Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Tia sét”

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào
Không có tóm lược sửa đổi
Dòng 322: Dòng 322:
* [http://www.ncdc.noaa.gov/oa/esb/?goal=weather&file=events/lightning/ Social & Economic Costs of Lightning] from "NOAA Socioeconomics" website initiative
* [http://www.ncdc.noaa.gov/oa/esb/?goal=weather&file=events/lightning/ Social & Economic Costs of Lightning] from "NOAA Socioeconomics" website initiative
* [http://www.wired.com/wiredscience/2009/11/antimatter-lightning/ Signature of Antimatter Detected in Lightning]
* [http://www.wired.com/wiredscience/2009/11/antimatter-lightning/ Signature of Antimatter Detected in Lightning]
* [https://www.youtube.com/watch?v=RDDfkKEa2ls| Tài liệu ngắn về sét từ đất lên mây]


=== Jets, sprites & elves ===
=== Jets, sprites & elves ===
Dòng 331: Dòng 332:
* Barrington-Leigh, Christopher, "''[http://www-star.stanford.edu/~vlf/Antarctica/Palmer/ VLF Research at Palmer Station]''".
* Barrington-Leigh, Christopher, "''[http://www-star.stanford.edu/~vlf/Antarctica/Palmer/ VLF Research at Palmer Station]''".
* [http://www.spritesandjets.com Sprites, jets and TLE pictures and articles]
* [http://www.spritesandjets.com Sprites, jets and TLE pictures and articles]
*[https://www.youtube.com/watch?v=vSCwiQWzMa0| Tài liệu ngắn về sprite]
{{Kiểm soát tính nhất quán}}
{{Kiểm soát tính nhất quán}}
{{Thanh chủ đề|Thiên nhiên|Lịch sử|Paris}}
{{Thanh chủ đề|Thiên nhiên|Lịch sử|Paris}}

Phiên bản lúc 08:00, ngày 24 tháng 1 năm 2020

Một cơn dông mùa hè tại Sofia, Bulgaria.
Sét tại Oradea, Romania.
Thời tiết
Một phần của loạt bài thiên nhiên
Mùa
Mùa xuân  · Mùa hè  · Mùa thu  · Mùa đông

Mùa khô  · Mùa mưa

Bão
Mây  · Bão  · Lốc xoáy  · Lốc

Sét  · Bão nhiệt đới
Bão tuyết  · Mưa băng  · Sương mù
Bão cát

Ngưng tụ của hơi nước

Tuyết  · Mưa đá
Mưa băng  ·
Sương giá  · Mưa  ·
Sương

Khác

Khí tượng học  · Khí hậu
Dự báo thời tiết
Ô nhiễm không khí

Sét hay tia sét là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu đôi khi còn xuất hiện trong các trận phun trào núi lửa hay bão bụi (cát). Khi phóng điện trong khí quyển tia sét có thể di chuyển với tốc độ 36.000 km/s vì sét là sự di chuyển của các ion nhưng hình ảnh của sét là do dòng plasma phát sáng tạo ra nên có thể thấy nó trước khi nghe tiếng động vì tiếng động chỉ di chuyển với tốc độ 1.230 km/h trong điều kiện bình thường của không khí còn ánh sáng đi được 299.792 km/s. Sét đạt tới nhiệt độ 30.000 °C, gấp 20 lần nhiệt độ cần thiết để biến cát silica thành thủy tinh (chỉ cần 1330 °C để làm nóng chảy SiO2), những viên đá được tạo ra bởi sét đánh vào cát gọi là fulgurite (thường nó có dạng hình ống do sét di chuyển vào lòng đất). Có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm.

Sét cũng được tạo ra bởi những cột tro trong những vụ phun trào núi lửa hoặc trong những trận cháy rừng dữ dội tạo ra một làn khói đặc đủ để dẫn điện.

Lý do sét hình thành và nguồn gốc của nó vẫn là một vần đề còn đang tranh luận: Các nhà khoa học đã nghiên cứu các nguồn gốc khác nhau như gió, độ ẩm, ma sátáp thấp khí quyển cho đến ảnh hưởng của gió mặt trời và các hạt tích điện trong năng lượng mặt trời. Các tinh thể băng trong các đám mây có thể là yếu tố quan trọng trong việc hình thành tia sét do nó có thể tạo ra một môi trường tích điện cực trái dấu nhau trong các đám mây dẫn đến việc hình thành sét.

Sấm sét thường được tạo ra bởi các đám mây vũ tích, loại mây thường có độ cao chân mây từ 1–2 km (0.62–1.24 dặm) tính từ mặt đất và độ cao đỉnh mây có thể tới 15 km (9.3 dặm).

Khi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng triệu volt. Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp. Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nổ, đó là "sấm" (vận tốc ánh sáng nhanh hơn vận tốc của tiếng động nên ta trông thấy tia chớp trước). Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng... thì sẽ có hiện tượng phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh.

Một chuỗi sét (thời gian xuất hiện: 0,32 giây)

Lịch sử nghiên cứu

Sét chụp năm 1882.
Bức ảnh tạo sét gây nhiều tranh luận của Nikola Tesla.

Benjamin Franklin (1706–1790) đã cố gắng kiểm tra lý thuyết rằng các tia lửa tạo do sự phóng điện của các quả cầu thủy tinh khi quay cũng giống như các tia sét bằng cách dựng lên một cái tháp có hình nón tại Philadelphia. Trong lúc chờ đợi cái tháp được dựng xong ông nảy ra ý tưởng sử dụng một con diều. Trong cơn dông tiếp theo đó vào tháng 6 năm 1752 ông đã cùng con trai của mình ra thử nghiệm. Ông đã buộc một cái chìa khóa vào đoạn cuối của dây diều và cắm nó xuống đất (ông đã buộc chìa khóa vào dây diều bằng dây lụa loại vật liệu dẫn điện rất kém). Sau một hồi không có chuyện gì xảy ra ông thấy sợi dây bị lỏng và đưa tay lại để buộc nó chặt hơn ngay lập tức một tia sét phang trúng con diều (vì ông trở thành vật dẫn điện). Sống sót sau thí nghiệm này ông đã đưa ra kết luận rằng sét chính là điện.[1][2]

Franklin không phải là người duy nhất thí nghiệm với diều. Thomas-François Dalibard cùng De Lors đã thực hiện cuộc thí nghiệm tương tự ở Marly-la-Ville tại Pháp chỉ vài tuần trước thí nghiệm của Franklin. Trong cuốn tự truyện của mình (viết những năm 1771-1788 xuất bản năm 1790) Franklin đã tự nhận rằng ông đã thực hiện cuộc thí nghiệm của mình sau những người Pháp chỉ vài tuần mà không hề biết về điều này trong năm 1752.

Tin tức về cuộc thí nghiệm này lan rộng ra và những người khác bắt đầu thực hiện lại nó. Tuy nhiên các cuộc thí nghiệm về sét rất nguy hiểm và đôi khi gây chết người. Một trong những cái chết nổi tiếng nhất do bắt chước Franklin là của giáo sư Georg Richmann tại Saint Petersburg, Nga. Ông đã tạo ra một hệ thống thu sét giống như của Franklin, ông đã chạy về nhà khi nghe tiếng sấm lúc đang giảng bài tại học viện khoa học. Ông chạy về với người thợ điêu khắc để có thể ghi lại sự kiện này. Ông đã đặt một quả bóng thủy tinh lên một vòng kim loại gần như hoàn hảo cho một hệ thống thu lôi thời đó nhưng lại quên gắn dây nối đất, kết quả theo báo cáo là khi sét đánh và chạy vào vòng kim loại và bao lấy quả cầu thủy tinh nó tạo ra một cục sét hòn (do không thể chạy xuống đất một cách trực tiếp) đã văng trúng đầu Georg Richmann và giết ông ngay lập tức.[3]

Mặc dù các thí nghiệm của từ thời của Benjamin Franklin đã chỉ ra rằng sét là một sự phóng điện, các lý thuyết tìm hiểu về sét rất ít được cập nhật (cụ thể tại sao nó hình thành) trong 150 năm. Các nguồn động lực cho các nghiên cứu gần đây đến từ lĩnh vực kỹ thuật điện: Các cột điện cao thế khi bắt đầu đưa vào phục vụ các kỹ sư cần biết sét nguy hiểm đến mức nào để có thể bảo vệ các cột điện. Năm 1900, Nikola Tesla đã tạo ra sét nhân tạo bằng một cuộn Tesla cùng các máy phát điện công suất cao đủ để tạo ra sét đủ lớn để xem.[4]

Hình thành

Sự tích điện

H1. Sự va chạm của các tinh thể băng và các hạt graupel gây ra nhiễm điện do cọ xát.
H2. Minh họa phân bố điện tích trong đám mây.

