Xem mẫu
- Khí quyển và hải dương
Sấm và chớp
Mưa giúp hình thành nên diện mạo của Trái đất. Năng lực định dạng của nó một
phần là bản chất hóa học, một phần là cơ học.
Kiểm tra hoạt động hóa học của giáng thủy, chúng ta phải ghi nhớ rằng mưa và
tuyết không phải là một dạng điển hình của nước tinh khiết. Trong bầu khí quyển,
nước hấp thụ khí thiên nhiên như oxy, nitơ và carbon dioxide.
Các chất khí được hấp thụ trong mưa nhìn chung có tỷ lệ như sau: nitơ 64,47%;
oxy 33,76% và carbon dioxide 1,77%. Các tỷ lệ này khá khác so với tỷ lệ trong
bầu khí quyển. Ví dụ, hàm lượng carbon dioxide của mưa lớn gấp từ 30 đến 40 lần
hàm lượng carbon dioxide trong bầu khí quyển.
Ngoài các chất khí thiên nhiên trong bầu khí quyển, mưa có thể hấp thụ các chất
gây ô nhiễm của ngành công nghiệp như nitric acid, sulfuric acid và muối; mưa
cũng hấp thụ các vi sinh vật và những lượng lớn bụi. Mưa chuyển hoàn toàn lượng
phức hợp này đến mặt đất, cây và đến mọi thứ khác mà nó chạm tới.
Chất thải công nghiệp, như sulfuric acid, có thể phần nhiều làm tăng độ acid thiên
nhiên của mưa. Thuật ngữ mưa acid được sử dụng để mô tả cơn mưa có lượng
acid hoàn toàn không tự nhiên - lượng acid có thể làm hại đến đất, thực vật và
những hồ nước mà nó rơi xuống. Mưa acid trở thành mối quan tâm lớn về môi
trường vào những năm 1980.
Hàng trăm hồ nước tại phía đông bắc Hoa Kỳ, nam Canada và Nga hiện nay
không có bất cứ sự sống dưới nước nào do sự acid hóa của mưa. Nhiều khu rừng
- Khí quyển và hải dương
tại những vùng cao của Hoa Kỳ và Canada, và thậm chí là tại những vùng thấp
hơn của châu Âu, cũng bị ảnh hưởng nghiêm trọng.
Những nỗ lực kết hợp giữa Canada và Hoa Kỳ được thực hiện từ năm 1989 nhằm
cắt giảm một nửa lượng khí thải sulfur dioxide (từ 20 triệu xuống 10 triệu tấn trên
một vùng của Hoa Kỳ) trước năm 2000. (Xem mục “Mưa acid”).
Mưa cũng ảnh hưởng đến đá và đất mà nó rơi xuống. Do nó chứa oxy, nên mưa
oxy hóa, hay “làm gỉ sét”, nhiều loại chất khoáng khác nhau như sắt. Chất hữu cơ
mà nó chứa oxy hóa các loại chất khoáng khác như thạch cao.
Carbonic acid trong mưa phân hủy đá vôi và cẩm thạch, carbonate của magnesia
và những loại chất khoáng khác. Cái gọi là “mạch ống” và “lỗ rút nước” trong đá
vôi là những khoang hở hình phễu bị mưa ăn mòn. Nếu không có đất trên bề mặt
để lấp đầy các lỗ hổng đó, thì chúng ăn sâu hơn và có thể cuối cùng trở thành hang
động. Vùng Karst tại Slovenia và Croatia bị lỗ chỗ các lỗ hổng như vậy.
Mưa cũng phân hủy đá granite, làm cho đá lỏng đi đến nỗi có thể đào bằng cái mai.
Ví dụ như tại Washington, D.C., đá granite bị mưa phân hủy được tìm thấy có độ
sâu từ 24 đến 30m.
Trong một số trường hợp khi mưa bị đá hấp thụ, cuối cùng hình thành nên một
hợp chất hóa học chứa nước; quá trình mà đá trải qua một sự thay đổi như vậy gọi
là quá trình thủy hóa. Ví dụ, thạch cao khan bị biến thành thạch cao. Khối lượng
của nó tăng lên khoảng 33% trong quá trình thủy hóa này.
