Sấm sét là gì? Tia sét là gì? Tại sao lại có sấm sét?

Sấm sét là một hiện tượng thiên nhiên phổ biến và đầy sức mạnh, thường xuất hiện cùng với những cơn giông bão và mây đen u ám trên bầu trời. Từ xa xưa, con người đã quan sát và cảm nhận sự uy nghiêm của sấm sét, đồng thời thắc mắc về bản chất cũng như nguyên nhân hình thành hiện tượng này. Thực chất, sét hay còn gọi là tia sét, là hiện tượng phóng điện mạnh trong khí quyển xảy ra giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa đám mây và mặt đất. Sấm là âm thanh đặc trưng phát ra do tia sét gây ra, tạo nên sự kết hợp vừa kỳ thú vừa tiềm ẩn nhiều nguy hiểm cho con người và môi trường. Trong bài viết này, bạn hãy cùng Cáp điện VN tìm hiểu sấm sét là gì? Tia sét là gì? Sấm là gì? để hiểu rõ hơn về những hiện tượng này nhé,

Một số định nghĩa về sấm sét là gì?

Sấm và sét ( tia sét)  là 2 hiện tượng khác nhau nhưng lại thường gắn liền với nhau. Để hiểu được chúng ta cùng tìm hiểu 1 số định nghĩa về sấm sét như sau:

Sấm sét là gì?

Sấm sét là hiện tượng thiên nhiên phổ biến gắn liền với các cơn dông bão, biểu hiện bởi sự phóng điện mạnh mẽ trong khí quyển giữa các đám mây mang điện tích trái dấu hoặc giữa đám mây và mặt đất. Khi phóng điện, tia sét lóe sáng và phát ra tiếng nổ gọi là sấm. Tia sét có thể đạt tốc độ lên đến 36.000 km/h và nhiệt độ lên tới 30.000 độ C, đủ để gây thiệt hại nặng về người và tài sản. Tiếng sấm là âm thanh sinh ra do không khí bị nung nóng nhanh chóng bởi dòng điện sét làm không khí giãn nở, tạo sóng âm thanh truyền đi. Hiện tượng sấm sét không chỉ là một biểu tượng của thời tiết nguy hiểm mà còn có những tác động đáng kể đến môi trường và con người trong cuộc sống hàng ngày.

Tia sét là gì?

Sét còn gọi là tia sét, sấm sét, tia chớp, sấm chớp hay lôi điện, là hiện tượng phóng điện xảy ra trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất hoặc giữa các đám mây mang điện tích trái dấu. Đôi khi, hiện tượng này cũng xuất hiện trong các trận vòi rồng, phun trào núi lửa hoặc bão bụi cát. Khi phóng tĩnh điện trong khí quyển, tia sét có thể di chuyển từ đám mây xuống mặt đất với tốc độ rất nhanh, lên tới gần 100.000 km/s. Tia sét chính là dòng chuyển động của các hạt mang điện như electron và ion, tạo thành dòng plasma phát sáng mà ta thấy. Ánh sáng của tia sét đi nhanh hơn âm thanh sấm, vì vậy ta thường nhìn thấy tia chớp trước khi nghe được tiếng sấm. Nhiệt độ của tia sét rất cao, có thể trên 30.000 K, gấp nhiều lần nhiệt độ bề mặt Mặt Trời, đủ để nung chảy cát thành thủy tinh trong tự nhiên.

Sét thường sinh ra từ các đám mây vũ tích (mây dông), cao từ 1-2 km đến có thể lên tới 15 km, và có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm trên Trái Đất. Khi đám mây dông mang điện tích gần mặt đất và gặp vật cao như cây, người hay cột điện, tia lửa điện sẽ phóng xuống, tạo ra hiện tượng sét đánh. Sự phóng điện này cũng phát ra các dạng bức xạ điện từ và âm thanh sấm, âm thanh của sóng xung kích không khí giãn nở đột ngột do áp suất tăng khi phóng điện xảy ra. Nguồn gốc chính xác của sét còn được nghiên cứu kỹ hơn, nhưng liên quan tới sự tích điện, phân cực điện trong đám mây, và các điều kiện khí tượng như gió, độ ẩm, và các yếu tố tự nhiên khác.

Sấm là gì?