Quá trình tích điện chi tiết vẫn đang được các nhà khoa học nghiên cứu, nhưng đã có một vài ý kiến thống nhất chung. Khu vực trung tâm của đám mây dông là khu vực xảy ra sự tích điện chủ yếu, nơi có luồng không khí di chuyển hướng lên rất nhanh (gọi là updraft) do đối lưu và nhiệt độ từ −15 đến −25 °C (5 đến −13 °F). Ở đó, nhiệt độ thấp cùng với sự chuyển động nhanh của luồng không khí đi lên tạo ra một hỗn hợp gồm các giọt mây trong trạng thái siêu lạnh (tức các giọt ở thể lỏng dưới điểm đóng băng), các tinh thể băng nhỏ và graupel (mưa đá mềm). Dòng không khí đưa các giọt mây siêu lạnh và tinh thể băng nhỏ nhẹ lên trên, về phía đỉnh đám mây dông; trong khi các hạt graupel nặng và đặc hơn có xu hướng rơi xuống phần dưới đám mây hoặc lơ lửng trong không khí. Chuyển động ngược chiều nhau của các hạt ngưng đọng khác nhau sẽ dẫn tới sự va chạm. Khi có va chạm các giữa tinh thể băng và các hạt graupel, các tinh thể băng bị nhiễm điện duơng và hạt graupel bị nhiễm điện âm do cọ xát.

Các tinh thể băng tiếp tục bị đẩy lên phía đỉnh đám mây, và các hạt graupel sẽ lơ lửng hoặc đi xuống phần phía dưới. Kết quả là trong đám mây dông sẽ hình thành hai miền điện tích trái dấu: Miền điện tích âm ở phía dưới và miền điện tích dương ở phía trên. Do tác động của chuyển động không khí đi lên trong cơn bão và gió trên cao trong khí quyển, đỉnh đám mây nơi có điện tích duơng thường bị tản ra theo phuơng ngang một khoảng so với chân đám mây, khu vực này của đám mây dông vì thế trông giống hình cái đe và được gọi là vùng (đỉnh) hình đe.

Trong đám mây còn có thể xảy ra sự tái phân bố điện tích do các loại chuyển động không khí khác. Ngoài ra còn có một khu vực điện tích duơng nhỏ phía gần đáy của đám mây, hình thành do mưa và nhiệt độ ấm hơn gần mặt đất.[5]

Hình thành luồng dẫn

Để xảy ra sự phóng điện trong không khí (tự lực), các điều kiện cần gồm: thứ nhất, phải tồn tại hiệu điện thế cao (ngưỡng vài triệu volt) giữa các khu vực trong không gian để tạo ra điện trường đủ mạnh để làm ion hóa không khí và góp phần hình thành các luồng dẫn (kênh sét); thứ hai là phải có môi trường mang điện trở cao ngăn cản sự trung hòa tự nhiên giữa các điện tích trái dấu - trong trường hợp sét nó là bầu khí quyển. Điện trường được sinh ra giữa các khu vực mang điện tích trái dấu, cường độ của điện trường tăng khi lượng điện tích tăng, chiều của điện trường từ bản dương là mặt đất lên bản âm là chân đám mây.

Hai miền điện tích khác dấu của đám mây dông có thể coi như là hai bản của một tụ điện không khí khổng lồ. Giữa phần chân đám mây dông mang điện âm và mặt đất tích điện dương (do hưởng ứng tĩnh điện) cũng là một tụ điện với không khí đóng vai trò như chất điện môi giữa 2 bản tụ. Tia sét là sự phóng điện - một tia lửa điện khổng lồ xảy ra khi hiệu điện thế giữa 2 bản được nâng dần tới mức đủ lớn để "đánh thủng" điện môi không khí. Người ta hiểu được rằng có sự phân tách và tái hợp điện tích giữa các miền của đám mây, nhưng chi tiết của các quá trình này thì vẫn chưa rõ.

Một lượng điện tích dương tương đương điện tích của đám mây sẽ được tích trên mặt đất do sự hưởng ứng. Lượng điện tích đo tại một điểm cố định trên mặt đất sẽ tăng dần khi đám mây dông tiến gần nơi đó, và giảm đi khi đám mây đi qua, giá trị đối chiếu của điện tích mặt đất có thể biểu diễn gần đúng bằng một đường cong hình chuông.

Luồng dẫn tiếp bậc

Sét đánh khi có sự tiếp xúc của hai luồng dẫn dương (màu xanh, đi lên từ mặt đất) và âm (màu đỏ, đi xuống từ mây).

Một luồng (kênh) khí bị ion hóa hai chiều (gọi là luồng hoặc kênh dẫn sét - "leader") sẽ hình thành giữa các khu vực tích điện trái dấu. Kênh dẫn sét thường lan truyền trong không khí theo hai chiều ngược nhau ở hai đầu kênh, chừng nào chưa gặp và kết nối với vùng tích điện khác dấu với đầu kênh tới. Chẳng hạn đầu âm của kênh dẫn sét sẽ kết nối với vùng mang điện dương trong đám mây trong khi đầu dương của kênh sẽ tới gắn vào vùng mang điện âm. Các luồng dẫn thường không trơn mà bị tách thành nhánh như cành cây. Chúng thường di chuyển một cách không liên tục mà gấp khúc theo từng bậc do đó chúng có tên gọi "luồng dẫn tiếp bậc" (stepped leader), như quan sát thấy trong các video quay chậm tia chớp.

Một đầu luồng dẫn có thể tới lấp đầy khu vực điện tích trái dấu tương ứng trong khi đầu kia vẫn còn hoạt động. Chẳng hạn, trong một tia sét đánh xuống đất, luồng dẫn hai hướng được hình thành giữa các vùng điện tích âm chính và vùng điện tích dương phía đáy của đám mây. Đầu luồng dẫn âm sẽ nhanh chóng hoàn toàn lấp đầy vùng điện tích và tiếp tục lan truyền trong không khí ra ngoài đám mây tới mặt đất mang điện tích hưởng ứng.

Các luồng dẫn âm và dương trong cơn dông di chuyển theo hai hướng ngược nhau: Luồng dẫn dương di chuyển lên trên về phía đám mây theo chiều điện trường, trong khi luồng dẫn âm di chuyển ngược chiều điện trường xuống mặt đất. Mỗi luồng dẫn trong khi di chuyển sẽ tiếp tục thu nhận thêm ion phía đầu luồng và tại đó có thể xuất hiện các nhánh luồng mới, cứ như thế một luồng dẫn vừa lan truyền vừa phân ra nhiều nhánh và nhánh con. Bản chất của sự hình thành kênh sét vẫn chưa được hiểu rõ. Điện trường trong đám mây dường như chưa đủ để tự nó sinh ra kênh dẫn. Một số giả thuyết cho rằng có các dòng electron tương đối tính có nguồn gốc từ tia vũ trụ tới va chạm với các phân tử không khí, gây ra sự lan truyền thác lũ và đóng góp vào sự hình thành kênh sét. [6]

Luồng đi lên

Cường độ điện trường tăng lên khi luồng dẫn tiếp bậc di chuyển xuống mặt đất. Ở trên mặt đất các ion mang điện tích dương bắt đầu tập hợp lại, nhất là ở các chỗ nào đó cao (cây, cột hay các công trình cao). Khi cường độ điện trường đủ mạnh, một kênh ion dương gọi là luồng đi lên có thể phát triển từ những nơi này. Chúng sẽ phóng lên trên để nối vào luồng âm đang di chuyển xuống dưới. Chính việc này quyết định tia sét sẽ đánh vào đâu khi sét đánh xuống đất. Sự phóng điện sẽ xảy ra ngay khi có sự tiếp xúc giữa các luồng này.

Vì có rất nhiều luồng ion dương hình thành khi luồng dẫn âm tiến xuống, luồng nào nối được vào luồng dẫn âm sẽ dẫn cả tia sét vào chỗ mà nó phóng ra, có thể hình dung luồng ion dương giống như một dây câu sét mà nơi nó xuất phát là cần câu vì thế nơi xuất phát nào ở vị trí cao hơn thì xác suất nối được vào luồng ion âm trước sẽ cao vì thế sét thường hay đánh vào những nơi cao và đứng độc lập.

Phóng điện

Hình thành vệt sét

Video tốc độ cao về sét quay chậm (6,200 khung hình/giây)

Hình thức phóng điện mà tia sét thường xuất hiện nhất là dưới dạng vệt sét (stroke). Tia sét chẳng là gì khác ngoài việc trao đổi các hạt (ion dương và âm, electron) để cân bằng lại điện tích và khi thực hiện việc đó nó tạo ra một vệt sét.

