Sét - hiện tượng thiên nhiên kỳ bí

Chia sẻ: Susu Nguyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

62
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nhanh hơn những gì chúng ta tưởng tượng, nóng gấp 6 lần nhiệt độ trên bề mặt mặt trời, sét dường như thách thức các quy luật vật lý và có thể gây tử vong nếu trúng vào người nào đó.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sét - hiện tượng thiên nhiên kỳ bí

Sét - hiện tượng thiên nhiên kỳ bí Nhanh hơn những gì chúng ta tưởng tượng, nóng gấp 6 lần nhiệt độ trên bề mặt mặt trời, sét dường như thách thức các quy luật vật lý và có thể gây tử vong nếu trúng vào người nào đó. Những thử nghiệm gây sốc nhằm chứng tỏ rằng sét là một trong những hiện tượng kỳ lạ nhất, mang tính hủy diệt nhất và quan trọng nhất trên trái đất.
Sét đánh. Những tia lửa tĩnh điện khổng lồ xé toạc khí quyển với tốc độ 60 triệu dặm/giờ, hiệu điện thế giữa 2 đám mây tích điện trái dấu lên đến hàng tỉ volt. Chỉ trong chốc lát, dòng điện đó tạo ra các sóng ánh sáng, và chúng ta nhìn thấy các tia chớp chiếu sáng rực bầu trời. Không khí bên trong các đám mây nóng dần lên đến hơn 50.000 độ F, nó giãn nở cực kỳ nhanh và sau đó phát nổ. Đó cũng là lúc tai ta nghe tiếng sấm vang rền. Tất cả xảy ra trong không đầy một cái chớp mắt, lên đến 8 triệu lần mỗi ngày. Đây là một trong những hiện tượng tự nhi ên xảy ra thường xuyên nhất, được quan sát tốt nhất nhưng lại là một trong những hiện tượng con người hiểu biết ít nhất. Các nhà khoa học sử dụng mọi công cụ kỹ thuật sẵn có để nghiên cứu sét mà trước đó họ không thể làm như thế được. Những gì họ phát hiện chính là sét quá mạnh mẽ. Tuy nhiên, trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã đi đến một nhận định quan trọng nằm ngoài tưởng tượng: “Sét là một trong những thành phần cơ bản cấu thành sự sống trên trái đất”. Một thử nghiệm được thực hiện là dựng lại hiện trường của một người bị sét đánh. Thử nghiệm diễn ra nhanh đến độ chúng ta cần làm khoảnh khắc va chạm giữa điện và manercanh đứng lại. Mồ hôi dẫn điện xuống chân. Gậy chơi golt cung cấp đường dẫn đưa điện đến mặt đất. Dòng điện khổng lồ đi trệch hướng khỏi các cơ quan chủ yếu. Thí nghiệm trên cho thấy một điều là đối với hầu hết những người
sống sót sau khi bị sét đánh trúng, có nhiều yếu tố quan trọng khác, như gậy chơi golt hay mồ hôi, giúp chuyển dòng điện nguy hiểm sang nơi khác và giải thích vì sao họ không chết. Sét là gì mà có uy lực đến kinh hồn như thế? Cuộc truy tìm lời giải đáp sẽ đưa chúng ta đến một trong những nơi có nhiều bão nhất và các cơn sét đặc biệt nhất trên hành tinh. Hãy theo chân sấm chớp trong chuyến du hành của chúng ở trên không. Mọi người đều biết chuyện gì xảy ra khi bão “dương oai diễu võ”. Hãy quay ngược lại thời điểm trước khi sét đánh để tìm hiểu xem cái gì khơi mào cho hiện tượng kỳ bí này. Thành phố Darwin là quê hương của một số trận bão dữ dội nhất thế giới nằm ở phía Bắc Australia. Chỉ trong vòng vài giờ, Darwin hứng chịu gần 1600 đợt tấn công từ sét. Thành phố này là nơi lý tưởng để nghiên cứu một trong những bí ẩn lớn nhất của tự nhiên – cái gì khuấy động sấm chớp? Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã có mặt ở đây và bắt tay ngay vào việc. Họ sử dụng radar và cả một phi đội máy bay tìm câu trả lời nằm sâu bên trong các đám mây hung tợn. Khí nhiệt đới ẩm thấp và nhiệt tích tụ cho thấy đây không phải là những đám mây bình thường. Chúng có thể nâng mình lên cao 40.000 feet với vận tốc 60 dặm/giờ. Nằm trên bão 13 dặm, máy bay do thám cũ của Nga được sửa đổi có nhiệm vụ thu thập dữ liệu về đám mây bên dưới. Ở một nơi nào đó bên trong đám mây này, sét chuẩn bị đợt tấn công mới. Hiểu quá trình đó như thế nào đã trở thành thách đố đối với các nhà khoa học trong hàng thế kỷ qua. Họ nghĩ các đám mây đóng vai trò như máy phát điện khổng lồ. Bên trong, từng giọt nước nhỏ trồi mình lên trên. Chúng đông lại và rơi ngược xuống dưới giống như băng. Chúng tương tác nhau. Các hạt tích điện chuyển từ giọt này sang giọt khác. Những hạt mà trước đây trung tính giờ thành các hạt tích điện dương và âm. Các hạt tích điện âm chìm xuống đáy của đám mây, còn các hạt tích điện dương đi theo hướng ngược lại. Khi các hạt tích điện âm và dương hợp nhất, sét sẽ xuất hiện. Nhưng đó chỉ là lý thuyết. Còn thực tế có thể khác xa hơn nhiều. Không khí không phải là chất dẫn điện tốt. Điện không thể xuyên qua không khí một cách dễ dàng. Để làm được điều đó, nhất thiết phải có thay đổi ở cấu trúc khí quyển. Nhưng điều này cần đến hàng triệu, thậm chí hàng tỉ volt. Các nhà khoa học tìm kiếm các vùng tích điện khổng lồ
trên bầu trời. Nhưng ngay cả bên trong những đám mây bão ở bầu trời Darwin, người ta chưa tìm thấy các vùng như thế. Trong câu chuyện về sấm sét vẫn còn thiếu một mảng, đó cũng là thách đố khiến nhà vật lý học Joe Dwyer đến từ Viện kỹ thuật Florida say mê. Ông nói: “Sét là một hiện tượng làm chúng ta bối rối. Chúng ta đã nghiên cứu sét từ thời Benjamin Franklin. Nhiều năm đã qua nhưng các câu hỏi lớn vẫn chưa có lời giải đáp – sét hoạt động như thế nào, bắt đầu ra sao trong cơn bão sấm, và lan truyền xuyên không khí theo cách thức nào?” Các nhà khoa học khó lòng tiếp cận sét. Do đó tại trung tâm nghiên cứu sét quốc tế thuộc Đại học Florida, người ta mang sét đến cho các nhà khoa học. Họ dùng rocket để khơi mào sấm sét, và hướng cho sét đánh trúng mục tiêu theo yêu cầu nghiên cứu. Chuyên gia nghiên cứu sét - Dwyer Dwyer và các cộng sự phóng rocket vào đám mây có tích điện. Nó có tác dụng cũng giống như chất dẫn sét. Dwyer sử dụng dữ liệu từ thử nghiệm này để tìm hiểu bằng cách nào sét có thể đi xuyên qua hàng dặm trong không khí. Ông tìm kiếm câu trả lời từ những diễn biến bên ngoài không gian, trong dải ngân hà xa xôi, ở những vì sao phát nổ. Hàng triệu hạt tích điện cực nhỏ bị ném ra tung tóe. Chúng chính là các tia vũ trụ, di chuyển với tốc độ gần bằng vận tốc ánh sáng. Những tia này đi qua
