[Infographic] Sấm sét hình thành như thế nào và những phản ứng hóa học có trong đó

Xen kẽ những đợt nắng nóng đỉnh điểm trong mùa hè ở Việt Nam thường là những trận mưa dông có kèm theo sấm sét. Mặc dù tất cả chúng ta hồi nhỏ đã từng tự hỏi: Sét sinh ra từ đâu và nó nguy hiểm đến nhường nào? Nhưng ít người tò mò tới mức đi tìm hiểu bản chất vật lý cũng như hóa học của sét.

Thật không may, họ đã bỏ lỡ những kiến thức và kỹ năng vô cùng mê hoặc và tuyệt vời về một hiện tượng kỳ lạ vạn vật thiên nhiên vô cùng ấn tượng : Sét hóa ra hoàn toàn có thể được giải thích bằng những kiến thức và kỹ năng vật lý lớp 6. Và đằng sau nó có cả những phương trình hóa học rất là đơn thuần nhưng hoàn toàn có thể vấn đáp cho những câu hỏi :Tại sao bạn thấy sét có màu xanh ? Tại sao một số ít người ngửi thấy sét ? Và sét hoàn toàn có thể giúp cây cối tăng trưởng như thế nào sau một trận mưa ?

Hãy cùng tìm hiểu:

Ảnh : Phúc Nguyễn

1. Vật lý của sự hình thành sét

Sự hiểu biết của khoa học về quy trình hình thành sét vẫn còn khá chắp vá ở nhiều điểm, nhưng nhìn chung, tất cả chúng ta đã hoàn toàn có thể giải thích một cách tổng quát những gì đã xảy ra trong một đám mây dông .Chúng ta biết mây hình thành từ một dòng hơi nước bốc lên từ dưới mặt đất. Nó chứa những hạt nước nhỏ bay lên theo luồng khí nóng, gặp nhiệt độ lạnh sẽ ngưng tụ lại, nhiều lúc đóng thành những tinh thể băng nhỏ .Khi những tinh thể băng đã tụ lại với nhau, chúng sẽ hình thành lên những hạt graupel giống như tuyết hoặc băng mềm có đường kính khoảng chừng 2-5 mm. Các hạt băng mềm này nặng hơn nên sẽ không chuyển dời hoặc rơi dần xuống đáy đám mây .Song song với quy trình đó, những tinh thể băng liên tục bị luồng khí đẩy lên phía trên đỉnh đám mây. Chúng cọ xát vào những hạt băng mềm dẫn đến trao đổi điện tích. Kết quả là, những tinh thể băng và hơi nước siêu lạnh đi lên trên sẽ tích điện dương, còn những hạt băng mềm ở dưới sẽ tích điện âm .Điều này từ từ tạo ra sự chênh lệch điện tích giữa phần trên và phần dưới của đám mây. Phần trên cùng của đám mây trở nên tích điện dương, trong khi phần giữa và phần đáy trở nên tích điện âm .Và nó không riêng gì tạo ra ảnh hưởng tác động trong nội bộ đám mây. Đáy của đám mây tích điện âm còn đẩy những điện tích âm dưới bề mặt đất. Một khu vực dưới đất khi đó sẽ tích điện dương, thường là những khu vực trên cao như ngọn cây, cột điện …Cuối cùng, khi sự mê hoặc giữa một đám mây tích điện âm và mặt đất tích điện dương đủ lớn, đám mây sẽ phóng ra một dòng electron chạy với tốc độ 435.000 km / h xuống dưới đất. Đó chính là sét .Nhưng sét không chỉ phóng từ những đám mây xuống đất. Nó cũng hoàn toàn có thể phóng từ đám mây này sang đám mây khác hoặc ngay chính trong một đám mây .

Ngoài tốc độ di chuyển cực nhanh, sét còn tạo ra một nhiệt độ cực cao đốt nóng không khí xung quanh nó. Các nhà khoa học ước tính nhiệt độ mà một tia sét tạo ra có thể lên tới 30.000˚C – nóng hơn cả bề mặt của Mặt Trời.

