Sprite (sét)

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Bức ảnh màu đầu tiên của một sprite, được chụp từ máy bay

Sprite hay Sét dị hình, đôi khi gọi là siêu sét (megalightning) là sự phóng điện quy mô lớn xảy ra cao phía trên các đám mây dông, còn gọi là mây vũ tích, cho ra nhiều hình dạng sáng leo lét trên bầu trời đêm. Chúng được kích hoạt bởi sự phóng điện sét dương giữa mây dông và mặt đất.

Sprite trông như nhưng ánh chớp đỏ-cam. Chúng thường xảy ra theo một cụm ở trên tầng trung lưu với cao độ từ 50–90 km (31-56 dặm) bên trên bề mặt Trái Đất. Nhưng báo cáo rời rạc về việc nhìn thấy sprite ít nhất từ năm 1886, nhưng chúng được chụp ảnh lần đầu vào 6 tháng 7 năm 1989 bởi các nhà khoa học từ Đại học Minnesota và sau đó được ghi hình hàng ngàn lần.

Sprite thỉnh thoảng được gọi không chính xác là sét thượng tầng khí quyển. Tuy nhiên, sprite là hiện tượng plasma lạnh, nó thiếu các kênh nhiệt độ cao của sét tầng đối lưu, do đó nó giống sự phát huỳnh quang hơn là phóng điện sét.

Cái tên gọi Sprite được đặt theo tên của một nhân vật Sprite (linh hồn của không khí) trong vở Giấc mộng đêm hè của Shakespeare.

Một sprite dược nhìn thấy từ Trạm vũ trụ Quốc tế

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Ám chỉ những hiện tượng quang học ngắn ngủi bên trên những đám mây dông có thể được tìm thấy trong những giai thoại từ những năm 1730 (xem Johann Georg Estor). Người đoạt giải Nobel C. T. R. Wilson đã đề xuất vào năm 1925,  dựa trên những lý thuyết, rằng sự đánh thủng có thể xảy ra trên tầng cao của khí quyển và cái được chứng kiến năm 1956 rất có thể là sprite. Chúng được ghi lại bằng hình ảnh lần đầu vào 6 tháng 7 năm 1989 khi các nhà khoa học từ Đại học Minnesota sử dụng camera nhạy sáng vô tình chụp được hình ảnh đầu tiên của cái mà sau này được gọi là sprite.[1] Vài năm sau sự khám phá của chúng, chúng được đặt tên là sprite (tinh linh không khí) bởi bản tính khó nắm bắt của chúng.[2] Kể từ khám phá năm 1989, sprite đã được chụp hàng chục nghìn lần, từ mặt đất, từ máy bay và từ không gian, và trở thành đối tượng bị điều tra ráo riết.

Đặc điểm[sửa | sửa mã nguồn]

Các loại khác nhau của những hiện tượng điện trong khí quyển

Sprite được quan sát ở Bắc Mỹ,[3] Trung Mỹ, Nam Mỹ,[4] Châu Âu,[5] Trung Phi (Zaire), Úc, biển Nhật BảnChâu Á và được tin rằng hầu như xuất hiện suốt những hệ thống dông lớn. Đôi khi còn có một vòng sáng, gọi là "quầng sprite" xuất hiện kèm theo chúng. Quầng sprite là sự phát quang thoáng qua trên tầng cao của khí quyển, hình thành trong một quá trình vật lý tương tự sprite. Như chớp thông thường, Sprite và quầng của nó chỉ diễn ra trong khoảng thời gian rất ngắn, trong vài mili giây. Tuy nhiên nó khác với chớp tầng đối lưu ở chỗ nó thiếu các kênh plasma nóng.

Một đợt sét CG dương giữa mây dông và mặt đất có thể kích hoạt sprite và các hiện tượng phát sáng thoáng qua (transient luminous event) khác. Một lượng lớn điện tích dương được truyền xuống mặt đất khi có sét CG dương và để lại vùng điện tích âm chính của đám mây. Ngay sau đó lớp khí quyển bên trên đám mây dông hưởng ứng tĩnh điện với phần điện tích âm này và sinh ra hiệu điện thế bên trên đám mây. Hiệu điện thế này, tuy là khá nhỏ để kích hoạt sự phóng điện tại ngay độ cao tầng đối lưu của cơn dông nhưng đối với lớp khí quyển rất cao và loãng hơn phía trên độ cao 70 km, nó là đủ để gây ra đánh thủng điện môi không khí và sự phóng điện sẽ xảy ra tại đó. Các kênh dẫn (streamer) phát sinh từ hệ thống kênh của đám mây mang dòng điện tích này lên cao và hình thành sprite mà không làm nóng không khí.[6] Mặc dù vậy, cũng đã có một số quan sát về tia sprite kích hoạt bởi sét âm mạnh dưới mặt đất, cũng được giải thích theo cơ chế tương tự.[7]

