[Discovery] Dường như đứt cáp đã trở thành một sự kiện thường niên, tạo nên sự khác biệt của Internet Việt Nam.

Cáp quang là một loại cáp viễn thông làm bằng thủy tinh hoặc nhựa, sử dụng ánh sáng để truyền tín hiệu. Cáp quang dài, mỏng thành phần của thủy tinh trong suốt bằng đường kính của một sợi tóc. Chúng được sắp xếp trong bó được gọi là cáp quang và được sử dụng để truyền tín hiệu trong khoảng cách rất xa. Không giống như cáp đồng truyền tín hiệu bằng điện, cáp quang ít bị nhiễu, tốc độ cao (đây là tốc độ truyền dữ liệu, phân biệt với tốc độ tín hiệu) và truyền xa hơn.

Cấu tạo cáp quang

Cáp quang có cấu tạo gồm dây dẫn trung tâm là sợi thủy tinh hoặc plastic đã được tinh chế nhằm cho phép truyền đi tối đa các tín hiệu ánh sáng. Sợi quang được tráng một lớp lót nhằm phản chiếu tốt các tín hiệu ánh sáng và hạn chế sự gẫy gập của sợi cáp quang.

Tìm hiểu cáp quang và câu chuyện đứt cáp biển tại Việt Nam 

Cáp quang gồm các phần sau:

Core: Trung tâm phản chiếu của sợi quang nơi ánh sáng đi

Cladding: Vật chất quang bên ngoài bao bọc lõi mà phản xạ ánh sáng trở lại vào lõi.

Buffer coating: Lớp phủ dẻo bên ngoài bảo vệ sợi không bị hỏng và ẩm ướt

Jacket: Hàng trăm hay hàng ngàn sợi quang được đặt trong bó gọi là Cáp quang. Những bó này được bảo vệ bởi lớp phủ bên ngoài của cáp được gọi là jacket.

Tìm hiểu cáp quang và câu chuyện đứt cáp biển tại Việt Nam 

Hai loại cáp quang phổ biến là GOF (Glass Optical Fiber) – cáp quang làm bằng thuỷ tinh và POF (Plastic Optical Fiber) – cáp quang làm bằng plastic. POF có đường kính core khá lớn khoảng 1mm, sử dụng cho truyền dẫn tín hiệu khoảng cách ngắn, mạng tốc độ thấp. Trên các tài liệu kỹ thuật, bạn thường thấy cáp quang GOF ghi các thông số 9/125µm, 50/125µm hay 62,5/125µm, đây là đường kính của core/cladding; còn primary coating có đường kính mặc định là 250µm.

Bảo vệ sợi cáp quang là lớp vỏ ngoài gồm nhiều lớp khác nhau tùy theo cấu tạo, tính chất của mỗi loại cáp. Nhưng có ba lớp bảo vệ chính là lớp chịu lực kéo (strength member), lớp vỏ bảo vệ ngoài (buffer) và lớp áo giáp (jacket) – tùy theo tài liệu sẽ có tên gọi khác nhau. Strength member là lớp chịu nhiệt, chịu kéo căng, thường làm từ các sợi Kevlar. Buffer thường làm bằng nhựa PVC, bảo vệ tránh va đập, ẩm ướt. Lớp bảo vệ ngoài cùng là Jacket. Mỗi loại cáp, tùy theo yêu cầu sử dụng sẽ có thêm các lớp jacket khác nhau. Jacket có khả năng chịu va đập, nhiệt và chịu mài mòn, bảo vệ phần bên trong tránh ẩm ướt và các ảnh hưởng từ môi trường.

Có hai cách thiết kế khác nhau để bảo vệ sợi cáp quang là ống đệm không chặt (loose-tube) và ống đệm chặt (tight buffer).

Loose-tube thường dùng ngoài trời (outdoor), cho phép chứa nhiều sợi quang bên trong. Loose-tube giúp sợi cáp quang “giãn nở” trước sự thay đổi nhiệt độ, co giãn tự nhiên, không bị căng, bẻ gập ở những chỗ cong.