Sấm là âm thanh được tạo ra bởi tia sét trong hiện tượng thiên nhiên sấm sét. Khi tia sét phóng qua không khí, nhiệt độ cao làm cho không khí xung quanh bị nung nóng đột ngột và giãn nở rất nhanh, tạo ra sóng xung kích âm thanh mà con người nghe thấy gọi là tiếng sấm. Âm thanh sấm có thể là tiếng nổ lớn đột ngột hoặc là âm trầm kéo dài tùy theo khoảng cách và đặc điểm của tia sét. Vì ánh sáng của tia sét di chuyển nhanh hơn nhiều so với âm thanh, nên ta thường nhìn thấy chớp sáng trước khi nghe thấy tiếng sấm. Hiện tượng sấm là một phần không thể tách rời của sấm sét, biểu hiện các chấn động âm thanh kèm tia sét trong bầu trời mưa giông.

Tại sao lại có sấm sét?

Sấm sét xuất hiện do sự tích điện trái dấu giữa các đám mây trong khí quyển, đặc biệt là các đám mây vũ tích (mây dông). Khi các đám mây tích điện di chuyển gần nhau hoặc gần mặt đất, hiệu điện thế giữa các vùng mang điện tích trái dấu có thể đạt đến hàng triệu vôn. Điện trường mạnh này ion hóa không khí, tạo ra các kênh dẫn sét, dẫn đến sự phóng điện giữa các đám mây hoặc giữa đám mây và mặt đất dưới dạng tia lửa điện – chính là tia sét.

Quá trình này thường bắt đầu với sự phân bổ điện tích dương và âm không đều trong đám mây dông do các hạt mưa, băng đá và các hạt khác tương tác, tạo ra điện trường cực mạnh. Khi điện trường đủ sức phá vỡ không khí, dòng điện phóng qua tạo nên tia sét. Sét phát ra ánh sáng plasma rực rỡ và âm thanh sấm do không khí giãn nở đột ngột tạo sóng xung kích.

Ngoài ra, các yếu tố như gió, độ ẩm, ma sát giữa các hạt trong mây, áp suất khí quyển thấp, và thậm chí ảnh hưởng từ gió mặt trời cũng góp phần vào quá trình hình thành sấm sét. Những cột tro trong phun trào núi lửa hay khói đặc trong cháy rừng cũng có thể dẫn điện, tạo điều kiện cho sấm sét xuất hiện.

Giải thích hiện tượng sét trong tự nhiên

Hiện tượng sét trong tự nhiên hình thành do các đám mây dông (mây vũ tích) mang điện tích trái dấu trong khí quyển hoặc giữa đám mây và mặt đất. Các hạt băng đá trong đám mây va chạm mạnh dưới tác động của dòng không khí đối lưu, tạo ra sự phân bố điện tích âm ở đáy mây và điện tích dương ở đỉnh mây, hình thành điện trường rất mạnh. Khi hiệu điện thế giữa các vùng tích điện đạt ngưỡng vài triệu volt, không khí bị ion hóa tạo thành các kênh dẫn sét – các luồng khí ion hóa làm giảm điện trở không khí.

Quá trình hình thành tia sét bắt đầu khi các kênh dẫn (hay luồng tiên đạo bậc) đi xuống từ đám mây gặp các luồng đi lên từ mặt đất tạo thành đường dẫn liên tục cho dòng điện phóng mạnh, phát sinh tia sét rực sáng và âm thanh sấm đặc trưng do không khí giãn nở đột ngột vì nhiệt độ cao. Sét phân bố thành các loại chính gồm sét giữa mây và đất, sét giữa các đám mây và sét trong đám mây. Hiện tượng sét còn có thể xảy ra trong các điều kiện đặc biệt như trong núi lửa phun trào hay cháy rừng tạo thành đám mây pyrocumulonimbus.

Lịch sử nghiên cứu sấm sét

Lịch sử nghiên cứu sấm sét đã trải qua nhiều giai đoạn phát triển, từ những quan niệm tín ngưỡng ban đầu đến sự hiểu biết khoa học sâu sắc ngày nay. Từ thời cổ đại, con người đã quan sát và thán phục hiện tượng sấm sét, tạo ra nhiều huyền thoại và tín ngưỡng liên quan. Vào thế kỉ thứ 3 TCN, nhà triết học Hy Lạp Aristotle đưa ra giả thuyết rằng sét là ngọn lửa xuất phát từ các đám mây dông, mặc dù chưa nhận ra bản chất điện của hiện tượng này.

