Sét thường chỉ kéo dài trong tích tắc, còn sét hòn lại hiện diện dưới dạng những quả cầu sáng. Chúng có kích thước thay đổi từ nhỏ như quả cam đến lớn tới 1,5 mét. Người chứng kiến thường kể lại việc thấy chúng bay ngang qua cửa sổ, kèm theo âm thanh rè rè và mùi ozone.

Cho đến nay, khoa học vẫn chưa tìm ra lời giải đáp hoàn chỉnh cho hiện tượng này. Dù đã ghi nhận hàng trăm trường hợp, việc tái tạo chính xác mọi điều kiện tự nhiên vẫn là thách thức. Bài viết này tổng hợp những thông tin chi tiết nhất về bản chất vật lý của sét hòn.

Sét là gì và cơ chế hình thành tia sét thông thường

Sét là kết quả của quá trình phóng điện quy mô lớn, xảy ra khi điện trường vượt qua giới hạn chịu đựng của không khí, khiến khí quyển bị ion hóa dữ dội. Hiện tượng này thường diễn ra giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa mây và mặt đất.

Trong khoảnh khắc phóng điện, nhiệt độ môi trường xung quanh có thể tăng vọt lên 27.760°C, con số gấp 5 lần nhiệt độ bề mặt Mặt Trời. Sự gia tăng nhiệt độ đột ngột này khiến không khí giãn nở cực nhanh, sinh ra sóng xung kích lan truyền trong không gian và tạo nên tiếng sấm vang dội.

Tia sét thông thường di chuyển với tốc độ khủng khiếp, lên tới 36.000km/h, nhưng thời gian tồn tại của nó rất ngắn, chỉ kéo dài trong vài phần nghìn giây. Trái ngược hoàn toàn với sét thường, sét hòn có cơ chế hoạt động khác biệt.

Loại sét này không phụ thuộc vào đường dẫn sét trực tiếp mà năng lượng được duy trì nội tại thông qua các phản ứng hóa học hoặc trường điện từ tần số cao. Nhờ đó, sét hòn có thể giữ trạng thái plasma ổn định, tồn tại lâu hơn nhiều so với tia sét thông thường, dao động từ vài giây đến vài phút tùy điều kiện.

Định nghĩa và đặc điểm nhận dạng của sét hòn

Sét hòn là các khối cầu hoặc bầu dục phát sáng, dễ nhận diện qua các tiêu chí sau:

  • Kích: Đa phần nằm trong khoảng 1 cm tới 100 cm, trong đó cỡ 40-50 cm là phổ biến nhất; hiếm gặp những quả lớn hơn, thậm chí vài mét.
  • Màu: Ban đầu có thể là trắng, vàng, đỏ, da cam, tím hay xanh lục, nhưng sắc thái sẽ biến đổi liên tục theo thời gian. Ví dụ, màu tím thường chuyển sang da cam, rồi đến trắng và đỏ trước khi tan biến.
  • Thời: Tồn tại rất ngắn, thường dưới 5 giây, dù đôi khi cũng kéo dài trên 1 phút.
  • Hướng: Di chuyển chủ yếu song song với mặt đất, với vận tốc vài mét mỗi giây.
  • Kèm: Âm thanh đi kèm thường là tiếng rít hoặc huýt sáo.
  • Mùi: Để lại hương vị gắt đặc trưng của ozone, lưu huỳnh cháy hoặc oxit nitric.
  • Thành phần: Máy đo quang phổ xác nhận sự hiện diện của silic, sắt và canxi trong quả cầu, những nguyên tố vốn có sẵn trong đất địa phương.

Các giả thuyết khoa học về nguyên nhân hình thành

Ba mô hình lý thuyết chính đã được giới nghiên cứu đưa ra để lý giải nguồn gốc vật lý của hiện tượng này. Đầu tiên là giả thuyết Silica (SiO2), cho rằng khi sét đánh vào vùng đất chứa nhiều silica, nhiệt độ cực cao khiến lớp đất bốc hơi thành các hạt nano. Những hạt này kết dính với nhau nhờ lực tĩnh điện, phản ứng hóa học giữa silic và oxy trong không khí sinh ra ánh sáng rực rỡ.

Thứ hai là giả thuyết Plasmoid, được Học viện Không quân Mỹ công bố năm 2013. Theo đó, đã sử dụng tia lửa điện công suất cao cùng dung dịch điện giải và điện cực để tạo ra một quả cầu plasma trắng, mô phỏng "plasmoid áp suất không khí giống sét hòn" và duy trì trạng thái này trong 8 giây.