Do mây vũ tích thường dày đặc và che kín phần lớn bầu trời bên trên trong cơn dông, việc nhìn thấy sprite trực tiếp (nếu chúng xuất hiện) ở nơi có cơn dông là rất không khả thi. Vì thế để ghi hình được sprite từ thiết bị trên mặt đất, phải thỏa mãn một số điều kiện như sau: cần có tầm nhìn rộng chừng 150–500 km (93–311 mi) ở khoảng cách khá xa từ nơi có cơn dông mạnh mẽ và có phải sét CG dương trong cơn dông, thiết bị ghi hình phải nhạy cảm với sắc đỏ của tia chớp, và bầu trời nơi đó phải rất tối (không có ánh đèn phản chiếu).[8]

Ba kiểu sprite đã được xếp loại bởi Matthew 'Geoff' McHarg Ph.D. (U.AK) thuộc Học viện nghiên cứu Không Lực Hoa Kỳ (và NASA). Sử dụng một máy tăng cường hình ảnh trước máy quay tốc độ cao, McHarg và những nhà nghiên cứu của ông đã đặt tên cho sprite dựa trên những đặc điểm ngoại hình.

  • Ảnh chụp sprite từ Trạm vũ trụ Quốc tế trên vùng trời của Lào.
    Sprite sứa - rất lớn, lên đến 30 x 30 dặm (48 x 48 km).
  • Sprite cà rốt
  • Loại C hay sprite cột. Đây là loại sprite bên trên khí quyển cao của Trái Đất mà vẫn chưa hoàn toàn được hiểu rõ.

Báo cáo có liên quan về sự cố phương tiện hàng không[sửa | sửa mã nguồn]

Video quay một cơn bão từ trên trạm vũ trụ quốc tế ISS. Có thể thấy một chớp sprite xuất hiện ở giây 0:06 trong video.

Sprites đã bị cho rằng là nguyên nhân cho các sự cố tại nạn không thể giải thích được của các phương tiện có tầm hoạt động cao hơn các đám mây bão. Một ví dụ về điều này là sự cố của khinh khí cầu tầng bình lưu của NASA được phóng vào ngày 6 tháng 6 năm 1989, từ Palestine, Texas. Khinh khí cầu phải chịu một sự mất tải trọng không được kiểm soát trong khi bay ở độ cao 120.000 foot (37.000 m) trong cơn giông bão gần Graham, Texas. Nhiều tháng sau vụ tai nạn, một cuộc điều tra đã kết luận rằng một "tia sét" phóng lên từ những đám mây đã gây ra vụ việc.[9] Việc quy kết vụ tai nạn cho một tia sprite đã bị hồi tố, vì thuật ngữ này khi đó chưa được đặt ra cho đến cuối năm 1993.

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ Walter A. Lyons and Michey D. Schmidt (2003).
  2. ^ Sentman, D.D.; Wescott, E. M.; Osborne, D. L.; Hampton, D. L.; Heavner, M. J. (1995). “Preliminary results from the Sprites94 aircraft campaign: 1. Red Sprites”. Geophys. Res. Lett. 22 (10): 1205–1208. Bibcode:1995GeoRL..22.1205S. doi:10.1029/95GL00583. 
  3. ^ Kathy Berry (1994).
  4. ^ Don Savage and Kathy Berry (1995).
  5. ^ Rare Atmospheric Phenomenon Observed from Armagh
  6. ^ “Sprites.ppt” (PDF). 
  7. ^ Lu, Gaopeng; Cummer, Steven A; Blakeslee, Richard J; Weiss, Stephanie; Beasley, William H (2012). “Lightning morphology and impulse charge moment change of high peak current negative strokes”. Journal of Geophysical Research: Atmospheres 117 (D4): n/a. Bibcode:2012JGRD..117.4212L. doi:10.1029/2011JD016890. 
  8. ^ Grønne, Jesper. "Første danske 'red sprites' fanget fra Silkeborg" Lưu trữ August 22, 2012, tại Wayback Machine. Danish Meteorological Institute, 20 August 2012. Retrieved: 20 August 2012.
  9. ^ STRATOCAT (2009). “Data of the stratospheric balloon launched on 6/5/1989 from Columbia Scientific Balloon Facility, Palestine, Texas, US for Molecules observation made fluorescent with a Laser”. Truy cập ngày 18 tháng 2 năm 2009.