Trong số những hiện tượng thiên nhiên gây cho con người cảm giác vừa khiếp sợ vừa ngưỡng mộ, sét đánh luôn đứng ở vị trí hàng đầu. Mỗi năm, hàng triệu tia sét đánh xuống trái đất, tạo ra những âm thanh chấn động và ánh sáng chớp lóa trên bầu trời. Đây không chỉ là biểu tượng của sức mạnh thiên nhiên mà còn là một phần không thể thiếu trong quá trình vận hành của khí quyển. Bài viết dưới đây, Bảo An sẽ giúp bạn khám phá hiện tượng sét đánh một cách toàn diện – từ nguyên nhân hình thành, đặc điểm vật lý cho đến nguy cơ và các biện pháp phòng tránh.
Sét đánh là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa mây với mặt đất. Khi điện tích tích tụ đến một ngưỡng đủ lớn, dòng điện sẽ vượt qua điện trở của không khí và tạo thành một tia sét – luồng điện cực mạnh truyền từ trên cao xuống mặt đất hoặc giữa các tầng mây.
Tia sét có thể dài từ vài trăm mét đến vài chục kilomet, và khi xuất hiện thường kèm theo ánh sáng mạnh gọi là "tia chớp" và âm thanh lớn gọi là "sấm". Chúng ta thường thấy chớp trước rồi mới nghe tiếng sấm vì tốc độ ánh sáng (300.000 km/s) nhanh hơn rất nhiều so với tốc độ âm thanh (~340 m/s).
Các đám mây dông (cumulonimbus) là nơi sản sinh sét. Trong những đám mây này, sự chuyển động mạnh mẽ giữa các hạt nước, tinh thể băng và băng ướt dẫn đến sự va chạm và phân chia điện tích. Quá trình này tạo ra vùng tích điện dương ở phần trên và vùng tích điện âm ở phần dưới đám mây.
Khi sự chênh lệch điện thế giữa các vùng trong mây, hoặc giữa mây và mặt đất, vượt quá ngưỡng cho phép của không khí, một luồng điện sẽ bắt đầu hình thành.
Ban đầu, các "luồng dẫn bậc" (stepped leader) mang điện tích âm từ mây tiến dần xuống đất qua những bước ngắt quãng. Khi gần mặt đất, dòng điện tích dương từ mặt đất hoặc vật cao (như cây, nhà, người...) sẽ hình thành một luồng dẫn ngược.
Khi hai luồng này gặp nhau, dòng điện lớn được giải phóng – đó chính là tia sét chính (return stroke), tạo ánh sáng cực mạnh và nhiệt độ lên tới 30.000°C – cao hơn cả bề mặt Mặt Trời.
Sét giữa mây và đất (Cloud-to-Ground): Loại phổ biến và nguy hiểm nhất đối với con người.
Sét giữa các đám mây (Cloud-to-Cloud): Ít nguy hiểm hơn, thường xảy ra ở tầng cao.
Sét trong cùng một đám mây (Intra-cloud): Gây ra ánh sáng rực rỡ trong mây, ít khi nhìn thấy tia sét rõ ràng.
Sét nhiệt: Xảy ra ở khoảng cách xa, chỉ thấy chớp sáng mà không nghe tiếng sấm do âm thanh không truyền tới được.
Sét từ trời quang (Bolt from the Blue): Xuất hiện khi bầu trời nơi bạn đứng hoàn toàn trong xanh, nhưng lại bị sét đánh từ một cơn dông ở xa.
Ngoài ra còn có các hiện tượng sét đặc biệt như sét hòn (ball lightning), sét đỏ tầng cao (sprite), sét do núi lửa…
Bên cạnh sự nguy hiểm tiềm ẩn, sét đánh còn mang trong mình những đặc điểm vật lý đầy kinh ngạc – thể hiện sức mạnh vượt trội của tự nhiên mà con người vẫn chưa thể mô phỏng hoàn hảo trong phòng thí nghiệm. Các yếu tố như nhiệt độ, điện áp, âm thanh và ánh sáng từ một tia sét đều đạt đến mức “siêu khủng” khiến giới khoa học không ngừng tìm hiểu.
Mỗi tia sét là một hiện tượng phóng điện có dòng điện cực đại dao động từ 30.000 đến 300.000 ampe, với điện áp có thể lên đến từ vài chục triệu đến hàng trăm triệu volt – gấp hàng trăm lần điện lưới dân dụng.
