Mây ngũ sắc là gì: vì sao rìa mây óng ánh màu như xà cừ

Mây ngũ sắc là những mảng màu hồng, lục, tím nhạt óng ánh như xà cừ ở rìa mây gần Mặt Trời. Màu sinh ra do nhiễu xạ: ánh nắng đi vòng qua những giọt nước (đôi khi là tinh thể băng) rất nhỏ và cùng cỡ, các sóng ánh sáng chồng lên nhau, màu này mạnh lên ở góc này, màu khác mạnh lên ở góc khác. Rìa mây mỏng, mới hình thành có giọt nhỏ đều nhất, nên màu hiện rõ nhất ở đó.

Thấy ở đâu, lúc nào

Mây ngũ sắc thường hiện trên mây mỏng nằm gần Mặt Trời, có khi chỉ cách vài độ, có khi xa hơn vài chục độ. Màu loang theo mép mây, đi theo đường viền và độ dày của mây chứ không thành vòng hay dải đều. Màu thường dịu như màu bong bóng xà phòng: hồng phấn, xanh ngọc, tím nhạt, vàng.

Những loại mây hay "lên màu":

• Mây hình thấu kính (lenticular): mây hình đĩa, hình hạt đậu nằm yên trên đỉnh núi hoặc phía khuất gió của núi, nơi không khí bị đẩy lên rồi hạ xuống thành sóng.
• Mây mũ (pileus): lớp mây mỏng như chiếc khăn trùm trên đỉnh một đám mây tích đang bốc cao. Không khí bị đẩy lên nhanh, nguội đi và ngưng tụ thành giọt tí hon rất đều.
• Mây trung tích, ti tích mỏng: những mảng mây vảy cá nhỏ ở tầng giữa và tầng cao, nhất là rìa của chúng.
• Rìa bất kỳ đám mây nào đang tan hoặc đang hình thành: ở đó giọt mới sinh hoặc đang bốc hơi đều nhau.

Ở Việt Nam, mây ngũ sắc có thể gặp ở mọi miền, nhất là những ngày có mây tích bốc cao vào mùa hè và trên vùng núi, nơi gió vượt núi tạo mây hình thấu kính. Thỉnh thoảng báo chí và mạng xã hội đưa tin "mây ngũ sắc" ở nơi này nơi khác, đôi khi kèm lời bàn về điềm. Thực ra đó là quang học quen thuộc.

Cơ chế: nhiễu xạ ở giọt nước tí hon

Ánh sáng đi vòng qua vật cản

Ánh sáng là sóng. Khi gặp một vật cản rất nhỏ, cỡ chỉ vài đến vài chục lần bước sóng, sóng ánh sáng không chỉ bị chặn mà còn uốn vòng quanh mép vật. Các phần sóng đi vòng gặp lại nhau phía sau: ở một số hướng chúng cộng lại thành sáng, ở hướng khác triệt tiêu thành tối. Đây là hiện tượng nhiễu xạ, cùng loại với dải màu khi nhìn đèn qua tấm vải mỏng hay mặt đĩa CD.

Vì sao có màu

Góc mà sóng cộng lại thành sáng phụ thuộc vào bước sóng. Ánh sáng đỏ có bước sóng dài nên nhiễu xạ ra góc lớn hơn ánh sáng lam. Nói gần đúng, góc nhiễu xạ tỉ lệ với bước sóng chia cho đường kính giọt. Ánh nắng trắng gồm đủ bước sóng, nên mỗi màu đạt đỉnh sáng ở một góc khác nhau quanh Mặt Trời, và ta thấy các vòng màu.

Vì sao chỉ rìa mây mới có màu

Muốn màu rõ, các giọt phải gần như cùng cỡ. Nếu giọt to nhỏ lẫn lộn, mỗi cỡ giọt cho vòng màu ở góc khác nhau, chồng lên nhau thành trắng xám. Giữa thân mây dày, giọt đã lớn lên và đủ cỡ, lại bị nhiều lần tán xạ, nên trắng đục. Ở rìa mây mỏng vừa hình thành, các giọt sinh ra cùng lúc trong cùng một luồng khí nên cỡ rất đều, chỉ vài micromet. Đó là chỗ màu hiện ra.

Giọt càng nhỏ thì vòng màu càng to, nên màu có thể xuất hiện xa Mặt Trời hơn. Một mảng mây có hai vùng giọt khác cỡ sẽ có hai dải màu khác vị trí, khiến màu loang thành các vệt song song theo mép mây, như vân gỗ.