Bước ngoặt lớn trong nghiên cứu về sấm sét xảy ra vào thế kỷ 18 với Benjamin Franklin. Năm 1752, ông tiến hành thí nghiệm nổi tiếng dùng diều để chứng minh tia sét là dòng phóng điện tự nhiên, khẳng định bản chất điện của sét. Sau đó, nhiều nhà khoa học khác như Thomas-François Dalibard và Nikola Tesla tiếp tục nghiên cứu, phát triển các lý thuyết và thiết bị liên quan đến sấm sét.

Trong thế kỉ 19 và 20, với sự phát triển của kỹ thuật nhiếp ảnh, quang phổ, radar và công nghệ vệ tinh, các nhà khoa học đã có thể quan sát và phân tích chi tiết hơn về quá trình hình thành, đặc tính và tác động của sấm sét. Các nghiên cứu hiện đại tập trung giải mã cơ chế tích điện trong đám mây, quá trình phóng điện tia sét cũng như dự báo sự xuất hiện của các cơn dông có sấm sét.

Ngày nay, các công nghệ tiên tiến như vệ tinh thời tiết, hệ thống thu sóng điện từ và phân tích dữ liệu lớn hỗ trợ rất nhiều cho việc nghiên cứu và phòng tránh sấm sét, góp phần bảo vệ tài sản và tính mạng con người trên toàn cầu.

Các loại sét phổ biến

Có ba loại sét chính theo vị trí hình thành và hướng phóng điện:

Sét đánh từ mây xuống đất (Cloud-to-Ground, CG):

• Là loại sét phổ biến và nguy hiểm nhất, gây thiệt hại nhiều về tính mạng và tài sản.
• Hình thành khi các luồng điện từ đám mây tích điện âm hoặc dương phóng xuống mặt đất, tạo thành tia sét rẽ nhánh hoặc kênh dẫn trơn.
• Sét CG được nghiên cứu kỹ vì có thể đo lường và quan sát trên mặt đất.

Sét giữa các đám mây (Cloud-to-Cloud, CC):

• Sét phóng điện giữa các đám mây mang điện tích trái dấu.
• Thường xuất hiện dưới dạng các tia sét chạy ngang qua bầu trời, không nối đất.

Sét trong nội bộ đám mây (Intra-Cloud, IC):

• Sét xảy ra bên trong một đám mây duy nhất khi các vùng tích điện trong mây phóng điện với nhau.
• Đây cũng là loại sét phổ biến nhất chiếm phần lớn trong tổng số sét.

Ngoài ra còn có một số loại sét biến thể đặc biệt như:

• Sét dương và sét âm: Sét dương thường có cường độ mạnh hơn và nguy hiểm hơn so với sét âm.
• Sét nhiệt: Sét có tia chớp nhưng không nghe được tiếng sấm do ở quá xa.
• Sét từ mây ra khí quyển: Là sét phóng lên từ đám mây ra lớp khí quyển trên cao, không chạm đất.
• Sét tên lửa: Sét di chuyển theo chiều ngang gần chân mây, có thể quan sát được bằng mắt thường.
• Sét kênh trơn: Loại sét không có sự phân nhánh, tạo thành một kênh sét đơn độc.

Như vậy, các loại sét được phân biệt dựa trên vị trí phóng điện, hướng di chuyển và đặc tính hình thái của tia sét.

Tác động của sấm sét đối với đời sống

Sấm sét có tác động mạnh mẽ và đa dạng đối với đời sống con người và môi trường:

• Tác hại về người và động vật: Sét là một trong những thiên tai nguy hiểm có thể gây tử vong hoặc thương tích nghiêm trọng cho con người và động vật. Trên thế giới, trung bình mỗi năm có hàng nghìn người chết do sét đánh. Sét có thể gây bỏng nặng, tổn thương não và ảnh hưởng đến tim mạch. Ngoài ra, có hội chứng sợ sấm sét (astraphobia) ảnh hưởng tâm lý nghiêm trọng, làm người bệnh hoảng loạn, lo âu, giảm chất lượng cuộc sống.
• Thiệt hại về vật chất: Sét có thể làm hư hại các công trình xây dựng, hệ thống điện, thiết bị điện tử, đường dây tải điện, gây cháy nổ, thiệt hại tài sản lớn. Các công trình công nghiệp, viễn thông, hàng không cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu không có biện pháp chống sét hiệu quả.
• Tác động môi trường: Sấm sét cũng tạo ra lượng lớn nước mưa, cung cấp đạm cho đất, góp phần vào chu trình sinh thái. Tuy nhiên, cũng có những ảnh hưởng xấu như gây cháy rừng, phun trào núi lửa phổ biến trong mùa mưa bão.
• Tác động xã hội: Sấm sét làm gây tâm lý hoang mang trong cộng đồng đặc biệt ở vùng hay xảy ra dông sét mạnh. Nó cũng ảnh hưởng tới hoạt động kinh tế, giao thông vận tải, sản xuất khi thời tiết xấu.