quãng đường hàng triệu dặm, hàng triệu năm ánh sáng để đến trái đất. Dwyer tự hỏi liệu tia vũ trụ có thể giải thích cách thức điện đi xuyên không khí hàng dặm hay không? Mỗi giây, hàng tỉ tia như thế oanh tạc trái đất. Chúng vô hình và có năng lượng lớn hơn rất nhiều năng lượng các tia phóng xạ. Khi tia vũ trụ xuyên qua khí quyển, chúng gây ra hiện tượng “mưa rào bức xạ” các hạt thứ cấp, tạo ra tia X, tia bức xạ điện từ có thể đo được. Có phải tia vũ trụ là mối liên kết còn thiếu trong câu chuyện về sấm chớp hay không? Đó lại là một manh mối. Điều gì đó đã thay đổi cấu trúc nguyên tử khí quyển, và Dwyer cho rằng đó có thể là tia vũ trụ. Ông giải thích: “Trong hàng thế kỷ qua, chúng ta đã dốc toàn bộ sức lực trước giả định rằng sét chỉ là sự phóng điện bình thường không hơn không kém. Nhưng giờ đây điều đó không còn đúng nữa.” Nếu Dwyer đúng, khi tia vũ trụ chiếu vào mây, chúng ngay lập tức gây ra sự dâng trào điện khổng lồ, đủ để tạo ra một tia lửa, nhưng quá ngắn để có thể đo được. Chúng tiếp tục cuộc hành trình xuống mặt đất. Những hạt di chuyển với tốc độ siêu nhanh đụng phải các phân tử khí và tách chúng ra xa. Trong một phần nhỏ của giây, không khí trở thành môi trường dẫn điện và mở lối để dòng điện đi xuống. Đây là giai đoạn sét có thể tấn công. Một kênh gồm các hạt tích điện âm trồi ra từ đáy của đám mây, và thẳng hướng xuống đất trong những bước rất nhanh. Mỗi bước chỉ mất 1/ 50 triệu giây. Khi tiến gần hơn, một hiệu ứng lạ xuất hiện. Các hạt tích điện dương bên dưới bị các hạt tích điện âm quyến rũ. Một đám mây sấm có thể tạo ra hàng chục kênh âm và dương. Hầu hết không liên kết, nhưng khi đã liên kết nhau, dòng điện có hiệu điện thế hàng triệu volt hiện diện giữa các đám mây và mặt đất. Sét chuyển động lên và xuống. Một vùng trời trở nên sáng rực. Sét đánh. Không khí phát nổ. Sấp chớp như đám lửa cháy bập bùng. Sét phô trương sức mạnh nhiều hơn một lần. Và tất cả xảy ra đến 8 triệu lần trong 1 ngày, tức 100 lần trong 1 giây. Sét là một trong những hiện tượng phổ biến nhất của tự nhi ên. Và nếu những gì Dwyer nói là đúng, sét cũng là một trong những hiện tượng lạ thường nhất. Ông nói: “Nếu những ý tưởng của tôi chính xác, rất có thể có mối liên hệ giữa sét và các vì sao phát nổ ở dải ngân hà xa hàng triệu năm về trước.”.
