo động chuyển dời qua lại bên trong và giữa những đám mây tạo ra sét. Đây là loại sét thường gặp thứ hai sau sét bên trong mây. Nó là loại sét khó điều tra và nghiên cứu hơn do xảy ra đa phần trên những tầng mây trên cao do đó chỉ hoàn toàn có thể đo đạc gián tiếp .

Sét dạng nhện[sửa|sửa mã nguồn]

Sét bò chóp đe trên vùng hồ Wright Patman phía nam Redwater Texas, phía sau một khu vực có mưa lớn do frông lạnh gây ra .

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 chuyển dời qua phía trên người quan sát hoặc khi cơn giông đang khởi đầu tiêu tan. Trong những cơn giông đã tăng trưởng tốt và có Open gió đứt mạnh tại vùng phía sau chóp đe, hành vi bò của sét nhện là rõ ràng nhất. [ 21 ]

Sét bên trong mây[sửa|sửa mã nguồn]

Chớp sáng lấp lóe trong đám mây .

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, hay “mảng chớp sáng” (sheet lightning). 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.[31]

Sét đánh ngược[sửa|sửa mã nguồn]

Loại sét đánh ngược lên trên ( từ đất lên mây ) là một dạng sét biến thể được hình thành khi những luồng hạt mang điện khởi đầu vận động và di chuyển giữa mặt đất và đám mây phía trên. [ 37 ] Trước thời kỳ cách mạng công nghiệp ở thế kỉ 19, hiện tượng kỳ lạ này khá hiếm và chỉ được quan sát thấy tại những đỉnh núi cao trong những cơn dông, nó Open nhiều hơn thời nay do ngày càng có nhiều khu công trình cao tầng liền kề. Khi những kênh bậc âm từ đám mây dần tiếp cận mặt đất và tăng mức độ điện trường cục bộ, tại những vật thể cao trên mặt đất, nếu trước đó đã xảy ra sự phóng điện vành, hoàn toàn có thể sẽ vượt quá mức điện trường ngưỡng và hình thành ngay những luồng đi lên : dưới công dụng của lực tĩnh điện từ những điện tích dương có ở những vật này, chúng dần lôi cuốn những điện tích âm và đồng thời liên tục đẩy những điện tích dương trong không khí xung quanh ra. Đôi khi những 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 vận động và di chuyển xuống gần mặt đất. Khi những ion dương tập trung chuyên sâu với tỷ lệ đủ cao, nó sẽ làm cho nơi mà nó tập trung chuyên sâu phát sáng, cho nên vì thế những thủy thủ thường nói với nhau rằng cột buồm sẽ phát sáng trước khi có sét trong những cơn bão đêm hôm để tránh xa nó trước khi bị sét đánh. Sét đánh ngược thường là những chớp âm ( điện tích đa phần là âm ) nhưng được kích hoạt bởi những kênh điện tích dương xuất phát từ những khu công trình cao trên mặt đất, thường thì loại sét này Open khá mờ nhạt và rất nhanh nhưng gồm rất nhiều đợt. Chúng thường hoàn toàn có thể Open ở những vùng sét hình nhện xảy ra, hoặc trong mùa lạnh tại những vùng hay có dông tuyết và hoàn toàn có thể là loại biến thể sét đa phần trong những cơn dông tuyết. [ 37 ]

Sét đánh khi núi lửa Galunggung phun trào .

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 vì chúng đều bị bay hơi hết khi đi vào lớp khí khô gần mặt đất. Nó thường hình thành trong các trận cháy rừng dữ dội. Hay khi 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]

Những đám cháy rừng kinh hoàng, ví dụ điển hình như trong mùa cháy rừng ở Úc 2019 – 20, hoàn toàn có thể tạo ra mạng lưới hệ thống thời tiết riêng không liên quan gì đến nhau hoàn toàn có thể tạo ra sét lửa và những hiện tượng kỳ lạ thời tiết cực đoan khác. Sức nóng kinh hoàng từ đám cháy khiến không khí bốc lên nhanh gọn bên trong đám khói, thôi thúc đối lưu tăng cường và gây ra sự hình thành những đám mây pyrocumulonimbus ( mây dông lửa ). Không khí mát bị hút vào bởi dòng khí bốc lên nhiễu loạn này để làm nguội khói. Đám khói bốc lên liên tục được làm nguội bởi áp suất khí quyển thấp trên cao, được cho phép nhiệt độ trong đó hình thành nên mây. Do không hề có mưa nên lửa càng khó trấn áp. Các đám mây pyrocumulonimbus được hình thành trong khí quyển không không thay đổi. Hình thái mạng lưới hệ thống thời tiết trong điều kiện kèm theo như vậy hoàn toàn có thể sinh ra sét khô, vòi rồng lửa, gió mạnh và mưa đá bẩn. [ 38 ]

Sét từ khung trời xanh[sửa|sửa mã nguồn]

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.Mộtnối vùng đỉnh đám mây hình đe với mặt đất. Chúng thường được gọi nhầm lẫn là sét CG dương mặc dầu phần đông trường hợp là sét CG âm .Sét từ khung trời xanh là một loại sét CG Open mà không có đám mây ở trên đủ gần hoàn toàn có thể thấy rõ ràng để tạo ra nó. Bởi vì tia sét này được hình thành từ những đám mây giông ở xa, nên ở nơi người quan sát sét đánh, khung trời có vẻ như trọn vẹn quang đãng hoặc ít mây. Vì quãng đường mà nó chuyển dời cực xa nên điện áp của nó cao hơn 6-10 lần cũng như chuyển dời xa và lâu hơn 10 lần những tia sét thường thì .

Ở Hoa Kỳ 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 chính vì vậy cú sét đánh này có tên gọi “sét từ bầu trời xanh” (bolt from the blue). Trái với quan niệm trước đây, tia sét này có thể là cả sét âm hoặc dương. Tia chớp từ bầu trời xanh thường bắt đầu khi có sự phát sinh những tia chớp bên trong đám mây thông thường trước khi kênh dẫn âm thoát khỏi đám mây và đánh về phía mặt đất cách đó một khoảng đáng kể.[39][40]

Các đợt sét dương thuộc loại này đánh hoàn toàn có thể xảy ra trong những thiên nhiên và môi trường bị gió đứt mạnh, nơi vùng tích điện dương phía trên bị di dời theo chiều ngang từ khu vực mưa, nó thường Open giật mình và đôi lúc rất nguy hại vì nơi nó sắp đánh trông như vẫn ” trời quang mây tạnh “. [ 41 ]

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.[42]

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. [ 43 ] Vì liên tục bị sét đánh mà những máy bay trong không phận Hoa Kỳ yên cầu phải có cây thu lôi để giảm tai hại của sét, nhưng có vẻ như vẫn không đủ để chống lại loại sét này .

Chú ý: Đây là loại sét hiếm thấy, nó có thể sẽ không giống với bất cứ lý thuyết nào hiện có.

Sét hòn hoàn toàn có thể là một hiện tượng kỳ lạ phóng điện trong không khí, đặc tính tự nhiên của loại sét này vẫn còn đang gây tranh cãi. Từ sét hòn thường được dùng để chỉ những vật phát sáng hình cầu bay lơ lửng có kích cỡ từ hạt đậu cho đến vài mét. Nó nhiều lúc Open trong những cơn dông, và không giống như những tia sét thường thì chỉ Open với một vệt dài và biến mất sau đó, sét hòn có hình cầu bay lơ lửng và sống sót trong nhiều giây. [ 44 ] Sét hòn chỉ được kể lại bởi những nhân chứng chứ chưa hề được ghi hình lại bởi những nhà khí tượng. [ 45 ] [ 46 ] Brett Porter, [ 47 ] một nhân viên cấp dưới kiểm lâm hoang dã, báo cáo giải trình 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 Open giật mình và hiếm. Sự sống sót của nó chỉ được kể lại bởi những nhân chứng nên đôi lúc bị thêm thắt khiến nó phần nào không tương thích. [ 47 ]Các thí nghiệm trong phòng thử nghiệm gần đây đã tạo ra những tác dụng rất giống với những sét hòn được báo cáo giải trình lại, nhưng hiện tại vẫn chưa có Kết luận là có tương quan đến hiện tượng kỳ lạ tự nhiên này hay không. [ 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 kỳ lạ mà những phòng thí nghiệm đã thử nhiều lần. [ 49 ] [ 50 ] Do những tài liệu điều tra và nghiên cứu xích míc lẫn nhau nên quả bóng phát sáng này vẫn là huyền bí và thường bị cho chỉ là tưởng tượng và chơi khăm. Nhiều báo cáo giải trình so sánh việc nhìn thấy sét hòn giống như việc nhìn thấy UFO .

