Dông là cơn bão nhỏ sinh ra từ mây vũ tích, luôn kèm sét và sấm, thường thêm mưa rào, gió giật, đôi khi mưa đá. Sét là tia lửa điện khổng lồ phóng ra khi điện tích âm và dương trong mây tách nhau quá mạnh, nung nóng không khí trên đường đi tới khoảng 30.000 độ, nóng gấp mấy lần bề mặt mặt trời. Sấm chính là tiếng nổ của luồng không khí bị nung nóng đột ngột đó giãn nở ra.
Với hàng không, dông là loại thời tiết duy nhất mà quy tắc gần như tuyệt đối: không bay xuyên qua, đi vòng thật xa.
Ba điều kiện để có một cơn dông
Các nhà khí tượng tóm gọn bằng ba thứ cần có cùng lúc:
- Không khí ẩm ở tầng thấp, để có hơi nước ngưng tụ thành mây và giải phóng nhiệt.
- Không khí bất ổn định, nghĩa là một bọc khí đã bốc lên thì càng lên càng nóng hơn xung quanh, cứ thế bốc tiếp như khinh khí cầu tự đốt lửa.
- Một cú hích ban đầu: mặt đất bị nắng nung, sườn núi đẩy gió lên, gió biển gặp gió đất, hay một front lạnh tràn tới.
Việt Nam hội đủ cả ba gần như quanh năm ở phía Nam và suốt mùa hè ở phía Bắc. Kiểu dông quen thuộc nhất ở Nam Bộ mùa mưa là dông nhiệt: sáng nắng gắt, trưa mây vun lên, chiều trút mưa ầm ầm rồi tạnh, tối mát.
Vòng đời của một ô dông
Hiểu biết hiện đại về dông bắt đầu từ Dự án Dông (Thunderstorm Project) ở Mỹ năm 1946–1947, khi các nhà khoa học cho máy bay bay thẳng vào mây dông ở Florida và Ohio, đặt mạng trạm đo dày đặc dưới đất. Kết quả do Horace Byers và Roscoe Braham công bố chia một ô dông đơn lẻ làm ba giai đoạn:
| Giai đoạn | Kéo dài | Chuyện gì xảy ra |
|---|---|---|
| Phát triển (mây tích) | khoảng 10–15 phút | Toàn luồng khí bốc lên, mây mọc cao nhanh, chưa mưa |
| Trưởng thành | khoảng 15–30 phút | Mưa bắt đầu rơi, kéo không khí lạnh đi xuống; luồng lên và luồng xuống tồn tại song song. Sét, gió giật, mưa đá mạnh nhất |
| Tan rã | khoảng 30 phút | Luồng xuống chiếm toàn bộ, cắt nguồn khí ẩm, mây mưa nhỏ dần, đỉnh đe còn trôi lại |
Một ô dông đơn lẻ chỉ sống chừng một giờ. Nhưng dông thường đi thành cụm nhiều ô, ô cũ tan thì ô mới mọc bên cạnh, hoặc xếp thành đường dông dài hàng trăm km. Loại mạnh nhất là dông siêu ô (supercell), có luồng khí xoay tròn bên trong, có thể sống nhiều giờ và sinh lốc xoáy.
Sét hình thành thế nào
Trong mây dông, hạt băng nhỏ bị luồng khí thổi lên va chạm liên tục với hạt mưa đá mềm (graupel) đang rơi xuống. Mỗi cú va chạm chuyển một ít điện tích. Kết quả gần đúng: phần trên của mây tích điện dương, phần giữa và dưới tích điện âm. Cơ chế chi tiết vẫn còn đang được nghiên cứu, các nhà vật lý chưa thống nhất hoàn toàn.
Khi chênh lệch điện đủ lớn, không khí — vốn là chất cách điện — bị đánh thủng. Có mấy kiểu sét:
- Sét trong mây và sét giữa các mây: chiếm phần lớn, ta thấy trời nháy sáng mà không thấy tia.
- Sét mây – đất: loại nguy hiểm cho người dưới đất. Một nhánh dẫn đường mờ đi từ mây xuống theo từng bậc; khi gần đất, một nhánh khác từ cây, cột, mái nhà vọt lên đón. Hai nhánh gặp nhau là dòng điện chính chạy ngược lên, đó là tia sáng chói ta nhìn thấy.