Khi các kênh dẫn đã kết nối bắc cầu khoảng cách trong không khí giữa lượng dư điện tích âm trong đám mây và lượng dư điện tích mặt đất dương bên dưới, sẽ có sự sụt giảm đáng kể của điện trở không khí dọc theo kênh sét (đánh thủng). Các electron do đó tăng tốc nhanh chóng tại một vùng xuất phát từ điểm kết nối các luồng ion, sau đó vùng này lan ra toàn bộ mạng lưới kênh với tốc độ nhanh gần ánh sáng. Quá trình này chính là sự tạo thành "vệt sét phản hồi" và cũng là giai đoạn phát sáng mạnh mẽ nhất và rõ rệt nhất của sự phóng điện. Sau khi vệt đầu tiên hình thành sẽ có các vệt tiếp theo.

Một dòng điện cường độ rất lớn (dòng xung) chạy dọc theo kênh plasma từ đám mây xuống mặt đất, làm trung hòa điện tích mặt đất dương khi các electron phóng ra từ điểm sét đánh trên mặt đất đến các khu vực xung quanh, khi đó ta nói có sét đánh. Dòng điện cực lớn này tạo ra sự chênh lệch điện áp xuyên tâm lớn dọc theo bề mặt của mặt đất. Sự chênh lệch điện áp hay "điện thế bước" này gây ra hiện tượng thường gọi là "sét đánh tạt ngang", là nguyên nhân của nhiều trường hợp thương vong do sét hơn là chính sự đánh thẳng xuống. Dòng điện chọn tất cả mọi đường đi có sẵn đối với chúng. Vì thế một phần dòng điện từ vệt phản hồi khi đi vào cơ thể người hoặc động vật (không may đứng gần điểm đánh) thường sẽ đi từ một chân sang chân kia và dần gây tê liệt cơ thể.

Tốc độ dòng điện lan truyền của vệt sét phản hồi được tính khoảng 100,000 km/s.[7] Dòng điện cực lớn nhanh chóng hâm nóng toàn bộ kênh sét, tạo nên một kênh plasma với nhiệt độ rất cao khoảng 50,000 K - làm cho nó phát sáng mạnh mẽ với màu xanh-trắng đặc trưng. Sự hâm nóng không khí gần như tức thì khiến cho không khí giãn nở mạnh, tạo thành sóng xung kích mà âm thanh nghe được gọi là tiếng sấm. Dòng điện thay đổi nhanh chóng cũng tạo ra các xung điện từ (EMP) tỏa ra từ kênh ion.

Nhiều tia sét trên cùng một đường đi

Các máy quay tốc độ cực cao đã chỉ ra rằng sét trên thực tế là gồm nhiều vệt trên cùng một đường đi. Trung bình một tia sét có 3 đến 4 vệt sét hay có thể hơn (có thể nhiều đến 30). Mỗi khi sét hình thành một vệt phản hồi đầu tiên, một vệt khác sẽ xuất hiện chạy lại cùng đường đi đó trong khoảng 40 đến 50 milli giây và thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần như thế tạo ra hiệu ứng ánh sáng nhấp nháy rất nhanh, mắt thường không thể nhìn thấy thông thường chỉ có thể thấy nó ngày càng sáng hơn trước khi biến mất.

Cứ sau mỗi lần trao đổi điện tích thì lần sau lại yếu hơn lần trước cho đến khi luồng trao đổi này mất hẳn.

Các tiếng sấm cũng được tạo ra khi thực hiện việc trao đổi điện tích này.

Sự phóng điện của tia sét có thể sản sinh nhiều loại bức xạ điện từ, từ các dòng plasma rất nóng tạo ra bởi các chuyển động rất nhanh của electron cho đến những ánh chớp rực rỡ của ánh sáng nhìn thấy dưới dạng bức xạ vật đen.

Các loại

Các tia sét khác nhau có các đặc tính cụ thể, các nhà khoa học và dân thường đã đặt tên cho rất nhiều loại sét khác nhau. Hình thức mà sét thường xuất hiện nhất là vệt sét. Một lượng lớn hạt mang điện thường nằm trong các đám mây mọi người không thể thấy chúng trừ khi chúng bắt đầu xáo động và tiến hành trao đổi trong cơn dông.

Có 3 loại sét chính: Sét đánh từ mây xuống đất (cloud to ground, CG), sét giữa các đám mây (cloud to cloud, CC), sét bên trong cùng một đám mây (intra-cloud, IC).

Từ mây xuống đất (CG)

Mây và mây và xuống đất.
Sét từ mây xuống đất tại Hoang mạc Mojave, California.

Sét đánh từ mây xuống đất là hiện tượng phóng điện trong không khí giữa các đám mây tích điện và mặt đất. Nó được hình thành khi các luồng (kênh) dẫn âm di chuyển xuống mặt đất từ trong các đám mây gặp luồng dẫn duơng từ phía mặt đất lên. Sự phóng điện nói chung, gọi là sự chớp, là tập hợp một vài quá trình như đã trình bày: sự đánh thủng trong không khí, hình thành luồng dẫn tiếp bậc (stepped leader), sự kết nối các luồng dẫn, xuất hiện các vệt sét (return stroke).

Đây là loại được biết đến nhiều nhất và được nghiên cứu kĩ nhất. Trong tất cả các loại sét đây là loại đe dọa đến tính mạng, tài sản nhiều nhất vì chúng đánh thẳng xuống đất. Việc nghiên cứu khoa học và đo lường sét, do đó, cũng có thể được thực hiện bằng các dụng cụ ngay trên mặt đất và dễ dàng hơn. Tuy nhiên nó lại là loại ít phổ biến nhất trong các kiểu sét.

Sét dương và sét âm

Sét loại CG có thể mang điện tích dương hoặc âm, nó được xác định bởi hướng của dòng điện (tương tự như hướng dòng điện thông thường) từ đám mây xuống mặt đất. Hầu hết sét đánh từ mây xuống đất là âm, có nghĩa là một lượng điện tích âm được truyền xuống mặt đất và các electron di chuyển xuống dưới dọc theo một luồng dẫn sét. Điều ngược lại xảy ra khi có một tia sét CG dương, trong đó các electron di chuyển theo hướng lên trên dọc theo kênh dẫn sét và một lượng điện tích dương được truyền xuống mặt đất. Sét dương ít phổ biến hơn sét âm và trung bình chỉ chiếm chưa đến 5% tổng số trường hợp sét đánh. [8]

Trái với suy nghĩ trước đây, các tia sét dương không nhất thiết bắt nguồn từ vùng đỉnh mây hoặc vùng tích điện dương phía trên và rồi đánh vào khu vực không có mưa ngoài vùng có dông bão. Niềm tin này dựa trên ý tưởng lỗi thời rằng các kênh dẫn sét là đơn cực trong tự nhiên và có nguồn gốc từ khu vực điện tích tương ứng của chúng. Sét dương có xu hướng xuất hiện với cường độ mạnh hơn loại âm. Sét dương có thể hình thành trong điều kiện có gió đứt thẳng đứng di chuyển phần điện tích dương phía trên của đám mây xuống, hoặc khi vùng tích điện phía dưới đám mây hơn bị mất đi trong giai đoạn tiêu tan của cơn dông, để lại vùng điện tích dương chính phía trên và khi đó sẽ sinh ra sét từ mây xuống đất.

Khi loại sét duơng xuất hiện một lượng cực lớn các sóng ELF và VLF sẽ được tạo ra. Một tia sét âm trung bình mang theo dòng điện 30.000 ampe (30 kA) và truyền điện lượng cỡ 15 coulomb và năng lượng khoảng 1 gigajoule. Tia sét dương đánh xuống đất trung bình có cường độ khoảng gấp đôi dòng cực đại của sét âm điển hình và dòng điện cực đại chúng tạo ra lên tới 400 kA và điện tích ngưỡng vài trăm coulomb.[9][10] Do sức mạnh khủng khiếp hơn của chúng, cũng như vì thiếu cảnh báo, sét duơng đánh nguy hiểm hơn một cách đáng kể. Do xu hướng đã nói ở trên, đối với các tia đánh xuống mặt đất duơng thường tạo ra những dòng điện rất lớn và dòng kéo dài, chúng có khả năng làm nóng các bề mặt lên mức cao hơn nhiều làm tăng khả năng phát sinh các đám cháy. Sét dương có thể là nguồn gốc của các loại sét hướng lên và sét thượng tầng khí quyển. Nó thường xuất hiện trong các cơn bão tuyết, bão tuyết điện hay khoảng kết thúc của một cơn dông.

Mây và mây

Đây là hiện tượng trao đổi hạt mang điện giữa các đám mây với nhau mà không phải đi xuống đất. Nó xảy ra khi đám mây tích điện có tiềm năng tạo sét lại gần hay va vào nhau, môi trường tích điện trong hai đám mây bị xáo động hơn là khi chỉ trong một đám mây, hai đám mây sẽ cố gắng lấy lại sự cân bằng điện tích bằng cách trao đổi các điện tích này với nhau. Nó tạo ra hiệu điện thế dẫn đến việc tạo ra các luồng dẫn xáo động di chuyển qua lại bên trong đám mây tạo ra sét. Đây là loại sét thường gặp nhất. Nó là loại khó nghiên cứu hơn do xảy ra chủ yếu trên các tầng mây cao do đó chỉ có thể đo đạc gián tiếp.