Tight-buffer thường dùng trong nhà (indoor), bao bọc khít sợi cáp quang (như cáp điện), giúp dễ lắp đặt khi thi công

Cáp quang xuyên đại dương

Đường dây cáp quang đầu tiên xuyên Đại Tây Dương sử dụng loại sợi quang TAT-8, được xây dựng và đi vào hoạt động năm 1988. Do có đường đi rất dài, nên đường dây cáp quang dưới biển được trang bị các bộ lặp tín hiệu đặc biệt, giúp tín hiệu được xuyên suốt. Mỗi một bộ lặp này được trang bị trên các sợi quang học, có một bộ khuếch đại quang học thể rắn, đo lường tín hiệu và điều chỉnh lỗi.

Tìm hiểu cáp quang và câu chuyện đứt cáp biển tại Việt NamTìm hiểu cáp quang và câu chuyện đứt cáp biển tại Việt Nam 

Tính đến năm 2012, các nhà khai thác đã lặp đặt thành công những tuyến cáp quang dưới biển dài tới 6.000km với vận tốc truyền dữ liệu lên tới 100Gb/s.

Cho đến nay, các tuyến cáp biển đóng vai trò vô cùng quan trọng, liên kết vệ tinh ở nước ngoài chỉ chiếm 1% của lưu lượng truy cập Quốc tế, trong khi phần còn lại được thực hiện bởi cáp ngầm dưới biển. Trong khi liên kết vệ tinh chỉ cung cấp tốc độ vài megabit mỗi giây cùng độ trễ cao, thì tổng hiệu năng của các tuyến cáp biển có thể lên đến vài terabit mỗi giây cùng với độ tin cậy cao, độ trễ thấp.

Những tuyến cáp biển trị giá hàng trăm triệu USD không chỉ được các công ty xây dựng và vận hành chúng quan tâm vì lợi nhuận, mà còn được Chính phủ các Quốc gia xem như một trong những tài sản quốc gia cần được bảo vệ. Ví dụ như Chính phủ Úc xem hệ thống cáp biển của nước mình có tầm quan trọng và ảnh hưởng rất lớn với nền kinh tế quốc gia, do đó Chính phủ đã tạo ra những vùng bảo vệ đặc biệt để hạn chế cac sự cố có thể gây đứt cáp.

Các sự cố, rủi ro và sửa chữa cáp biển

Cáp biển có thể gặp sự cố, bị đứt bởi tàu đánh cá, neo của tàu vướng phải, có thể do động đất hoặc thậm chí bị cá mập cắn đứt. Dựa trên khảo sát tại vùng biển Đại Tây Dương và Caribe, người ta thấy rằng ít hơn 9% nguyên nhân là do tự nhiên. Nguyên nhân chủ yếu là do lưới hoặc neo của các tàu đánh cá bị vướng vào đường dây cáp, để gỡ ra các ngư dân có thể đã lặn xuống và cắt đường dây cáp.

Trong thời kỳ chiến tranh, cắt cáp biển cũng được xem như một cách phá hoại quốc gia đối địch, hoặc dùng với mục đích để đẩy lượng thông tin dồn về tuyến cáp đang được giám sát để thu thập được thông tin của kẻ địch. Việc giám sát các tuyền cáp dưới đáy biển là công việc hết sức khó khan. Trong chiến tranh lạnh, Hải quân Mỹ và NSA đã thành công trong việc đặt các thiết bị theo dõi trên các tuyến cáp thông tin liên lạc của Liên Xô.

Dưt cap quang bien.jpg 

Trung tâm ở đất liền có thể xác định tương đối vị trí cáp bị đứt bằng cách đo điện. Một tín hiệu quang phổ Spread được phát đi, sau đó họ quan sát tín hiệu phản hồi của nó. Bằng các thuật toán và đo thời gian, họ có thể tính toàn khoảng cách và xác định được vị trí gặp sự cố.

Sau khi đã xác định được vị trí, một tàu sửa chữa cáp sẽ được gửi đi. Khi đến được vị trí đường dây cáp gặp sự cố, các thợ lặn sẽ có nhiệm vụ xác định chính xác đoạn cáp bị đứt. Sau đó một cánh tay cần cẩu sẽ được thả xuống đáy biển để đưa dây cáp lên boong tàu và tiến hành nối lại. Ở những vùng nước nông, người ta có thể sử dụng một tàu ngầm mini để tiến hành việc sửa chữa.

