Vì sao radio rè lẹt xẹt khi có dông ở xa, nhất là radio sóng trung AM

Radio rè lẹt xẹt khi có dông ở xa vì mỗi tia sét là một máy phát sóng vô tuyến cực mạnh: dòng điện khổng lồ bật lên rồi tắt trong vài chục micrô giây, phát ra một xung sóng điện từ trải khắp các tần số. Radio sóng trung (AM) thu cả xung đó và biến nó thành tiếng "rẹt". Sóng của sét đi được hàng trăm, hàng nghìn kilômét, nên radio có thể rè khi cơn dông còn ở ngoài tầm mắt, tầm tai.

Ai từng nghe thấy

Những ai lớn lên với chiếc radio bán dẫn bắt đài sóng trung đều nhớ: chiều hè oi ả, trời ở đây còn nắng, mà loa đã lách tách những tiếng rẹt rẹt xen vào giọng phát thanh viên. Tối đến, tiếng rè càng dày. Chừng một hai giờ sau, mây đen kéo về và dông thật sự đến. Người đi biển, người dân vùng núi xưa vẫn nhìn tiếng rè ấy như một dấu báo dông.

Ngày nay ít người nghe radio AM, nhưng hiện tượng vẫn y nguyên. Ai có đài cũ hay radio trên ô tô có băng AM đều thử được.

Tia sét là một chiếc máy phát sóng

Bài này không nói về chuyện tia sét hình thành trên mây, mà chỉ nói về thứ sóng nó phát ra.

Mỗi khi dòng điện thay đổi đột ngột, nó phát ra sóng điện từ. Bật tắt công tắc đèn trong nhà, radio gần đó cũng có thể "tạch" một tiếng. Tia sét là phiên bản khổng lồ: dòng điện tăng từ gần không lên hàng chục nghìn ampe trong vài micrô giây, kéo dài theo một kênh dài nhiều kilômét. Đó giống như một chiếc ăng ten khổng lồ được đóng điện một cú.

Xung điện từ ấy không có một tần số riêng. Một xung càng ngắn, càng đột ngột thì càng chứa nhiều tần số khác nhau, từ rất thấp đến rất cao. Năng lượng của sét mạnh nhất ở dải tần rất thấp (VLF, vài nghìn đến vài chục nghìn hertz) và dải tần thấp, nhưng tràn sang cả sóng trung, sóng ngắn. Các nhà khoa học gọi những xung này là sferic (rút từ "atmospherics", nhiễu khí quyển).

Vì sao AM rè, FM thì gần như không

Ba lý do cộng lại: radio AM đọc đúng thứ mà sét làm nhiễu, dải sóng trung còn nhiều năng lượng sét, và sóng ở dải này đi xa. Radio FM thì né được cả ba.

Sóng của sét đi xa bằng cách nào

Ở độ cao từ khoảng 60 km trở lên là tầng điện ly, nơi tia cực tím và tia X của Mặt Trời tách electron khỏi phân tử khí, tạo ra một lớp khí dẫn điện. Sóng tần số thấp và trung gặp lớp này thì bị phản xạ trở lại mặt đất. Mặt đất và nước biển cũng dẫn điện, phản xạ sóng lên. Vậy là sóng bị nhốt giữa hai "tấm gương" cong, mặt đất và tầng điện ly, nảy qua nảy lại và đi vòng quanh Trái Đất. Các nhà vật lý gọi đây là ống dẫn sóng Trái Đất – tầng điện ly.

Với sóng VLF, sét ở bên kia đại dương vẫn đo được. Nhiều mạng lưới định vị sét trên thế giới dùng chính điều này: đặt máy thu ở nhiều trạm cách nhau xa, ghi thời điểm xung sét đến mỗi trạm, rồi tính ra vị trí tia sét, theo dõi dông trên cả những vùng biển không có radar.

Vì sao ban đêm rè nhiều hơn

Ban ngày, ánh nắng tạo ra một lớp thấp của tầng điện ly gọi là lớp D, ở độ cao khoảng 60–90 km. Lớp này không phản xạ tốt sóng trung, mà hấp thụ chúng. Sóng của sét xa, và cả sóng của các đài phát thanh xa, bị nuốt mất.

Khi Mặt Trời lặn, lớp D tan đi nhanh. Sóng trung lên được tới các lớp cao hơn, phản xạ tốt, đi xa hàng nghìn kilômét. Thế nên ban đêm vặn radio AM nghe được đài của các nước xa, và cũng nghe được tiếng rè của những cơn dông cách hàng trăm, hàng nghìn kilômét. Mùa hè ở Việt Nam và các vùng xung quanh lúc nào cũng có dông ở đâu đó, nên đêm hè tiếng rè gần như không dứt.