Sét dạng nhện

Sét dạng nhện tại vùng Swifts Creek, Australia.

Một thuật ngữ khác được sử dụng cho loại sét giữa mây và mây hoặc sét mây và mây và xuống đất là "Anvil Crawler" (sét bò đỉnh đe) hay sét hình nhện, do hành vi tích điện, chúng thường xuất phát tại một vùng bên dưới hoặc bên trong phần đỉnh hình đe của đám mây vũ tích và di chuyển "bò" lên giữa các tầng mây phía trên của cơn dông, thường phân ra nhiều vệt sét nhánh rõ rệt.

Chúng được tạo ra khi các kênh sét truyền qua các vùng tích điện theo chiều ngang trong các cơn giông ở giai đoạn trưởng thành. Những vùng điện tích ngang này thường là các khu vực mây phân tầng trong hệ thống bão đối lưu tầm trung (mesoscale convective system). Các tia sét dạng này thường bắt đầu bởi các đợt phóng điện trong đám mây xuất phát từ khu vực mây đối lưu; sau đó đầu âm của kênh sét lan truyền vào khu vực điện tích phân tầng. Nếu kênh sét trở nên quá dài, nó có thể phân thành nhiều nhánh kênh hai chiều và đầu dương kênh sét có thể đánh xuống mặt đất tạo thành sét CG duơng; hoặc nó có thể lan truyền ngang tại mặt dưới đám mây, tạo nên cảnh tượng sét bò trên bầu trời.

Sét nhện thường được thấy khi cơn giông đang di chuyển qua phía trên người quan sát hoặc khi cơn giông đang bắt đầu tiêu tan. Trong các cơn giông đã phát triển tốt và có xuất hiện gió đứt mạnh tại vùng sau đỉnh đe, hành vi bò của sét là rõ rệt nhất.

Sét bên trong mây

Chớp sáng trong đám mây.

Sét có thể xảy ra ngay bên trong cùng một đám mây dông, thường gặp nhất giữa phần đỉnh mây trên và phần dưới của mây. Tia sét dạng này đôi khi có thể được quan sát ở khoảng cách xa vào ban đêm và được gọi là ánh chớp xa, hay "mảng chớp sáng". Trong những trường hợp như vậy, người quan sát có thể chỉ thấy một sự lóe sáng ở các đám mây trên trời mà không nghe thấy tiếng sấm.

Sét đánh ngược

Loại sét đánh ngược lên trên (từ đất lên mây) được hình thành khi các luồng hạt mang điện bắt đầu di chuyển giữa mặt đất và đám mây phía trên. Thường thì loại sét này xuất hiện khá mờ nhạt và rất nhanh nhưng rất nhiều, đôi khi các điện tích dương này sẽ tự phóng lên đám mây mang điện tích âm phía trên nếu chúng đủ mạnh và sẽ tạo thành sét mà không cần luồng dẫn âm di chuyển xuống gần mặt đất. Khi các ion dương tập trung với mật độ đủ cao nó sẽ làm cho nơi mà nó tập trung phát sáng, các thủy thủ thường nói với nhau rằng cột buồm sẽ phát sáng trước khi sét đánh xuống trong các cơn bão ban đêm để tránh xa nó trước khi bị sét đánh. Sét ngược có thể xuất hiện kèm theo sét hình nhện.

Sét khô

Sét đánh khi núi lửa Galunggung phun trào.

Đây là loại sét được tạo thành mà không cần có độ ẩm. Nó thường hình thành trong các trận cháy rừng dữ dội. Hay các cột tro núi lửa bốc lên rất cao và bắt đầu hình thành sét như các đám mây tích điện thường làm. Khi mà tầng trên lạnh và dưới mặt đất nóng một sự đối lưu sẽ diễn ra mang theo cả các hạt mang điện tích dương từ dưới mặt đất - thứ mà sẽ hấp dẫn các điện tích âm tập trung lại và di chuyển xuống đất theo làn khói dẫn điện. Chính vì thế lửa có thể tạo ra sét và sét sẽ tạo ra thêm lửa (thảm họa).

Sét tên lửa

Một sự phóng điện từ đám mây với nhau thường theo chiều ngang tại chân mây, với một kênh phát sáng thường di chuyển với tốc độ cực nhanh trong không trung mà sự di chuyển này có thể trông thấy được bằng mắt thường, trông thường không liên tục.

Sét từ bầu trời xanh

Chú ý: Đây là loại sét hiếm thấy, nó có thể sẽ không giống với bất cứ lý thuyết nào hiện có.

Một tia sét nối vùng đỉnh đám mây hình đe với mặt đất.

Là một loại sét xuất hiện mà không có đám mây ở trên đủ gần có thể thấy rõ ràng để tạo ra nó. Bởi vì tia sét này được hình thành từ các đám mây giông ở xa, nên ở nơi người quan sát sét đánh, bầu trời có vẻ hoàn toàn quang đãng hoặc ít mây. Vì quãng đường mà nó di chuyển cực xa vì thế điện áp của nó cao hơn 6-10 lần cũng như di chuyển xa và lâu hơn 10 lần các tia sét thông thường.

Hoa Kỳ và và vùng núi Rockies của Canada, một cơn dông có thể xảy ra ở trong một thung lũng liền kề và không thể quan sát (nghe hoặc nhìn thấy) được từ thung lũng kia nơi mà có tia sét đánh vào. Khu vực miền núi châu Âu và châu Á cũng có thể có các biến cố tương tự. Ngoài ra, ở các khu vực như vùng vịnh, vùng hồ lớn hoặc đồng bằng mở, khi có một tế bào bão có hoạt động tích điện ở phía chân trời (trong phạm vi 26 km hoặc 16 dặm), việc sét đánh xuống đất ở nơi đó có thể xảy ra và vì cơn bão còn ở rất xa nên sự đánh này được gọi là "sét từ bầu trời xanh" (bolt from the blue). Trái với quan niệm trước đây, loại sét này có thể thuộc loại cả âm hoặc dương. Tia chớp từ bầu trời xanh thường bắt đầu khi có sự phát sinh những tia chớp thường bên trong đám mây trước khi kênh dẫn âm thoát khỏi đám mây và đánh về phía mặt đất cách đó một khoảng đáng kể.[11][12]

Các đợt sét dương thuộc loại này đánh có thể xảy ra trong các môi trường bị gió đứt mạnh, nơi vùng tích điện dương phía trên bị dịch chuyển theo chiều ngang từ khu vực mưa, nó thường xuất hiện bất ngờ và đôi khi rất nguy hiểm vì trông như trời vẫn quang và phía dưới còn chưa mưa.[13]

Vì đặc tính cũng như sức mạnh của chúng và rất khó có thể cảnh báo sự xuất hiện của loại sét này mà nó càng trở nên nguy hiểm hơn. Cho đến thời điểm hiện tại không một máy bay nào có thể còn tồn tại được sau khi bị nó đánh trúng. Sự tồn tại cũng như độ nguy hiểm của loại sét này vẫn không được biết đến cho đến năm 1999 sau khi một chiếc tàu lượn bị đánh trúng và bị phá hủy hoàn toàn đã được xác định là do loại sét này gây ra. Thông tư hướng dẫn AC 20-53A đã được thay thế bởi thông tư hướng dẫn AC 20-53B năm 2006. Tuy nhiên vẫn chưa rõ những quy định an toàn mới có thể bảo vệ các máy bay khỏi loại sét này hay không.

Loại sét này cũng bị tình nghi cho việc chiếc Boeing 707 Pan Am Flight 214 bị nổ tung và rơi xuống thành từng mảnh khi đang bay năm 1963. Vì liên tục bị sét đánh mà các máy bay trong không phận Hoa Kỳ đòi hỏi phải có cây thu lôi để giảm tác hại của sét, nhưng có vẻ vẫn không đủ để chống lại loại sét này.

Sét hòn

Sét hòn có thể là hiện tượng phóng điện trong không khí, đặc tính tự nhiên của loại này vẫn còn đang gây tranh cãi. Từ sét hòn thường được dùng để chỉ các vật phát sáng hình cầu bay lơ lửng có kích cỡ từ hạt đậu cho đến vài mét. Nó đôi khi xuất hiện trong các cơn dông, không giống như các tia sét chỉ xuất hiện với một vệt dài và biến mất sau đó sét hòn có hình cầu bay lơ lửng và tồn tại trong nhiều giây. Sét hòn chỉ được kể lại bởi các nhân chứng chứ không hề được ghi hình lại bởi các nhà khí tượng. Các tài liệu khoa học về sét hòn rất hiếm vì chúng thường xuất hiện bất ngờ và hiếm. Sự tồn tại của nó chỉ được kể lại bởi các nhân chứng nên đôi khi bị thêm thắt khiến nó phần nào không phù hợp.