Khi xảy ra phóng điện, không khí xung quanh tia sét bị ion hóa cực nhanh, dẫn đến nhiệt độ tại vùng lõi của tia sét có thể đạt tới 30.000°C – cao gấp 5 lần nhiệt độ bề mặt Mặt Trời (khoảng 5.500°C). Trong khoảnh khắc ngắn ngủi chỉ vài phần nghìn giây, nhiệt độ này đủ để:
Bốc hơi tức thì kim loại, nhựa, bê tông, nước và các chất dễ cháy khác.
Làm tan chảy và biến đổi cấu trúc vật chất mà nó đi qua. Nếu tia sét đánh vào nền cát, các hạt silica (SiO₂) sẽ nóng chảy, tạo thành một dạng “thủy tinh tự nhiên” có hình ống gọi là fulgurite – một minh chứng độc đáo cho sức mạnh và vẻ đẹp của sét đánh.
Kích hoạt phản ứng hóa học trong khí quyển: đặc biệt là phân tách khí nitơ (N₂) và oxy (O₂), từ đó hình thành nitrat (NO₃⁻), góp phần vào chu trình nitơ trong tự nhiên.
Ánh sáng – tia chớp cực mạnh
Khi điện tích được giải phóng, sự chuyển động của các electron với tốc độ rất lớn va chạm với các phân tử khí tạo ra ánh sáng – gọi là tia chớp. Ánh sáng này có thể:
Chiếu sáng cả bầu trời trong đêm tối, đặc biệt khi xảy ra trong hoặc gần các tầng mây thấp.
Phát ra theo nhiều nhánh rẽ ngoằn ngoèo, tạo nên những đường cong ngoạn mục trên nền trời.
Tùy vào cường độ, một số tia chớp có thể gây chói mắt hoặc ảnh hưởng thị lực nếu nhìn trực tiếp ở cự ly gần.
Nhiều người ngạc nhiên khi biết rằng, ánh sáng từ sét đánh có thể nhìn thấy ở khoảng cách trên 50km trong đêm tối nếu điều kiện không khí trong lành và không bị che khuất.
Âm thanh – tiếng sấm gầm vang
Sau tia chớp là tiếng sấm. Sấm sét thực chất là sóng âm sinh ra từ hiện tượng giãn nở đột ngột của không khí bị đốt nóng bởi tia sét. Khi không khí nóng lên đột ngột từ vài chục đến hàng chục nghìn độ, nó sẽ:
Giãn nở cực nhanh, tạo nên sóng xung kích mạnh đẩy không khí xung quanh ra xa.
Tạo ra tiếng nổ lớn (sấm), đôi khi kéo dài thành tiếng gầm vang nếu tia sét có chiều dài lớn hoặc đánh theo đường ngoằn ngoèo.
Khoảng cách giữa ánh sáng và âm thanh cũng giúp chúng ta ước lượng vị trí sét đánh: cứ sau mỗi 3 giây chênh lệch, tia sét được ước tính cách khoảng 1km.
Hiện tượng cộng hưởng âm – thunder roll
Không giống như tiếng nổ đơn thuần, tiếng sấm thường có dạng "lăn dài", do các phần của tia sét đánh không đồng thời tại cùng một điểm mà phân bố theo chiều dài, tạo thành các âm vọng cộng hưởng từ nhiều hướng khác nhau.
Dù đẹp mắt và thú vị, sét đánh lại là mối đe dọa lớn đối với tính mạng con người và tài sản:
Sét có thể gây tử vong nếu đánh trúng trực tiếp hoặc lan truyền qua mặt đất. Các tổn thương do sét bao gồm bỏng nặng, ngừng tim, tổn thương thần kinh, mất trí nhớ ngắn hạn, và mất ý thức.
Trung bình mỗi năm có hàng nghìn người trên thế giới bị thương hoặc tử vong do sét đánh.
Sét có thể làm cháy rừng, nổ máy biến áp, phá hoại thiết bị điện tử và làm sập hệ thống điện. Nhà cửa không có hệ thống chống sét thường dễ bị ảnh hưởng khi tia sét đánh vào ăng-ten, cột thu lôi, mái nhà kim loại.
Đứng tại nơi trống trải, trên đỉnh đồi hoặc cánh đồng.
Cầm vật bằng kim loại như ô, gậy golf, cần câu.
Ở gần cây cao, cột điện, tháp phát sóng trong thời tiết dông.
Sử dụng điện thoại có dây hoặc các thiết bị điện trong nhà trong khi trời mưa to.
Bơi lội hoặc đứng gần mặt nước trong cơn giông.
Khi ở ngoài trời: Tìm nơi trú an toàn trong nhà có hệ thống chống sét; Tránh xa cây to, cột điện, vùng nước; Ngồi thấp xuống nếu không có chỗ trú, hai chân khép lại, không nằm sát đất; Không sử dụng điện thoại, tai nghe, hoặc thiết bị kim loại.
