Bí ẩn của sét hòn

Nguồn : http://vnexpress.net
--------------------------------------------------------------

(phần I)

http://vnexpress.net/Vietnam/Khoa-ho.../hanh-2342.jpg
Qua ống khói, sét hòn đột nhập vào nhà.

Trong đêm mưa sấm sét, một vật sáng loá hình cầu kích thước bằng quả cam hay quả nho bay vụt cửa sổ vào nhà hay lướt qua sân, chớp nhoáng trong vài giây, phá huỷ đồ đạc rồi biến mất, để lại đằng sau một âm thanh và thứ mùi kỳ lạ. Đó là “nhận dạng” sơ bộ của sét hòn.

Sét hòn là một trong những hiện tượng vật lý chưa có lời giải thích thoả đáng. Nhiều người gắn chúng với ma quỷ hay vật thể bay không xác định (UFO). Một số nhà khoa học khó tính xem chúng là kết quả của ảo giác hay những sai lệch trong hoạt động của các giác quan con người. Trên thực tế, sét hòn là một hiện tượng tự nhiên đã được quan sát và miêu tả tỉ mỉ từ thời Hy Lạp cổ.

Theo ý kiến của McNally (đưa ra vào thập niên 1960), khoảng 5% dân số trên trái đất đã tận mắt nhìn thấy sét hòn. Trong một lá thư gửi Nhật báo Bưu điện London, Moris (1936) đã mô tả trường hợp sét hòn làm sôi cả một két nước.

“Bạn đồng hành” của sét

Phần lớn các quan sát được thực hiện khi có sấm sét. Đa phần những sét hòn đó xuất hiện hầu như đồng thời với một tia sét đánh từ mây xuống đất. Chúng xuất hiện cách mặt đất vài mét. Còn khi xuất hiện lúc không có sét đánh, chúng bay thấp hơn nữa. Người ta cũng quan sát được những sét hòn bay cao trên không và những sét hòn từ một đám mây bay xuống mặt đất.

Không cứ phải tròn

Chúng thường có dạng hình cầu nhưng cũng có hình dạng khác. Đường kính quả cầu thay đổi từ 0,01-1 m, trong đó thường gặp là đường kính 0,1-0,2 m. Sét hòn có nhiều màu khác nhau, thông thường là màu đỏ, da cam và màu vàng. Chúng không nhất thiết phải toả sáng rực rỡ nhưng có thể nhìn thấy rất rõ dưới ánh sáng ban ngày. Chúng thường giữ nguyên độ sáng và kích thước trong suốt thời gian xuất hiện, tuy không hiếm trường hợp có sự thay đổi.

Hành vi kỳ quặc

Sét hòn thường chuyển động theo phương nằm ngang với vận tốc vài mét một giây. Chúng có thể đứng yên trong không trung hoặc từ trên mây sà xuống mặt đất. Chúng ít khi bay lên như trường hợp các quả khí cầu nóng chuyển động trong không khí. Nhiều báo cáo mô tả chúng tự xoay khi đang chuyển động. Thỉnh thoảng chúng chồm lên các đồ vật cứng hay trên mặt đất.

“Hành vi” của sét hòn là điều gây chú ý nhất đối với các nhà khoa học. Không giống các loại sét thông thường và các hiện tượng điện khác, nó không “chú ý” tới dây dẫn, vật kim loại và nước hơn các vật dụng kém hay không dẫn điện. Thay vào đó là một hành vi giống như được điều khiển bởi sự tò mò và trí thông minh cỡ loài vật: bay vòng quanh và bay theo người, “khám phá” các căn phòng và treo giữa khoảng không gần các đồ vật như để “nhìn” cho rõ hơn. Sét hòn thường bám vào các đồ vật kim loại như hàng rào dây thép gai hay đường dây điện thoại. Sau khi bám, chúng thường chuyển động dọc theo những đồ vật này.

Tồn tại ngắn ngủi

Sét hòn thường có thời gian tồn tại không quá 5 giây. Một số ít trường hợp tồn tại quá một phút.

Ít người khi quan sát cảm thấy sức nóng của nhiệt. Tuy nhiên, nhiều sét hòn làm cháy đồ vật hay làm nóng chảy kim loại. Báo cáo của McNally năm 1966 mô tả một sét hòn chạm vào bình nước cùng với tiếng xèo xèo như khi nhúng một miếng kim loại nung đỏ vào nước. Đôi khi, chúng phát ra âm thanh như một tiếng huýt còi. Nhiều người ngửi thấy mùi khác lạ, rất gắt và tương phản, giống như mùi ozone, sulphur cháy hay oxit nitric.

