SẤM CHỚP (hiểu đầy đủ)

Sấm chớp là gì?

Sấm chớp là hiện tượng phóng điện dữ dội giữa các đám mây và mặt đất, hoặc giữa các phần của đám mây (thường là trong các đám mây vũ tích).

Hiện tượng sấm chớp xảy ra như thế nào?

Thông thường các đám mây bão (mây vũ tích) tạo ra các điện tích, với các điện tích âm ở phía dưới và các điện tích dương ở phía trên, các điện tích dương cũng được tạo ra trên mặt đất, chuyển động cùng với đám mây như một cái bóng.

Các điện tích âm và dương hút nhau, nhưng không khí không phải là chất dẫn điện tốt. Các điện tích dương lao đến ngọn cây, ngọn đồi, nhà cao tầng, và thậm chí cả cơ thể con người, cố gắng gặp các đám mây tích điện âm; các xúc tu giống như nhánh cây mang điện tích âm kéo dài xuống, càng xuống sâu, chúng càng gần nhau.

Cuối cùng, các điện tích âm và dương cuối cùng cũng vượt qua được rào cản không khí và kết nối với nhau. Một dòng điện khổng lồ chạy từ mặt đất lên các đám mây dọc theo một đường dẫn khí, tạo ra một tia sáng chói lọi. Đó là tia chớp.

Tia chớp là gì?

Một tia chớp có thể chỉ dài vài trăm mét (ngắn nhất là 100 mét) nhưng cũng có thể dài tới vài nghìn mét. Nhiệt độ của tia chớp dao động từ 17.000 độ C đến 28.000 độ C, gấp 3 đến 5 lần nhiệt độ bề mặt của mặt trời. Sức nóng cực lớn của tia chớp khiến không khí giãn nở dữ dội trên đường đi. Không khí chuyển động nhanh nên nó tạo thành sóng và tạo ra âm thanh.

Sét là gì?

Nếu ta đặt một hiệu điện thế cao giữa hai điện cực và đưa chúng lại gần nhau một cách từ từ thì khi hai điện cực ở gần một khoảng cách nhất định, giữa chúng sẽ xuất hiện tia lửa điện, người ta gọi là hiện tượng “phóng điện hồ quang” hay còn gọi là sét.

Sét tạo ra bởi các đám mây dông rất giống với sự phóng điện hồ quang đã đề cập ở trên, chỉ khác là tia chớp là thoáng qua, còn tia lửa điện giữa các điện cực có thể tồn tại trong một thời gian dài. Bởi vì hiệu điện thế cao giữa hai điện cực có thể được duy trì trong một thời gian dài một cách giả tạo, và điện tích trong đám mây dông rất khó bổ sung ngay sau khi phóng điện.

Khi điện tích tích lũy đạt đến một lượng nhất định, một điện trường mạnh được hình thành giữa các phần khác nhau trong đám mây hoặc giữa đám mây và mặt đất. Cường độ điện trường có thể đạt trung bình vài nghìn vôn / cm và có thể cao tới 10.000 vôn / cm ở các khu vực cục bộ.

Một điện trường mạnh như vậy đủ để phá vỡ bầu khí quyển bên trong và bên ngoài đám mây, do đó các tia sáng chói được kích thích giữa đám mây và mặt đất hoặc giữa các phần khác nhau của đám mây và giữa các khối mây khác nhau. Đây là những gì mọi người thường gọi là sét.

Qúa trình hình thành tia chớp

Quá trình một tia sét nhìn thấy bằng mắt thường rất phức tạp. Khi một đám mây dông di chuyển đến một nơi nào đó, phần giữa và phần dưới của đám mây là trung tâm điện tích âm mạnh, và bề mặt bên dưới đối diện với đáy đám mây sẽ trở thành trung tâm điện tích dương, tạo thành một điện trường mạnh giữa đáy đám mây và mặt đất.

Trong điều kiện điện trường ngày càng mạnh, trước tiên chân mây xuất hiện một đoạn cột khí mà khí quyển bị ion hóa mạnh, gọi là bậc thang. Cột khí bị ion hóa này kéo dài lên mặt đất từng bước. Đầu dẫn của mỗi bước là một cột sáng mờ có đường kính khoảng 5 mét, dài 50 mét và dòng điện khoảng 100 ampe.