Những âm thanh lạ của sét trong dải tần thấp

Nếu có máy thu chuyên cho dải VLF, cắm thẳng vào loa, bạn sẽ nghe những âm thanh mà radio thường không có:

• Tiếng tách (sferic): mỗi tia sét gần hoặc vừa phải là một tiếng tách khô như bẻ cành củi.
• Tiếng "tuýt" ngắn (tweek): sóng của sét xa đi trong ống dẫn sóng ban đêm, các tần số tách nhau một chút, nghe như tiếng ping kim loại.
• Tiếng huýt dài (whistler): một phần năng lượng của sét lọt lên trên tầng điện ly, chạy dọc đường sức từ trường Trái Đất sang bán cầu bên kia rồi quay về. Trên đường đi, tần số cao về trước, tần số thấp về sau, nên nghe như tiếng huýt sáo trượt từ cao xuống thấp trong một, hai giây.

Những âm thanh này đã lọt vào tai người nghe trên các đường dây điện thoại dài từ cuối thế kỷ 19, rất lâu trước khi được giải thích; lời giải về tầng điện ly và từ trường đến dần trong thế kỷ 20. Ngày nay, các trạm thu đặt ở nơi vắng vẻ phát trực tiếp lên mạng, bạn có thể nghe thử.

Cộng hưởng Schumann: không phải "nhịp tim Trái Đất"

Khoảng 50 tia sét mỗi giây trên toàn cầu liên tục "gõ" vào ống dẫn sóng Trái Đất – tầng điện ly. Ở những tần số cực thấp, sóng đi vòng quanh Trái Đất và gặp lại chính mình, tạo ra các cộng hưởng ở khoảng 7,8 Hz, 14 Hz, 20 Hz và cao hơn, gọi là cộng hưởng Schumann. Đây là hiện tượng vật lý có thật, được đo liên tục. Nhưng những lời quảng cáo rằng tần số này là "nhịp tim Trái Đất", chữa bệnh, cân bằng năng lượng con người thì không có cơ sở khoa học.

Hiểu lầm thường gặp

• "Radio rè là sét sắp đánh chỗ mình." Không hẳn. Tiếng rè có thể đến từ dông cách hàng trăm kilômét. Nhưng nếu tiếng rè dày lên, to lên, đi cùng tiếng sấm, thì dông đang ở gần, cần vào nhà.
• "Mọi tiếng rè đều do sét." Động cơ máy khoan, bộ sạc điện thoại kém chất lượng, đèn LED rẻ tiền, đường dây cao thế ngày ẩm cũng gây rè. Phân biệt: rè do sét là những tiếng rẹt riêng rẽ, không đều; rè do thiết bị thường đều đều liên tục và mất khi tắt thiết bị.
• "Rút ăng ten radio là tránh được sét." Ăng ten nhỏ của radio cầm tay không liên quan gì đến việc sét đánh vào nhà. Chống sét là việc của kim thu lôi và hệ tiếp địa.

Tự quan sát / tự thử an toàn

1. Radio làm máy báo dông: chiều hè, mở radio AM hoặc radio ô tô ở băng AM, vặn tới một chỗ không có đài, gần đầu thấp của dải. Nghe tiếng rẹt rẹt. Đếm số tiếng rẹt mỗi phút, ghi lại mỗi 15 phút. Nếu con số tăng dần và tiếng to dần, dông đang tiến lại.
2. So ngày và đêm: làm lại việc đếm lúc 9 giờ tối. Thường bạn sẽ đếm được nhiều hơn hẳn, và còn bắt được nhiều đài xa hơn ban ngày.
3. So với tia chớp: khi có dông gần, ngồi trong nhà nhìn qua cửa sổ, mở radio AM. Mỗi tia chớp bạn thấy sẽ trùng đúng một tiếng rẹt, và tiếng rẹt đến trước tiếng sấm rất lâu vì sóng điện từ đi nhanh như ánh sáng.
4. Nghe sferic và whistler trên mạng: tìm các trạm thu VLF phát trực tiếp, nghe vào buổi sáng sớm theo giờ của trạm, lúc whistler hay xuất hiện nhất.

Radio là để nghe, không phải để quyết định có ra ngoài hay không. Khi đã nghe thấy sấm, hãy ở trong nhà; không đứng ngoài hiên, sân thượng, cánh đồng để "thử" radio.