Hoạt tính hóa học của mưa
Hoạt tính hóa học của mưa có thể thấy rõ ràng. Một trận mưa lớn có thể tẩy trôi và
để lại dấu vết trên một con đường hay lối đi dơ, để lại các rãnh nước ngay sau đó.
Khi mưa lớn, nó có thể cuốn trôi đất mạnh như một con sông.
- Khí quyển và hải dương
Những nơi có cây và thực vật giữ đất, sự xói mòn này bị giảm đi. Nhưng tại những
nơi đất không có sự bảo vệ của cây, thì sự xói mòn có thể xảy ra với tỷ lệ nhanh
chóng một cách đáng ngạc nhiên.
Việc phá rừng do đó có thể góp phần lớn tăng lên sức phá hủy của mưa. Nhiều
vùng của Tây Ban Nha, Hy Lạp, Thổ Nhĩ Kỳ và châu Phi bị con người chặt đốn
cây, rồi sau đó mưa làm xói mòn đất.
Cơn mưa xối xả có thể gây ra những trận lụt bùn lớn hay khiến cho sạt đất. Mưa
góp phần vào làm sạt lở đất bằng cách tăng trọng lượng đáng kể cho đất và hoạt
động như một chất bôi trơn trong vận động của đất: trong một số trường hợp, lở
đất kéo theo các khối lớn của vụn đá, cả lớn và nhỏ, chảy xuống với một tốc độ
nhanh.
Hoạt động xói mòn khác
Mưa gây ra những vận động ít gây hại khác của đất, những vận động dù sao cũng
đóng một phần quan trọng trong việc định hình đất. Khi đất xốp dọc các bờ của
một con sông bị những cơn mưa lớn làm ướt sũng, nó có thể sụt xuống nước đang
chảy.
Loại hoạt động này gây ra nhiều sự xói mòn ven bờ sông xảy ra tại các vùng mưa.
Qua thời gian, kết quả có thể là sự hình thành một thung lũng rộng.
Tại những vùng khô hạn, cơn mưa lớn hiếm xảy ra có thể tạo thành những con đèo
dốc trên đất khô, xốp. Hiện tượng này có thể thấy rõ ràng tại vùng hẻm núi của
Arizona.
Mưa cũng tạo ra những dạng đất kỳ lạ gọi là trụ đất - những ngọn tháp cao bằng
đất bị đá bao phủ. Dù chỉ là những cột đất sét rắn, nhưng các trụ đất được bảo vệ
bởi những lớp đá phủ có khả năng chống lại sức mạnh xói mòn của mưa. Đất sét
- Khí quyển và hải dương
không được bảo vệ bị cuốn trôi đi. Nếu đá rơi ra, thì cột đất sớm bị ăn mòn bằng
mặt đất. Các trụ đất loại này đặc biệt có nhiều tại Tirol của châu Âu và tại dãy
Himalaya.
Tuyết cũng có thể gây ra sự tàn phá lớn, đặc biệt là tại các vùng núi. Trên sườn núi
dốc, ít cây, một sự tích tụ tuyết lớn đột ngột có thể bắt đầu giai đoạn tuyết lở. Lở
tuyết có thể chảy xuống các sườn núi với tốc độ 65 đến 320km một giờ. Một trận
lở tuyết lớn có thể phá hủy mọi thứ trên đường đi của nó. Mỗi năm, có khoảng 140
người Mỹ bị mắc kẹt trong các trận lở tuyết, trong đó có hơn một tá người bị thiệt
mạng.
- Khí quyển và hải dương
Chân dung của một tia chớp
Chớp được sinh ra bởi một loại mây rất đặc biệt, mây bão dông tích vũ. Loại mây
này phát triển một vùng tích điện dương trong các phần trên đông của nó, và một
vùng tích điện âm tại đáy của nó.
Người ta vẫn chưa thể hiểu hoàn toàn về việc nó xảy ra như thế nào. Nhiều chuyên
gia tin rằng sự chia vùng tích điện là do các sự vận động khác nhau của không khí
trong một đám mây gây ra.