Chính từ hiệu ứng đốt nóng không khí một cách bất thần này mà sét mới tạo ra sấm. Không khí xung quanh luồng sét bị nóng lên sẽ nở ra nhanh gọn, sau đó lại nguội đi và co lại. Sự co và giãn không khí này tạo ra sóng âm truyền đến tai tất cả chúng ta, chính là tiếng sấm .Và do tại âm thanh đi trong không khí chậm hơn so với ánh sáng bạn nhìn thấy từ một tia sét. Chúng ta hoàn toàn có thể dùng sự chênh lệch này để ước tính khoảng cách từ vị trí bạn đứng tới tia sét khi nó đánh xuống đất .Chúng ta biết âm thanh truyền đi trong không khí với vận tốc khoảng chừng 343 m / s. Do đó, cứ mỗi 3 giây, nó sẽ đi được khoảng chừng 1 km. Nếu bạn nhìn thấy một tia sét đánh xuống, sau đó 3 giây mới nghe thấy tiếng sấm, thì tia sét đó cách bạn khoảng chừng 1 km. Cứ thế nhân lên 6 giây là 2 km, 9 giây là 3 km …Nguyên lý tương tự như hoàn toàn có thể vận dụng với những tia sét chỉ đánh trên không trung. Sử dụng cách tính này, bạn hoàn toàn có thể ước tính khoảng cách từ bạn tới cơn dông gần đó .

2. Hóa học của những tia sét

Chúng ta đã nói về vật lý của những đám mây dông, giờ đây đến góc nhìn hóa học của nó, cũng không kém phần mê hoặc. Nếu hồi nhỏ bạn từng tin rằng mình hoàn toàn có thể ngửi thấy một cơn bão sắp tới, trên thực tiễn bạn không sai .Một số người hoàn toàn có thể ngửi thấy không khí có mùi ngọt pha lẫn hăng trước một cơn bão. Đó chính là mùi của ozone. Sét đánh trong không khí sẽ phân loại những phân tử oxy trong khí quyển thành những nguyên tử oxy riêng không liên quan gì đến nhau. Sau đó, chúng hoàn toàn có thể tích hợp với những phân tử oxy khác để tạo thành ozone .Những tia sét thường có màu xanh tím cũng là hệ quả của việc ion hóa những phân tử trong không khí. Đặc biệt, sự phát xạ từ những nguyên tử nitơ bị kích thích và nguyên tử hydro ( từ hơi nước trong không khí ) thường khiến sét có những màu lạnh này .Nitơ cũng tham gia vào quy trình hóa học tiếp theo của sét. Ở nhiệt độ cao mà sét tạo ra, nitơ và oxy trong không khí sẽ có đủ nguồn năng lượng để phối hợp lại với nhau, tạo thành oxit nitơ. Kế đó, những oxit nitơ này hoàn toàn có thể hòa tan trong nước mưa và tạo thành nitrat. Nitrat thì rất tốt cho sự tăng trưởng của thực vật, vì thế, cây cối thường mọc tốt hơn sau khi trời mưa hơn là tưới nước .

Quá trình nitơ được biến thành nitrat, trở thành một loại phân bón giúp thực vật có thể sử dụng được gọi là ‘cố định nitơ’. Mỗi năm, sét trên Trái Đất có thể tạo ra 3-10 teragram nitơ cố định (so với 100-300 teragram được cố định bởi vi khuẩn trong đất).

Và đó vẫn chưa phải những phản ứng hóa học ở đầu cuối mà sét hoàn toàn có thể kích hoạt. Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng tia gamma do sét phóng ra, thậm chí còn, hoàn toàn có thể gây ra những phản ứng hạt nhân quy mô nhỏ trong khí quyển. Quá trình tự nhiên này hoàn toàn có thể tạo ra những đồng vị khác nhau của nitơ, oxy và carbon .

Tham khảo Compoundchem

Source: https://sangtaotrongtamtay.vn
Category: Khoa học