Trong không đầy ½ giây, chúng ta đã đi từ các cú đánh của sét đến các tia chớp, sự va chạm và sự sáng tạo. Ở khoảnh khắc sau va chạm đó, chúng ta sẽ bước vào một thế giới kỳ quặc của các quả cầu lửa, vật thể bay không xác định và những thứ đại loại như vậy. Chúng ta cũng đã theo sau sấm trong cuộc hành trình xuyên khí quyển, lần theo nguồn gốc của nó và nghiên cứu tỉ mỉ thời khắc kinh hoàng sau tương tác. Đây là lúc cuộc hành trình đưa chúng ta đến một thế giới mờ ảo bước ra từ những trang truyện khoa học viễn tưởng. Ngày 19 tháng 3 năm 1963, chuyến bay của hãng hàng không Eastern Airline mang số hiệu EA 539 cất cánh từ New York đến Washington. Máy bay chạm trán với một cơn bão. Tiếng sấm rền vang và bầu trời đêm như bừng sáng. Vài giây sau, một quả cầu đang lớn dần xuất hiện từ khoang lái. Đó là quả cầu có màu trắng xanh và trôi một cách chậm chạp đến phần thân sau máy bay. Nó cứ thẳng tiến rồi đột ngột tan biến. Thật đáng kinh ngạc, không có chuyện gì xảy ra tiếp đó. Nhưng đây không phải là sự tưởng tượng mà lại là sự thật – một sự thật lần đầu tiên người ta chứng kiến. Trong chiến tranh thế giới thứ II, các phi công cho biết họ nhìn thấy một quả cầu ánh sáng lạ dường như đang đuổi theo máy bay của họ. Trong hàng ngàn năm qua, một số người khẳng định đã gặp phải những vật thể vô cùng lạ lẫm, như UFO chẳng
hạn. Nhưng có gì đó khác biệt so với trường hợp của Eastern Airline vừa đề cập ở trên. Tiến sĩ Graham Hubler đồng thời cũng là nhà vật lí hạt nhân cũng nói là đã nhìn thấy quả cầu lửa như vậy: “Tiếng động mà nó tạo ra cũng giống như khi bạn bật diêm quẹt vậy”. Trải nghiệm này đã để lại trong lòng Hubler một nỗi đam mê mà ông theo đuổi cả cuộc đời. Ông thu thập hàng ngàn mô tả từ những chứng nhân như ông. Có nhiều loại khác nhau, từ những quả cầu rơi từ trên trời xuống đến những quả cầu tự phát nổ, xì hơi, trôi lơ lửng, hay nhảy cẫng lên, thậm chí có loại còn đi xuyên qua vật thể rắn mà không để lại dấu tích nào. “Không có thuyết nào đủ tốt giải thích các đặc điểm của quả cầu sét. Nhiều thuyết khác nhau chỉ giải thích được 1 hay 2 đặc điểm mà thôi. Không có thuyết nào thật sự làm tốt công việc của mình cả.” – Tiến sĩ Graham Hubler nói như thế. Tuy nhiên, có một người xem xét tất cả các chứng cứ, nghiên cứu kỹ lưỡng tất cả các giả thuyết – đó chính là nhà vật lý học Mark Stenhoff. Theo tiến sĩ Mark Stenhoff thì quả cầu sét rất có thể là plasma. Plasma là loại vật chất phổ biến trong vũ trụ. Mặt trời, lửa, sét và khoảng không giữa các vì sao tất cả đều là plasma. Không khó để tạo ra plasma. Để dòng điện xuyên qua không khí và nó sẽ tự động phát ra ánh sáng. Vấn đề nằm ở chỗ bằng cách nào quả cầu sáng rực có thể vượt qua lớp khí mỏng và chu du khắp nơi đã khiến các nhà khoa học bối rối trong hàng thế kỷ qua. Một trong những thuyết có thể hiểu được là quả cầu sét do một hiện tượng lạ tạo nên. Cảnh sấm chớp cho thấy dường như nó tách ra thành những tia nhỏ. Một số nhà khoa học biện luận rằng quả cầu sét là tia plasma vốn trở nên tách biệt từ các tia chớp. Nhưng rắc rối nằm ở chỗ những người từng chứng kiến cho biết quả cầu sét kéo dài trong hàng phút. Trong khi đó, những tia này tan biến trong không đầy nửa giây.