Đột nhập như “thần”

Sét hòn thường vào nhà qua màn che hay ống khói. Đôi khi, chúng đột nhập qua cửa kính mà không làm vỡ kính. Cũng đã thấy trường hợp sét hòn xuất hiện chính trong các toà nhà, có trường hợp từ máy điện thoại. Sét hòn cũng có thể xuất hiện và tồn tại trong một cấu trúc toàn kim loại, ví dụ trong khoang máy bay, như một báo cáo của Uman năm 1968.

Hoàn tất “chuyến du ngoạn”

Sét hòn phân rã theo một trong hai cách: im lặng hay kèm theo một tiếng nổ. Phân rã gây nổ xảy ra rất nhanh và kèm theo một tiếng nổ lớn. Phân rã im lặng có thể xảy ra nhanh hay chậm. Sau khi phân rã, thỉnh thoảng sét hòn để lại một chút sương mù hay chất bã. Hiếm khi quan sát thấy một sét hòn phân rã thành hai hay nhiều sét hòn nhỏ hơn.

(phần II)

“Trong cơn giông, tôi nhìn thấy một quả cầu lớn màu đỏ từ trên trời bay xuống. Nó xô vào nhà tôi, cắt đứt dây điện thoại, làm cháy khung cửa sổ rồi rơi xuống két nước ngay bên dưới. Vài phút sau, nước bắt đầu sôi và khi nước nguội đi, tôi tìm mãi mà không thấy gì trong két cả”.

Năm 1928, Reverend John Henry Lehn đang ở phòng tắm tại căn nhà ở Jim Thorpe, Pennsylvania (Mỹ) giữa một cơn giông có sét thì nhìn thấy một quả cầu lửa màu vàng to bằng quả nho ngay bên ngoài rèm cửa sổ. Nó im lặng xuyên qua tấm rèm mà không làm rách hay hỏng rèm rồi lượn tròn quanh bàn chân Reverend.

Sau đó nó bỏ cuộc, bay vào một chậu dùng đựng nước và làm nóng chảy sợi dây thép trên cái nút ngắt nước. Rất kỳ lạ là vài tuần sau, Reverend gặp trường hợp tương tự, nhưng lần này hành trình của sét kết thúc ở bồn tắm, cũng với việc làm nóng chảy cái nút ngắt!

Điều thú vị là mặc dù có khả năng gây ra chấn thương và cái chết, dường như sét hòn rất gượng nhẹ trong cách đối xử với con người. Trong một trường hợp, sét hòn bay chậm chạp qua cái sân hướng tới một cái bàn, nơi hai đứa trẻ đang chơi đùa. Một chú bé đá vào quả cầu và nó phát nổ. Kết quả là 11 con bò trong chuồng bị chết, còn các chú bé vẫn vô sự. Ở trường hợp khác, sét hòn bay quanh một bé gái rồi chạm vào chú mèo con đang ngồi trong lòng bé. Chú mèo chết tức thì trong khi em bé bình an vô sự. Rất nhiều súc vật bị sét hòn giết chết, trong lúc rất ít khi con người chịu thảm cảnh đó.

Các lý thuyết về sét hòn

Các mô hình nạp năng lượng bên trong:

- Sét hòn là một loại khí hay không khí “hành xử”một cách bất thường. Trong mô hình này, sét hòn là loại khí cháy chậm.

- Sét hòn là quả cầu không khí bị nung nóng ở áp suất khí quyển.

- Sét hòn là một khối plasma mật độ rất cao, với các tính chất lượng tử đặc trưng cho chất rắn (Neugebauer, 1937).

- Sét hòn là một trong những cấu hình của một dòng điện khép kín được duy trì bởi từ trường do chính nó sinh ra. Finkelstein và Rubinstein (1964) cho rằng plasma loại này không thể xuất hiện trong điều kiện thời tiết thông thường.

- Sét hòn là một vùng không khí xoáy (giống như các vòng khói).

- Sét hòn là trường bức xạ vi sóng trong một vành đai plasma hình cầu mỏng (Dawson và Jones, 1968).

Các mô hình năng lượng bên ngoài:

- Trường điện từ tần số cao (hơn 100 MHz): Cerrillo (1943) và Kapitsa (1955) giả định về năng lượng sóng vô tuyến hội tụ từ đám mây tích điện có thể hình thành và duy trì một sét hòn. Tuy nhiên, chưa bao giờ người ta thấy một trường điện từ lớn, cần thiết cho cơ chế này.