Chuyện đứt cáp quang biển ở Việt Nam

Chiều tối ngày 20/12, một sự cố đã xảy ra khiến tuyến cáp quang AAG (Asia America Gate Way) phân đoạn Vũng Tàu – Hồng Kông bị đứt, khiến cho 60% lưu lượng Internet của các nhà cung cấp dịch vụ Việt Nam bị ảnh hưởng.

Theo thông tin được đơn vị điều hành tuyến cáp quang biển quốc tế AAG công bố thì sự cố xảy ra vào hồi 18 giờ ngày 20/12 (theo giờ Việt Nam). Vị trí xảy ra sự cố cách bờ Vũng Tàu khoảng 278km. Sự cố này khiến tốc độ truy cập Internet của các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông tại Việt Nam đang khai thác trên tuyến cáp này đều bị ảnh hưởng.

Tìm hiểu cáp quang và câu chuyện đứt cáp biển tại Việt Nam 

AAG là một trong những hệ thống cáp ngầm xuyên đại dương lớn nhất thế giới, với độ dài hơn 20.000km, kết nối Đông Nam Á với nước Mỹ, thông qua Thái Bình Dương, được đưa vào sử dụng từ tháng 11/2009. Kể từ khi đưa vào sử dụng cho đến nay, tuyến cáp này đã không ít lần gặp sự cố, hầu hết xảy ra sụ cố trong phân đoạn nối liền giữa Hồng Kông và Singapore.

Dường như đứt cáp đã trở thành một sự kiện thường niên, tạo nên sự khác biệt của Internet Việt Nam. Search thông tin đứt cáp quang biển các năm 2012, 2011, 2010, 2009 hay đến tận năm 2004 đều có hai chữ “Việt Nam” gắn liền. Những sự cố xảy ra liên tiếp hàng năm khiến người ta đặt dấu chấm hỏi cho chất lượng của tuyến cáp quang biển này, cùng những nguyên nhân chưa bao giờ được làm rõ.

Quay ngược thời gian lại năm 2007, khi người ta phát hiện ra việc ngư dân Việt Nam “khai thác” tuyến cáp quang biển TVH, hay nói cách khác là cắt cáp rồi mang đi bán phế liệu. Gần 100km cáp quang TVH đã bị “khai thác” triệt để. Mặc dù có nhiều nguồn tin cho rằng các thương lái của Trung Quốc thu mua cáp quang phế liệu với giá rất cao khiến các ngư dân nổi lòng tham mà lặn xuống biển cắt trộm cáp quang.

Tìm hiểu cáp quang và câu chuyện đứt cáp biển tại Việt Nam 

Tuy nhiên sự thật câu chuyện năm đó là do cái công văn của UBND tỉnh Bà Rịa -Vũng Tàu cho phép bộ đội biên phòng tỉnh “phối kết hợp” với tư nhân thu gom “cáp phế liệu” – tức đường cáp quang được kéo trước 1975 trên biển – tại các tọa độ “đã xác định trước”. Nếu chỉ như thế thì đã không có chuyện gì xảy ra. Nhưng vì dân mình đâu có khả năng phân biệt tọa độ nào “đã được xác định trước” và tọa độ nào “chưa được xác định”, càng không có khả năng phân biệt tuyến cáp nào là “cáp trước 1975” còn tuyến cáp nào đang hoạt động (tuyến TVH) một khi chúng đều chìm dưới biển. Vả chăng, khi người này khai thác được thì người khác “thấy người ta ăn khoai cũng vác mai đi đào”, họ có biết đâu, hoặc có biết cũng mặc kệ, là có thể “khai thác” tuyến cáp nào đã bỏ, và không được phép “khai thác” tuyến cáp nào đang hoạt động, đang là “mạch máu thông tin của quốc gia”.

Rồi sau đó lại đến câu chuyện thuyền đánh cá của ngư dân vướng vào cáp quang dưới biển và vô tình làm đứt. Trong khi đó cấu tạo của tuyến cáp quang dưới biển đã được các nhà khoa học tính toán kĩ lưỡng để có thể chống chịu sức ép cũng như các lực tác động từ bên ngoài. Thật khó hiểu khi một tuyến cáp quang trị giá tới 500 triệu USD và mới được triển khai từ năm 2009 lại liên tiếp gặp sự cố trong thời gian qua.

