SẤM CHỚP TẠO RA NHIỀU NĂNG LƯỢNG HƠN CHÚNG TA NGHĨ

 

Trong phần lớn lịch sử nhân loại, con người đều khiếp sợ trước sấm chớp. Chúng được xem như một công cụ của Thượng đế để trừng trị kẻ ác (hoặc không may đánh nhầm vào những người tìm chỗ ẩn nấp dưới gốc cây). Vậy thật sự năng lượng có trong sấm chớp chính xác là bao nhiêu? Câu hỏi này khó giải đáp hơn chúng ta tưởng.

 

Một nhóm nhà khoa học đã tìm cách trả lời bí ẩn này bằng một phương pháp hoàn toàn mới lạ. Họ suy ra độ lớn của một tia chớp dựa vào kích thước của những hòn đá được chúng tạo ra.

 

Sấm chớp có năng lượng rất khủng khiếp

Sấm chớp rõ ràng là đầy năng lượng, chỉ cần nhìn một cái cây bị chẻ từ trên xuống khi bị sét đánh là có thể hình dung. Tia chớp tạo ra năng lượng nóng hơn cả bề mặt trái đất, khoảng 20.000 độ Celsius - nhiệt độ này vượt quá sự tưởng tượng của con người. Phép đo nhiệt độ này cung cấp một cách mới để ước tính năng lượng của tia chớp. Nó chắc chắn tốn một lượng lớn năng lượng để đốt không khí nóng lên. Bằng cách đo chiều dài của tia chớp, nhân nó lên bằng cách: tính năng lượng trên từng đơn vị độ dài yêu cầu để làm nóng không khí từ 10 đến 1.000 độ, từ đó ta có thể tính được năng lượng thực sự của tia chớp.

Cũng có một cách khác để tính, đó là dựa vào điện áp có trong tia chớp. Vôn là đơn vị đo năng lượng phát ra khi mỗi electron di chuyển từ cực này của vật thể sang cực kia, ví dụ như khi pin hoạt động. Khi có sét đánh, chúng ta có thể ước đoán được điện áp được sản sinh ra gần dòng năng lượng. Đơn vị đo của nó từ hàng trăm đến hàng nghìn vôn. Tuy nhiên những phép tính này có rất nhiều lỗi sai. Ví dụ như nó không tính được chính xác độ dài của đợt sét, hoặc sai số về lượng khí gas được đốt lên trên từng đơn vị độ dài. Cả về nhiệt độ, điện áp lẫn electron đều sai.

Tuy nhiên các nhà khoa học đã khám phá ra địa chất đặc biệt của khu vực Florida, dựa vào đây họ có thể có câu trả lời về năng lượng chính xác của sấm chớp. Florida có lẽ là khu vực buồn chán cho những người ham mê tìm hiểu về đá. Ở đây có cát, có đá vôi, nhưng số lượng rất ít và tuổi đời của chúng cũng còn trẻ. Nhưng thời tiết của Florida lại rất thú vị, trong các bang của Mỹ thì nơi đây nhận được nhiều sấm chớp nhất.

Hầu hết thời gian sét đánh vào cát bao phủ trên toàn bang. Khi có chớp, nó tạo ra một loại đá mới gọi là Fungurit. Nó là một cái ống rỗng được định hình khi tia chớp đi xuyên qua đất, làm đất bốc hơi và tan chảy. Cát được làm mát nhanh chóng, ống rỗng ruột bị đóng băng thành thủy tinh theo đường của tia chớp đi qua. Theo định nghĩa này, Fungurit là đá bị biến chất bởi nhiệt độ và sức ép,  nó từ đất biến thành một dạng khác. 

Các nhà nghiên cứu đã tiến hành thu thập đá Fungurit và thực hiện các phép đo. Theo báo cáo thì để cát bốc hơi phải tốn một lượng năng lượng cực kì lớn. Đầu tiên, cát phải được nung nóng lên đến 1.700°C, xấp xỉ nhiệt độ của dung nham nấu chảy. Cát nấu chảy phải tiếp tục được tăng nhiệt độ lên 3.000°C để có thể bốc hơi. Tốn đến 15 megajun năng lượng để bốc hơi chỉ một kilogram cát, năng lượng này xấp xỉ lượng tiêu thụ trong gia đình của toàn dân Mỹ trong sáu giờ.

Sau khi đo lường đá Fungurit, các nhà khoa học tính trung bình năng lượng cần để hình thành đá. Theo đó, cứ một khối đá được hình thành tiêu tốn khoảng một megajun năng lượng. Dựa vào tính toán này, các nhà nghiên cứu ước đoán năng lượng của tia chớp tác động vào đá trong một giây từ hàng ngàn đến hàng triệu megajun. Đây là một năng lượng khổng lồ, năng lượng trong một phần ngàn giây của chúng có thể dùng để cung cấp sự chiếu sáng cho hàng tỉ ngôi nhà. Nhưng thật sự rất khó để khoa học tận dụng được nguồn năng lượng mạnh mẽ này để phục vụ cho sinh hoạt, bởi vì sức tàn phá khủng khiếp của chúng.

Việc đo lường năng lượng thực sự của sấm chớp thì quan trọng và hữu ích. Với kết quả nhận được, các nhà khoa học có thể tính toán trước những thiệt hại tiềm tàng do sấm chớp gây ra. Một tia chớp có thể làm bốc hơi đá, vậy thì đối với gỗ và dòng điện, nó có thể gây ra những gì? Kết quả của nghiên cứu sẽ giúp các nhà khoa học có lời giải cho những vấn đề này.

Theo nghiên cứu thì tia chớp lớn nhất có năng lượng trung bình bằng các tia chớp nhỏ hơn cộng lại, nó gấp khoảng 20 lần. Và dựa vào đó, con người có xây dựng các hệ thống bảo vệ khỏi sấm chớp một cách hiệu quả nhất. 

Bích Trâm (Sciencealert), KPO, 17-12-2016

Bình luận

 

Trong tình yêu và trong văn chương, ta không hiểu lựa chọn của người khác

Mark Twain