- Dòng điện không đổi từ đám mây xuống đất: Finkelstein và Rubinstein (1964), Uman và Helstrom (1966) giả định một dòng điện không đổi chạy từ đám mây xuống đất sẽ co lại về tiết diện ngang ở vùng có độ dẫn cao (quả cầu). Lý thuyết này không phù hợp với các sét hòn hình thành trong các cấu trúc, đặc biệt trong các cấu trúc kim loại như khoang máy bay hay tàu ngầm.

- Các hạt vũ trụ hội tụ? Arabadzhi (1957) giả định các hạt vũ trụ phóng xạ có thể được hội tụ bởi điện trường trong cơn dông, chúng tạo ra một sự phóng điện trong không khí, tại điểm sinh ra sét hòn.

(phần cuối)

http://vnexpress.net/Vietnam/Khoa-ho.../hanh-2641.jpg
Lửa St. Elmo trên cột buồm, thường bị đánh đồng là sét hòn.

Sét hòn không bao giờ xuất hiện ở vách núi cao, các cao ốc hay các điểm cao thường thu hút các loại sét khác. Nó tới thăm các nông dân và lảng tránh giới khoa học! Những điều này đã ủng hộ cho lý thuyết khả dĩ nhất về sét hòn: Soliton-Maser.

Trong số các mô hình về sét hòn, chỉ có lý thuyết của nhà vật lý Nga Nobel Pyotr Kapista (mô hình Trường điện từ tần số cao) là được nhiều người quan tâm chỉnh lý, bổ sung. Ban đầu, Kapitsa coi sét hòn là sự phóng điện phi điện cực, tạo ra bởi các sóng đứng siêu cao tần UHF, nguồn gốc chưa rõ, tồn tại giữa mặt đất và đám mây.

Trên cơ sở lý thuyết này, Giáo sư Peter H. Handel, Đại học Missouri (Mỹ) đã đưa ra lý thuyết Soliton-Maser năm 1975. Theo đó, sét hòn ngoài trời được tạo ra bởi một maser khí quyển có thể tích nhiều km3. Maser là thiết bị tạo ra sự khuếch đại bức xạ vi sóng, giống như laser là thiết bị tạo ra sự khuyếch đại ánh sáng. Trong một số điều kiện nhất định, maser tạo ra một điện trường định xứ (hay soliton), xuất hiện như một sét hòn quan sát được.

Nói cách khác, sét hòn là các soliton (các giả hạt) do maser tạo ra trong không khí. Tuy nhiên, một sự xuất hiện như vậy chưa được tạo ra trong phòng thí nghiệm.

Có ba lý giải ủng hộ cho Lý thuyết Soliton-Maser:

Đầu tiên, sét hòn không hề có mặt tại các vách núi cao, nhà cao tầng hay các điểm cao thường thu hút các loại sét khác. Chính điều đó khiến nhiều người nghi ngờ sự tồn tại của chúng. Tuy nhiên, theo lý thuyết Soliton-Maser, các vùng không gian chật hẹp bên cạnh các cấu trúc độ cao lớn như thế là không thích hợp cho sự xuất hiện sét hòn. Ngược lại, khi sét đánh xuống cánh đồng vắng, trường tác động cao 3 km và rộng tới 10 km. Đó là lý do sét hòn giữ được bí mật của mình: Nó tìm gặp các nông dân và rời xa những nhà khoa học!

Thứ hai, sét hòn vô hại trong khoang máy bay, tàu ngầm hay trong những ngôi nhà có cấu trúc dẫn điện. Theo lý thuyết Soliton-Maser, năng lượng của maser trong các cấu trúc đó chỉ khoảng 10 jun, so với mức hàng tỷ jun ngoài trời, nên không nguy hiểm đối với con người.

Thứ ba, sét hòn ngoài trời thường kết thúc bằng một vụ nổ mạnh, đôi khi có sức phá hoại ghê gớm. Điều đặc biệt là các đồ vật có tính dẫn điện chịu tác động mạnh hơn rất nhiều so với vật không dẫn điện.

Ngoài ra, lý thuyết trên còn được ủng hộ bởi những thí nghiệm về phóng điện UHF của hai nhà nghiên cứu sét hòn Ohtsuki và Ofuruton tại ĐH Kỹ thuật hàng không, Nhật Bản và của các nhà khoa học tại Trung tâm khoa học Kurchatov, nước Nga, bắt đầu từ những năm đầu thập niên 90.