Đám mây dông điển hình bắt đầu hình thành khi một khối không khí ấm di chuyển
lên trên. Khối không khí này đem theo một lượng lớn hơi nước. Khi khối này bay
lên, nó lạnh đi và bằng cách đó nó hình thành nên một đám mây.
Nước thường đóng băng tại nhiệt độ 00C. Tuy nhiên, dưới những điều kiện nào đó,
nó duy trì dạng lỏng tại những nơi có nhiệt độ thấp hơn nhiều. Ở trạng thái này,
nước bị chậm đông. Các giọt nước hình thành nên mây dông đều có trạng thái
chậm đông như vậy. Tại những nơi có nhiệt độ thấp bằng -400C, các giọt nước
cuối cùng chuyển thành những cục đá nhỏ.
Cục mưa đá và vụn băng. Một số các giọt nước đóng băng đông lại với nhau, hình
thành nên các cục mưa đá. Trọng lượng tương đối nặng của các cục mưa đá làm
cho chúng rơi xuống. Khi rơi xuống, chúng liên tục va vào các giọt nước chậm
đông đang di chuyển lên trên. Nước trong mỗi giọt nước đông lại trên cục mưa đá
mà nó chạm vào, và kích thước của cục mưa đá dần dần tăng lên.
Cứ mỗi lần va chạm với một giọt nước, một cục mưa đá được tích điện âm. Hàng
triệu sự va chạm như vậy giữa các giọt nước và cục mưa đá trong mây có thể tạo
ra tích điện, gây ra một tia chớp.
- Khí quyển và hải dương
Cùng lúc đó, các vụn băng nhỏ nứt ra từ các giọt nước khi chúng đông lại. Những
vụn băng này truyền sự tích điện dương. Những luồng không khí đang dâng lên
đưa các vụn băng tích điện dương này lên đến những nơi cao hơn của mây.
Khi các vụn băng tích điện dương tăng lên trong mây, các cục mưa đá tích điện âm
rơi xuống đáy, nơi có không khí ấm hơn. Với nhiệt độ cao hơn, các cục mưa đá tan
ra thành những giọt nước lớn. Quá trình này có thể tiếp tục trong một hay nhiều
giờ.
Trong suốt quãng thời gian này, các nhà khoa học tin rằng toàn bộ đám mây hoạt
động như một máy phát khổng lồ, tạo ra gần 1 triệu kw điện. Mây cũng hoạt động
giống một cục pin trữ khổng lồ, với cực dương tại đỉnh và cực âm nằm bên dưới
đó khoảng vài dặm. Giữa hai cực, có một sự khác biệt về điện áp là 100 triệu Volt.
Sự phóng điện khởi động. Trong khi quá trình tích điện chính xảy ra, một ổ tích
điện dương nhỏ hơn được hình thành tại chân mây, bên dưới cực âm.
Một sự phóng điện khởi động nhảy từ túi điện dương này sang cực âm, một
khoảng cách ngắn bên trên. Lúc này tất cả những sự phóng điện dương thấp hơn,
cũng như một số điện tích âm, đều bị vô hiệu hóa. Hơn nữa, con đường mà điện
tích xuất hiện trên đó vẫn có tính dẫn điện. Mặc dù hiện nay nó chuyển sang phần
còn lại của điện tích âm. Điện tích âm tiếp tục di chuyển xuống dưới, bị điện tích
dương trên mặt đất hút lại.
Sự tích điện không tạo ra một tia lửa điện khổng lồ, nó dò dẫm đường đi, được
những biến thiên trong trường điện phía trước nó hướng dẫn. Nó có thể hình thành
nhiều nhánh, nhánh thì theo hướng này, nhánh thì theo hướng kia.
Sự phóng điện sóng chủ. Khi bắt đầu phóng điện, một sự phóng điện “sóng chủ”
khá yếu ớt, có đường kính khoảng 5m, di chuyển xuống với một tốc độ chừng
140km một giây. Sau khi nó di chuyển được khoảng 30m, nó tỏa sáng hơn. Lúc
- Khí quyển và hải dương
này nó trở thành một cơn sóng electron gọi là tia chớp dẫn. Tia chớp dẫn di
chuyển xuống theo nhịp cho đến khi, sau đó khoảng 0,01 giây, nó gần chạm mặt
đất.