Các thí nghiệm trong phòng thử nghiệm gần đây đã tạo ra các kết quả rất giống với các sét hòn được báo cáo lại, nhưng hiện tại vẫn chưa có kết luận là có liên quan đến hiện tượng tự nhiên này hay không. Có một giả thuyết cho rằng sét hòn được tạo ra do phản chiếu khi sét đánh vào silicon trong đất một hiện tượng mà các phòng thí nghiệm đã thử nhiều lần. Do các tài liệu nghiên cứu mâu thuẫn lẫn nhau nên quả bóng phát sáng này vẫn là bí ẩn và thường bị cho chỉ là tưởng tượng và chơi khăm. Nhiều báo cáo so sánh việc nhìn thấy sét hòn giống như việc nhìn thấy UFO.

Sét thượng tầng khí quyển

Sơ đồ vị trí xuất hiện của các loại sét thượng tầng khí quyển.

Đã có các báo cáo về các tia sét kỳ lạ trong các cơn bão từ những năm 1886. Tuy nhiên chỉ vài năm trở lại đây các nghiên cứu mới được thực hiện về loại sét này và nó đôi khi được gọi là siêu sét (megalightning).

Sét dị hình (Sprites)

Sét dị hình là một loại sét có quy mô rất lớn nó hình thành trên cả các đám mây bão và mây dông dẫn đến việc nó có rất nhiều hình dạng khác nhau. Nó được kích hoạt bởi các tia sét dương phóng lên trên từ bên dưới từ trong vùng bão hay từ mặt đất. Cái tên Sprites được đặt theo tên của một nhân vật Sprite (linh hồn của không khí) trong vở A Midsummer Night's Dream của Shakespeare. Bình thường chúng trông giống như một đám mây đỏ-cam hay xanh lá-xanh dương với các tua bên dưới và đôi khi còn có một cái vòng ở bên trên. Chúng thường xuất hiện ở khoảng cách 80 km đến 145 km so với mặt đất. Sprites được chụp hình lần đâu tiên vào ngày 06 tháng 7 năm 1989 bởi một nhà khoa học thuộc đại học Minnesota và kể từ khi đó nó được nhìn thấy thường xuyên hơn.[14] Sprites được giải thích như là nguyên nhân gây ra các sự cố tại nạn không thể giải thích được của các phương tiện có tầm hoạt động cao hơn các đám mây bão.[15]

Sét dị hình xanh (Blue jets)

Blue jets thường hình thành phía trên các đám mây bão nó thường trông giống như một ngôi sao băng và di chuyển trong tầng điện li cách mặt đất khoảng 40 km đến 80 km. Chúng sáng hơn các sét dị hình sprites và như cái tên chúng có màu xanh. Tư liệu ghi hình đầu tiên của loại sét này được thực hiện ngày 21 tháng 10 năm 1989, được ghi lại từ tàu con thoi khi nó lướt qua Úc và sau đó bắt đầu có nhiều tài liệu hơn sau nhiều chuyến bay thí nghiệm của Đại học Alaska.

Ngày 14 tháng 10 năm 2001 các nhà khoa học của đài quan sát Arecibo đã chụp được bức ảnh về hai tia sét Blue jets khổng lồ đi cùng nhau xuất hiện ở độ cao 80 km. Hai tia sét xuất phát từ một cơn bão ngoài khơi và biến mất trong giây lát. Một tia sét có tốc độ di chuyển bình thường khoảng 50.000 m/s tốc độ bình thường của các tia Blue jets nhưng nó đã tăng tốc lên 250.000 m/s khi bắt đầu tách ra làm hai và phát nổ khi đi vào tầng điện li. Vào ngày 22 tháng 7 năm 2002 tờ báo Nature đã đăng tin về việc nhìn thấy 5 tia sét Blue jets cực lớn xuất hiện trong độ cao từ 60 đến 70 km trong vùng Biển Đông nó chỉ xuất hiện trong một giây nhưng có hình dáng rất rõ ràng giống như một cái cây hay củ cà rốt.

Sét dị hình Elves

Elves thường xuất hiện một cách mờ nhạt phẳng giống như sóng chấn động của một vụ nổ có đường kính khoảng 402 km nhưng chỉ xuất hiện trong một mili giây chúng bắt đầu hình thành trong tầng điện li phía trên các đám mây bão khoảng 97 km. Màu sắc của chúng vẫn là một câu hỏi nhưng hiện nay hầu hết đều đồng ý rằng nó có màu đỏ rực. Elves được ghi nhận lần đầu tiên khi một tàu con thoi ghi hình được nó trong vùng Guyane thuộc Pháp vào ngày 07 tháng 10 năm 1990. Elves là viết tắt của Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources (Sự phát sáng và nhiễu loạn tần số rất thấp từ các nguồn xung điện). Điều này ám chỉ đến việc quá trình nguồn sáng được tạo ra khi các hạt mang điện va chạm vào các phân tử nitơ (các hạt này có được năng lượng từ các cuộc phóng điện ở tầng điện li).

Sét ngoài Trái Đất

Sét đánh ở phía tối của bề mặt Sao Mộc, được chụp bởi tàu vũ trụ Galileo vào năm 1997
Sét trên Sao Thổ chụp bởi Cassini–Huygens

Sét là hiện tượng phóng điện trong không khí vì thế nó không thể xảy ra trong môi trường chân không ngoài vũ trụ. Tuy nhiên nó lại xuất hiện nhiều trên các hành tinh bằng khí như Sao Kim, Sao MộcSao Thổ. Sét trên Sao Kim vẫn là chủ đề gây nhiều tranh cãi kể từ khi nó được nhìn thấy. Trong các chương trình vũ trụ như Venera của Liên Xô hay Pioneer của Hoa Kỳ nhưng năm 1970 đến 1980 đã bắt được hàng loạt các tín hiệu cho thấy sự có mặt của sét thượng tầng khí quyển của Sao Kim nhưng khi tàu thăm dò Cassini–Huygens lại gần nó thì lại không thấy dấu hiệu của sét. nhưng các tín hiệu mà tàu Venus Express bắt được cho là dấu hiệu của sét trên Sao Kim[16]. Sao Mộc hiện là nơi có tia sét dài nhất được ghi nhận năm 2009, với chiều dài 3.000 km và mạnh hơn 10.000 lần các tia sét trên Trái Đất.[cần dẫn nguồn]

Kích hoạt sét

Sét suýt đánh trúng tàu con thoi trong nhiêm vụ STS-8.

Tên lửa

Sét có thể được kích hoạt bằng cách phóng một tên lửa có dây cước kim loại nối nó với mặt đất vào mây dông. Dây cước sẽ được xả ra khi tên lửa bay lên. Nó sẽ là con đường dễ dàng nhất cho sự trao đổi điện tích giữa các đám mây và mặt đất, nên tia sét sẽ theo dây cước và đi xuống dất tạo thành sét.[17]

Sét cũng có thể được kích hoạt bởi các vật nhân tạo khác như máy bay có thể sẽ kích hoạt sét khi các luồng ion đang tìm đường dễ nhất để di chuyển từ chỗ này sang chỗ khác của đám mây và các máy bay làm bằng vật liệu dẫn điện rất tốt.

Núi lửa

Có ba loại sét kích hoạt bởi núi lửa là:

  • Một vụ phun trào cực lớn đẩy một lượng lớn khí và vật liệu vào tầng khí quyển sẽ kích hoạt sét ngay lập tức. Hiện tượng này được ghi nhận bởi Pliny The Elder trong vụ phun trào núi lửa năm 79 trước công nguyên của ngọn Vesuvius, ông cũng đã chết trong vụ phun trào này.[18]
  • Một loại khác phóng ra từ miệng núi lửa đôi khi có thể dài đến 3 km.
  • Các tia điện nhỏ dài khoảng 1 m tồn tại khoảng vài mili giây.[19]

Laser

Những năm 1970[20] các nhà khoa học đã cố gắng kích hoạt sét bằng laser hồng ngoại hay tử ngoại, nó sẽ tạo ra một đường ion hóa dễ dẫn điện mà từ đó các điện tích sẽ đi theo từ mây xuống đất. Việc này để đảm bảo an toàn cho các bệ phóng tên lửa, các cơ sở điện và những mục tiêu quan trọng khác.