Một số dạng sét khác[sửa|sửa mã nguồn]

Sét dạng ruy băng với 2 vệt Texas.Một tia chớp CG với kênh sét phân nhánh rõ ràng và cực kỳ sáng, Open trong khoảng chừng thời hạn cực ngắn, cho thấy nó là dạng sét staccato, tại gần vùng New BostonSau đây là một số dạng biến thể quan sát của sét :

• Sét dạng chuỗi hạt: thực ra loại sét CG này chính là giai đoạn tiêu tan của một kênh sét; hình ảnh trông thấy của tia sét lúc này bị đứt mảnh, trông như một chuỗi hạt phát sáng. Ngay sau giai đoạn vệt sét phản hồi và các hình thành nhiều vệt trên cùng một đường đi, hầu hết các cuộc phóng điện sẽ bước vào giai đoạn tiêu tan và được trông thấy như bị gãy thành chuỗi, khi mà kênh sét nguội đi trong tức khắc. Đây giống như là một quá trình của sự phóng điện sét hơn là một loại sét. Sét phân mảnh thành chuỗi thường là một chi tiết nhỏ khó nhận thấy và vì thế nó chỉ rõ ràng khi quan sát ở khoảng cách gần.[51]
• Sét ruy băng: loại sét CG này thường được thấy trong các cơn dông có nhiều gió tạt mạnh. Nó bao gồm nhiều vệt phản hồi liên tiếp cùng xuất hiện. Gió tác động lên các vệt sét, thổi vệt tiếp sau đi một chút so với vệt trước đó tạo nên hiệu ứng trông như dải ruy băng.[52]
• Siêu chớp (superbolt): thường được định nghĩa như là các tia chớp đánh mang năng lượng rất cao so với các chớp điển hình, trên 100 gigajoule [GJ] (phần lớn các tia chớp chỉ đạt tới khoảng 1 GJ). Khả năng nó xảy ra bình quân là 1 trên 240 đợt sét đánh. Không có sự khác biệt dễ thấy khác giữa nó và những đợt sét thông thường, đơn giản “siêu chớp” chỉ mang nghĩa như là cận trên mức năng lượng của các tia sét. Dù mang năng lượng rất lớn so với sét thông thường nhưng nó không nhất thiết phải là sét dương mà còn có thể là sét âm.[53][54][55]
• Các tia sét phối cảm (sympathetic lightning): Nhìn trên quy mô lớn các đợt sét có xu hướng như chúng đang cùng phối hợp xuất hiện theo một kiểu dạng tập trung. Khi quan sát các cơn dông từ trên không gian, các đợt sét trông dường như cùng lúc xuất hiện thành từng cụm (xem video).[cần dẫn nguồn]
• Xung lưỡng cực hẹp (narrow bipolar pulse – NBP): là những đợt phóng điện cao năng lượng, trong nội bộ đám mây cao trong cơn dông.[56] NBP tương tự như các dạng khác của các sự kiện sét như vệt phản hồi và kênh mũi tên, nhưng mức phát xạ quang của chúng thấp hơn ít nhất là một bậc. Chúng thường xuất hiện trong phạm vi độ cao 10–20 km và có thể phát công suất cỡ vài trăm gigawatt. Chúng cũng tạo ra các tín hiệu thay đổi điện trường không đối xứng lưỡng cực khi được máy ghi lại ở một khoảng cách xa (gọi là các sự kiện lưỡng cực hẹp).
• Sét tên lửa: là một sự phóng điện bên trong hoặc giữa các đám mây, thường theo phương ngang tại chân mây, với một kênh phát sáng thường di chuyển với tốc độ cực nhanh trong không trung mà sự di chuyển này có thể trông thấy được bằng mắt thường, thường không liên tục.[57]
• Sét nhiệt: là hiện tượng xuất hiện tia chớp nhưng lại không có âm thanh (sấm) nghe được, bởi vì nó xảy ra ở quá xa. Sóng âm sinh ra từ sét bị tiêu tan (biên độ âm giảm theo khoảng cách) hoàn toàn trước khi nó kịp đến tai người quan sát.[58]
• Sét từ mây ra khí quyển: đây là loại sét hình thành khi đầu kênh dẫn âm rời khỏi đám mây ra khí quyển nhưng không truyền xuống đất, và do đó có thể hình dung nó loại là sét đánh xuống đất nhưng không thành công. Loại sét này và sét CG là hai loại thường có thể gây nguy hiểm cho các phương tiện trên không. Sét dị hình xanh và gigantic jet cũng là một hình thức của sét mây-không khí hoặc mây-tầng điện li.
• Sét kênh trơn: là thuật ngữ không chính thức để chỉ một loại sét từ mây xuống đất (CG) mà kênh dẫn của nó không phân ra các nhánh có thể thấy được. Chúng trông giống như một đường cong phát sáng trơn, khác với những tia sét dạng chẻ (có phân nhánh) thông thường. Nó là một dạng sét CG dương thường thấy nhiều tại hoặc gần các vùng đối lưu nơi thường có dông lớn, như ở vùng trung bắc của Hoa Kỳ. Loại sét đánh ngược từ đất lên mây đôi khi cũng có kênh trơn.
• Sét staccato: là dạng sét CG mà chỉ gồm duy nhất một vệt sét trong khoảng thời gian ngắn, thường xuất hiện dưới dạng một tia chớp đơn lẻ nhưng cực kỳ sáng và phân nhánh rất rõ rệt.[59] Những nơi chúng thường được thấy là tại khu vực mây dạng vòm gần một xoáy thuận trung, nơi có những dòng khí đi lên (updraft) mạnh mẽ trong một cơn dông của hệ thống mây dông quay quanh xoáy. Còn có dạng sét giữa các đám mây tương tự staccato, biểu hiện của nó là một đốm chớp ngắn nhưng rất sáng giữa các đám mây ở phía trên một khu vực nhỏ, nó cũng thường được thấy ở những nơi có những dòng khí đi lên xoáy tương tự.[60]

Sét chẻ một cây tại Maplewood, NJ .

Khi sét CG đánh trúng các vật thể trên mặt đất, chúng phải chịu một nhiệt lượng và từ trường rất lớn. Nhiệt độ cao mà dòng điện sét tạo ra khi đi vào thân cây có thể làm bốc hơi nhựa cây dẫn đến một vụ nổ hơi nước bên trong làm bung cả thân cây. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp sét có thể đi qua bề mặt ẩm ướt trên thân cây và xuống đất mà không hủy diệt nó. Nếu sét đi vào đất cát, đất cát xung quanh kênh plasma có thể nóng chảy tạo thành các khoáng vật hình ống gọi là fulgurite. Sét không thường đánh chết người,[61] nhưng trong số các trường hợp sống sót, người hoặc động vật có thể chịu tổn thương nặng nề ở các nội tạng và hệ thần kinh. Các công trình cao tầng có thể bị công phá bởi sét khi nó tìm đường xuống đất, nên cần có các biện pháp bảo vệ công trình thích hợp. Thân máy bay là kim loại nên các máy bay rất dễ bị sét đánh, mặc dù không gây hư hại nhiều tới phương tiện và các hành khách trên nó. Đó là bởi vì tính chất dẫn điện của hợp kim nhôm, vỏ thân máy bay hoạt động như một chiếc lồng Faraday. Sét cũng đóng vai trò quan trọng trong thế giới tự nhiên, tham gia chu trình nitơ khi góp phần oxy hóa phân tử nitơ N2 trong không khí thành nitrat, khi mưa xuống chúng phân hủy và có thể trở thành phân bón tự nhiên rất tốt cho cây trồng và các sinh vật khác. Câu tục ngữ kinh nghiệm: “Lúa chiêm lấp ló đầu bờ. Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên.” chính là nói về điều này.[62]

Bài cụ thể : SấmKhi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng hoàn toàn có thể lên tới hàng triệu volt. Giữa hai đám mây có hiện tượng kỳ lạ phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp ( CC ). Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nổ, đó là ” sấm ” ( tốc độ ánh sáng 300,000,000 m / s [ 980,000,000 ft / s ] nhanh hơn rất nhiều lần tốc độ của tiếng động là 343 m / s [ 1,125 ft / s ] nên ta trông thấy tia chớp trước ). Vì thế một người quan sát hoàn toàn có thể ước đạt khoảng cách đến nơi có sét bằng cách xác lập khoảng chừng thời hạn giữa khi nhìn thấy tia sét và khi tiếng sấm nó tạo ra tới tai .



Một tiếng sấm ngắn

Trục trặc khi nghe tập tin âm thanh này? Xem hướng dẫn.

Chẳng hạn, nếu ánh sáng từ một tia chớp tới trước tiếng động của nó một giây thì ta sẽ có khoảng cách tới cơn dông vào thời gian 343 m ( 1,125 ft ) ; nếu thời hạn trễ này là 3 giây thì ta sẽ suy ra khoảng cách là khoảng chừng 1 km hoặc 0.62 dặm ( 3 × 343 m ). Còn nếu một tia chớp tới trước tiếng sấm trong năm giây, sẽ hoàn toàn có thể suy ra khoảng cách xê dịch 1.5 km hoặc 0.93 dặm ( 5 × 343 m ). Do đó, nếu một cú sét được quan sát ở khoảng cách rất gần thì nó sẽ kèm theo ngay một tiếng sấm giật mình, gần như là không có thời hạn trễ giữa chúng và còn hoàn toàn có thể đi kèm với mùi ozon ( O3 ) sinh ra từ sét .Do sét là sự phóng điện hay sự chuyển dời cực nhanh của những điện tử ma sát vào không khí làm nó trở nên cực nóng hoàn toàn có thể hình thành plasma và co và giãn ra, theo thuyết động học thì khi không khí bị co và giãn ra một cách quá nhanh và bất ngờ đột ngột xung quanh tia sét, nó sẽ tạo ra một sóng chấn động lan rộng kèm theo tiếng động được biết đến như sấm .Vì có rất nhiều sóng chấn động được tạo ra liên tục nhau khi sét hình thành, và do có rất nhiều vệt sét thứ phát nên ta không chỉ nghe một tiếng mà rền vang trong một khoảng chừng thời hạn tùy theo chiều dài của sét và khoảng cách đến người nghe nó. Một tiếng sấm gần có mức cường độ vào cỡ 120 dB, vào ngưỡng hoàn toàn có thể gây tổn thương thính giác .Các đặc tính của sấm rất phức tạp tùy theo yếu tố hình học của sét như chiều dài, có bao nhiêu tua, độ vọng âm thanh từ mặt đất và có bao nhiêu vệt sét …