Trước lúc này, có một sự khác biệt khoảng 10 triệu volt giữa đầu của tia chớp dẫn
và mặt đất. Kết quả là một điện tích dương hình thành trên một vật thể nhô ra, như
là một cái cây hay một tòa nhà. Khi tia chớp dẫn và dải sáng cách nhau khoảng
30m, chúng kết hợp lại thành một mạch.
Sau đó, một dải sáng dây về chói lọi di chuyển lên phía trên dọc theo đường của
chớp điện, bằng khoảng 1/3 tốc độ của ánh sáng. Dòng điện - có lẽ là 100.000
ampe - tiếp tục chảy giữa mây và mặt đất. Những chớp điện này dừng lại khi tất cả
điện tích trong vùng mây xảy ra đầu tiên truyền đến mặt đất.
Tia chớp dẫn liên tục. Sau khoảng 0,04 giây, quá trình này có thể lặp lại, lúc này,
từ một vùng cao hơn trong mây nơi mà một số điện tích vẫn còn thừa lại. Ngoài ra,
còn có sự hình thành đối lưu trong khí quyển và một tia chớp dẫn. Nhưng đây là
một tia chớp dẫn “liên tục”. Nó không di chuyển xuống theo nhịp, mà di chuyển
đều đặn dọc theo con đường của chớp điện đầu tiên. Một quá trình tương tự xảy ra
tại mặt đất, và dải sáng dây về lại di chuyển lên mây.
Vài chớp điện có thể xuất hiện, mỗi chớp điện hình thành môt nơi còn cao hơn
trong mây. Cuối cùng sự hình thành phóng điện đạt đến vùng nơi có nhiệt độ -
400C và tất cả nước bị đóng băng. Ít nhất sự hình thành này tạm thời dừng lại, do
không có nhiều giọt nước chậm đông hơn để thành thành điện tích. Nhưng một lần
nữa, các cục mưa đá có thể bắt đầu rơi xuống và phát triển khi chúng va phải
những giọt nước đang bay lên, do đó hình thành điện tích cho một chớp điện khác.
Hầu hết các nhà khí tượng học ủng hộ cách giải thích trên hơn cách giải thích một
đám mây sấm được tích điện như thế nào. Những người khác thì vẫn cho rằng các
- Khí quyển và hải dương
hạt phân tử băng không nhất thiết phải tích điện cho một đám mây. Người ta vẫn
đang tiếp tục nghiên cứu về cách mà điện hình thành trong những đám mây.
Các loại Sét
Chớp được sinh ra bởi một loại mây rất đặc biệt, mây bão dông tích vũ. Loại mây
này phát triển một vùng tích điện dương trong các phần trên đông của nó, và một
vùng tích điện âm tại đáy của nó.
Người ta vẫn chưa thể hiểu hoàn toàn về việc nó xảy ra như thế nào. Nhiều chuyên
gia tin rằng sự chia vùng tích điện là do các sự vận động khác nhau của không khí
trong một đám mây gây ra.
Đám mây dông điển hình bắt đầu hình thành khi một khối không khí ấm di chuyển
lên trên. Khối không khí này đem theo một lượng lớn hơi nước. Khi khối này bay
lên, nó lạnh đi và bằng cách đó nó hình thành nên một đám mây.
Nước thường đóng băng tại nhiệt độ 00C. Tuy nhiên, dưới những điều kiện nào đó,
nó duy trì dạng lỏng tại những nơi có nhiệt độ thấp hơn nhiều. Ở trạng thái này,
nước bị chậm đông. Các giọt nước hình thành nên mây dông đều có trạng thái
chậm đông như vậy. Tại những nơi có nhiệt độ thấp bằng -400C, các giọt nước
cuối cùng chuyển thành những cục đá nhỏ.
- Khí quyển và hải dương
Cục mưa đá và vụn băng. Một số các giọt nước đóng băng đông lại với nhau, hình
thành nên các cục mưa đá. Trọng lượng tương đối nặng của các cục mưa đá làm
cho chúng rơi xuống. Khi rơi xuống, chúng liên tục va vào các giọt nước chậm
đông đang di chuyển lên trên. Nước trong mỗi giọt nước đông lại trên cục mưa đá
mà nó chạm vào, và kích thước của cục mưa đá dần dần tăng lên.