Nó kéo dài đến mặt đất tại tốc độ cao trung bình khoảng 150.000 mét / giây., khi còn cách mặt đất khoảng 5 đến 50 mét, mặt đất sẽ đột ngột đập ngược lên trên và kênh để đánh trả là từ mặt đất đến đáy của đám mây, dọc theo kênh ion hóa được mở ra bởi các phi công phân tầng nói trên.

Cuộc phản công lao từ mặt đất xuống đáy đám mây với tốc độ cao hơn 50.000 km / giây, phát ra một chùm ánh sáng cực sáng, kéo dài trong 40 micro giây và truyền qua dòng điện hơn 10.000 ampe. Đây là tia chớp đầu tiên.

Sau vài phần trăm giây, một cột sáng lờ mờ trong đám mây, mang theo một dòng điện cực lớn, phi nước đại về phía mặt đất dọc theo đường đi của tia sét đầu tiên, được gọi là đạo trình phóng thẳng. Khi nó ở khoảng 5 đến 50 cách mặt đất vài mét, lại nhô lên, đánh lại rồi tạo thành chùm sáng cực sáng, đó là tia chớp thứ hai.

Sau đó, tương tự như lần thứ hai, có lần thứ ba và thứ tư. Thường bao gồm 3 đến 4 tia chớp tạo thành một quá trình tia chớp. Một quá trình tia chớp kéo dài khoảng 0,25 giây. Trong khoảng thời gian ngắn này, một lượng điện năng khổng lồ được giải phóng trên kênh sét hẹp, do đó tạo thành một vụ nổ mạnh, tạo ra sóng xung kích, sau đó tạo thành sóng âm để lan truyền ra xung quanh, đây là âm thanh của sấm sét hoặc nói “tiếng sấm”.

Phản ứng hóa học của sấm chớp

1. Trong quá trình sấm chớp, các liên kết hóa học của oxy trong khí quyển có thể bị thay đổi và một lượng rất nhỏ ozone có thể được tạo ra.
2. Nó cho phép oxy và nitơ kết hợp để tạo thành oxit nitric, một dạng cố định nitơ tự nhiên quan trọng.
3. Phương trình hóa học: 3H2 + N2 = 2NH3

Tần số tia sét

Khi bạn đọc điều này, có khoảng 1.800 hoạt động của Raiden đang được tiến hành trên khắp thế giới. Chúng bắn ra khoảng 600 tia sét mỗi giây, 100 tia sét trong số đó đánh trúng Trái đất.
Sét có thể biến một số nitơ trong không khí thành các hợp chất nitơ bị mưa cuốn trôi xuống mặt đất. Một vài kg phân bón cao cấp miễn phí này có sẵn cho mỗi ha đất trên Trái đất trong năm.

Kampala, thủ đô của Uganda và đảo Java của Indonesia là những nơi dễ bị sét đánh nhất. Theo thống kê, sét xảy ra 300 ngày trong năm ở Java. Vụ sét đánh dữ dội nhất trong lịch sử là vụ sét đánh vào một túp lều gần Umtari ở vùng nông thôn Zimbabwe vào năm 1975, khiến 21 người thiệt mạng.

Nguyên nhân của sấm sét

Hiện nay người ta biết rằng một lượng lớn ánh sáng và nhiệt lượng sẽ được giải phóng trong quá trình trung hòa điện tích, và sự giải phóng tức thời một lượng lớn nhiệt lượng sẽ đốt nóng không khí xung quanh đến nhiệt độ cao 30.000 ° C. Khi có dòng điện mạnh đi qua không khí sẽ làm cho không khí trên đường đi giãn nở đột ngột, đồng thời đẩy không khí xung quanh vào làm cho không khí dao động dữ dội, âm thanh phát ra lúc này là tiếng sấm.

Khi sét đánh gần, tất cả những gì chúng ta nghe thấy là một âm thanh ầm ầm hoặc xé rách chói tai. Nếu tia sét rơi ra xa hơn, chúng ta nghe thấy tiếng sấm ầm ầm. Điều này là do tiếng vọng của sóng âm thanh bị khúc xạ bởi bầu khí quyển và phản xạ bởi các vật thể trên mặt đất. Có một âm thanh xé rách, và sau đó không khí đột nhiên đóng lại, cọ xát và va chạm như một vụ nổ.