Tuy nhiên, nếu cơn dông ở một khoảng khá xa người quan sát thì có thể không nghe được tiếng sấm dù vẫn nhìn thấy được những tia sét của nó (do cường độ âm thanh giảm dần theo khoảng cách). Hiện tượng này được gọi là sét nhiệt. Có nguồn thông tin nêu rằng một cơn bão sét có thể được thấy ở khoảng cách xa tận hơn 160 km (100 dặm) nhưng tiếng sấm thì chỉ có thể nghe được trong phạm vi 32 km (20 dặm).[63]

Năng lượng phóng xạ cao tạo ra khi sét đánh[sửa|sửa mã nguồn]

Đã có kim chỉ nan về sự hình thành tia X [ 64 ] tạo ra khi sét đánh vào năm 1925 nhưng không có vật chứng cho việc này mãi tới năm 2001 – 2002, [ 65 ] [ 66 ] khi những nhà nghiên cứu thuộc trường ĐH nghiên cứu và điều tra mỏ và công nghệ tiên tiến New Mexico đã vô tình phát hiện tia X đang chạy dọc theo dây thử sau khi có sự Open của những tia sét phía trên. Cùng năm đó ĐH Florida và viện công nghệ tiên tiến Florida đã điều tra và nghiên cứu điện trường tia X bằng một mạng lưới hệ thống anten đặt tại Bắc Florida và đã xác nhận rằng những tia sét tự nhiên hoàn toàn có thể tạo ra một lượng lớn tia X trong quy trình Viral kênh dẫn. Việc hình thành những tia X bởi sét này vẫn còn đang được nghiên cứu và điều tra vì nhiệt độ của sét quá thấp ( hàng ngàn lần thấp hơn mức thiết yếu ) để hình thành tia X một cách tự nhiên mà không qua sự phân rã phóng xạ. [ 67 ] [ 68 ]

Số lượng lớn các nghiên cứu và quan sát khác từ trên các trạm không gian cũng cho thấy sét cũng tạo ra một lượng lớn tia gamma. Hiện tượng này được gọi là chớp tia gamma địa cầu (Terrestrial Gamma-ray Flash hay TGF) hay “sét đen”, do phổ của nó không thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy. Những điều này đã tạo ra một thách thức mới cho lý thuyết hiện hành về việc hình thành của sét khi chúng có các dấu hiệu của hiện tượng phản vật chất thông qua việc phóng ra các tia phóng xạ.[69][70] Các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy một số hạt vi mô sản sinh từ sự bùng phát tia gamma như: electron, positron, proton và neutron có thể mang năng lượng hàng chục MeV.[71][72]

Chất lượng không khí[sửa|sửa mã nguồn]

Nhiệt độ rất cao do sét tạo ra dẫn đến sự ngày càng tăng đáng kể của nồng độ ozon và những oxit của nitơ trong không khí. Mỗi tia chớp ở vùng ôn đới và cận nhiệt đới tạo ra trung bình 7 kg NOx. [ 73 ] [ 74 ] Trong tầng đối lưu, ảnh hưởng tác động của sét hoàn toàn có thể làm tăng 90 % nồng độ NOx và tăng nồng độ ozon lên 30 %. [ 75 ]

Hậu quả do sét tác động ảnh hưởng lên con người[sửa|sửa mã nguồn]

Sét hoàn toàn có thể gây thương tích bằng những phương pháp sau : [ 76 ]

• Sét đánh thẳng vào vị trí nạn nhân từ trên đám mây xuống.
• Điện thế bước: Khi người tiếp xúc với mặt đất ở một vài điểm, sét lan truyền trên mặt đất. Đây là nguyên nhân chủ yếu của các ca thương vong do sét.
• Khi nạn nhân đứng cạnh vật bị sét đánh, sét có thể phóng qua khoảng cách không khí giữa người và vật. Trong trường hợp này gọi là “sét đánh tạt ngang”.
• Sét đánh khi nạn nhân tiếp xúc với vật bị sét đánh.
• Sét lan truyền qua đường dây cáp tới các vật như điện thoại, tivi (vô tuyến), ổ cắm.

Theo thống kê thì sét đánh thẳng là nguy hại nhất, cứ 10 người bị sét đánh thẳng thì 8 người chết. Sét đánh tiếp xúc hay tạt ngang cũng rất nguy hại. Khi sét đánh xuống cây, thì 1 tia sét hoàn toàn có thể giết chết ngay vài người xung quanh. Độ nguy hại phụ thuộc vào vào thực chất của vật bị sét đánh và vị trí tương đối với nạn nhân. Thương vong do điện thế bước nhẹ hơn. Trong một số ít trường hợp nguồn năng lượng tia sét không tiêu tán ngay tại chỗ mà truyền theo mặt đất và khi nạn nhân đứng trên đường truyền đó hoàn toàn có thể bị liệt. [ 19 ] Trong một số ít trường hợp tồi tệ nạn nhân sẽ bị yếu tố với việc đi lại sau này. Trong trong thực tiễn sét Viral Open khi nạn nhân trò chuyện điện thoại cảm ứng, cầm vào những dây cáp, dây anten dẫn từ ngoài vào. [ 76 ]Theo thống kê ở Hoa Kỳ, ngoài 40 % nạn nhân bị sét đánh không được biết rõ nguyên do, 27 % là khi họ đang ở khu vực trống trải, 19 % ở gần cây, 8 % đang bơi hay ở khu vực gần nước, 3 % khi đứng gần máy móc, 2.4 % khi đang nói điện thoại cảm ứng, 0.7 % tương quan đến đài, tivi, anten … [ 77 ]

Tác động lên đồ điện tử[sửa|sửa mã nguồn]

Một chiếc điện thoại thông minh sau khi sét đánh .Điện thoại, modem, máy tính cá thể và những thiết bị điện tử khác hoàn toàn có thể bị hư hỏng do sét đánh, khi chúng đi qua những ổ cắm điện thoại cảm ứng, cáp ethernet, hoặc ổ cắm điện. Với những thiết bị điện khi sét đánh vào những cột điện sẽ làm tăng áp bất thần làm chập điện và cháy tổng thể những linh phụ kiện điện tử. Với những ai đang dùng điện thoại thông minh sẽ rất nguy khốn cho màng nhĩ vì nó sẽ tạo ra một tiếng rít rất lớn và dài cũng như bị điện giật nếu là điện thoại thông minh có dây. Và thậm chí còn khi không đánh vào đâu sét cũng sẽ tạo ra những xung điện từ mạnh ( đặc biệt quan trọng là sét dương ) sẽ phá hỏng những linh phụ kiện điện tử .

Vai trò sinh học[sửa|sửa mã nguồn]

Có năng lực sét đã xuất hiện trên Trái Đất ngay từ thời rất sơ khai, trước khi những dạng sống tiên phong Open, từ khoảng chừng hơn 3 tỉ năm về trước. Ngoài ra, có lẽ rằng những tia sét là một trong những yếu tố quan trọng trong việc hình thành những phân tử hữu cơ tiên phong, là những hợp chất thiết yếu cho sự sống Open. Điều này được giả định trong thí nghiệm Miller-Urey năm 1953, được coi như là một trong những điều tra và nghiên cứu tiên phong về sét trên Trái Đất sơ khai và những ảnh hưởng tác động của nó. [ 78 ] Thành phần khí quyển của Trái Đất sơ khai ( một tỉ năm tiên phong ) độc lạ rất nhiều so với trạng thái hiện tại của nó. Tới thời hạn khoảng chừng 3.5 tỉ năm trước, bề mặt Trái Đất nguội dần đi để tạo thành lớp vỏ, hầu hết là những núi lửa phun trào nham thạch, dioxide cacbon và amonia, hình thành bầu khí quyển nguyên thủy của Trái Đất ; nó chứa hầu hết là CO2 và hơi nước, với một chút ít nitơ nhưng vẫn chưa có nhiều oxy. Kể từ khi Trái Đất mới hình thành, nhiệt độ cao của lớp vỏ là nguyên do gây ra những chấn động địa chất lớn thường trực vẫn còn kinh hoàng tới nay, và đã làm phát sinh những đại dương. Hoạt động núi lửa can đảm và mạnh mẽ trên Trái Đất sơ khai sinh ra những cơn bão sét núi lửa đặc biệt quan trọng nhiều và liên tục. Nước, khi nó thực thi lặp đi lặp lại vòng tuần hoàn của nó, đã mang theo những nguyên tố hóa học trong khí quyển sơ khai, như cacbon và nitơ, và tích tụ chúng trong những vùng biển nguyên thủy. Tia cực tím và sét hoàn toàn có thể là những tác nhân rất thiết yếu cho sự phối hợp của những loại hợp chất vô cơ này và sự đổi khác chúng thành những phân tử hữu cơ như những amino acid, là những thành phần thiết yếu cho sự Open của sự sống như tất cả chúng ta đã biết. [ 79 ] Sau khi vi sinh vật quang hợp và thực vật khởi đầu Open, bầu khí quyển cổ chuyển dần từ một bầu khí quyển khử ( tức khí quyển mà trong đó những quy trình oxy hóa bị ức chế ) thành bầu khí quyển oxy hóa, chính là bầu khí quyển hiện tại của tất cả chúng ta .Các sự phóng điện trong khí quyển là một trong những nguồn nitrit và nitrat tự nhiên chính, rất thiết yếu cho đời sống của những thực vật. Rau quả không hề sử dụng trực tiếp khí nitơ ( N2 ) trong khí quyển, thế cho nên nó cần được quy đổi thành những hợp chất nitơ khác. [ 73 ] [ 75 ] Sét là một trong những tác nhân của những phản ứng hóa học như vậy, do đó nó có vai trò duy trì quy trình nitơ. [ 62 ]Ngoài ra, sét cũng góp phần tiến hóa của những loài thực vật, khi nó là nguyên do phát sinh những vụ cháy rừng xưa nay. Bởi lửa do sét hoàn toàn có thể đốt cháy những loại chất khô ( như củi, xác cây gỗ ), biến chúng thành nguyên vật liệu dinh dưỡng để thảm thực vật tiếp theo tăng trưởng. Nhiệt sinh ra còn hoàn toàn có thể tàn phá những loài sâu hại trên cây, do đó nó có một số ít tác động ảnh hưởng rất có lợi cho môi trường tự nhiên. Quá trình tinh lọc tự nhiên trong tiến hóa của thực vật cũng có vẻ như được link ngặt nghèo với sự Open của những đám cháy, thôi thúc sự Open của những gen thực vật mới. Và hoàn toàn có thể, những đám lửa sét là nguồn lửa tiên phong được sử dụng bởi người nguyên thủy, đây sẽ là một trong những bước tiến quan trọng dẫn đến sự tiến hóa văn minh và thống trị thiên nhiên và môi trường Trái Đất của loài người. [ 79 ] [ 80 ]