Cứ mỗi lần va chạm với một giọt nước, một cục mưa đá được tích điện âm. Hàng
triệu sự va chạm như vậy giữa các giọt nước và cục mưa đá trong mây có thể tạo
ra tích điện, gây ra một tia chớp.
Cùng lúc đó, các vụn băng nhỏ nứt ra từ các giọt nước khi chúng đông lại. Những
vụn băng này truyền sự tích điện dương. Những luồng không khí đang dâng lên
đưa các vụn băng tích điện dương này lên đến những nơi cao hơn của mây.
Khi các vụn băng tích điện dương tăng lên trong mây, các cục mưa đá tích điện âm
rơi xuống đáy, nơi có không khí ấm hơn. Với nhiệt độ cao hơn, các cục mưa đá tan
ra thành những giọt nước lớn. Quá trình này có thể tiếp tục trong một hay nhiều
giờ.
Trong suốt quãng thời gian này, các nhà khoa học tin rằng toàn bộ đám mây hoạt
động như một máy phát khổng lồ, tạo ra gần 1 triệu kw điện. Mây cũng hoạt động
giống một cục pin trữ khổng lồ, với cực dương tại đỉnh và cực âm nằm bên dưới
đó khoảng vài dặm. Giữa hai cực, có một sự khác biệt về điện áp là 100 triệu Volt.
Sự phóng điện khởi động. Trong khi quá trình tích điện chính xảy ra, một ổ tích
điện dương nhỏ hơn được hình thành tại chân mây, bên dưới cực âm.
Một sự phóng điện khởi động nhảy từ túi điện dương này sang cực âm, một
khoảng cách ngắn bên trên. Lúc này tất cả những sự phóng điện dương thấp hơn,
cũng như một số điện tích âm, đều bị vô hiệu hóa. Hơn nữa, con đường mà điện
tích xuất hiện trên đó vẫn có tính dẫn điện. Mặc dù hiện nay nó chuyển sang phần
- Khí quyển và hải dương
còn lại của điện tích âm. Điện tích âm tiếp tục di chuyển xuống dưới, bị điện tích
dương trên mặt đất hút lại.
Sự tích điện không tạo ra một tia lửa điện khổng lồ, nó dò dẫm đường đi, được
những biến thiên trong trường điện phía trước nó hướng dẫn. Nó có thể hình thành
nhiều nhánh, nhánh thì theo hướng này, nhánh thì theo hướng kia.
Sự phóng điện sóng chủ. Khi bắt đầu phóng điện, một sự phóng điện “sóng chủ”
khá yếu ớt, có đường kính khoảng 5m, di chuyển xuống với một tốc độ chừng
140km một giây. Sau khi nó di chuyển được khoảng 30m, nó tỏa sáng hơn. Lúc
này nó trở thành một cơn sóng electron gọi là tia chớp dẫn. Tia chớp dẫn di
chuyển xuống theo nhịp cho đến khi, sau đó khoảng 0,01 giây, nó gần chạm mặt
đất.
Trước lúc này, có một sự khác biệt khoảng 10 triệu volt giữa đầu của tia chớp dẫn
và mặt đất. Kết quả là một điện tích dương hình thành trên một vật thể nhô ra, như
là một cái cây hay một tòa nhà. Khi tia chớp dẫn và dải sáng cách nhau khoảng
30m, chúng kết hợp lại thành một mạch.
Sau đó, một dải sáng dây về chói lọi di chuyển lên phía trên dọc theo đường của
chớp điện, bằng khoảng 1/3 tốc độ của ánh sáng. Dòng điện - có lẽ là 100.000
ampe - tiếp tục chảy giữa mây và mặt đất. Những chớp điện này dừng lại khi tất cả
điện tích trong vùng mây xảy ra đầu tiên truyền đến mặt đất.