Để giảm thiểu tác hại, việc hiểu biết về sấm sét và áp dụng các biện pháp chống sét hiệu quả rất cần thiết cho bảo vệ tính mạng và tài sản trong đời sống hiện đại

Vai trò của sấm sét

Sấm sét đóng vai trò quan trọng và có cả mặt tích cực lẫn tiêu cực đối với đời sống và môi trường:

Vai trò tích cực của sấm sét

• Bổ sung nitơ cho đất: Sấm sét phá vỡ các phân tử nitơ trong khí quyển, tạo ra các hợp chất nitrat dễ hòa tan trong nước mưa. Những hợp chất này cung cấp dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng và hỗ trợ quá trình sinh trưởng, đóng vai trò quan trọng trong vòng tuần hoàn sinh học. Đây là nguồn cung cấp nitơ tự nhiên hiệu quả, đặc biệt ở những vùng thiếu phân bón nhân tạo.
• Tạo ozone bảo vệ tầng khí quyển: Tia sét phân tách các phân tử oxy tạo ra ozone, giúp hấp thụ tia cực tím gây hại từ mặt trời, giữ cho môi trường sống trên Trái Đất được an toàn hơn.
• Khởi nguồn cho nền văn minh: Theo giả thuyết, lửa do sấm sét tạo ra giúp con người sơ khai sử dụng lửa để sưởi ấm, nấu ăn và phòng vệ trước thú dữ, mở ra một bước tiến lớn của nền văn minh nhân loại.
• Hỗ trợ nghiên cứu khoa học và dự báo thời tiết: Âm thanh và tín hiệu từ sấm sét được các nhà khoa học sử dụng để nghiên cứu cấu trúc tầng khí quyển, dự báo bão và dông, giúp nâng cao khả năng phòng tránh thiên tai.

Vai trò tiêu cực của sấm sét

• Gây thiệt hại về người và tài sản: Sấm sét là một hiểm họa thiên nhiên có thể gây tử vong, thương tích nặng cho con người và động vật, phá hủy công trình, thiết bị điện tử, gây cháy nổ và thiệt hại kinh tế lớn.
• Ảnh hưởng tâm lý: Nhiều người có hội chứng sợ sấm sét (astraphobia), ảnh hưởng đến sức khỏe tâm thần và cuộc sống hàng ngày.
• Gây cháy rừng và thiên tai: Sấm sét có thể là nguyên nhân gây cháy rừng, góp phần vào các thảm họa thiên nhiên nghiêm trọng.

Tóm lại, sấm sét là một hiện tượng tự nhiên có vai trò cân bằng sinh thái, bổ sung dinh dưỡng cho đất và hỗ trợ sự sống, đồng thời cũng là hiểm họa cần được phòng tránh để bảo vệ con người và môi trường.

Trên đây là những thông tin quan trọng về sấm sét là gì? Tia sét là gì? Sấm sét không chỉ là một hiện tượng thiên nhiên kỳ vĩ mà còn mang nhiều ý nghĩa khoa học quan trọng. Hiểu được bản chất của tia sét, nguyên nhân tạo ra hiện tượng sấm sét giúp con người đề phòng và ứng phó hiệu quả với các rủi ro do sấm sét gây ra. Đồng thời, nghiên cứu sấm sét còn có ý nghĩa trong việc bảo vệ tài sản, tính mạng con người và phát triển các công nghệ chống sét tiên tiến. Qua đó, sấm sét cũng phản ánh sự kỳ diệu và phức tạp của tự nhiên, nhắc nhở con người luôn tôn trọng và hòa hợp với môi trường sống xung quanh