Phân bố và tần suất sét[sửa|sửa mã nguồn]

Trên Trái Đất, sét phân bổ không đều. Tần suất sét đánh trung bình toàn quốc tế giao động 44 ( ± 5 ) lần mỗi giây, hay gần 1.4 tỉ tia chớp mỗi năm. [ 22 ] [ 81 ]Nhiều tác nhân tác động ảnh hưởng tới sự phân bổ sét trên quốc tế, cũng như những loại sét khác nhau và đặc thù của sét ( hay dông nói chung ) tại một vùng miền như : sự đối lưu mạnh hay yếu, vĩ độ và độ cao của nơi đó so với mực nước biển, loại gió chính, độ ẩm tương đối, vị trí gần hay xa những vùng nước ấm hoặc lạnh, cấu trúc địa chất nơi đó … v.v.

Sét chủ yếu xảy ra khi không khí ấm bị pha trộn với khối không khí lạnh hơn,[82] dẫn đến nhiễu loạn khí quyển cần thiết để xảy ra phân cực trong khí quyển.[cần dẫn nguồn] Tuy nhiên, nó cũng có thể xảy ra khi có bão bụi, cháy rừng, lốc xoáy, núi lửa phun trào, và thậm chí trong cái lạnh giá của mùa đông, khi đó nó được gọi là dông tuyết.[83][84] Các cơn bão thường tạo ra các tia sét, chủ yếu ở các dải mưa cách tâm bão khoảng 160 km (99 dặm).[85][86][87]

Hơn 70 % tia sét Open tại những vùng trên đất liền có khí hậu nhiệt đới gió mùa, [ 28 ] nơi có hoạt động giải trí đối lưu khí quyển can đảm và mạnh mẽ nhất. Sự trộn lẫn những khối khí nóng và lạnh hoặc những khối khí có chênh lệch nhiệt độ hoàn toàn có thể dẫn đến hiện tượng kỳ lạ đối lưu mạnh, thường diễn ra tại ranh giới những khối khí. Chẳng hạn, một dòng biển ấm chảy qua những vùng đất liền khô cằn, như dòng Gulf Stream, sẽ gây đối lưu ; điều này lý giải phần nào sự ngày càng tăng tần số cơn dông và sét đánh tại vùng Đông Nam của Hoa Kỳ. Trên những vùng biển, đại dương sét ít phổ cập hơn so với đất liền. Hoạt động đối lưu tạo nên dông là rất hiếm tại những vùng địa cực nên những nơi này là những nơi sét ít xảy ra nhất. Ngoài ra, tỉ lệ Open của từng loại sét chính hoàn toàn có thể đổi khác theo mùa và vĩ độ. Chẳng hạn, loại sét CG nhiều ở những nơi có độ cao ngừng hoạt động thấp, nổi bật là những nơi vĩ độ trung, hơn là ở những vùng nhiệt đới gió mùa nơi độ cao ngừng hoạt động thường trên 1 km .Nhìn chung, những tia chớp loại CG chỉ chiếm 25 % tổng số sét trên toàn quốc tế. [ 28 ] [ 88 ] Như đã nói ở phần trên, chính do chân đám mây dông thường tích điện âm nên vùng này là nơi bắt nguồn của hầu hết những tia sét CG. Vùng này thường ở độ cao nơi xảy ra sự đóng băng trong đám mây. Sự ngừng hoạt động tích hợp với va chạm giữa những hạt băng và nước, có vẻ như là một phần quan trọng của quy trình phân ly và tăng trưởng những điện tích khởi đầu. Trong những va chạm do gió ( hoạt động không khí ) gây ra, những tinh thể băng có xu thế tích điện tích dương, trong khi hỗn hợp nước và đá nặng và loãng hơn ( gọi là graupel ) thì tăng trưởng điện tích âm. Dòng khí đi lên ( updraft ) trong đám mây dông tách những tinh thể băng nhẹ hơn khỏi những hạt graupel nặng hơn, khiến vùng trên cùng của đám mây tích tụ điện tích khoảng trống dương trong khi vùng thấp hơn tích điện tích khoảng trống âm .Do điện tích tập trung chuyên sâu trong đám mây phải vượt qua được đặc tính cách điện của không khí và nó tăng tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa mây và mặt đất, tỉ lệ những đợt sét loại CG ( so với sự phóng điện sét giữa mây và mây ( CC ) hoặc trong mây ( IC ) ) trở nên lớn hơn khi đám mây gần mặt đất hơn. Ở vùng nhiệt đới gió mùa, nơi độ cao ngừng hoạt động thường cao hơn trong khí quyển, chỉ 10 % tia sét là CG. Ở vĩ độ của Na Uy ( khoảng chừng 60 ° độ vĩ Bắc ), nơi có độ cao ngừng hoạt động thấp hơn, 50 % sét là CG. [ 89 ]

Một số công thức có thể sử dụng để ước tính tần suất sét tại một nơi

f

{displaystyle f}

. Theo William Cotton, tần suất sét tỉ lệ với lũy thừa bậc 6 của tốc độ dòng khí chuyển động đi lên

w

{displaystyle w}

, theo phương trình:

f

=

a

w

6

{displaystyle f=aw^{6}}

, với

a

{displaystyle a}

là một hệ số tỉ lệ. Tần suất sét tính bằng m−2s−1.[90] Cotton cũng đưa ra một phương trình thứ hai:

f

=

a

Z

W

{displaystyle f=aZW}

, trong đó

W

{displaystyle W}

là chiều rộng của dòng chuyển động lên tính theo mét, và

Z

{displaystyle Z}

là độ phản xạ radar tính bằng m3.[92] Đối với giông sét nhiệt đới, tần suất sét tỉ lệ với

w

5

{displaystyle w^{5}}

.[93]

Một số khu vực có tần suất sét cao nhất quốc tế : nhiều nhất là tại vùng hồ Maracaibo ở cửa sông Catatumbo, Venezuela, và gần ngôi làng Kifuka ở vùng núi miền Đông Cộng hòa Dân chủ Congo ; sau đó là Nước Singapore, và khu vực Hẻm sét ở vùng Trung tâm Bang Florida, Hoa Kỳ. [ 25 ]

Hoạt động sét trên Trái Đất không phải luôn luôn bất biến trong từng thời kỳ lịch sử của Trái Đất mà biến đổi theo sự phát triển của khí hậu và thời tiết chung trên Trái Đất. Nghiên cứu khoa học về tính chất cũng như tần suất sét trên Trái Đất qua các thời kỳ được gọi là paleolightning. Nó dựa trên việc phân tích các khoáng vật fulgurite sét để lại trong vỏ Trái Đất và các nghiên cứu của ngành Cổ từ học về sự biến đổi từ trường Trái Đất trong lịch sử.[94] Người ta cho rằng hoạt động núi lửa trên Trái Đất nguyên thủy có thể dẫn tới hình thành sét, và sét là một trong những nguồn năng lượng chính đóng góp vào sự phát triển sơ khai của sự sống (xem ở trên). Hiện nay, các nghiên cứu còn chỉ ra rằng có thể sự nóng lên toàn cầu đang khiến cho tần suất sét toàn thế giới gia tăng.[95] Tuy nhiên, các tần suất dự báo này chỉ chênh lệch so với tần suất sét hiện nay khoảng 5 đến 40% tính trên một đơn vị độ Celsius tăng trung bình của nhiệt độ khí quyển.[96]

Sét thượng tầng khí quyển[sửa|sửa mã nguồn]

Sét thượng tầng khí quyển là họ các hiện tượng phóng điện-đánh thủng xảy ra trong khoảng thời gian rất ngắn trên các tầng khí quyển cao của Trái Đất, ở độ cao phía trên đám mây dông và có liên quan đến những tia sét thông thường. Đã có những báo cáo về các hiện tượng điện phía trên các đám mây dông từ những năm 1886. Tuy nhiên chỉ vài năm trở lại đây các nghiên cứu mới được thực hiện về những hiện tượng này và chúng được tin là những dạng plasma phát sáng trên khí quyển cao. Các hiện tượng này được khoa học ưa gọi hơn là các sự kiện phát sáng thời gian ngắn (transient lumnious event – TLE), thay vì coi là một loại tia sét như cách gọi “sét thượng tầng khí quyển” bởi các hiện tượng phóng điện trên khí quyển cao thiếu các đặc tính thường thấy của sét ở tầng đối lưu thông thường.