[Discovery] Tìm hiểu về sét – vẻ đẹp chết người của tạo hóa

Trước vẻ đẹp và sức mạnh to lớn như vậy, một câu hỏi được đặt ra: chớp được hình thành như thế nào? Hầu hết chúng ta đều biết, chớp xuất hiện từ những đám mây mang điện, nhưng cơ chế cụ thể, thì không phải ai cũng nắm rõ. Trong bài này, chúng ta hãy cùng nhau mổ xẻ, để xem chớp được sinh ra như thế nào nhé.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Quá trình này khá phức tạp, nhưng có thể tóm gọn lại như sau:

– Khởi đầu bằng chu trình nước. Nước sẽ bốc hơi khi nhận được nhiệt từ ánh sáng Mặt trời, bay lên cao, gặp lạnh, ngưng tụ lại thành hàng triệu giọt nước nhỏ, lúc đó ta sẽ nhìn thấy mây trên bầy trời.

– Quá trình bay hơi và ngưng tụ xảy ra liên tục, hơi nước và những giọt nước nhỏ ở các đám mây sẽ tương tác với nhau, cộng thêm hiện tượng đông lạnh, sẽ làm hình thành sự chênh lệch điện tích: điện tích dương ở phần trên đám mây, còn điện tích âm ở phần dưới.

– Sự hình thành hai khu vực điện tích trái dấu cũng đồng thời sinh ra điện trường. Sự chênh lệch điện tích càng lớn, điện trường càng mạnh.

– Điện trường mạnh, đến một mức nào đó, sẽ làm không khí xung quanh bị ion hoá, cho phép dòng điện có thể truyền qua khu vực không khí bị ion hoá này (chính là môi trường plasma) một cách dễ dàng. Con đường dẫn truyền này, còn được gọi là step leader.

– Đồng thời trong lúc đó, bề mặt Trái đất sẽ chịu ảnh hưởng của điện trường âm phía dưới các đám mây, và các vật thể trên Trái đất (bao gồm cả con người) sẽ mất electron và tích điện dương mạnh.

– Khi các step leader đi đến bề mặt Trái đất, nó sẽ hình thành một con đường hoàn chỉnh dẫn từ các đám mây đến mặt đất. Và ngay khoảnh khắc đó, một tia sét giáng xuống.

– Không khí xung quanh tia sét sẽ bị đốt nóng mạnh, giãn ra đột ngột và kéo theo đó là tiếng sấm nổ ngay sau đó – thunder.

Và sau đây là chi tiết các giai đoạn hình thành tia chớp.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Tất cả được bắt nguồn từ một hiện tượng quen thuộc: chu trình nước. Để hiểu rõ hơn, hãy cùng nhau nói lại một chút về sự bay hơi và sự ngưng tụ.

Sự bay hơi – evaporation –  là hiện tượng một chất lỏng hấp thụ nhiệt, và chuyển sang thể hơi. Có thể lấy ví dụ đơn giản, những vũng nước sau cơn mưa một thời gian sẽ biến mất, hay quần áo giặt xong phơi sẽ khô… tất cả đó là hiện tượng bay hơi nước. Do nước sẽ hấp thụ nhiệt từ ánh sáng Mặt trời, các phân tử nước sẽ chuyển động nhanh hơn, và đến một lúc nào đó, chúng sẽ tách ra khỏi dung dịch chất lỏng để bay vào không khí. Dần dần, tất cả lượng nước đó sẽ bay vào không khí thành hơi nước.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Sự ngưng tụ – condensation – là quá trình khí hoặc hơi mất nhiệt, và quay trở lại dạng chất lỏng. Chắc hẳn các bạn đều biết nhiệt được truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp. Khi hơi nước bay lên cao, nhiệt độ khí quyển ở trên cao thấp hơn rất nhiều so với bề mặt Trái đất. Vậy nên khi hơi nước bay lên, nhiệt độ lạnh hơn, chúng sẽ mất nhiệt, cô đặc, và trở lại dạng chất lỏng ban đầu.