Điều kiện tạo ra sét

1. Không khí ẩm.
2. Mây phải là những đám mây lớn, tương đối đen, thường là mây tích.
3. Các khu vực có thời tiết khô ráo thường ít bị sét đánh hơn.

Sét âm và sét dương

Sét từ đám mây đến mặt đất là sét tích cực (tấn công) và sét âm (tấn công). Sự phóng điện tích cực trong đám mây xuống đất được gọi là sét dương và sự phóng điện tích âm trong đám mây xuống đất được gọi là sét âm.

Dòng điện chạy từ đám mây xuống mặt đất khi có sét tích cực, và từ mặt đất đến đám mây khi có sét âm. Tức là, sét dương là dòng điện tích dương từ đám mây đến trái đất, và sét âm là dòng điện tích âm từ đám mây xuống trái đất. Trong sét đám mây-đất, hầu hết chúng là sét âm.

Các loại sét

Loại sét phổ biến nhất là tia sét tuyến tính, là một số đường rất sáng màu trắng, hồng hoặc xanh lam nhạt, giống như một dòng sông có nhiều nhánh trên bản đồ, hoặc một cái cây uốn khúc treo trên bầu trời, một cây lớn có nhánh. Tính chất của tia sét tuyến tính từ lâu đã được các nhà khoa học hiểu rõ.

Toàn bộ quá trình của tia sét tuyến tính hoàn toàn có thể được ghi lại bằng camera tốc độ cao liên tục và các thí nghiệm mô phỏng có thể được thực hiện thành công trong phòng thí nghiệm.

Ngoài sét tuyến tính, còn có sét bóng và sét chuỗi, cả hai đều tương đối hiếm.

Sét bóng chủ yếu xảy ra khi thời tiết khắc nghiệt kèm theo giông bão mạnh. Sau một tia chớp tuyến tính, một quả cầu lửa đột nhiên xuất hiện trên bầu trời và quả cầu lửa di chuyển trên bầu trời theo một đường cong, hoặc đôi khi dừng lại và treo lơ lửng trên không.

Dấu vết của tia sét chuỗi khó tìm thấy hơn tia sét bóng. Hiện tại, người ta chỉ biết rằng nó cũng xuất hiện sau tia sét tuyến tính, và xuất hiện trên cùng một đường đi với tia sét tuyến tính, nó treo lơ lửng trên bầu trời như một dãy quả cầu búa phát sáng. Trên nền của những đám mây, nó có vẻ giống như một đường chấm trượt từ từ trên màn hình đám mây.

Ảnh hưởng của sét

Sét có ảnh hưởng lớn đến sinh hoạt của con người, đặc biệt là các công trình, đường dây điện,… bị nó tấn công có thể gây ra những tổn thất nghiêm trọng.

Cách bảo vệ để không bị sét đánh

Cách thiết thực nhất để bảo vệ tòa nhà khỏi bị sét đánh là lắp đặt các thiết bị thu sét (cột thu lôi) hướng dòng điện từ tia sét đến một khu vực an toàn được chọn trước trên mặt đất.

Hình ảnh sấm sét

Đặc điểm của tia chớp

Những gì chúng ta nhìn thấy thường là tia sét tuyến tính, giống như một nhánh có cành, quanh co và xoắn. Sét dải tương tự như sét tuyến tính, ngoại trừ kênh sáng rộng hơn và trông giống như một dải sáng sáng hơn. Sét bóng thường xảy ra sau tia sét tuyến tính.

Tia chớp là là một quả cầu lửa có đường kính khoảng 20 cm, phát ra ánh sáng màu đỏ hoặc cam và đôi khi có màu xanh lục đẹp mắt, thường tồn tại trong vài giây. Quả cầu lửa bay lơ lửng trong không khí, thích lướt dọc theo các cạnh của vật thể, và cũng có thể xâm nhập vào các phòng thông qua các khe hở, với một tiếng nổ chói tai khi nó sắp biến mất.