Sét dị hình ( Sprite )[sửa|sửa mã nguồn]

Bức ảnh màu tiên phong về Sprite, chụp từ trên máy bay .

Sét dị hình là một hiện tượng phóng điện trên khí quyển cao có quy mô rất lớn, nó hình thành trên cả các đám mây dông dẫn đến việc nó có rất nhiều hình dạng khác nhau. Nó được kích hoạt bởi các tia sét CG dương, khi các điện tích theo kênh dẫn phóng lên trên từ bên dưới, từ trong vùng đỉnh đám mây bão hay từ mặt đất. Sprite xảy ra chủ yếu ở tầng trung lưu cách mặt đất 50÷90 km. Cái tên Sprite được đặt theo tên của một nhân vật Sprite (linh hồn của không khí) trong vở A Midsummer Night’s Dream của Shakespeare. Bình thường chúng trông giống như một đám mây đỏ-cam hay xanh lá-xanh dương với các tua bên dưới và đôi khi còn có một cái vòng ở bên trên. Sprite diễn ra trong khoảng thời gian ngắn, khoảng từ vài mili giây tới 2 giây. Sprite được chụp hình lần đầu tiên vào ngày 06 tháng 7 năm 1989 bởi một nhà khoa học thuộc đại học Minnesota và kể từ khi đó nó được nhìn thấy thường xuyên hơn.[97] Sprite được giải thích như là nguyên nhân gây ra các sự cố tai nạn không thể giải thích được của các phương tiện có tầm hoạt động cao hơn các đám mây bão.[98]

Sét dị hình xanh ( Blue jet )[sửa|sửa mã nguồn]

Blue jet thường hình thành phía trên các đám mây bão, nó thường trông giống như một ngôi sao băng và di chuyển trong tầng bình lưu cách mặt đất khoảng 40 km đến 80 km. Khác với các sprite, sự hình thành blue jet không phải[99] được kích hoạt bởi các đợt sét dương thông thường giữa đám mây và mặt đất. Chúng sáng hơn các sét dị hình sprite và như cái tên chúng có màu xanh.[100] Tư liệu ghi hình đầu tiên của loại sét này được thực hiện ngày 21 tháng 10 năm 1989,[101] được ghi lại từ tàu con thoi khi nó lướt qua Úc và sau đó bắt đầu có nhiều tài liệu hơn sau nhiều chuyến bay thí nghiệm của Đại học Alaska.[102] Một loại tia sét khác có họ hàng với blue jet, gọi là blue starter. Đó là sự phóng điện với cơ chế tương tự từ trên đỉnh đám mây lên khí quyển nhưng nó lên thấp hơn và sáng hơn blue jet.[103]

Sét dị hình Gigantic jet[sửa|sửa mã nguồn]

Một số tia sprite trên vùng trời Oro Verde, Argentina, chụp ngày 2 tháng 2 năm năm trước .

Gigantic jet là một sự phóng điện trên tầm cao hơn mây, ra khí quyển với kích cỡ lớn hơn đáng kể so với blue jet, vì thế cũng dễ nhận thấy hơn. Phần trên của một tia gigantic jet có màu xanh-đỏ. Chúng dường như bắt đầu ở ngay giữa miền điện tích dương trên đỉnh đám mây và miền điện tích âm phía dưới, không giống blue jet xuất phát trực tiếp từ đỉnh đám mây lên lớp điện tích khí quyển bên trên. Quá trình các tia gigantic jet hình thành gần tương tự blue jet khi miền điện tích dương ở cao hơn đã phóng điện thông qua hệ thống kênh dẫn trước khi điều tương tự xảy ra ở miền bên dưới mây, sau đấy một đầu kênh dương của hệ thống kênh dẫn truyền lên trên từ đám mây ra tầng điện li.

Ngày 14 tháng 10 năm 2001 các nhà khoa học của đài quan sát Arecibo đã chụp được bức ảnh về hai tia gigantic jet khổng lồ đi cùng nhau xuất hiện ở độ cao 80 km. Hai tia sét xuất phát từ một cơn bão ngoài khơi và biến mất trong giây lát. Một tia có tốc độ di chuyển bình thường khoảng 50,000 m/s hơn rất nhiều tốc độ bình thường của các tia Blue jet, nhưng nó đã tăng tốc lên 250,000 m/s khi bắt đầu tách ra làm hai và phát nổ khi đi vào tầng điện li. Vào ngày 22 tháng 7 năm 2002 tờ báo Nature đã đăng tin về việc nhìn thấy 5 tia sét gigantic jet cực lớn xuất hiện, có chiều dài vào khoảng 60 đến 70 km trong vùng Biển Đông, nó chỉ xuất hiện trong một giây nhưng có hình dáng rất rõ ràng giống như một cái cây hay củ cà rốt.[104][105]

Sét dị hình Elves[sửa|sửa mã nguồn]

Elves thường xuất hiện một cách mờ nhạt phẳng giống như sóng chấn động của một vụ nổ, có đường kính khoảng 402 km nhưng chỉ xuất hiện trong một mili giây. Chúng bắt đầu hình thành trong tầng điện li phía trên các đám mây bão khoảng 97 km. Màu sắc của chúng vẫn là một câu hỏi nhưng hiện nay hầu hết đều đồng ý rằng nó có màu đỏ rực. Elves được ghi nhận lần đầu tiên khi một tàu con thoi ghi hình được nó trong vùng Guyane thuộc Pháp vào ngày 07 tháng 10 năm 1990.[106] Elves là viết tắt của Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources (Sự phát sáng và nhiễu loạn tần số rất thấp từ các nguồn xung điện). Điều này ám chỉ đến việc quá trình nguồn sáng được tạo ra khi các hạt mang điện va chạm vào các phân tử nitơ (các hạt này có được năng lượng từ các cuộc phóng điện sét dưới tầng đối lưu).

Sét ngoài Trái Đất[sửa|sửa mã nguồn]

Sét là hiện tượng kỳ lạ phóng điện trong không khí do đó nó không hề xảy ra trong thiên nhiên và môi trường chân không ngoài thiên hà. Tuy nhiên nó lại Open nhiều trên những hành tinh rắn như Sao Kim và những hành tinh bằng khí như Sao Mộc và Sao Thổ. Sét trên Sao Kim vẫn là chủ đề gây nhiều tranh cãi kể từ khi nó được nhìn thấy. Trong những chương trình ngoài hành tinh như Venera của Liên Xô hay Pioneer của Hoa Kỳ nhưng năm 1970 đến 1980 đã bắt được hàng loạt những tín hiệu cho thấy sự xuất hiện của sét trên những tầng khí quyển của Sao Kim nhưng khi tàu thăm dò Cassini – Huygens lại gần nó thì lại không thấy tín hiệu của sét, nhưng những tín hiệu mà tàu Venus Express bắt được cho là tín hiệu của sét trên Sao Kim. [ 107 ] Sao Mộc hiện là nơi có tia sét dài nhất được ghi nhận năm 2009, với chiều dài 3,000 km và cường độ mạnh hơn 10,000 lần những tia sét trên Trái Đất .

Kích hoạt sét[sửa|sửa mã nguồn]

Sét suýt đánh trúng tàu con thoi trong nhiêm vụ STS-8

Sét hoàn toàn có thể được kích hoạt bằng cách phóng một tên lửa có dây cước sắt kẽm kim loại nối nó với mặt đất vào mây dông. Dây cước sẽ được xả ra khi tên lửa bay lên. Nó sẽ là con đường thuận tiện nhất ( điện trở thấp ) cho sự trao đổi điện tích giữa những đám mây và mặt đất, nên luồng dẫn sẽ theo dây cước và đi xuống đất tạo thành sét CG. [ 108 ] [ 109 ] Ngoài ra, những luồng khí thải từ tên lửa cũng hoàn toàn có thể tạo ra con đường cho sét đánh xuống, như đã được tận mắt chứng kiến trong trách nhiệm Apollo 12 sau khi tên lửa cất cánh .Sét cũng hoàn toàn có thể được kích hoạt bởi những vật tự tạo khác, như máy bay hoàn toàn có thể kích hoạt sét khi những kênh dẫn đang tìm đường dễ nhất để vận động và di chuyển từ chỗ này sang chỗ khác của đám mây và những máy bay làm bằng vật tư dẫn điện rất tốt. Các vệt ngưng tụ hơi nước mà máy bay để lại trên không trung hoàn toàn có thể tác động ảnh hưởng sự thiết lập những con đường ion dẫn theo tia sét. [ 110 ]

