Ảnh chụp hiếm hé lộ cách cột thu lôi kết nối với sét

Việc sử dụng camera tốc độ cao để chụp ảnh tia sét đánh xuống là một phương pháp hiệu quả để nghiên cứu và hiểu hơn về hiện tượng tia sét.

Marcelo Saba, nhà nghiên cứu tại Viện Nghiên cứu Vũ trụ Quốc gia Brazil (INPE), cùng nghiên cứu sinh Diego Rhamon, chụp bức ảnh hiếm hoi cho thấy mối liên hệ giữa tia sét đánh xuống với những cột thu lôi gần đó, Interesting Engineering hôm 14/3 đưa tin. Nghiên cứu mới xuất bản trên tạp chí Geophysical Research Letters.

Các cột thu lôi cố gắng kết nối với luồng điện đi xuống. (Ảnh: Diego Rhamon/INPE).

Để chụp ảnh, nhóm nghiên cứu sử dụng hệ thống camera tốc độ cao lắp đặt trên nóc các tòa nhà cao tầng. Bức ảnh ra đời nhờ được lên kế hoạch tốt và cả may mắn khi chụp đúng lúc đúng chỗ, giúp hé lộ chi tiết về các phần của tia sét. Theo nhóm nghiên cứu, hình ảnh cho thấy tia sét tích điện âm đánh xuống gần mặt đất với tốc độ 370km mỗi giây.

"Khi sét cách mặt đất vài chục mét, các cột thu lôi và vật thể cao ở trên đỉnh các tòa nhà gần đó phóng điện dương hướng lên, đua tranh để kết nối với tia sét hướng xuống", Saba cho biết. Bức ảnh cuối cùng được chụp 25 phần nghìn giây trước khi sự kết nối xảy ra và sét đánh xuống một trong các tòa nhà.

Saba bắt đầu nghiên cứu sét bằng camera tốc độ cao từ năm 2003, xây dựng một trong những cơ sở dữ liệu lớn nhất về các video ghi hình sét ở tốc độ cao.

Nhóm nghiên cứu sử dụng camera chụp 40.000 khung hình mỗi giây. Thiết bị tốc độ cao cho phép họ đánh giá tác động của những vụ sét đánh như vậy, nhất là trong trường hợp thiếu các biện pháp bảo vệ thích hợp. Trong trường hợp này, một lỗi trong hệ thống lắp đặt đã khiến khu vực bị hở và dòng điện 30.000 ampe đánh xuống gây ra thiệt hại đáng kể.

Có tổng cộng tới 31 kênh tiền thân của sét (còn gọi là tia tiên đạo) phóng lên từ các tòa nhà gần đó nhằm ngăn chặn các tia tiên đạo âm đang lao xuống, theo nhóm nghiên cứu.

Sét cũng có thể được phân loại âm hoặc dương tùy thuộc vào điện tích truyền xuống đất. Giới chuyên gia ước tính, chỉ 20% sét tiếp xúc với mặt đất, phần còn lại bị giới hạn trong các đám mây.

Theo nhóm nghiên cứu, những tia sét như vậy có thể dài tới 100km và mang dòng điện mạnh tới 30.000 ampe. "Nhiệt độ của một tia sét điển hình là 30.000 độ C, gấp 5 lần nhiệt độ bề mặt của Mặt trời", Saba cho biết.

Sét hình thành do ma sát giữa các hạt băng, giọt nước và mưa đá, giải phóng điện tích và tạo ra sự phân cực giữa các vùng mây khác nhau. Điện thế như vậy có thể dao động từ 100 triệu volt đến 1 tỷ volt. Do các điện tích muốn đi theo con đường ít cản trở nhất, sét sẽ phân nhánh, thường theo hình zigzag thay vì đường thẳng.

"Đường đi của sét được xác định bởi các đặc tính điện khác nhau của khí quyển, vốn không đồng nhất", Saba giải thích. Nhóm nghiên cứu cho biết, cột thu lôi không đẩy lùi hay hút các luồng điện mà chỉ cung cấp cho sét một con đường dễ dàng và an toàn xuống đất.