Khi ở trong nhà: Không dùng vòi nước, tắm hoặc rửa tay; Tránh sử dụng các thiết bị điện như TV, máy tính, bếp từ; Đóng kín cửa sổ và tránh tiếp xúc với các khung cửa bằng kim loại.
Lắp đặt hệ thống chống sét:
Cột thu lôi: Gắn trên mái nhà để dẫn tia sét xuống đất an toàn;
Lồng Faraday: Bảo vệ các thiết bị điện tử khỏi nhiễu điện từ;
Thiết bị chống sét lan truyền: Lắp ở tủ điện để ngăn điện áp cao xâm nhập hệ thống điện trong nhà.
Không chỉ gây hại, sét còn đóng vai trò quan trọng trong:
Chu trình nitơ: Tia sét giúp cố định nitơ trong khí quyển thành dạng nitrat dễ hấp thụ, góp phần vào sự phát triển của cây trồng.
Nghiên cứu vật lý plasma: Nhiệt độ và dòng điện trong tia sét là điều kiện lý tưởng để nghiên cứu vật chất ở trạng thái ion hóa.
Cảm hứng cho công nghệ: Các hiện tượng như sét đỏ, sét xanh, sét hòn truyền cảm hứng cho các lĩnh vực công nghệ cao và điện tử.
Tia sét dài nhất từng được ghi nhận: hơn 700 km tại Brazil (2020).
Tia sét kéo dài thời gian lâu nhất: hơn 16 giây tại Argentina.
Nơi có tần suất sét cao nhất thế giới: Hồ Maracaibo (Venezuela), trung bình 260 đêm mỗi năm.
Việt Nam là một trong những quốc gia Đông Nam Á có số lượng ngày có giông sét cao, đặc biệt là miền Nam vào mùa mưa.
Kết luận: Sét đánh là một hiện tượng thiên nhiên kỳ vĩ, vừa đẹp vừa đáng sợ. Nó nhắc nhở con người về sự nhỏ bé trước sức mạnh của tự nhiên, đồng thời mở ra nhiều cánh cửa nghiên cứu khoa học và bảo vệ môi trường. Chúng ta không thể ngăn sét đánh, nhưng hoàn toàn có thể chủ động phòng tránh và giảm thiểu rủi ro từ nó. Hãy hiểu để tôn trọng thiên nhiên, và biết cách sống an toàn trong thế giới đầy biến động này.
Sét đánh là hiện tượng phóng điện trong khí quyển xảy ra khi điện tích giữa các đám mây hoặc giữa mây với mặt đất chênh lệch quá lớn, tạo ra tia điện cực mạnh, đi kèm ánh sáng chớp lóa (tia chớp) và âm thanh vang dội (sấm). Tia sét có thể gây thiệt hại nghiêm trọng nếu đánh trúng người hoặc công trình không có hệ thống chống sét phù hợp.
Hiện tượng sét đánh xảy ra khi có sự tích tụ điện tích trong các đám mây dông – thường là điện tích âm ở đáy mây và điện tích dương ở mặt đất. Khi hiệu điện thế giữa hai vùng này vượt quá khả năng cách điện của không khí, dòng điện sẽ phóng qua không khí và tạo ra tia sét. Quá trình này diễn ra rất nhanh, kèm theo ánh sáng mạnh và âm thanh lớn, có thể gây tổn hại đến người và tài sản.
Để phòng chống sét đánh, cần thực hiện các biện pháp chủ động như:
Ở ngoài trời: tránh xa cây cao, cột điện, không sử dụng điện thoại hay đồ kim loại. Trú trong nhà kín hoặc xe hơi là an toàn nhất.
Ở trong nhà: không tắm, không sử dụng thiết bị điện tử khi có giông; đóng kín cửa sổ và không chạm vào vật bằng kim loại.
Trang bị hệ thống chống sét như cột thu lôi, tiếp địa, thiết bị chống sét lan truyền cho tòa nhà, văn phòng, nhà máy…
Có, người bị sét đánh trúng vẫn có khả năng sống sót, đặc biệt nếu được cấp cứu kịp thời. Mặc dù tia sét mang dòng điện cực lớn, thời gian phóng điện chỉ kéo dài trong vài phần nghìn giây. Tuy nhiên, nạn nhân có thể bị ngưng tim, bỏng nặng, tổn thương hệ thần kinh và cơ bắp. Việc sơ cứu nhanh (hô hấp nhân tạo, gọi cấp cứu) và điều trị đúng cách sẽ tăng tỷ lệ sống sót và phục hồi.