Có nhiều cách mà hoạt động giải trí núi lửa tạo ra những điều kiện kèm theo thích hợp để sinh ra sét. Một lượng lớn vật tư vụn và những loại khí bị phun ra nổ mạnh vào bầu khí quyển, tạo ra một đám mây hạt chi chít. Mật độ dày và hoạt động liên tục của những khối tro trong đám mây khói núi lửa tạo ra điện tích bởi tương tác ma sát, dẫn đến sự phóng điện. Những tia chớp rất mạnh sẽ thường sinh ra khi đám mây nỗ lực tự trung hòa chính nó. Do hàm lượng vật tư rắn ( tro ) rất lớn chứ không phải những vùng nước trong đám mây là nguyên do sinh ra điện tích, nên không giống như một đám mây dông thường thì, nó thường được gọi là bão sét bẩn . Vật chất phun ra từ núi lửa vào khí quyển hoàn toàn có thể kích hoạt sét .Có ba bộc lộ của sét kích hoạt bởi núi lửa là :

• Một vụ phun trào cực lớn đẩy một lượng lớn khí và vật liệu vào tầng khí quyển sẽ kích hoạt sét ngay lập tức, những tia sét này rất mạnh mẽ và thường xuyên xảy ra. Hiện tượng này được ghi nhận đầu tiên bởi Pliny The Elder trong vụ phun trào núi lửa năm 79 sau công nguyên của ngọn Vesuvius, ông cũng đã chết trong vụ phun trào này.[111]
• Tương tự, hơi khí và tro bốc ra từ miệng núi lửa hoặc các khe trên sườn núi lửa có thể tạo ra nhiều tia chớp đánh ngược lên trên, tập trung hơn và nhỏ hơn, đôi khi có thể dài đến 3 km.
• Các tia điện nhỏ dài khoảng 1 m tồn tại khoảng vài mili giây, mới được ghi nhận hình thành gần các lớp mắc ma mới đùn lên, chứng tỏ vật liệu này đã có điện tích từ trước khi bị phun ra khí quyển.[112]

Laser và vụ nổ nhiệt hạch[sửa|sửa mã nguồn]

Những năm 1970 [ 113 ] [ 114 ] những nhà khoa học đã nỗ lực kích hoạt sét bằng laser hồng ngoại hay tử ngoại, nó sẽ tạo ra một đường ion hóa dễ dẫn điện mà từ đó những điện tích sẽ đi theo từ mây xuống đất. Việc này để bảo vệ bảo đảm an toàn cho những bệ phóng tên lửa, những cơ sở điện và những tiềm năng quan trọng khác. [ 114 ]

Sét được kích hoạt tự tạo trong phòng thí nghiệm nhờ cuộn TeslaTại New Mexico Hoa Kỳ, những nhà khoa học đã thử nghiệm một mạng lưới hệ thống laser mạnh cỡ terawatt để kích hoạt sét. Các nhà khoa học đã chiếu mạng lưới hệ thống laser cực mạnh vào đám mây để nó hạn chế việc phóng điện vào một khu vực nào đó. Dòng laser sẽ tạo ra một đường ion hóa được gọi là ” filaments ” ( sợi ). Trước khi những tia sét đi xuống mặt đất những filament sẽ dẫn những tia sét đến một chỗ định sẵn, nó đóng vai trò như một cột thu lôi. Tuy nhiên những filament này lại sống sót trong thời hạn quá ngắn để hoàn toàn có thể kích hoạt sét. Mặc dù vậy, việc nó làm tăng sự xáo động điện tích trong những đám mây đã được ghi nhận. Theo những nhà khoa học Pháp và Đức những người đã triển khai thí nghiệm trên, việc phóng một xung nhanh được tạo ra bởi laser hoàn toàn có thể sẽ dẫn những tia sét vào nơi được định trước. Các nghiên cứu và phân tích thống kê cho thấy rằng những xung laser của họ thực sự tăng cường những hoạt động điện trong đám mây dông, nó đã tạo ra một sự phóng điện nhỏ trong những đám mây nơi mà tia laser được chiếu vào .Ngoài ra, người ta cũng đã tận mắt chứng kiến những tia sét được kích hoạt trong những đám mây hình nấm trong những cuộc thử nghiệm vụ nổ nhiệt hạch. Những vụ nổ hoàn toàn có thể phân phối thêm vật tư dẫn điện, làm xáo động khí quyển và kích hoạt tia sét. Các bức xạ gamma cường độ cao sinh ra từ những vụ nổ hạt nhân lớn hoàn toàn có thể tăng trưởng nên những vùng tích điện rất mạnh trong không khí xung quanh trải qua sự tán xạ Compton. Các vùng khoảng trống tích điện mạnh này hoàn toàn có thể tạo ra nhiều tia sét trong khí quyển lân cận ngay sau khi thiết bị tiếng nổ. [ 115 ]

Thu thập nguồn năng lượng từ sét[sửa|sửa mã nguồn]

Từ những năm 1980 đã có nhiều nỗ lực để tích lũy nguồn năng lượng từ sét. Khi mà chỉ cần một tia sét cũng chứa một lượng lớn nguồn năng lượng, lượng nguồn năng lượng này tập trung chuyên sâu vào một điểm nhỏ và sống sót trong thời hạn rất ngắn ( mili giây ), do vậy nguồn năng lượng điện này cực cao. Sức mạnh của sét được đề xuất kiến nghị là để tạo ra hydro từ nước rồi sử dụng lượng hydro này trong khai thác nhiệt điện. [ 116 ] [ 117 ] [ 118 ]

Công nghệ thu sét cần phải tuân theo quy tắc là có thể nắm bắt được các mức năng lượng cao mà tia sét tạo ra. Theo các nhà vật lý Stephen Reucroft và John Swain của Đại học Northeastern thì một (chỉ một vệt trong nhiều vệt trên cùng một đường đi) tia sét chứa khoảng vài triệu joule chỉ đủ để một bóng đèn 100 watt sáng trong 5.5 giờ.[cần dẫn nguồn] Ngoài ra sét đánh khá ngắt quãng, và rất khó để có thể chuyển một lượng điện thế cao thành điện thế thấp trong khoảng thời gian ngắn để có thể tiến hành tích trữ.

Năm 2007, công ty Alternate Energy Holdings ( AEH ) chuyên tìm kiếm nguồn nguồn năng lượng sửa chữa thay thế đã thử giữ nguồn năng lượng của một tia sét. Thiết kế của mạng lưới hệ thống đã được mua từ một nhà ý tưởng tại Illinois tên Steve LeRoy, người đã thắp sáng bóng đèn 60 watt của mình trong vòng 20 phút với việc giữ nguồn năng lượng của sét tự tạo .Theo phong cách thiết kế thì một cái tháp sẽ được nối với hai nhánh, một nhánh sẽ dẫn một lượng lớn nguồn năng lượng xuống đất khi sét đánh và nhánh khác sẽ giữ lại và tích trữ những gì còn lại của lượng nguồn năng lượng đó. Theo Donald Gillispie, giám đốc quản lý và điều hành của AEH thì : ” Chúng tôi đã không hề làm cho nó hoạt động giải trí “, tuy nhiên có nói thêm rằng : ” Nếu có đủ thời hạn và tài lộc thì hoàn toàn có thể làm cho mạng lưới hệ thống này trở nên quy mô hơn … đây không phải tà thuật, đây là toán học và khoa học, mạng lưới hệ thống này sẽ hoạt động giải trí được “. [ 119 ]Theo Tiến sĩ Martin A. Uman đồng giám đốc của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu sét tại Đại học Florida và là một cơ quan số 1 về chống sét thì một tia sét, [ 120 ] ngoài việc rất nhanh và sáng thì nó chứa rất ít nguồn năng lượng của đám mây, để thắp sáng 5 bóng đèn 100 watt trong vòng cả năm thì sẽ cần hàng chục tháp thu lôi mà AEH sử dụng hiện tại. Khi vấn đáp phỏng vấn trên tờ The New York Times, ông đã miêu tả một cơn dông là một trái bom hạt nhân khổng lồ nhưng việc thu nguồn nguồn năng lượng ấy từ mặt đất là ” vô vọng ” .

An toàn sét[sửa|sửa mã nguồn]

Các giải pháp chống sét bảo vệ con người[sửa|sửa mã nguồn]

Ảnh tia sét đánh vào tháp Eiffel năm 1902Vì sét là hiện tượng kỳ lạ ngẫu nhiên cho nên vì thế không có vị trí bảo đảm an toàn tuyệt đối. Tuy nhiên việc dữ thế chủ động đề phòng tránh sét tìm nơi bảo đảm an toàn hơn hoàn toàn có thể làm giảm đáng kể năng lực bị sét đánh. Cần phải hướng dẫn giáo dục phòng chống sét bảo đảm an toàn cho con người. [ 76 ]

• Lên kế hoạch trước

Nghe dự báo thời tiết. Khi nghe bản tin dự báo thời tiết lên kế hoạch thao tác để đề phòng. Khi làm ở khu vực nào đó, chú ý trước những nơi hoàn toàn có thể trú mưa và tránh sét bảo đảm an toàn. Phải tính được thời hạn từ chỗ thao tác đến nơi bảo đảm an toàn. Thường thì cơn dông kéo đến rất nhanh trong vòng 15 phút và vận động và di chuyển với tốc độ 40 km / giờ. Nói chung khi đang ở nơi không bảo đảm an toàn thì cần phải chú ý đến những tín hiệu của dông như mây đen, không khí lạnh, gió …

• Thực hiện quy tắc nhìn-nghe:

Khi sét xảy ra, thoạt tiên ta thấy tia chớp loé lên và sau đó là có tiếng sấm kèm theo. Nếu bạn tính khoảng chừng thời hạn từ lúc tia chớp loé lên và lúc nghe thấy tiếng sấm thì hoàn toàn có thể xác lập được khoảng cách tới nơi sét xảy ra. Chia số giây cho 3 ta được khoảng cách đến tia sét ( do tốc độ âm thanh trong không khí là 340 m / s, xê dịch bằng 1/3 km / s ). Ví dụ đếm được 3 giây thì sét cách vị trí đứng là 3/3 = 1 km. Nên nhớ rằng nếu như khoảng chừng thời hạn bạn đếm được từ khi thấy chớp và nghe tiếng sấm nhỏ hơn 30 giây, thì bạn đã nằm trong tầm ngắm của tia sét rồi và phải cẩn trọng. Nếu thời hạn này nhỏ hơn 20 giây thì phải chuyển dời đến nơi bảo đảm an toàn hơn. Khi nghe thấy tiếng sấm tiên phong bất kể là gì cũng cần phải thấy nguy khốn đã đến. Sét hoàn toàn có thể đánh cách xa nơi có mưa tới 15 đến 20 km .