- Sét dương: phóng từ phần đỉnh tích điện dương, mạnh hơn và có thể đánh xa cơn dông hàng chục km. Đây là "tia sét giữa trời quang" có thật.
Đếm giây để đoán khoảng cách
Ánh sáng tới mắt gần như tức thì, còn âm thanh đi chừng 340 m mỗi giây. Thấy chớp rồi đếm tới khi nghe sấm, cứ 3 giây là khoảng 1 km. Đếm được dưới 30 giây nghĩa là dông cách chưa tới 10 km — đã nằm trong tầm sét đánh.
Sét đánh trúng máy bay thì sao
Chuyện này xảy ra thường hơn nhiều người nghĩ. Số liệu ngành hàng không hay dẫn là mỗi máy bay chở khách bị sét đánh trung bình khoảng một lần mỗi năm, phần lớn khi đang lên hoặc xuống ở độ cao vài km, đúng tầng có nhiều điện tích. Thường chính máy bay kích hoạt tia sét khi bay vào vùng điện trường mạnh.
Hành khách thấy chớp sáng, nghe tiếng nổ lớn, rồi chuyến bay tiếp tục bình thường. Lý do:
- Vỏ máy bay bằng nhôm dẫn điện tốt, dòng điện chạy dọc lớp vỏ ngoài rồi thoát ra ở đầu cánh, đuôi — nguyên lý lồng Faraday.
- Máy bay vỏ composite như Boeing 787 hay Airbus A350 được gắn lưới đồng hoặc lá kim loại mỏng trong lớp vỏ để làm đúng việc đó.
- Các thanh nhỏ ở mép sau cánh và đuôi (thanh xả tĩnh điện) giúp xả điện tích tích tụ, giảm nhiễu radio.
- Thùng nhiên liệu được thiết kế để tia lửa không lọt vào.
Điểm cuối cùng có bài học đắt giá. Ngày 8 tháng 12 năm 1963, chuyến Pan Am 214, một chiếc Boeing 707, bị sét đánh khi đang bay chờ gần Elkton, bang Maryland (Mỹ). Hơi nhiên liệu trong thùng ở cánh bốc cháy, máy bay rơi, 81 người thiệt mạng. Sau vụ đó, tiêu chuẩn chống sét cho hệ thống nhiên liệu được siết chặt và nghiên cứu về sét với máy bay được đẩy mạnh. Tai nạn do sét với máy bay chở khách hiện đại nay cực kỳ hiếm.
Sau khi bị sét đánh, máy bay vẫn phải được kỹ sư kiểm tra: tìm vết cháy nhỏ ở điểm sét vào và ra, kiểm tra thiết bị điện tử.
Vì sao phi công vẫn tránh dông thật xa
Sét không phải mối lo chính. Thứ đáng sợ trong mây dông là:
- Luồng khí lên xuống cực mạnh, có thể đẩy máy bay lên hoặc xuống hàng nghìn feet mỗi phút, gây nhiễu động dữ dội.
- Mưa đá, có thể làm móp mũi máy bay, nứt kính buồng lái, hỏng cánh quạt động cơ. Mưa đá còn văng ra ngoài vùng mây, rơi xuống từ phần đe phía trên nơi trời trông có vẻ quang.
- Gió cắt và luồng giáng (microburst) dưới đáy mây, cực nguy hiểm lúc cất hạ cánh.
- Đóng băng và mưa lớn có thể làm động cơ phải nuốt lượng nước vượt thiết kế.
Hướng dẫn của Cục Hàng không Liên bang Mỹ (FAA) khuyến cáo tránh dông mạnh ít nhất 20 hải lý (khoảng 37 km). Phi công dùng radar thời tiết ở mũi máy bay, nhìn thấy vùng mưa dày hiện màu vàng, đỏ, tím trên màn hình và xin kiểm soát không lưu cho đổi hướng. Vào chiều mùa mưa ở Tân Sơn Nhất hay Nội Bài, những đường bay lượn vòng trên bản đồ theo dõi chuyến bay thường là máy bay đang né dông.
Radar thời tiết chỉ thấy được giọt nước và hạt băng to, không thấy nhiễu động trong không khí trong. Vì thế phi công đi vòng cả phần mây trông yên ả quanh lõi dông.