Tia chớp dẫn liên tục. Sau khoảng 0,04 giây, quá trình này có thể lặp lại, lúc này,
từ một vùng cao hơn trong mây nơi mà một số điện tích vẫn còn thừa lại. Ngoài ra,
còn có sự hình thành đối lưu trong khí quyển và một tia chớp dẫn. Nhưng đây là
một tia chớp dẫn “liên tục”. Nó không di chuyển xuống theo nhịp, mà di chuyển
đều đặn dọc theo con đường của chớp điện đầu tiên. Một quá trình tương tự xảy ra
tại mặt đất, và dải sáng dây về lại di chuyển lên mây.
- Khí quyển và hải dương
Vài chớp điện có thể xuất hiện, mỗi chớp điện hình thành môt nơi còn cao hơn
trong mây. Cuối cùng sự hình thành phóng điện đạt đến vùng nơi có nhiệt độ -
400C và tất cả nước bị đóng băng. Ít nhất sự hình thành này tạm thời dừng lại, do
không có nhiều giọt nước chậm đông hơn để thành thành điện tích. Nhưng một lần
nữa, các cục mưa đá có thể bắt đầu rơi xuống và phát triển khi chúng va phải
những giọt nước đang bay lên, do đó hình thành điện tích cho một chớp điện khác.
Hầu hết các nhà khí tượng học ủng hộ cách giải thích trên hơn cách giải thích một
đám mây sấm được tích điện như thế nào. Những người khác thì vẫn cho rằng các
hạt phân tử băng không nhất thiết phải tích điện cho một đám mây. Người ta vẫn
đang tiếp tục nghiên cứu về cách mà điện hình thành trong những đám mây.
- Khí quyển và hải dương
Các hiệu ứng của Chớp
Chớp có lợi đối với thiên nhiên ít nhất ở một khía cạnh: nó giúp tạo ra nitơ để cây
phát triển. Khí nitơ có nhiều trong bầu khí quyển, nhưng cây không thể dễ dàng
hấp thụ nó dưới dạng tinh khiết.
Năng lượng khủng khiếp thoát ra trong suốt một tia chớp sáng tạo ra một phản ứng
hóa học kết hợp nitơ và oxy trong bầu khí quyển, tạo ra các hợp chất gọi là nitrate.
Các hợp chất này sau đó rơi xuống mặt đất và bị cây hấp thụ.
Nếu một chớp điện có dòng điện liên tục đánh xuống mặt đất đầy cát, thì nó có thể
làm cát tan chảy ra. Khi đó cát cứng lại thành một khối dính, hình ống gọi là thể
ống thủy tinh. Sự phóng điện ngắn với các dòng điện cao không tạo ra thể ống
thủy tinh, mà đơn giản chỉ phá tung cát.
Tuy nhiên, sét thường nguy hiểm. Hàng năm nó cướp đi sinh mạng của khoảng
400 người tại Hoa Kỳ, hầu hết là những người đứng tại những vị trí mở, trống. Sét
gây tổn thương cho thêm 1.000 người, họ đều bị tổn thương do va chạm điện và
thường là bị phỏng. May mắn là người ta thường có thể áp dụng những phương
pháp bảo vệ hiệu quả để chống sét (xem phần “An toàn khi có dông” trang 72).
Sét thường gây ra cháy rừng. Nhiều nhà nghiên cứu môi trường nhận xét những
đám cháy như vậy là có lợi. Cháy rừng phá hủy những vật không còn có ích và
tầng cây thấp quá mức, cung cấp sự trao đổi chất dinh dưỡng cần thiết cho đất.
Một số cây thậm chí phụ thuộc vào nhiệt độ cực cao của một đám cháy rừng để
phát tán hạt giống của chúng.
Nhiều thế kỷ qua, những vụ cháy do sét gây ra đã là một phần trong chu trình sống
tự nhiên của một khu rừng. Ngày nay, với sự phát triển của con người trong hoặc
- Khí quyển và hải dương
gần những vùng trồng rừng, thường thì lửa bị dập tắt trước khi chúng có cơ hội
hoàn thành chức năng sinh thái của chúng.
Nghiên cứu về Sét
Nhà nghiên cứu lỗi lạc đầu tiên về sét là Benjamin Franklin, nhà khoa học người
Mỹ. Ông đã kết luận rằng tia lửa do “chất dẫn lưu điện” tạo ra giống sét theo nhiều
phương diện. Ông đặt ra giả thuyết trong thí nghiệm vào năm 1752, khi ông thực
hiện một trong những thí nghiệm nổi tiếng nhất trong lịch sử khoa học.