Giờ chúng ta quay trở lại với chu trình nước.  Nước và hơi ẩm trên bề mặt Trái đất hấp thụ nhiệt từ ánh sáng Mặt trời, các phân tử nước bắt đầu tách ra khỏi chất lỏng và chuyển thành thể hơi. Hơi nước bay lên cao, càng cao nhiệt độ càng thấp, hơi nước mất nhiệt và ngưng tụ lại thành các giọt nước. Trọng lực của Trái đất kéo chúng rơi xuống, và tạo thành mưa. Và rồi cứ thế, chu trình nước lặp đi lặp lại. Ngoài ra, khi nhiệt độ trên cao đủ lạnh, nó sẽ làm hơi nước ngưng tụ nhanh hơn, đông lại và tạo thành bông tuyết, khi đó, thay vì mưa, sẽ là tuyết rơi.

Chắc bạn đang tự hỏi, chu trình nước thì có liên quan gì ở đây? Thực ra nó có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành chớp. Phần tiếp theo, sẽ nói về “bão điện”.

Bão điện – electrical storm.

Trong một cơn bão điện, các đám mây được tích điện, giống như một cái tụ điện khổng lồ trên trời vậy. Phần bên trên của đám mây tích điện dương, và phần thấp tích điện âm. Vậy, tại sao lại hình thành được sự chânh lệch điện tích như vậy? Vấn đề này hiện còn rất nhiều tranh cãi, tuy nhiên, dưới đây là một giả thiết được chấp nhận.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Trong chu trình nước, hơi nước được ngưng tụ trong khí quyển, và hình ảnh chúng ta nhìn được của quá trình này, là những đám mây. Đám mây là tập hợp của rất nhiều giọt nước, và cả đá nữa. Khi quá trình bay hơi và ngưng tụ xảy ra liên tục, đã xuất hiện sự tương tác giữa hơi nước và những giọt nước hay bông tuyết trong đám mây, cả những giọt nước đang rơi xuống Trái đất nữa. Sự tương tác này, thường xảy ra ở tầng thấp phía bên dưới những đám mây. Điểm quan trọng ở đây là, sự va chạm này làm tách các electron trong hơi nước đang bay lên.

Và như vậy, quá trình tách electron xảy ra ở phần dưới những đám mây, nên vùng này mang điện tích âm. Ngược lại, hơi nước – mang điện tích dương do mất electron – tiếp tục bốc hơi, bay lên trên cao, qua cả những đám mây, nên vùng trên đám mây sẽ mang điện tích dương. Sự tương tác giữa các phần tử, cùng với hiện tượng đông lạnh, là sự giải thích hợp lý cho việc hình thành chênh lệch điện tích – điều kiện cần để hình thành sét đánh.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Khi có sự chênh lệch điện tích ở các đám mây, cùng lúc đó sẽ xuất hiện điện trường tương ứng: điện trường âm phía dưới và điện trường dương phía trên. Cường độ của điện trường liên quan trực tiếp tới lượng điện tích được sinh ra. Khi quá trình tương tác và đông lạnh liên tục xảy ra, điện trường càng ngày càng mạnh theo thời gian, và càng mạnh thì các electron trên bề mặt Trái đất sẽ càng đi sâu vào trong lòng Trái đất do chúng tương tác với điện trường âm của phần thấp các đám mây, và do đó, bề mặt Trái đất sẽ tích điện dương rất mạnh.

Vậy là đã có vùng điện tích âm, và vùng điện tích dương, giờ chỉ cần một con đường dẫn truyền cho vùng tích điện âm dưới đám mây tiếp xúc với vùng điện tích dương trên bề mặt Trái đất. Thực tế là, chỉ cần điện trường cực mạnh, là đã đủ để tạo nên đường dẫn truyền này.

Quá trình ion hoá không khí.