Những tia sét lạ ở tầng cao
Phía trên đỉnh mây dông còn có những hiện tượng điện chớp nhoáng mà mãi cuối thế kỷ 20 mới được ghi hình. Năm 1989, nhóm nhà khoa học ở Đại học Minnesota (Mỹ) tình cờ chụp được một chớp sáng phía trên mây khi thử máy quay. Đó là sprite, đốm sáng đỏ hình sứa hoặc cà rốt ở độ cao 50–90 km, kéo dài vài phần nghìn giây. Sau đó người ta tìm ra thêm elves (vòng sáng loe rộng ở rìa không gian) và tia phụt xanh (blue jet) phóng từ đỉnh mây lên.
Phi công bay đêm qua vùng dông xa từng kể thấy những chớp đỏ lạ phía chân trời từ nhiều thập kỷ trước, nhưng không ai tin cho tới khi có ảnh. Ngày nay các phi hành gia trên Trạm Vũ trụ Quốc tế chụp được chúng khá đều đặn.
Góc nhìn hôm nay: sống chung với dông sét
Việt Nam thuộc vùng có nhiều dông sét, và sét đánh vẫn làm chết người mỗi năm, phần lớn ở ngoài đồng, trên bãi biển, dưới gốc cây. Vài điều nên nhớ:
- Nghe sấm là vào nhà. Câu khẩu hiệu của Cơ quan Khí tượng Mỹ "When thunder roars, go indoors" tóm đủ ý. Đợi khoảng 30 phút sau tiếng sấm cuối cùng mới ra ngoài.
- Xe hơi kín mui là chỗ trú an toàn nhờ vỏ kim loại, không phải nhờ lốp cao su như nhiều người tưởng. Xe máy, xe đạp, lều, chòi thì không.
- Không trú dưới cây cao đứng một mình, không đứng trên đỉnh đồi, tránh xa mặt nước và hàng rào kim loại.
- Ở ngoài trời không có chỗ trú: ngồi xổm, hai chân chụm, cúi đầu, tránh nằm dài trên đất.
- Theo dõi radar thời tiết trên trang của Trung tâm Dự báo khí tượng thủy văn quốc gia hoặc các ứng dụng bản đồ sét theo thời gian thực để biết dông đang tới hướng nào.
Nếu muốn ngắm sét cho đã mắt, nơi nổi tiếng nhất thế giới là vùng hồ Maracaibo ở Venezuela, nơi dữ liệu vệ tinh NASA ghi nhận mật độ sét cao nhất Trái Đất, với hiện tượng "sét Catatumbo" lóe sáng gần như mỗi đêm trong nhiều tháng.
Câu hỏi thường gặp
Dông và bão khác nhau thế nào?
Dông là hiện tượng nhỏ, rộng vài đến vài chục km, sống từ một đến vài giờ, luôn có sấm sét. Bão (bão nhiệt đới) là hệ thống xoáy khổng lồ rộng hàng trăm km, sống nhiều ngày, bên trong chứa rất nhiều cụm dông. Tiếng Việt hay gọi gộp "mưa bão" nên dễ lẫn.
Máy bay bị sét đánh có rơi không?
Máy bay chở khách hiện đại được thiết kế để chịu sét đánh, dòng điện chạy theo vỏ ngoài rồi thoát ra. Mỗi máy bay bị sét đánh trung bình khoảng một lần mỗi năm mà hầu như không ai bị thương. Tai nạn do sét rất hiếm từ sau những cải tiến về thùng nhiên liệu từ thập niên 1960.
Sét có đánh hai lần vào một chỗ không?
Có, và thường xuyên. Những công trình cao như Tòa nhà Empire State ở New York bị sét đánh trung bình khoảng 20–25 lần mỗi năm. Câu "sét không đánh hai lần vào một chỗ" chỉ là thành ngữ.
Vì sao thấy chớp trước khi nghe sấm?
Vì ánh sáng đi nhanh hơn âm thanh gần một triệu lần. Âm thanh đi khoảng 340 m mỗi giây, nên đếm số giây giữa chớp và sấm rồi chia cho 3 là ra khoảng cách tính bằng km.
Đang đi máy bay gặp dông có nguy hiểm không?
Phi công dùng radar thời tiết và chỉ dẫn của kiểm soát không lưu để vòng tránh lõi dông, nên hành khách thường chỉ thấy rung lắc nhẹ ở rìa. Nếu dông phủ sân bay, chuyến bay sẽ bay chờ, chuyển sân bay dự bị hoặc hoãn cất cánh. Thắt dây an toàn mỗi khi ngồi là cách tự bảo vệ tốt nhất.