Tại New Mexico Hoa Kỳ các nhà khoa học đã thử nghiệm một hệ thống laser mạnh cỡ terawatt để kích hoạt sét. Các nhà khoa học đã chiếu hệ thống laser cực mạnh vào đám mây để nó hạn chế việc phóng điện vào một khu vực nào đó. Dòng laser sẽ tạo ra một đường ion hóa được gọi là "filaments" (sợi). Trước khi các tia sét đi xuống mặt đất các filament sẽ dẫn các tia sét đến một chỗ định sẵn, nó đóng vai trò như một cột thu lôi. Tuy nhiên các filament này lại tồn tại trong thời gian quá ngắn để có thể kích hoạt sét. Tuy nhiên việc nó làm tăng sự xáo động điện tích trong các đám mây đã được ghi nhận. Theo các nhà khoa học Pháp và Đức những người đã thực hiện thí nghiệm trên, việc phóng một xung nhanh được tạo ra bởi laser có thể sẽ dẫn các tia sét vào nơi được định trước. Các phân tích thống kê cho thấy rằng các xung laser của họ thực sự tăng cường các hoạt động điện trong đám mây dông, nó đã tạo ra một sự phóng điện nhỏ trong các đám mây nơi mà tia laser được chiếu vào.

Năng lượng phóng xạ cao tạo ra khi sét đánh

Đã có lý thuyết về sự hình thành tia X[21] tạo ra khi sét đánh vào năm 1925 nhưng không có bằng chứng cho việc này mãi tới năm 2001-2002, khi các nhà nghiên cứu thuộc trường đại học nghiên cứu mỏ và công nghệ New Mexico đã vô tình phát hiện tia X đang chạy dọc theo dây thử sau khi có sự xuất hiện của các tia sét phía trên. Cùng năm đó đại học Floridaviện công nghệ Florida đã nghiên cứu điện trường tia X bằng một hệ thống anten đặt tại Bắc Florida và đã xác nhận rằng các tia sét tự nhiên có thể tạo ra một lượng lớn tia X. Việc hình thành các tia X bởi sét này vẫn còn đang được nghiên cứu vì nhiệt độ của sét quá thấp (hàng ngàn lần thấp hơn mức cần thiết) để hình thành tia X một cách tự nhiên mà không qua sự phân rã phóng xạ.

Số lượng lớn các nghiên cứu và quan sát khác từ trên các trạm không gian cũng cho thấy sét cũng tạo ra một lượng lớn tia gamma, những điều này đã tạo ra một thách thức mới cho lý thuyết hiện hành về việc hình thành của sét khi chúng có các dấu hiệu của hiện tượng phản vật chất thông qua việc phóng ra các tia phóng xạ.

Từ tính của sét

Việc phóng điện trong không khí của sét sẽ tạo ra từ trường. Các dòng điện cường độ cao sẽ tạo ra từ trường thoáng qua nhanh chóng nhưng cực kỳ mạnh. Bất thứ gì bị sét đánh trúng như đá, đất hoặc kim loại đều sẽ bị từ hóa vĩnh viễn. Hiện tượng này được biết đến như từ trường tàn dư của sét hay LIRM (lightning-induced remanent magnetism). Nó sẽ xảy ra trên những phần dễ dẫn điện nhất và không bị cản trở thường là theo chiều ngang gần bề mặt, tuy nhiên đôi khi nó lại đi theo chiều dọc như các vết nứt, thân quặng, hoặc mạch nước ngầm cung cấp một đường dẫn ít điện trở. Từ trường tàn dư của sét gây ra có thể được nhìn thấy trên mặt đất và việc phân tích các mẫu vật bị từ hóa có thể kết luận sức mạnh của sét đã đánh vào nơi đó cũng như sét là nguồn gốc của các nam châm tự nhiên.

Tiếng động

Do sét là sự phóng điện hay sự di chuyển cực nhanh của các điện tử ma sát vào không khí làm nó trở nên cực nóng có thể hình thành plasma và giãn nở ra, theo thuyết động học thì khi không khí bị giãn nở ra một cách quá nhanh và đột ngột xung quanh tia sét nó sẽ tạo ra một sóng chấn động lan rộng kèm theo tiếng động được biết đến như sấm. Vì có rất nhiều sóng chấn động được tạo ra liên tiếp nhau khi sét hình thành do có rất nhiều tia sét trên cùng một đường đi nên nó không chỉ nghe một tiếng mà rền vang trong một khoảng thời gian tùy theo chiều dài của sét và khoảng cách đến người nghe nó. Các đặc tính của sấm rất phức tạp tùy theo yếu tố hình học của sét như chiều dài, có bao nhiêu tua, độ vọng âm thanh từ mặt đất và có bao nhiêu tia sét trên cùng một đường đi...

Thu thập năng lượng từ sét

Từ những năm 1980 đã có nhiều nỗ lực để thu thập năng lượng từ sét. Khi mà chỉ cần một tia sét cũng chứa một lượng lớn năng lượng, lượng năng lượng này tập trung vào một điểm nhỏ và tồn tại trong thời gian rất ngắn (mili giây) do vậy năng lượng điện này cực cao. Sức mạnh của sét được đề xuất là để tạo ra hydrogen từ nước rồi sử dụng lượng hydrogen này trong khai thác nhiệt điện.

Công nghệ thu sét cần phải tuân theo quy tắc là có thể nắm bắt được các mức năng lượng cao mà tia sét tạo ra. Theo các nhà vật lý Stephen Reucroft và John Swain của đại học Northeastern thì một (chỉ một tia trong nhiều tia trên cùng một đường đi) tia sét chứa khoảng vài triệu jun chỉ đủ để một bóng đèn 100-watt sáng trong 5,5 giờ. Ngoài ra sét đánh khá ngắt quãng, và rất khó để có thể chuyển một lượng điện thế cao thành điện thế thấp trong khoảng thời gian ngắn để có thể tiến hành tích trữ.

Năm 2007, công ty Alternate Energy Holdings (AEH) chuyên tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế đã thử giữ năng lượng của một tia sét. Thiết kế của hệ thống đã được mua từ một nhà phát minh tại Illinois tên Steve LeRoy người đã thắp sáng bóng đèn 60-watt của mình trong vòng 20 phút với việc giữ năng lượng của sét nhân tạo. Theo thiết kế thì một cái tháp sẽ được nối với hai nhánh một nhánh sẽ đẫn một lượng lớn năng lượng xuống đất khi sét đánh và nhánh khác sẽ giữ lại và tích trữ những gì còn lại của lượng năng lượng đó. Theo Donald Gillispie giám đốc điều hành của AEH thì "chúng tôi đã không thể làm cho nó hoạt động", tuy nhiên có nói thêm "Nếu có đủ thời gian và tiền bạc thì có thể làm cho hệ thống này trở nên quy mô hơn... đây không phải tà thuật, đây là toán học và khoa học, hệ thống này sẽ hoạt động được".

Theo Tiến sĩ Martin A. Uman đồng giám đốc của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu sét tại Đại học Florida và là một cơ quan hàng đầu về chống sét thì một tia sét (chỉ một tia trong nhiều tia trên cùng một đường đi) ngoài việc rất nhanh và sáng thì nó chứa rất ít năng lượng của đám mây, để thắp sáng 5 bóng đèn 100-watt trong vòng cả năm thì sẽ cần hàng chục tháp thu lôi mà AEH sử dụng hiện tại. Khi trả lời phỏng vấn trên tờ The New York Times ông đã mô tả một cơn dông là một trái bom hạt nhân khổng lồ nhưng việc thu nguồn năng lượng ấy từ mặt đất là "vô vọng".

Trên thực tế phương pháp thu thập sét dễ nhất mà không cần đợi sét đánh là cách mà Franklin đã làm với con diều của mình, tuy nhiên để thu được năng lượng này cần một công trình rất lớn cũng như khả năng điều phối dòng điện thế cao phải hiệu quả.

Trong tôn giáo

Sét trong các nền văn hóa khác nhau được xem là một phần của thần linh hoặc chính nó là thần linh.

  • Trong đạo Shinto thì Raijin là vị thần của sấm và sét. Ông trong khá giống một con quỷ và phóng sét ra khắp nơi với những cái trống tạo ra sét mà ông thường hay mang theo.
  • Trong đạo Hindu thì Indra là vị thần của mưa và sấm sét đồng thời cũng là vua của vương quốc Deva trong thần thoại Hindu.
  • Trong thần thoại Aztec thì sét là sức mạnh siêu nhiên của một vị thần tên Tlaloc. Tlaloc không chỉ là vị thần của mưa mà còn là thần của bão, của những tia sét gây chết người và bệnh tật.
  • Trong thần thoại Slavic thì vị thần có ngôi vị cao nhất là Perun vị thần của sấm và sét.
  • Perkūnas là thần sấm một trong những vị thần quan trọng trong hệ thống thần linh của vùng Baltic. Trong thần thoại Latvia và Litva thì ông là vị thần của sấm, mưa, núi, cây sồi và bầu trời.
  • Trong thần thoại Bắc Âu thì Thor là vị thần sấm sét với cây búa Mjölnir trên tay ông tạo ra các tia sét và cưỡi cỗ xe sấm ngang qua bầu trời.
  • Trong thần thoại Phần Lan thì Ukko là vị thần của sấm, bầu trời và thời tiết. Từ sấm sét trong tiếng Phần Lan là ukkonen dựa theo tên của vị thần này.
  • Trong kinh Koran của Hồi giáo đã viết:Người là người đã cho các ngươi thấy ánh sáng, sợ hãi và hy vọng, vọng ra từ những đám mây nặng trĩu. Tiếng sấm là các lời răn dạy. Lời của Người vang lên các thiên thần cũng phải kính sợ.
  • Trong nền văn minh Hy Lạp xưa thì Zeus là thần sấm và cũng là chúa tể của các vị thần.
  • Trong nền văn minh Inca thì có ba vị thần có khả năng tạo sấm sét là hai thần sấm ApocatequilCatequil cùng Illapa thần thời tiết.