Với điện trường cực mạnh xung quanh những đám mây (khoảng 10.000 volts/inch), không khí bắt đầu bị “break down”. Các nguyên tử trong không khí bắt đầu bị tách riêng thành ion dương và các electron – không khí đã bị ion hoá. Hãy nhớ rằng, quá trình ion hoá không làm tăng thêm sự chênh lệch điện tích do sinh ra electron và ion dương; mà nó chỉ làm các electron và hạt nhân nguyên tử cách xa nhau ra mà thôi, bản chất chúng vẫn nằm trong một nguyên tử.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Và khi đó, electron sẽ dễ dàng di chuyển hơn trước, do ràng buộc của điện tích dương tại hạt nhân bị giảm đi. Không khí bị ion hoá – hay còn gọi là môi trường plasma – dẫn điện tốt hơn rất nhiều, khả năng dẫn điện của nó tương tự như kim loại. Và, vô tình, không khí bị ion hoá trở thành vật dẫn điện để giúp trung hoà sự chênh lệch điện tích, làm môi trường cho hiện tượng phóng điện.

Sau quá trình ion hoá không khí, con đường dẫn truyền giữa các đám mây và mặt đất được hình thành. Tiếp sau đó, sẽ là step leader.

Step leaders

Sau khi hiện tượng ion hoá xảy ra, và môi trường plasma hình thành, con đường dẫn truyền không hình thành ngay lập tức, mà sẽ là từng tầng không khí bị ion hoá, chứ không phải cùng một lúc. Chúng được gọi chung là các step leaders.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Một vấn đề nữa, không khí bị ion hoá không đều, có vùng bị ion hoá mạnh hơn, có vùng yếu hơn. Bụi và các chất bẩn làm không khí bị ion hoá mạnh hơn. Ngoài ra, hình dáng của điện trường cũng đóng vai trò không nhỏ: nó phụ thuộc vào khu vực các hạt mang điện. Nếu điện trường song song với mặt đất, và nó đủ nhỏ để coi như độ cong của bề mặt Trái đất là không đáng kể, thì đây giống như hai bản tụ điện song song với nhau vậy.

Ok, vậy bây giờ, chúng ta đã có một đám mây mang điện, với các step leader trải dài từ đám mây xuống mặt đất. Những leader này, có ánh hơi đỏ tía rất mờ nhạt. Một khi được hình thành, các leader sẽ tồn tại đến khi có dòng điện phóng qua chứ không liên quan tới vị trí của leader đó. Các leader có hai khả năng: một là tiếp tục phát triển rộng hơn thành các tầng, tương ứng với mức độ mở rộng của vùng không khí bị ion hoá, hai là giữ nguyên ở trạng thái plasma cho đến khi có dòng điện đi qua.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Và khi leader cuối cùng chạm đến mặt đất, con đường dẫn truyền giữa đám mây và mặt đất được hình thành. Hãy nhớ, leader không phải là tia sét đánh xuống, nó chỉ là con đường giúp tia sét đi. Còn tia sét là một dòng điện cực lớn đánh từ mây xuống mặt đất.

Dải tích điện dương và sự giãn nở của không khí

Khi các step leader tiến gần đến mặt đất, mọi vật trên bề mặt Trái đất bắt đầu đáp ứng lại với điện trường cực mạnh: các vật bắt đầu tích điện dương và hình thành dải mang điện tích dương –positive streamer. Các streamer này cũng có ánh tía nhạt và xuất hiện rõ hơn ở cạnh sắc của các vật. Cơ thể người cũng có khả năng hình thành các streamer mang điện tích dương khi đứng trong điện trường mạnh, ví dụ như điện trường của các đám mây bão. Một khi được hình thành, các streamer này không trực tiếp nối tới khu vực mang điện âm trên các đám mây, mà chính các leader sẽ làm nhiệm vụ dẫn truyền, hình thành con đường đi.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Và cái gì phải đến cũng sẽ đến, step leader sẽ gặp các streamer. Một điều đặc biệt, streamer tiếp xúc với step leader không nhất thiết phải là streamer của vật gần đám mây nhất, ví dụ như cây cao hay cột điện… Sét thường đánh xuống đất, ngay cả khi xung quanh đó có các vật cao hơn nhiều.

Sau khi step leader và streamer tiếp xúc với nhau, con đường dẫn truyền nhờ sự ion hoá không khí được hình thành hoàn chỉnh từ đám mây xuống mặt đất. Một khi con đường hoàn chỉnh, sẽ có một dòng điện cực mạnh di chuyển qua nó để trung hoà sự chênh lệch điện tích giữa mặt đất và đám mây. Ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy – tia chớp – là một hiệu ứng của dòng điện đó.