Nhầm lẫn vô hại

Sét hòn và ngọn lửa St. Elmo (ngọn lửa của Thánh Elmo) thường được đánh đồng với nhau một cách sai lầm. Lửa St. Elmo là sự phóng điện từ một vật dẫn có đầu nhọn khiến cho mật độ điện tích tăng cao, dẫn tới sự phóng điện do có điện trường mạnh. Giống như sét hòn, lửa St. Elmo có dạng hình cầu. Nhưng không giống sét hòn, ngọn lửa này vẫn tiếp xúc với vật dẫn, mặc dù có khi nó di chuyển dọc vật dẫn. Hơn nữa, lửa St. Elmo có thời gian sống lớn hơn sét hòn rất nhiều.

Sét hòn vẫn là khoảng tối trong khoa học

http://vnexpress.net/Vietnam/Khoa-ho...9D4/sethon.jpg
Bức ảnh này do một người chụp tại Queensland, Australia năm 1987. Mới đây, khi đọc về nghiên cứu sét hòn, ông đã gửi cho các nhà khoa học.

Một quả cầu to như trái bóng rổ, chói lòa, lơ lửng trên mặt đất vài giây rồi biến mất, thường là trước các cơn giông. Đó là chân dung của một vật thể bí hiểm - sét hòn. Các nhà khoa học đã tin chắc về sự tồn tại của nó, nhưng thừa nhận rằng tất cả những giả thuyết trước đây về sét hòn mới chỉ là "thầy bói xem voi".

Trong một báo cáo mới đây, Hiệp hội hoàng gia Anh đã đưa ra lời kể của các nhân chứng, vốn chưa hề được công bố. Một trong số đó mô tả quả cầu sáng lòa đã để lại một cái hố to bằng quả bóng rổ trên bức tường khi nó bay vào một ngôi nhà ở Oregon. Quả cầu lửa này sau đó chui xuống tầng hầm và phá hỏng một máy cán vải. Trong trường hợp khác, một trái cầu rực rỡ đường kính 80 cm lại trêu ngươi một giáo viên người Nga, bằng cách đập vào đầu ông ta hơn 20 lần trước khi biến mất.

Trước nay, lời kể của các nhân chứng như thế thường bị coi là ma quái, sản phẩm của trí tưởng tượng. Nhưng với khoảng 10.000 nhân chứng thu thập trong vài thập kỷ qua, các nhà khoa học buộc phải tin rằng sét hòn thực sự tồn tại. Mặc dù vậy, các bức ảnh chụp được về chúng rất hiếm hoi. Theo phác thảo của Hiệp hội hoàng gia Anh, sét hòn có những nhận dạng chính như sau:

- Một quả cầu lửa sáng chói, tồn tại khoảng 10 giây.

- Quả cầu này chạy quanh, đôi khi lao xuống hoặc bay vụt lên, đôi khi lẩn vào trong nhà hoặc xuyên qua cửa kính.

- Chúng thường biến mất sau một tiếng nổ, đôi khi kéo theo sự phá hủy.

Các "thầy bói xem voi"

Lý giải về quả bóng sét này là điều cực kỳ phức tạp. Người ta không hiểu tại sao sét hòn có thể sáng như một bóng đèn 100 W, nhưng lại không có năng lượng hữu hình. Nó không bức xạ nhiệt, dù có thể làm tan chảy kính khi lơ lửng trên các cánh cửa.

Theo một giả thuyết có ảnh hưởng lớn, sét hòn hình thành khi một tia chớp đánh xuống làm bốc hơi silic dioxit trong đất. Hơi silic này ngưng tụ dưới dạng bụi mịn, gắn kết với nhau nhờ các điện tích, tạo nên một quả cầu trôi nổi, bị ôxi hóa và bùng sáng. Một khả năng khác là không khí bị các tia chớp ion hóa đã hóa hợp với nước, tạo thành một quả cầu plasma nóng với lớp vỏ là ion và nước lạnh.

Tuy nhiên, báo cáo của Hiệp hội hoàng gia Anh lại cho rằng không có giả thuyết nào trong số các giả thuyết hiện nay giải thích trọn vẹn bí ẩn về sét hòn, mà nó có thể là sản phẩm của một chuỗi các quá trình khác nhau. Mô phỏng những quá trình này trong phòng thí nghiệm có thể tạo được một quả cầu sét, nhưng nhỏ hơn nhiều so với các dạng thức kỳ lạ trong tự nhiên và không tồn tại được lâu như thế.

Theo các nhà khoa học, nếu có thể hiểu đầy đủ về sét hòn và tạo ra nó trong phòng thí nghiệm, người ta sẽ tìm ra một phương pháp mới duy trì các phản ứng ở nhiệt độ cao, rất có ích trong công nghiệp.