Để biết liệu có thể hút “sét xuống đến một điểm nhọn” không, Franklin đã tạo ra
một con diều vải và gắn một cái dây trên đỉnh của nó. Ông cột một sợi dây vải
lanh vào con diều, rồi sau đó cột một dải ruy-băng vải vào cuối đoạn dây. Khi đó
ông cột chặt một chiếc chìa khóa vào dây tại nơi có dây ruy-băng vải. Franklin dự
định thả chiếc diều trong một cơn bão sấm.
Ông mong rằng khi sét đánh vào vùng xunh quanh, thì một sự tích điện sẽ chạy
dọc đoạn dây, do sợi dây ướt bằng vải lanh là một chất dẫn khá tốt. Nhưng người
thí nghiệm được an toàn khỏi sự tích điện, do ông giữ dây ruy-băng vải khô, và vải
khô là một chất cách điện.
Khi Franklin thả chiếc diều của ông trong suốt một cơn bão sấm, ông thực sự có
thể hút các tia lửa từ chiếc chìa khoá. Ông đi đến kết luận rằng sét là một tia lửa
điện kếch xù.
Franklin đã khá liều lĩnh trong cuộc thí nghiệm mang tính bước ngoặt này. Mừng
cho tiến trình lịch sử của Hoa Kỳ, ông đã phòng trước bằng cách đứng dưới mái
của nhà kho, ở đó cả ông và dải ruy-băng lụa đều không bị ướt. Vải ướt là một
chất dẫn điện, còn cơ thể con người dẫn điện tốt hơn khi bị ướt. Vài nhà nghiên
cứu cố gắng lặp lại thí nghiệm với diều của Franklin đã bị sét đánh do họ không
phòng trước.
- Khí quyển và hải dương
Máy phát Steinmetz
Trong số những nhà nghiên cứu sét nổi tiếng nhất vào thế kỷ 20 có Charles
Proteus Steinmetz, một kĩ sư làm việc cho công ty Tổng Cục Điện. Vào đầu những
năm 1920, ông bắt đầu chế tạo các máy phát sét nhân tạo nhằm nghiên cứu hiệu
ứng của sét. Ông sử dụng một tụ điện để trữ nguồn điện tích khổng lồ, điện được
phóng ra dưới dạng tia lửa khổng lồ. Khi đó có thể quan sát hiệu ứng của sét khi
nó đánh vào các mô hình nhà và cây.
Sau cái chết của Steinmetz vào năm 1923, những máy phát lớn hơn và mạnh hơn
được chế tạo. Chúng cho phép các nhà khoa học phát hiện ra những sự thật có giá
trị hơn về sét và về những điều cần thiết để đề phòng nó.
Những nghiên cứu về cột thu lôi. Vào năm 1935, các kỹ sư đã thiết kế cột thu lôi
trên tòa nhà Empire State tại thành phố New York để nghiên cứu chuyện gì xảy ra
khi sét đánh vào một cấu trúc to lớn như vậy (lúc đó nó “chỉ” cao 380m. Sét đánh
vào một cây cột đặc biệt trên đỉnh của tòa nhà.
Cây cột này được nối với khung thép của cấu trúc, để các chớp điện đánh vào nó
trở nên vô hại khi tiếp đất. Một tỷ lệ rất nhỏ của luồng sét bị chuyển hướng từ cây
cột đến các dụng cụ thu lại hình dạng và đặc điểm của chớp điện. Cùng lúc đó,
camera đặt tại tòa nhà kế bên thu lại tia chớp.
Những nghiên cứu này đã bác bỏ truyền thuyết rằng sét không bao giờ đánh hai
lần vào cùng một nơi. Tháp Empire State đạ bị sét đánh vào 42 lần trong một năm.
Nó bị sét đánh 12 lần chỉ trong một cơn bão, và vào một lần đáng nhớ là 9 lần
trong 20 phút. Không có cú đánh nào làm hư h ại đến tòa nhà.
nguon tai.lieu . vn