Khi xuất hiện dòng điện, cùng lúc đó là nhiệt độ cực cao xung quanh khu vực dòng điện đi qua. Lượng nhiệt sinh ra cực lớn, với nhiệt độ còn cao hơn nhiệt độ ở bề mặt Mặt trời. Không khí xung quanh bị làm nóng, giãn nở đột ngột, và ta nghe thấy tiếng sấm – thunder.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Sấm là xung sóng toả ra từ đường đi của tia sét, do không khí bị nóng lên và giãn nở đột ngột. Sự giãn nở này, cũng là một hình thức của sóng âm thanh. Tiếng sấm không vô hại: nếu đủ gần, bạn có thể cảm thấy được sóng âm thanh tác động đến cơ thể của mình. Nó cũng giống như việc nổ một quả bom nguyên tử: phần lớn sức mạnh huỷ diệt của vụ nổ là do năng lượng của xung động truyền trong không khí. Thực tế, sóng xung động sinh ra do sét đánh có thể phá huỷ các toà nhà và gây hại cho cơ thể người. Bạn sẽ thấy rõ hơn nếu đứng gần nơi sét đánh, và năng lượng của xung sẽ giảm dần theo khoảng cách. Ngoài ra, như bạn đã biết, âm thanh di chuyển chậm hơn ánh sáng rất nhiều, do vậy bạn sẽ nghe thấy tiếng sấm sau khi nhìn thấy sét vài giây.

Multiple strike

Nếu để ý, bạn sẽ thấy, khi sét đánh, sẽ có rất nhiều nhánh nhỏ hơn toả ra từ tia sét chính. Và tia sét chính, sau khi đánh xuống, sẽ không mất đi ngay, mà sẽ mờ dần.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Khi tia chớp đầu tiên đánh xuống, dòng điện di chuyển để trung hoà sự chênh lệch điện tích. Để trung hoà được toàn bộ, cần thiết phải có cả dòng điện từ các step leader khác cũng phải phóng xuống mặt đất. Electron trong các step leader được tự do di chuyển, đi theo leader để đến nơi tia sét chính đánh xuống. Sau cú đánh đầu tiên, thường sẽ kéo theo các nhát đánh thứ phát. Những cú đánh sau này vẫn đi theo con đường của cú đánh chính, chứ các step leader xung quanh không đóng vai trò gì trong sự phóng điện này.

Trong tự nhiên, những gì chúng ta nhìn thấy chưa chắc đã giống như chúng ta nghĩ. Và những cú đánh thứ phát này cũng vậy. Thông thường, một cú đánh chính sẽ kéo theo khoảng 30 – 40 cú đánh phụ. Dựa vào thời gian trễ vô cùng ngắn giữa các lần sét đánh, chúng ta có thể quan sát được hình ảnh tia sét đầu tiên kéo dài hơn, và mờ dần. Thực ra, đó là do các phát sét đánh thứ phát xảy ra ngay sau khi phát đánh đầu tiên nổ ra, làm chúng ta nhầm tưởng rằng đó là do phát đánh đầu tiên kéo dài. Và tương tự, những phát đánh thứ phát làm chúng giống như phát đánh đầu tiên đang nhấp nháy vậy.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Và, đó là tất cả những cơ chế phức tạp để hình thành một tia sét đánh. Tuy phức tạp như vậy, nhưng tất cả chỉ diễn ra có trong một tích tắc, chưa đến một giây. Những máy ảnh có khả năng chụp ảnh trong thời gian ngắn, có thể bắt được hình ảnh của các streamer tích điện dương. Nếu bạn muốn tự mình chiêm ngưỡng hiện tượng này một cách an toàn, hãy làm một máy phát Van de Graaff, và chạy nó trong một phòng kín. Khi bạn tiến đến gần chiếc máy, ngón tay của bạn cũng sẽ phát ra màu tía nhạt, giống như các step leader hay các streamer tích điện dương.

Cột thu lôi.