• Tránh sét trong nhà

Khi trời sắp xảy ra dông, thì giải pháp tránh sét tốt nhất là nên về nhà. Chỗ bảo đảm an toàn để tránh sét là toà nhà, hay văn phòng có lắp ráp mạng lưới hệ thống chống sét ( đơn thuần nhất là cột thu lôi Franklin ). Khi ở trong nhà thì nên đứng xa hành lang cửa số, cửa ra vào, những vật dụng điện, tránh những chỗ khí ẩm như buồng tắm, bể nước, vòi nước, không nên dùng điện thoại cảm ứng trừ trường hợp rất thiết yếu. Nên rút phích cắm những thiết bị điện trước lúc có dông gần xảy ra. Với những đường dây điện thoại cảm ứng hay dây điện vì nối với lưới bên ngoài nên rất hoàn toàn có thể bị tác động ảnh hưởng sét đánh Viral. Nên tránh xa những dây này và những vật dùng điện với khoảng cách tối thiểu là 1 m. Vô tuyến nối với dây anten để ngoài trời cũng rất cần rút ra khi có dông .

Tránh sét đánh ngoài trời

Một trận dông đêm hôm trên những hải đăng tại cảng Port-la-Nouvelle .

• Trong trường hợp không kịp chạy tìm nơi ẩn náu an toàn, tuyệt đối không dùng cây cối làm chỗ trú mưa, tránh các khu vực cao hơn xung quanh, tránh xa các vật dụng kim loại như xe đạp, máy, hàng rào sắt…

Tìm chỗ khô ráo, nếu xung quanh có cây cao hơn thì nên tìm chỗ thấp, tìm vị trí cây thấp .Người ở vị trí càng thấp càng tốt, tay ôm cổ. Phần tiếp xúc của người với mặt đất phải là tối thiểu. Nhón chân, không được nằm xuống đất .Đứng xa những vật cao, ra ngay khỏi những nơi chứa nước như bờ biển, ao, hồ, mương. Các vùng đỉnh núi hay sườn núi nhô cao cũng rất nguy hại. Nếu ở trong rừng thì tìm những nơi cây thấp hơn và thưa để tránh .Không đứng thành nhóm người gần nhau. Nếu như bạn cảm thấy tóc bị dựng đứng lên ( như cảm xúc điện giật nhẹ khi sờ tay trước mặt tivi ) thì điều đó có nghĩa là hoàn toàn có thể bị sét đánh bất kể khi nào. Lập tức cúi ngồi xuống và lấy tay che tai, không nằm xuống đất hay đặt tay lên đất .Đối với những vật có mặt phẳng sắt kẽm kim loại như xe buýt, tàu hoả, xe hơi, … nếu không thò người ra ngoài và không chạm đến vỏ bọc thì ở bên trong những chỗ này là bảo đảm an toàn ( do đặc thù lồng Faraday ). trái lại so với những xe hơi, tàu thuỷ để hở hay không có vỏ bọc sắt kẽm kim loại thì lại nguy khốn .Sau khi nghe thấy tiếng sét 30 phút thì hoàn toàn có thể trở lại thao tác thông thường .

• Cấp cứu người bị sét đánh:

Ngoài làm cháy, bỏng, sét gây mối đe dọa hệ thần kinh, gãy xương, mất thính giác, thị giác, hay trí nhớ. Người bị sét đánh cần được cứu trợ ngay tức khắc. Nếu người bị sét đánh bị ngất ( tim ngừng đập, tắt thở ) phải thực thi khẩn cấp những động tác hô hấp, trợ tim tự tạo. Tìm những nơi bị gãy, đặc biệt quan trọng cẩn trọng không di tán những nạn nhân nếu hoài nghi bị gãy cột sống. Để những nơi bị bỏng khô và tìm cách nhanh nhất để nhân viên cấp dưới y tế đến .

• Không nên làm gì:

Đứng gần vật cao, gần nước, gần cây, gần xe cộ, gần nhà, tại những nơi cánh đồng trống trải, anten, cột cao, gần những đường dây dẫn .

• Nên làm gì:
  • 1. Nhìn dấu hiệu báo cơn dông (mây đen, gió lạnh…),
  • 2. Nghe dự báo thời tiết khi có ý định đi ra ngoài.
  • 3. Hạ thấp vị trí để hai chân chụm. Không nằm trên đất.
  • 4. Đi vào nhà lớn hay vào xe cộ có mái kim loại (nhớ là không được động tay lên vỏ kim loại).
  • 5. Biết trước nơi an toàn gần nhất và thời gian đi tới đó.

Thiết bị chống sét[sửa|sửa mã nguồn]

Một thiết bị dẫn sét và đếm số đợt sét đánh lắp ráp trong viện kho lưu trữ bảo tàng .

• Cột chống sét đóng vai trò quan trọng trong hệ thống chống sét, bao gồm:[76]
  • Kim thu sét: Do các vật cao, nhọn thu hút kênh dẫn từ đám mây, nó có thể dẫn toàn bộ điện tích vào đấy trước khi xảy sự phóng điện.
  • Dây dẫn sét
  • Cọc tiếp địa và dây nối đất
  • Các vật tư khác (đế và trụ đỡ kim, dây neo…)

Cột chống sét thường được đặt trên mái nhà ở vị trí cao và được dây thoát sét dẫn thẳng xuống mạng lưới hệ thống tiếp đất .

• Thiết bị bảo vệ dòng xung sét (SPD) và ức chế tăng áp tức thời (TVSS): có thể phát hiện xung đột ngột từ tia sét trên đường điện và chuyển hướng xung xuống đất, bảo vệ các thiết bị điện tử.

Nghiên cứu khoa học về sét[sửa|sửa mã nguồn]

Các thuộc tính[sửa|sửa mã nguồn]

Một tia sét CG ở Dallas, năm ngoái .

Khi cường độ điện trường trong vùng lân cận vượt quá giới hạn điện môi của không khí ẩm (vào khoảng 3 megavolt trên mét), những sự phóng điện trong không khí sẽ dẫn tới một cú sét đánh, theo sau nó thường là những đợt phóng điện thứ cấp tương ứng tỉ lệ có phân nhánh trên cùng một đường đi.[77][121][122] Các cơ chế khiến các điện tích nâng mức điện trường và tạo ra sét vẫn đang là một vấn đề được khoa học nghiên cứu kỹ lưỡng. Nghiên cứu mới đây xác nhận rằng sự cố điện môi có liên quan đến quá trình này. Rison 2016.

Theo nghiên cứu và điều tra, sự lưu thông của không khí ấm và khí ẩm qua những điện trường mạnh hoàn toàn có thể kích hoạt sự hình thành kênh dẫn và gây ra tia sét. [ 121 ] Các hạt nước lỏng hoặc nước đá sau đó sẽ tích tụ điện tích, như đã quan sát thấy trong thí nghiệm với một máy phát tĩnh điện Van de Graaff .Các nhà nghiên cứu tại Đại học Florida đã đo được những vận tốc cuối trên một chiều tính trong 10 lần tia chớp được quan sát thuộc khoảng chừng từ 1.0 × 105 đến 1.4 × 106 m / s, trung bình là 4.4 × 105 m / s. [ 123 ]

Hệ thống dò và phát hiện tia sét từ xa[sửa|sửa mã nguồn]

Thiết bị được ý tưởng sớm nhất để cảnh báo nhắc nhở về một cơn bão sấm sét đang tiếp cận là chuông sét. [ 124 ] [ 125 ] Benjamin Franklin đã lắp ráp một thiết bị như vậy trong nhà của mình. Máy phát hiện sét này dựa trên một thiết bị dò tĩnh điện được gọi là ” chuông điện ” do Andrew Gordon ý tưởng năm 1742. [ 125 ] [ 126 ]Sự phóng điện sét tạo ra một loạt những bức xạ điện từ, gồm có nhiều xung thuộc tần số vô tuyến. Thời gian mà xung tín hiệu từ một lần phóng điện sét nhất định ( ví dụ điển hình, xung NBP ) tới một số ít máy thu hoàn toàn có thể được sử dụng để xác lập vị trí nguồn phát, tức nơi có sét. nhà nước Liên bang Hoa Kỳ đã cho thiết kế xây dựng một mạng lưới những máy dò sét như vậy trên toàn nước, được cho phép theo dõi những đợt sét trong thời hạn thực trên khắp lục địa Hoa Kỳ. [ 127 ] [ 128 ]