Các quả cầu sét Khi xảy ra hiện tượng sét đánh, sức nóng và dòng điện lan truyền xuyên mặt đất. Mọi thứ trên đường đi của chúng đều bị biến dạng và bụi bị đẩy lên khí quyển. Có thể nào những thứ tưởng chừng quá đơn giản như bụi lại có thể nắm giữ chiếc chìa khóa của bí ẩn kéo dài hàng thế kỷ qua? Các thí nghiệm chỉ ra rằng một hạt bụi
bé nhỏ có khả năng bừng cháy ở khu vực được tích điện. Điều này có thể giải thích cho trường hợp của Hubler, nhưng không phải trường hợp của Eastern Airline. Cho đến ngày nay quả cầu sét hãy còn là điều bí ẩn. Nhưng nếu khoa học có thể giải mã được bí ẩn đó thì đây là câu chuyện hoàn toàn khác. Thậm chí nó có thể trở thành chìa khóa mở cánh cửa cho nguồn năng lượng hoàn toàn mới. Nếu khai thác được nguồn năng lượng đó, ai biết được tương lai sẽ ra sao (?). Bí ẩn quả cầu sét vẫn chưa được giải quyết và đây không phải là hiện tượng kỳ lạ duy nhất xuất hiện vào thời điểm sau sét đánh. Hãy nhìn lên trên những đám mây và chúng ta sẽ thấy nhiều chuyện còn lạ lẫm hơn thế. Trong chuyến hành trình theo chân sấm chớp, chúng ta đã vượt ra ngoài ranh giới khoa học, nhưng tất cả chỉ mới là sự bắt đầu. Vài giây sau sét đánh, bên trên những đám mây sấm, một hiện tượng không giống bất cứ hiện tượng nào xuất hiện. Ngày 6 tháng 07 năm 1989, các nhà vật lý đến từ Đại học Minesota tiến hành thử nghiệm camera ánh sáng thấp thế hệ mới. Họ định dùng nó cho thử nghiệm phóng rocket tầm cao. Cả nhóm hướng camera về hướng Đông, một sự chọn lựa ngẫu nhiên, về phía các vì sao và đối tượng trông như một cơn bão sấm, và sau đó xem lại băng ghi hình. Có gì đó gây sự chú ý nơi các nhà khoa học này. 2 ánh sáng lóe song song kéo dài chỉ trong một phần ngàn giây. Theo ước đoán, chúng nằm trên mây 25 dặm. Một cách tình cờ, họ ghi nhận một hiện tượng mới đối với khoa học. Từ phòng nghiên cứu của mình ở Đại học Duke, Bắc Carolina, giáo sư Steve Cummer tìm kiếm những quang phổ chưa hề quen biết này.
Giáo sư Steve Cummer 2 cột sáng song song lập lòe trên mây sấm ở khoảng cách xa. Chúng là gì? Trên khắp thế giới, các nhà khoa học bắt đầu cuộc săn tìm lời giải đáp. Họ xem xét lại hàng trăm đoạn băng video từ các tàu du hành vũ trụ. Hết sức kinh ngạc, họ nhận thấy có rất nhiều chuyện tương tự đang chờ được xác định. Camera ánh sáng thấp hoạt động trên bầu trời. Các máy bay tầm cao bay lượn trên các đám mây và ghi nhận vô số dữ liệu quý giá phục vụ nghiên cứu. 2 cột sáng song song dường như nhảy múa bên trên các đám mây sấm trong bầu trời đêm theo từng nhóm 2 hoặc 3, và kéo dài không đầy 1/10.000 giây. Các nhà nghiên cứu ở Đại học Alaska Fairbanks tính toán rằng chúng xuất hiện ở trung tầng khí quyển, cách mặt đất từ 25 đến 60 dặm và trải rộng với đường kính trên 30 dặm. Các quan sát nhận định rằng chúng có liên hệ với sét. Nhưng bằng cách nào? Trên các cánh đồng ở Bắc Carolina, angten thu nhận tín hiệu sóng vô tuyến do sét tạo ra. Steve Cummer sử dụng chúng để lắng nghe tiếng ồn sinh ra bởi từng cơn sấm chớp riêng lẽ. Thiết bị ở đây nhạy cảm đến độ ông có thể phát hiện sét ngay tức thì ở bất cứ đâu trên thế giới. 2 cột sáng song song kia xuất hiện trong một phần nhỏ của giây sau khi sét đánh, nhưng chỉ trong trường hợp dữ dội. Cummer nghĩ rằng chính sự giải phóng năng lượng khủng khiếp này gây nên sự khuấy động khí quyển bên trên. Nếu không có sét, các bức xạ sẽ nhanh chóng làm đầy những khoảng ngăn cách an
toàn. Vệ tinh sẽ rơi. Nhiều thứ chúng ta phụ thuộc vào sẽ biến mất. Thông tin liên lạc toàn cầu, hệ thống định vị, điện thoại di động, truyền hình vệ tinh… tất cả sẽ ngưng hoạt động. Cuộc sống khi đó sẽ kết thúc. Các nhà khoa học nhận định rằng: “Sét cực kỳ nguy hiểm, nhưng lại đẹp rực rỡ và sự sống không thể tiếp diễn nếu không có sét.”.