Cột thu lôi được chế tạo lần đầu tiên bởi Benjamin Franklin. Cấu tạo của một cột thu lôi khá đơn giản: một cái que bằng kim loại được gắn lên trên mái nhà, đường kính khoảng 2cm. Nó được nối với rất nhiều sợi dây làm bằng đồng hoặc nhôm, đường kính tương tự, được nối trực tiếp xuống dưới đất.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Mục đích sử dụng của cột thu lôi thường bị hiểu nhầm. Rất nhiều người nghĩ rằng, cột thu lôi là để “thu hút” sét đánh vào. Thực tế thì, sẽ chính xác hơn nếu nói, cột thu lôi tạo ra một đường dẫn có điện trở thấp đến mặt đất, để giúp dẫn dòng điện cực lớn từ các tia sét đánh xuống sẽ đi thẳng xuống đất một cách an toàn. Các vật liệu làm cột thu lôi và dây dẫn đòi hỏi dẫn điện thật tốt, nếu không, với năng lượng của tia sét, chúng sẽ bị nóng lên rất nhanh và bị hỏng ngay tức khắc.

Sét có thể “nảy xung quanh” khi nó đánh xuống. Việc nó nhảy vào đâu, thì phụ thuộc vào điện trở khu vực đó: điện trở càng nhỏ thì sét có xu hướng đánh vào đó. Khi sét đánh vào gần cột thu lôi, với điện trở rất thấp của cột thu lôi, sét sẽ có xu hướng đánh vào đó và không gây hại gì cho các vật xung quanh. Và như đã nói ở trên, cột thu lôi không “hút” sét, không làm sét đánh nhiều hơn, mà nó chỉ giúp “định hướng” cho tia sét. Dù có hệ thống cột thu lôi hay không, sét vẫn đánh như vậy thôi.

Sét đánh: mối hiểm hoạ

Hơn 1000 người bị sét đánh mỗi năm ở Mỹ, và hơn 100 người trong số đó bị tử vong. Vậy nên, đừng đùa với sét.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Nếu bạn đang đi ngoài đường mà đột nhiên giông bão nổi lên, sấm chớp ầm ầm, hãy tìm chỗ trú ẩn ngay đi. Đừng có cố đi tiếp – bạn sẽ trở thành một chiếc cột thu lôi di động đấy. Hãy đi vào nhà, hoặc ở yên trong ô tô của bạn. Ồ, tại sao ô tô lại có thể giúp bạn tránh sét đánh? Là vì, sét sẽ di chuyển trên bề mặt của ô tô xuống trực tiếp mặt đất; nó giống như chiếc lồng Faraday: chiếc lồng làm bằng kim loại sẽ bảo vệ các vật ở bên trong nó khỏi dòng điện bên ngoài, do dòng điện sẽ chạy trên bề mặt của lồng và dẫn xuống đất. Đừng bao giờ đứng dưới gốc cây trong thời tiết giông bão: cây cũng là một thứ hút sét giống như cột thu lôi vậy. Để hai chân thật sát nhau, cúi xuống hết cỡ và tiếp xúc với mặt đất ít nhất có thể.

Không bao giờ được nằm xuống đất – khi sét đánh xuống đất, dòng điện từ đó sẽ toả ra mọi hướng, và nếu nó đi qua người bạn thì sẽ rất nguy hiểm. Bạn có thể ngừng tim ngay tức khắc. Vậy nên, nếu vẫn muốn đi ra ngoài vào lúc trời mưa bão, hãy đi càng thấp càng tốt, và tiếp xúc với mặt đất càng ít càng tốt.

Tìm hiểu về sét - vẻ đẹp chết người của tạo hóa 

Nếu bạn ở trong nhà và muốn gọi cho ai đó, hãy dùng điện thoại di động, hoặc bất kì loại điện thoại không dây nào. Nếu sét đánh trúng đường dây điện thoại, dòng điện sẽ đi theo đường dây và gây nguy hiểm cho người sử dụng điện thoại có dây.

Và cuối cùng, hãy cẩn thận với đường ống dẫn nước nhà bạn, nhất là khi nhà bạn sử dụng đường ống bằng kim loại. Ống nhựa PVC (polyvinyl chloride) thường dùng hiện nay sẽ làm giảm khả năng dẫn điện của sét. Nhưng nếu không chắc nhà bạn dùng loại ống nào, hãy kiên nhẫn đợi khi cơn bão đi qua.