Tác động

Hậu quả do sét tác động lên con người

Ảnh tia sét đánh vào tháp Eiffel năm 1902

Sét có thể gây thương tích bằng những cách thức sau:[22]

  • Sét đánh thẳng vào vị trí nạn nhân từ trên đám mây xuống.
  • Khi nạn nhân đứng cạnh vật bị sét đánh. Sét có thể phóng qua khoảng cách không khí giữa người và vật. Trong trường hợp này gọi là sét đánh tạt ngang.
  • Sét đánh khi nạn nhân tiếp xúc với vật bị sét đánh.
  • Điện thế bước. Khi người tiếp xúc với mặt đất ở một vài điểm. Sét lan truyền trên mặt đất.
  • Sét lan truyền qua đường dây cáp tới các vật như điện thoại, tivi (vô tuyến), ổ cắm.

Theo thống kê thì sét đánh thẳng là nguy hiểm nhất, cứ 10 người bị sét đánh thẳng thì 8 người chết. Sét đánh tiếp xúc hay tạt ngang cũng rất nguy hiểm. Khi sét đánh xuống cây, thì 1 tia sét có thể giết chết ngay vài người xung quanh. Độ nguy hiểm phụ thuộc vào bản chất của vật bị sét đánh và vị trí tương đối với nạn nhân. Thương vong do điện thế bước nhẹ hơn. Trong một số trường hợp năng lượng tia sét không tiêu tán ngay tại chỗ mà truyền theo mặt đất và khi nạn nhân đứng trên đường truyền đó có thể bị liệt. Trong một số trường hợp tồi tệ nạn nhân sẽ bị vấn đề với việc đi lại sau này. Thường thị điện thế bước chỉ gây những hiệu ứng tạm thời và ít khi để lại hậu quả sau này. Trong thực tế sét lan truyền xuất hiện khi nạn nhân nói chuyện điện thoại, cầm vào các dây cáp, dây anten dẫn từ ngoài vào.

Sét tại vùng hồ Maracaibo, Venezuela

Theo thống kê ở Hoa Kỳ, ngoài 40% nạn nhân bị sét đánh không được biết rõ nguyên nhân, 27% là khi họ đang ở khu vực trống trải, 19% ở gần cây, 8% đang bơi hay ở khu vực gần nước, 3% khi đứng gần máy móc, 2,4% khi đang nói điện thoại, 0.7% liên quan đến đài, tivi, anten...

Các biện pháp chống sét bảo vệ con người[23]

Vì sét là hiện tượng ngẫu nhiên cho nên không có vị trí an toàn tuyệt đối. Tuy nhiên việc chủ động đề phòng tránh sét tìm nơi an toàn hơn có thể làm giảm đáng kể khả năng bị sét đánh. Cần phải hướng dẫn giáo dục phòng chống sét an toàn cho con người.

  • Lên kế hoạch trước

Nghe dự báo thời tiết. Khi nghe bản tin dự báo thời tiết lên kế hoạch làm việc để đề phòng. Khi làm ở khu vực nào đó, để ý trước các nơi có thể trú mưa và tránh sét an toàn. Phải tính được thời gian từ chỗ làm việc đến nơi an toàn. Thường thì cơn dông kéo đến rất nhanh trong vòng 15 phút và di chuyển với vận tốc 40 km/giờ. Nói chung khi đang ở nơi không an toàn thì cần phải để ý đến các dấu hiệu của dông như mây đen, không khí lạnh, gió

  • Thực hiện quy tắc nhìn-nghe:

Khi sét xảy ra, thoạt tiên ta thấy tia chớp loé lên và sau đó là có tiếng sấm kèm theo. Nếu bạn tính khoảng thời gian từ lúc tia chớp loé lên và lúc nghe thấy tiếng sấm thì có thể xác định được khoảng cách tới nơi sét xảy ra. Chia số giây cho 3 ta được khoảng cách đến tia sét. Ví dụ đếm được 3 giây thì sét cách vị trí đứng là 3/3= 1 km. Nên nhớ rằng nếu như khoảng thời gian bạn đếm được từ khi thấy chớp và nghe tiếng sấm nhỏ hơn 30 giây, thì bạn đã nằm trong tầm ngắm của tia sét rồi và phải cẩn thận. Nếu thời gian này nhỏ hơn 20 giây thì phải di chuyển đến nơi an toàn hơn. Khi nghe thấy tiếng sấm đầu tiên bất kể là gì cũng cần phải thấy nguy hiểm đã đến. Sét có thể đánh cách xa nơi có mưa tới 15–20 km.

  • Tránh sét trong nhà

Khi trời sắp xảy ra dông, thì biện pháp tránh sét tốt nhất là nên về nhà. Chỗ an toàn để tránh sét là toà nhà, hay công sở có lắp đặt hệ thống chống sét (đơn giản nhất là cột thu lôi Franklin).. Khi ở trong nhà thì nên đứng xa cửa sổ, cửa ra vào, các đồ dùng điện, tránh các chỗ ẩm ướt như buồng tắm, bể nước, vòi nước, không nên dùng điện thoại trừ trường hợp rất cần thiết. Nên rút phích cắp các thiết bị điện trước lúc có dông gần xảy ra. Với các đường dây điện thoại hay dây điện vì nối với lưới bên ngoài nên rất có thể bị ảnh hưởng sét đánh lan truyền. Nên tránh xa các dây này và các vật dùng điện với khoảng cách ít nhất là 1m. Vô tuyến nối với dây anten để ngoài trời cũng rất cần rút ra khi có dông.

Sét đánh tại Schaffhausen, Thụy Sĩ, năm 2009
  • Tránh sét đánh ngoài trời

Trong trường hợp không kịp chạy tìm nơi ẩn náu an toàn, tuyệt đối không dùng cây cối làm chỗ trú mưa, tránh các khu vực cao hơn xung quanh, tránh xa các vật dụng kim loại như xe đạp, máy, hàng rào sắt...

Tìm chỗ khô ráo, nếu xung quanh có cây cao hơn thì nên tìm chỗ thấp, tìm vị trí cây thấp.

Người ở vị trí càng thấp càng tốt, tay ôm cổ. Phần tiếp xúc của người với mặt đất là ít nhất. Nhón chân, không được nằm xuống đất.

Đứng xa các vật cao, ra ngay khỏi những nơi chứa nước như bãi biển, ao, hồ, mương. Các vùng đỉnh núi hay sườn núi nhô cao cũng rất nguy hiểm. Nếu ở trong rừng thì tìm những nơi cây thấp hơn và thưa để tránh.

Không đứng thành nhóm người gần nhau. Nếu như bạn cảm thấy tóc bị dựng lên (như cảm giác điện khi sờ tay trước mặt tivi) thì điều đó có nghĩa là có thể bị sét đánh bất cứ lúc nào. Lập tức cúi ngồi xuống và lấy tay che tai, không nằm xuống đất hay đặt tay lên đất.

Đối với các vật có bề mặt kim loại như xe buýt, tàu hoả, ô tô,...nếu không thò người ra ngoài và không chạm đến vỏ bọc thì ở những chỗ này là an toàn. Ngược lại đối vơi các ô tô, tàu thuỷ để hở hay không có vỏ bọc kim loại thì lại nguy hiểm.

Sau khi nghe thấy tiếng sét 30 phút thì có thể trở lại làm việc bình thường.

  • Cấp cứu người bị sét đánh:

Ngoài làm cháy, bỏng, sét gây tác hại hệ thần kinh, gãy xương, mất thính giác, thị giác, hay trí nhớ. Người bị sét đánh cần được cứu trợ ngay tức khắc. Nếu người bị sét đánh bị ngất (tim ngừng đập, tắt thở) phải thực hiện khẩn cấp các động tác hô hấp, trợ tim nhân tạo. Tìm những nơi bị gãy, đặc biệt cẩn thận không di dời những nạn nhân nếu nghi ngờ bị gãy cột sống. Để những nơi bị bỏng khô và tìm cách nhanh nhất để nhân viên y tế đến.