Tầng điện ly của Trái Đất hoạt động giống như một ống dẫn sóng, trong đó nó “bẫy” các loại sóng điện từ VLF- và ELF.[129] Các xung điện từ do sét đánh lan truyền đi xa trong ống dẫn sóng đó, và gây ra các tiếng rít điện từ (hiss) mà các máy thu được. Ống dẫn sóng có khả năng phân tán, suy ra vậy có nghĩa là vận tốc nhóm của các sóng trên phụ thuộc vào tần số của chúng. Hiệu số của độ trễ thời gian nhóm của các xung sét ở các tần số lân cận tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa nguồn phát và máy thu. Kết hợp với các phương pháp khác để tìm phương của sóng điện từ, cho phép ta có thể xác định vị trí sét đánh ở khoảng cách lên tới 10,000 km so với nguồn gốc của chúng. Hơn nữa, tần số riêng của ống dẫn sóng điện ly Trái Đất, hiện tượng cộng hưởng Schumann ở khoảng tần số 7.5 Hz cũng được sử dụng để xác định hoạt động giông bão trên toàn cầu.[130][131]

Ngoài việc phát hiện tia sét trên bằng các máy trên mặt đất, một số thiết bị vệ tinh cũng đã được chế tạo để quan sát sự phân bố sét. Chẳng hạn như, Đầu dò quang học thoáng qua (Optical Transient Detector − OTD), trên vệ tinh OrbView-1 được phóng vào ngày 3 tháng 4 năm 1995 và sau đó là Bộ cảm biến hình ảnh sét (Lightning Imaging Sensor − LIS) trên tàu vũ trụ TRMM được phóng vào ngày 28 tháng 11 năm 1997.[132][133][134]

Từ năm 2016, Cục quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia Hoa Kỳ (NOAA) đã ra mắt hệ thống vệ tinh thời tiết địa tĩnh Geostationary Operational Environmental Satellite–R Series (GOES-R), được trang bị các thiết bị Bản đồ sét địa tĩnh (Geostationary Lightning Mapper − GLM) là các máy dò quang học thoáng qua cận hồng ngoại có thể phát hiện những thay đổi nhất thời trong nền quang học, chỉ ra sự hiện diện của tia sét.[135][136] Số liệu quan trắc tia sét có thể được chuyển đổi thành một bản đồ thời gian thực về hoạt động dông sét trên Bán cầu Tây; kỹ thuật lập bản đồ này đã được triển khai bởi Cơ quan Thời tiết Quốc gia Hoa Kỳ.[137]

Từ tính của sét[sửa|sửa mã nguồn]

Việc phóng điện trong không khí của sét sẽ tạo ra từ trường. Các dòng điện cường độ cao sẽ tạo ra từ trường thoáng qua nhanh chóng nhưng cực kỳ mạnh. Bất thứ gì bị sét đánh trúng như đá, đất hoặc kim loại đều sẽ bị từ hóa vĩnh viễn. Hiện tượng này được biết đến như từ trường tàn dư của sét hay LIRM (lightning-induced remanent magnetism).[138][139] Nó sẽ xảy ra trên những phần dễ dẫn điện nhất và không bị cản trở thường là theo chiều ngang gần bề mặt, tuy nhiên đôi khi nó lại đi theo chiều dọc như các vết nứt, thân quặng, hoặc mạch nước ngầm cung cấp một đường dẫn thấp điện trở.

Từ trường tàn dư của sét gây ra hoàn toàn có thể được nhìn thấy trên mặt đất và việc nghiên cứu và phân tích những vật mẫu bị từ hóa hoàn toàn có thể Tóm lại sức mạnh của sét đã đánh vào nơi đó cũng như sét là nguồn gốc của những nam châm từ tự nhiên, và ta hoàn toàn có thể đưa ra ước tính về dòng cực lớn của sự phóng điện sét. [ 140 ]Nghiên cứu của Đại học Innsbruck đã phát hiện ra rằng những từ trường tạo ra bởi plasma, như sét hoàn toàn có thể gây ảo giác trên những đối tượng người tiêu dùng thí nghiệm nằm trong khoanh vùng phạm vi 200 m ( 660 ft ) trong một cơn dông mạnh. [ 141 ]

Gió mặt trời và tia vũ trụ[sửa|sửa mã nguồn]

Một số tia ngoài hành tinh mang nguồn năng lượng cao được tạo ra bởi những siêu tân tinh, cũng như những hạt điện tích từ gió mặt trời, khi đi vào bầu khí quyển và gây ion hóa không khí, hoàn toàn có thể góp thêm phần mở ra những con đường cho những kênh dẫn sét hình thành. [ 142 ]

Sét và biến hóa khí hậu[sửa|sửa mã nguồn]

Do tính xác lập thấp của những quy mô khí hậu toàn thế giới, việc khảo sát và màn biểu diễn sét trong những quy mô này là rất khó, phần lớn là do không hề mô phỏng đúng sự đối lưu cục bộ và điều kiện kèm theo hình thành băng trong đám mây, là những yếu tố cơ bản để hình thành sét. Nghiên cứu từ chương trình Khí hậu Tương lai cho Châu Phi cho thấy việc sử dụng một quy mô thống kê giám sát đến đối lưu tại khu vực châu Phi hoàn toàn có thể chớp lấy đúng chuẩn hơn những cơn giông đối lưu và sự phân bổ của những hạt tinh thể băng. [ 95 ] Nghiên cứu này còn chỉ ra rằng với sự biến hóa khí hậu trong tương lai, tổng lượng sét sẽ hoàn toàn có thể tăng lên chỉ một chút ít. Điều này là do tổng số những ngày có sét mỗi năm có khuynh hướng giảm, trong khi lượng băng trong mây nhiều hơn và đối lưu mạnh hơn dẫn đến nhiều tia sét sẽ xảy ra hơn vào những ngày có sét. [ 95 ]

Trong văn hóa truyền thống, tôn giáo[sửa|sửa mã nguồn]

“Phóng sét”, một bức trong loạt tranh về Mười chiến công hiển hách của anh hùng Tametomo, của họa sĩ Yoshitsuya Ichieisai -, một bức trong loạt tranh về, của họa sỹ Yoshitsuya Ichieisai – Nhật Bản, khoảng chừng thập niên 1860 . Schutzstaffel.Biểu tượng tia sét củaSét trong những nền văn hóa truyền thống, tôn giáo khác nhau được xem là một phần của thần linh hoặc chính nó là thần linh. [ 143 ]

Hình ảnh tia sét cũng được dùng trong nhiều phù hiệu, logo và biểu trưng của một số đảng phái chính trị, tổ chức nhằm thể hiện quyền uy. Một số ví dụ bao gồm: Đảng Hành động Nhân dân Singapore, Hiệp hội các đảng Phát xít của Anh Quốc vào những năm 1930, Đảng Quyền lực các bang Quốc gia của Hoa Kỳ những năm 1950.[144] Tên của con ngựa đua thuần chủng nổi tiếng nhất của Úc, Phar Lap, có nguồn gốc từ một từ trong tiếng Zhuang và tiếng Thái chỉ tia chớp.[145] Tổ chức vũ trang Schutzstaffel của Đức Quốc Xã cũng dùng biểu tượng tia sét trong logo của họ, hay còn gọi là biểu tượng Sig. Một chiến thuật được quân đội Đức sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ hai mang tên là Blitzkrieg, nghĩa là “chiến tranh chớp nhoáng”. Một số họa sĩ cận đại và đương đại cũng đã có những bức vẽ nổi tiếng về sét.

Roy Sullivan là người đang giữ kỷ lục Thế giới Guinness ‎ vì đã sống sót sau 7 lần bị sét đánh trong vòng 35 năm. [ 146 ]

Trong tiếng Anh và một số ngôn ngữ khác có một số thành ngữ liên quan đến tia sét. Ví dụ: a bolt from the blue với nghĩa đen là “sét từ bầu trời xanh” cũng được dùng như một thành ngữ để chỉ một điều bất ngờ, chưa được lường trước. Hay thành ngữ “tình yêu sét đánh” có nguồn gốc từ thành ngữ tương ứng trong tiếng Pháp và tiếng Ý: lần lượt là các cụm từ coup de foudre và colpo di fulmine, nó có nghĩa đen là “sét đánh”.

Ngành khoa học nghiên cứu về sét có tên là fulminology, và chứng sợ sấm chớp được gọi là astraphobia.

Một số nhân vật trong nhiều tác phẩm văn học khoa học viễn tưởng, phim ảnh chiếm hữu năng lượng tạo ra và điều khiển và tinh chỉnh tia sét, nổi bật là trong những phim và truyện tranh của hãng Marvel. Sét và bão tố cũng là một trong những hình tượng chính trong một số ít thể loại ca khúc nhạc rock .Tia sét thường được kí hiệu thông dụng trong văn hóa truyền thống đại chúng là một đường zigzag, nó thường được dùng như một hình tượng cho vận tốc và sức mạnh. Biểu tượng tia sét được sử dụng để bộc lộ năng lực liên lạc tức thời của điện báo và radio. [ 147 ]Những thợ chụp ảnh chuyên chụp ảnh dông bão và tia sét thường được gọi là những ” kẻ săn bão ” .Kí hiệu của tia sét trong Unicode là ☇ U + 2607 .

Tham khảo sách:

Liên kết ngoài[sửa|sửa mã nguồn]

Các liên kết web

Jets, sprites & elves