Khi bầu trời nổi giận, mình thường thấy ánh sáng loé lên rồi mới nghe tiếng nổ ầm ầm. Khoảng thời gian chênh lệch ấy không phải ngẫu nhiên. Nó là kết quả của một quy luật vật lý thuần túy: ánh sáng di chuyển nhanh hơn âm thanh hàng triệu lần.
Nhờ sự chênh lệch tốc độ này, mình hoàn toàn có thể tính toán được vị trí sét đánh đang ở xa hay gần. Cùng tìm hiểu cơ chế hình thành sấm sét, lý do tại sao chớp luôn xuất hiện trước, và cách dùng phép đếm giây đơn giản để tự bảo vệ bản thân mỗi khi dông bão ập đến.
Sấm sét là gì và cơ chế hình thành
Hiện tượng phóng điện xảy ra trong khí quyển, giữa các đám mây với nhau hoặc giữa đám mây và mặt đất, được gọi là sét hay tia sét. Quá trình này khởi nguồn từ những đám mây vũ tích, nơi diễn ra sự va chạm liên tục giữa tinh thể băng nhỏ, hạt băng mềm và giọt nước siêu lạnh.
Dưới tác động của dòng đối lưu đi lên cùng trọng lực, các hạt được phân loại theo kích thước; thông qua các va chạm này, điện tích được trao đổi, khiến phần trên của mây tích điện dương trong khi phần giữa hoặc đáy mây mang điện âm. Chính điện tích âm ở đáy mây sẽ gây ra cảm ứng, tạo ra điện tích dương trên bề mặt đất phía dưới.
Khi cường độ điện trường trở nên đủ mạnh, không khí – vốn là chất cách điện – bị phá vỡ, mở đường cho dòng điện phóng ra. Nhiệt độ tại kênh sét có thể đạt mức 30.000 độ C, con số này cao gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh. Ngay sau khi phóng điện, dòng điện cực mạnh làm không khí xung quanh kênh sét nóng lên và giãn nở đột ngột, sinh ra sóng xung kích lan truyền đến tai người nghe dưới dạng âm thanh của sấm.
Vì sao thấy chớp trước khi nghe sấm
Câu trả lời ngắn gọn nằm ở tốc độ truyền dẫn. Ánh sáng di chuyển với vận tốc khoảng 300.000 km/giây. Ngược lại, âm thanh trong không khí chỉ truyền được khoảng 340 mét mỗi giây. Sự chênh lệch này khiến mình luôn nhìn thấy tia chớp trước khi nghe tiếng sấm.
Bạn có thể hình dung, ánh sáng đến gần như tức thì ở khoảng cách của một cơn dông. Còn âm thanh phải mất thời gian để vượt qua không khí. Mỗi giây trễ giữa hai hiện tượng là khoảng cách thực tế mà âm thanh cần đi qua.
Đây là hiện tượng vật lý thuần túy, không phụ thuộc vào cường độ mưa hay vị trí địa lý. Dù sét đánh ở độ cao 10 km hay ngay trên đầu, quy luật tốc độ vẫn không thay đổi. Mình chỉ cần quan sát sự chênh lệch thời gian là đã nắm được nguyên nhân khoa học đằng sau.
Cách tính khoảng cách sét đánh chính xác
Mình có thể áp dụng quy tắc đếm giây ngay khi thấy chớp loé lên. Hãy bắt đầu đếm từ khoảnh khắc ánh sáng xuất hiện cho đến lúc tiếng sấm vang lên. Sau đó, chia số giây thu được cho 3. Kết quả chính là khoảng cách tính bằng kilômét.
Ví dụ cụ thể như sau: nếu mình đếm được 6 giây, vị trí đứng của mình cách tia sét là 6 chia 3, tức 2 km. Nếu con số là 3 giây, sét đánh cách khoảng 1 km. Ngược lại, 15 giây tương đương 5 km.
Phương pháp này dựa trên âm thanh di chuyển khoảng 0,34 km/giây. Phép chia cho 3 giúp quy đổi nhanh chóng sang đơn vị dễ hình dung. Tuy nhiên, đây chỉ là phép tính gần đúng. Nhiệt độ không khí và địa hình có thể làm tốc độ âm thanh thay đổi nhẹ.