  • Không nên làm gì:

Đứng gần vật cao, gần nước, gần cây, gần xe cộ, gần nhà, tại các nơi cánh đồng trống trải, anten, cột cao, gần những đường dây dẫn.

  • Nên làm gì:
    • 1. Nhìn dấu hiệu báo dông (mây đen, gió lạnh...),
    • 2. Nghe dự báo thời tiết khi có ý định đi ra ngoài.
    • 3. Hạ thấp vị trí để hai chân chụm. Không nằm trên đất.
    • 4. Đi vào nhà lớn hay vào xe cộ có mái kim loại (nhớ là không được động tay lên vỏ kim loại).
    • 5. Biết trước nơi an toàn gần nhất và thời gian đi tới đó.

Một số thống kê

Sét chẻ một cây tại Maplewood, NJ

Thống kê tại Việt Nam về các vụ sét đánh chết người trong vài ngày đầu mùa mưa giông 2006 và giữa tháng cuối 6 năm 2007[cần dẫn nguồn]:

  • Khoảng 12 giờ ngày 26 tháng 3, mưa giông kèm sét đánh chết hai anh em ruột người Cơ tu đang tỉa lúa trên rẫy, tại địa bàn thôn A Dinh 2 (thị trấn P’Rao, Đông Giang, Quảng Nam).
  • Khoảng 18 giờ ngày 9 tháng 6, sét đánh chết năm người ở bốn xã thuộc huyện Ân Thi (Hưng Yên). Nạn nhân là ba trẻ em, hai phụ nữ đi chăn bò và gặt lúa.
  • Cũng khoảng giờ này cùng ngày, sét đánh chết hai bà cháu đang gặt lúa ở cánh đồng Trong Chuôm (thôn Yên Ngô, An Bình, Thuận Thành, Bắc Ninh).
  • Trước đó, khoảng 16 giờ cùng ngày, sét đánh chết một khách du lịch Thùy Vân (TP Vũng Tàu).
  • Lúc 7 giờ 20 sáng ngày 1 tháng 7, tại cánh đồng hai xã Hồng Minh và Minh Hóa (Hưng Hà, Thái Bình), sét đánh chết hai người và làm bị thương năm người đều đang làm đồng.
  • Hồi 7 giờ 45 sáng ngày 2 tháng 7, mưa kèm sấm sét đánh chết hai người và làm bị thương ba người cánh đồng thôn Văn (xã Song Lãng, Vũ Thư, Thái Bình).
  • Lúc 17 giờ 35 chiều ngày 2 tháng 7, tại sân bóng đường Trần Văn Hoài, Quận Ninh Kiều (TP Cần Thơ), một cơn mưa lớn kèm theo những tia sét rất lớn, tia sét đã đánh chết Châu Hoàng Tuấn chết ngay tại chỗ, ngoài ra còn nhiều người bị thương nặng và rất nặng.

Trên thế giới:

  • Roy Sullivan là người đang giữ kỷ lục Thế giới Guinness‎ vì đã sống sót sau 7 lần bị sét đánh trong vòng 35 năm.[24]
  • Tháng 7 năm 2007, 30 người đã chết khi bị sét đánh tại một ngôi làng trong vùng núi Ushari Dara phía Tây-Bắc Pakistan.[25]

Tác động lên đồ điện tử

Một chiếc điện thoại sau khi sét đánh.

Điện thoại, modem, máy tính cá nhân và các thiết bị điện tử khác có thể bị hư hỏng do sét đánh, khi chúng đi qua các ổ cắm điện thoại, cáp ethernet, hoặc ổ cắm điện. Với các thiết bị điện khi sét đánh vào các cột điện sẽ làm tăng áp đột ngột làm chập điện và cháy tất cả các linh kiện điện tử. Với những ai đang dùng điện thoại sẽ rất nguy hiểm cho màng nhĩ vì nó sẽ tạo ra một tiếng rít rất to và dài cũng như bị điện giật nếu là điện thoại có dây. Và thậm chí khi không đánh vào đâu sét cũng sẽ tạo ra các xung điện từ mạnh (đặc biệt là sét dương) sẽ phá hỏng các linh kiện điện tử.

Thiết bị chống sét

Cột chống sét đóng vai trò quan trọng trong hệ thống chống sét, bao gồm:

  • Kim thu sét
  • Dây dẫn sét
  • Cọc tiếp địa và dây nối đất
  • Các vật tư khác (đế và trụ đỡ kim, dây neo….)

Cột chống sét thường được đặt trên mái nhà ở vị trí cao và được dây thoát sét dẫn thẳng xuống hệ thống tiếp đất.

Xem thêm

Tham khảo

  1. ^ The Franklin Institute. Ben Franklin's Lightning Bells Lưu trữ tháng 12 12, 2008 tại Wayback Machine. Retrieved December 14, 2008.
  2. ^ Rimstar.org Video demonstration of how Franklin's Bell worked Lưu trữ tháng 8 6, 2016 tại Wayback Machine
  3. ^ Physicists create great balls of fire - fundamentals - 07 June 2006 - New Scientist Lưu trữ tháng 7 19, 2006 tại Wayback Machine
  4. ^ https://www.pbs.org/tesla/ins/lab_tescoil.html. |title= trống hay bị thiếu (trợ giúp)
  5. ^ “NWS Lightning Safety: Understanding Lightning: Thunderstorm Electrification”. National Oceanic and Atmospheric Administration. Bản gốc lưu trữ 30 Tháng mười một năm 2016. Truy cập 25 Tháng mười một năm 2016. Phạm vi công cộng Bài viết này tích hợp văn bản từ nguồn này, vốn thuộc phạm vi công cộng.
  6. ^ Petersen, Danyal; Bailey, Matthew; Beasley, William H.; Hallett, John (2008). “A brief review of the problem of lightning initiation and a hypothesis of initial lightning leader formation”. Journal of Geophysical Research. 113 (D17): D17205. Bibcode:2008JGRD..11317205P. doi:10.1029/2007JD009036.
  7. ^ Idone, V. P.; Orville, R. E.; Mach, D. M.; Rust, W. D. (1987). “The propagation speed of a positive lightning return stroke”. Geophysical Research Letters. 14 (11): 1150. Bibcode:1987GeoRL..14.1150I. doi:10.1029/GL014i011p01150.
  8. ^ “NWS JetStream – The Positive and Negative Side of Lightning”. National Oceanic and Atmospheric Administration. Lưu trữ bản gốc 5 tháng Bảy năm 2007. Truy cập 25 tháng Chín năm 2007.
  9. ^ V.A. Rakov, M.A. Uman, Positive and bipolar lightning discharges to ground, in: Light. Phys. Eff., Cambridge University Press, 2003: pp. 214–240
  10. ^ U.A.Bakshi; M.V.Bakshi (1 tháng 1 năm 2009). Power System – II. Technical Publications. tr. 12. ISBN 978-81-8431-536-3. Lưu trữ bản gốc 12 Tháng Ba năm 2017.
  11. ^ 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. CiteSeerX 10.1.1.308.9842. doi:10.1029/2011JD016890.
  12. ^ Krehbiel, Paul R; Riousset, Jeremy A; Pasko, Victor P; Thomas, Ronald J; Rison, William; Stanley, Mark A; Edens, Harald E (2008). “Upward electrical discharges from thunderstorms”. Nature Geoscience. 1 (4): 233. Bibcode:2008NatGe...1..233K. doi:10.1038/ngeo162.
  13. ^ Lawrence, D (1 tháng 11 năm 2005). “Bolt from the Blue”. National Oceanic and Atmospheric Administration. Bản gốc lưu trữ ngày 14 tháng 5 năm 2009. Truy cập ngày 20 tháng 8 năm 2009.
  14. ^ 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.
  15. ^ 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.
  16. ^ “Venus”.
  17. ^ “rocket 2002 lightning trigger”.
  18. ^ “pliny the younger”.
  19. ^ “Volcanic lightning”.
  20. ^ “laser trigger study”.
  21. ^ [ui.adsabs.harvard.edu/abs/2001GeoRL..28.2141M “"Energetic radiation associated with lightning stepped-leaders". Geophysical Research Letters. 28 (11): 2141”] Kiểm tra giá trị |url= (trợ giúp). 2001. |tên= thiếu |tên= (trợ giúp)
  22. ^ “Quy tắc chống sét bảo vệ con người”.
  23. ^ “Quy tắc chống sét bảo vệ con người”. Truy cập ngày 24 tháng 1 năm 2020.
  24. ^ Campbell, Ken (2000). Guinness World Records 2001. Guinness World Record Ltd. tr. 36. ISBN 978-0-85112-102-4.
  25. ^ “Lightning kills 30 people in Pakistan's north”. 21 tháng 7 năm 2007.

Liên kết ngoài

Jets, sprites & elves