Một mẩu corona bị xé vụn

Nếu lớp mây đều và mỏng phủ quanh Mặt Trời hay Mặt Trăng, các vòng nhiễu xạ ấy khép kín thành những vòng màu đồng tâm sát quanh nguồn sáng, gọi là corona (vòng màu quanh trăng). Mây ngũ sắc chính là những mẩu corona không trọn, bị xé ra theo hình dạng của mây. Corona khác hẳn quầng 22 độ do băng; bài về vòng màu quanh trăng trong chuyên mục mặt nước và ảo ảnh đi sâu vào phần đó.

Mây ngũ sắc khác "mây xà cừ" vùng cực

Tên tiếng Anh "nacreous clouds" (mây xà cừ) dùng cho một loại khác hẳn: mây ở tầng bình lưu, cao khoảng 15–25 km, chỉ hình thành trong mùa đông giá rét ở vùng cực khi nhiệt độ ở đó xuống dưới khoảng âm 78 °C. Chúng sáng rực màu xà cừ cả sau khi Mặt Trời lặn vì nằm rất cao, vẫn còn được nắng chiếu. Cơ chế màu cũng là nhiễu xạ ở hạt rất nhỏ đều nhau.

Việt Nam ở vùng nhiệt đới, không có điều kiện cho mây xà cừ tầng bình lưu. Mây ngũ sắc ta thấy là mây thường ở tầng thấp và tầng giữa.

Hiểu lầm thường gặp

• "Mây ngũ sắc là điềm lành, điềm Phật hiện." Nhiều nơi gán ý nghĩa tâm linh cho mây ngũ sắc. Về khoa học, nó là nhiễu xạ ánh sáng, xảy ra mọi nơi có mây mỏng giọt đều.
• "Màu do ô nhiễm, hoá chất trên trời." Bụi khói có cỡ hạt lẫn lộn, không tạo màu tách bạch như vậy. Màu ngũ sắc cần giọt đều, tức là mây sạch vừa hình thành.
• "Mây ngũ sắc là cầu vồng trên mây." Cầu vồng do giọt mưa lớn, nằm phía đối diện Mặt Trời, màu xếp theo cung cố định. Mây ngũ sắc nằm gần Mặt Trời, màu theo hình mây.
• "Đeo kính râm là nhìn thoải mái về phía Mặt Trời." Đây là hiểu lầm nguy hiểm. Kính râm chỉ làm dịu ánh chói, không chặn đủ ánh sáng của đĩa Mặt Trời. Mây ngũ sắc hay nằm sát Mặt Trời nên càng phải che Mặt Trời bằng vật chắn.

Tự quan sát / tự thử an toàn

Không nhìn thẳng vào Mặt Trời, kể cả qua kính râm. Kính râm làm dịu ánh chói và giúp màu dễ thấy hơn, nhưng không đủ để bảo vệ mắt khi nhìn vào đĩa Mặt Trời. Mây ngũ sắc thường ở rất gần Mặt Trời nên bước che là bắt buộc.

1. Che Mặt Trời hoàn toàn: đứng sao cho mái nhà, cột điện hay một toà nhà che hẳn đĩa Mặt Trời. Phần mây ở mép vật che sẽ hiện màu rõ hơn nhiều khi ánh chói bị chặn.
2. Nhìn mép mây: tìm những mảng mây mỏng trôi gần Mặt Trời, nhất là mây mỏng mới bốc lên trên đỉnh mây tích hoặc mây hình đĩa trên núi.
3. Theo dõi vài phút: màu thay đổi nhanh vì giọt trong mây lớn lên hoặc bay hơi. Một mảng có thể đổi từ hồng sang lục trong ít phút.
4. Nhìn qua phản chiếu: mặt kính tối màu của ô tô hay một chậu nước pha mực tối phản chiếu bầu trời và làm màu nổi rõ. Nhớ che hoặc tránh ảnh phản chiếu của chính Mặt Trời.
5. Chụp ảnh: giảm phơi sáng khá nhiều, vì màu chỉ rõ khi nền trời không bị cháy sáng. Để Mặt Trời nằm sau vật che trong khung hình.

Thấy nhiễu xạ ở nhà

Ban đêm, hà hơi lên một tấm kính lạnh hay mặt kính cửa sổ, rồi nhìn một bóng đèn đường xa qua chỗ kính mờ hơi. Quanh đèn sẽ hiện những vòng màu nhỏ: hơi thở ngưng thành giọt li ti cùng cỡ, đúng như rìa mây. Rắc một ít bột mịn (như bột ngô) lên tấm kính sạch rồi nhìn đèn qua đó cũng cho vòng màu. Cách này an toàn và cho bạn thấy tận mắt rằng giọt càng đều thì màu càng rõ.