Cách phòng tránh sấm sét

Cách phòng tránh sét bóng là đóng cửa ra vào và cửa sổ trong cơn giông để tránh gió lùa. Nếu bạn gặp một “quả cầu lửa” lơ lửng, hãy nhẹ nhàng tránh nó, đừng bao giờ chạm vào nó.

Tia chớp có màu gì?

Tia chớp thường có màu xanh lam, đỏ hoặc trắng nhưng đôi khi cũng có tia chớp đen. Do tác động của ánh sáng mặt trời, điện trường của đám mây và một số yếu tố vật lý và hóa học trong khí quyển, một loại hạt hoạt động hóa học sẽ được tạo ra trên bầu trời. Dưới tác dụng của điện từ trường, các hạt kết tụ lại với nhau tạo thành nhiều vật thể hình cầu. Quả cầu này không phát ra năng lượng nhưng tồn tại rất lâu, không sáng, không mờ nên chỉ có thể quan sát vào ban ngày.

Các nhà khoa học chưa giải thích được sự hình thành của tia sét đen. Từ lâu, trong tâm trí mọi người chỉ có tia chớp xanh và trắng, là hiện tượng phóng điện tự nhiên trong không khí, thường kèm theo ánh sáng chói! Và chưa bao giờ nhìn thấy “tia chớp đen” không phát ra ánh sáng. Tuy nhiên, các nhà khoa học đã thực sự chứng minh sự tồn tại của “tia chớp đen” thông qua các nghiên cứu quan sát trong thời gian dài.

Lý do hình thành tia chớp

Luồng không khí trong đám mây dông sẽ tạo ra tĩnh điện do sự ma sát và phân hủy của các phân tử nước. Có hai loại điện. Một vật mang điện tích dương với các hạt mang điện dương, và vật kia mang điện tích âm với các hạt mang điện tích âm. Các điện tích âm và dương hút nhau, giống như một nam châm.

Điện tích dương ở đầu trên của đám mây, và điện tích âm ở đầu dưới của đám mây hút điện tích dương trên mặt đất. Không khí giữa đám mây và mặt đất là chất cách điện ngăn dòng điện chạy từ các điện tích cực. Khi điện tích trong đám mây dông và điện tích trên mặt đất trở nên đủ mạnh, hai phần điện tích sẽ xuyên qua lớp chắn của không khí và tiếp xúc với nhau tạo thành dòng điện mạnh, điện tích dương và điện tích âm sẽ đi vào tiếp xúc.

Sự trung hòa (phóng điện) xảy ra khi các điện tích trái dấu này gặp nhau. Sự trung hòa điện tích mạnh phát ra một lượng lớn ánh sáng và nhiệt, và ánh sáng phát ra tạo thành tia chớp.

Siêu sét là gì?

Siêu sét đề cập đến những tia sét hiếm có sức mạnh gấp hơn 100 lần so với tia sét thông thường. Sét thông thường tạo ra khoảng 1 tỷ watt điện, trong khi siêu sét tạo ra ít nhất 100 tỷ watt, và thậm chí có thể hàng nghìn tỷ đến 10.000.000 gigawatt.

Tia chớp tàu ngầm

Dưới đáy biển còn có tia sét, được các nhà khoa học Liên Xô cũ phát hiện dưới đáy biển Nhật Bản. Các thiết bị đo điện trường nhạy cảm cho thấy sự phóng điện dưới đáy đại dương có cùng tần số với tia sét trong khí quyển, khiến các nhà khoa học bối rối. Bởi vì theo quy luật thủy lý, tính dẫn điện của nước biển sâu là tốt, không nên liên quan đến sấm sét.

Tia chớp màu tím

Tia chớp được tạo ra bởi một hệ thống mây đơn lẻ gần mặt đất và mặt đất chủ yếu là tia chớp màu xanh tím. Tia chớp rất dày và đi thẳng vào mặt đất, năng lượng lớn và có sức hủy diệt lớn. Tia chớp được tạo ra bởi hai hoặc nhiều hệ thống mây trong bầu trời chủ yếu là ánh sáng trắng hoặc hơi đỏ.

Hình ảnh tia chớp