Bí ẩn quanh những tia sét khổng lồ mạnh gấp trăm lần bình thường

Sức mạnh của tia sét lớn nhất từng được phát hiện

Các nhà khoa học lâu nay vẫn tin rằng sét khổng lồ là hiện tượng không hiếm trong tự nhiên. Nhưng một tia sét hình thành cách nay vài năm trong một cơn giông ở Oklahoma, Mỹ, có thể là tia sét mạnh nhất từng được chúng ta phát hiện, ghi hình và nghiên cứu.

Mỗi tia sét bình thường mang trong nó lượng điện tích chưa đầy 5 Coulomb (Cu-lông). Tuy nhiên, tia sét khổng lồ được phát hiện và chụp ảnh lại ở Oklahoma vào năm 2018 chứa trong nó lượng điện tích lên tới 300 Coulomb. Và thay vì đánh xuống mặt đất, tia sét này lại bắn thẳng lên tầng điện ly, khu vực rìa dưới của không gian.

Sự phóng điện hướng lên này bao gồm các cấu trúc được gọi là luồng dẫn có nhiệt độ lên tới 4.400C cùng với các dòng plasma có nhiệt độ gần tương đương. Tia sét khổng lồ này khiến giới khoa học vừa hứng thú vừa khó hiểu về cách thức nó hình thành. Phải tới gần đây, người ta mới đưa ra được lời giải thích về sự hình thành của nó, cũng như các tia sét khổng lồ tương tự.

Một thành viên nhóm nghiên cứu tia sét ở Oklahoma là Levi Boggs, nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Công nghệ Georgia (GTRI). cho biết: "Chúng tôi đã có thể lập bản đồ 3 chiều với tia sét này, với dữ liệu chất lượng cao. Chúng tôi có thể nhìn thấy các nguồn tần số rất cao (VHF) trên đỉnh mây. Thông qua việc sử dụng dữ liệu vệ tinh và radar, chúng tôi có thể thấy vị trí của phần luồng dẫn, vốn rất nóng, nằm ở khu vực trên cao, cách xa phần mây".

Steve Cummer, giáo sư kỹ thuật điện và máy tính tại Đại học Duke, đã nghiên cứu tia sét mới thông qua việc xem xét sóng điện từ mà nó phát ra. Ông điều hành một địa điểm nghiên cứu thời tiết, nơi sở hữu hệ thống cảm biến hiện đại hoạt động liên tục, sẵn sàng nhận tín hiệu từ các cơn bão xảy ra tại địa phương.

Cummer cho biết, các tín hiệu VHF và quang học đã xác nhận một cách rõ ràng điều mà giới nghiên cứu đã nghi ngờ từ lâu, nhưng chưa chứng minh được: Sóng vô tuyến VHF từ tia sét được phát ra từ các cấu trúc rất nhỏ được gọi là dải mang điện tích, thứ luôn nằm ở phần đầu của một luồng sét đang phát triển. Trong khi dòng điện tích mạnh nhất chạy ngay phía sau, trong luồng dẫn.

Nghiên cứu về sét khổng lồ

Hoạt động quan sát và nghiên cứu sét khổng lồ đã được thực hiện suốt 2 thập kỷ qua. Nhưng do không có hệ thống quan sát chuyên biệt dành cho sét khổng lồ nên hiếm khi người ta phát hiện được sự tồn tại của chúng.

Boggs chỉ biết về tia sét ở Oklahoma từ một đồng nghiệp, người cho ông biết rằng một cá nhân mê khoa học đã dùng máy ảnh chuyên biệt chụp được tia sét trong ngày 14/5/2018.

Thật may mắn, sự kiện lại diễn ra gần một địa điểm có hệ thống lập bản đồ sét VHF. Chưa hết, tia sét cũng nằm trong phạm vi phát hiện của hai hệ thống Radar Thời tiết Thế hệ Tiếp theo (NEXRAD) và cũng có thể truy xuất thông tin về nó từ mạng Vệ tinh Môi trường (GOES) của NOAA (Cơ quan Quản lý Đại dương và Khí quyển Quốc gia Mỹ).

Boggs xác định rằng dữ liệu từ những hệ thống đó có sẵn nên đã làm việc với các đồng nghiệp để tập hợp lại và phân tích.

Boggs giải thích: "Dữ liệu chi tiết cho thấy các dải mang điện tích đó đã hoạt động ngay trên khu vực đỉnh mây. Chúng lan truyền đến tận tầng điện ly, có độ cao tới 80km so với mặt đất. Chính chúng đã tạo ra sự kết nối dòng sét giữa phần đỉnh mây và tầng điện ly".

Vậy tại sao các tia sét khổng lồ lại đánh về hướng không gian? Các nhà nghiên cứu suy đoán rằng có thứ gì đó đã chặn dòng điện tích đi xuống phía dưới mặt đất, hoặc hướng sang các đám mây khác.

Các ghi chép về sự kiện Oklahoma cho thấy cơn bão có rất ít hoạt động sấm sét, trước khi nó phát ra tia sét khổng lồ vào không gian.

Boggs nói: "Vì bất kỳ lý do gì, thường thì sẽ ít có hiện tượng phóng điện từ đám mây xuống mặt đất (trong các vụ sét khổng lồ). Dường như đã có hiện tượng tích tụ của điện tích âm. Chúng tôi nghĩ rằng các điều kiện ở phần đỉnh của cơn bão đã làm suy yếu lớp điện tích tại tầng trên cùng, thường là điện tích dương. Trong các trường hợp có ít tia sét như chúng ta đã quan sát được, tia sét khổng lồ chỉ đơn giản là sự giải phóng của lượng điện âm dư thừa đã tích tụ lại trong đám mây".

Hiện giới khoa học ước tính rằng mỗi năm sẽ có từ 1.000 tới 50.000 tia sét khổng lồ xuất hiện.

Link nội dung: https://congdankhuyenhoc.vn/bi-an-quanh-nhung-tia-set-khong-lo-manh-gap-tram-lan-binh-thuong-179220810180149367.htm