Nếu khoảng thời gian đếm được nhỏ hơn 30 giây, mình đang nằm trong tầm ngắm của tia sét. Lúc này cần nhanh chóng tìm chỗ trú ẩn an toàn. Khoảng cách tới phần kênh phát tiếng không nhất thiết là điểm đánh đất chính xác. Sét có thể đánh cách xa nơi có mưa tới 10 đến 15 km. Không nên dùng phép đếm để quyết định ở lại ngoài trời.
Sự khác biệt giữa sét và sấm
Nhiều người thường nhầm lẫn hai ý này vì chúng luôn xuất hiện cùng lúc. Thực chất, sét và sấm là hai biểu hiện khác nhau của cùng một vụ phóng điện.
Sét là dòng điện khổng lồ. Mình nhìn thấy nó dưới dạng tia sáng rạch ngang bầu trời. Sét có thể di chuyển từ mây này sang mây khác, từ mây xuống đất, hoặc thậm chí từ mặt đất ngược lên mây. Loại sét âm từ phần dưới đám mây đánh xuống đất chiếm đến 90%.
Sấm chỉ là âm thanh. Nó không tồn tại độc lập mà là hậu quả của việc không khí bị sốc nhiệt. Khi sét đi qua, nhiệt độ tăng đột ngột khiến không khí giãn nở nhanh. Sóng xung kích tạo ra tiếng nổ mà mình nghe thấy.
Sấm thường đi sau ánh sáng của tia chớp. Tùy thuộc vào khoảng cách và bản chất của những tia chớp, âm thanh sấm nghe được có thể dạng thanh ngắn hoặc dạng âm trầm lớn kéo dài. Ta thấy ánh sáng trước, rồi mới nghe tiếng, vì ánh sáng đi nhanh hơn âm thanh khoảng 1 triệu lần.
Nơi trú sét an toàn và cách phòng chống
Việc tóc dựng đứng hay da tê rát không phải là dấu hiệu chính xác để nhận biết nguy cơ sét. Cách đơn giản nhất là: khi nghe thấy tiếng sấm, bạn đã nằm trong phạm vi bị ảnh hưởng bởi dông. Do tốc độ truyền âm thanh chậm hơn ánh sáng, việc tìm nơi trú ẩn ngay khi nghe tiếng sấm đầu tiên sẽ giúp bạn có thêm thời gian an toàn.
Nơi trú lý tưởng là các công trình kiên cố, có hệ thống điện, nước và kết cấu vững chắc. Đối với phương tiện di chuyển, ô tô có mui cứng, cửa đóng kín là lựa chọn tốt; lớp vỏ kim loại và đường dẫn dòng điện chạy quanh khoang xe mới là yếu tố bảo vệ, chứ không phải lốp cao su. Cần tránh xa các khu vực mở, mái che nhỏ, lều trại và xe mui trần.
Khi ở trong nhà, hạn chế tiếp xúc với cửa sổ, cửa ra vào và các thiết bị điện. Không nên sử dụng khu vực ẩm ướt như phòng tắm, bể chứa nước hoặc vòi nước. Trước khi dông đến, nên rút phích cắm các thiết bị điện, ngắt kết nối dây điện thoại, ăng-ten tivi vì chúng dẫn điện từ lưới bên ngoài, dễ gây sét đánh lan truyền.
Ngoài trời, tuyệt đối không trú dưới gốc cây hay ở những vị trí cao hơn xung quanh. Tránh xa vật dụng kim loại như xe đạp, máy móc, hàng rào sắt. Nếu xung quanh có cây cao, hãy tìm vị trí thấp hơn. Tư thế an toàn nhất là ngồi xổm, khuỵu gối, thu mình lại, hai tay ôm đầu, chỉ để phần mũi bàn chân chạm đất, giảm thiểu diện tích tiếp xúc. Không được nằm duỗi thẳng người hay đứng thành nhóm đông người.
Nếu cảm thấy tóc dựng lên, nghĩa là nguy cơ bị sét đánh đang cận kề. Hãy lập tức cúi người, ngồi xuống, lấy tay bịt tai và không để tay chạm đất. Sau khi dông qua, phải chờ ít nhất 30 phút kể từ tiếng sấm cuối cùng mới được ra ngoài hoạt động trở lại.