Cuối cùng là giả thuyết Soliton-Maser do Pyotr Kapitsa và Peter H. Handel đề xuất, cho rằng sét hòn ngoài trời hình thành từ maser khí quyển phát ra sóng đứng siêu cao tần UHF.

Trường điện từ định xứ (soliton) lúc này hoạt động như một quả cầu có thể quan sát được, qua đó giải thích khả năng né tránh các điểm cao của hiện tượng. Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có phòng thí nghiệm nào tái tạo chính xác 100% các điều kiện tự nhiên, nên dữ liệu chủ yếu dựa trên báo cáo nhân chứng và phân tích quang phổ.

Hành vi kỳ lạ và khả năng tương tác với môi trường

Khác biệt rõ rệt so với các hiện tượng điện thông thường, hành vi của sét hòn thể hiện khả năng tương tác phức tạp với môi trường. Nhiều nhân chứng xác nhận khả năng xuyên thấu vật liệu cách điện như kính hay composite, thậm chí vượt qua cả rèm cửa.

Về vị trí xuất hiện, chúng có xu hướng lảng tránh những khu vực cao như vách núi hay tòa nhà chọc trời, thay vào đó tập trung ở cánh đồng trống trải hoặc không gian kín đáo. Di chuyển của chúng mang tính định hướng, bay vòng quanh con người, lướt qua nội thất và đôi khi truy đuổi xe cộ, nhưng lại ít bị thu hút bởi dây dẫn kim loại.

Cơ chế tự phân rã của chúng gồm hai dạng: nổ nhanh kèm tiếng ồn lớn hoặc phân rã im lặng chậm rãi, để lại sương mù, hiếm khi tách thành nhiều mảnh nhỏ. Trong quan sát thực tế, kỹ sư I.

Motsalop ghi nhận một quả cầu xanh kích thước bằng hạt đậu rời khỏi lò hơi khi đạt đường kính 4-6 cm, sau đó lượn quanh bàn và phát nổ. Báo cáo của McNally năm 1966 cũng mô tả trường hợp quả cầu tiếp xúc với bình nước, khiến nước sôi lên ngay lập tức.

Mức độ nguy hiểm và rủi ro khi tiếp xúc

Sét hòn chứa nguồn năng lượng lớn. Chúng tôi phân tích các rủi ro cụ thể như sau:

  • Phá hủy vật liệu: Làm cháy đồ đạc, nóng chảy kim loại. Hư hỏng hệ thống điện, cắt đứt dây điện thoại.
  • Gây thương tích: Phân rã gây nổ có thể choáng người đứng gần. Vụ nổ Devonshire năm 1638 khiến 4 người thiệt mạng và 60 người bị thương.
  • Tác động sinh học: Ít người tử vong hơn động vật. Chuồng bò ở Jim Thorpe ghi nhận 11 trong 12 con bò chết. Một bé gái đá vào quả cầu thì bé vô sự, con mèo trong lòng chết ngay.
  • Nhiệt độ & Áp suất: Dù ít cảm thấy nóng khi quan sát, nhiệt độ bên trong cực cao. Tiếng xèo xèo khi chạm nước giống kim loại nung đỏ.

Chúng tôi ghi nhận trường hợp tử vong đầu tiên vào ngày 12/10/1638. Giới quân sự gọi hiện tượng này là "foo fighter" trong Thế chiến II. Phi công thấy chúng bay dọc cánh máy bay.

Biện pháp an toàn khi gặp mưa giông và sét

Khi thời tiết xấu, chúng tôi khuyến nghị thực hiện các bước cụ thể sau:

  • Tránh xa cửa sổ: Đứng cách xa cửa ra vào, cửa kính. Không trú mưa dưới gốc cây.
  • Ngắt thiết bị điện: Rút phích cắm trước khi mưa đến. Dây dẫn ngoài trời dễ bị sét lan truyền.
  • Tư thế an toàn: Nếu ở ngoài trời, chụm chân, cúi người sát đất. Không nằm xuống. Bịt tai bằng tay.
  • Tránh vật dẫn điện: Không cầm đồ kim loại. Không dùng điện thoại không dây.

Trường tác động của sét đánh xuống đất có thể rộng tới 10 km. Năng lượng trong nhà kín thường chỉ khoảng 10 jun. Cấu trúc dẫn điện giúp giảm thiểu rủi ro. Chúng tôi nhấn mạnh việc tuân thủ quy trình này là cách bảo vệ.