Tháp rơi tự do
Intern Writer
Hiện tượng ánh sáng tuyệt đẹp trên tầng khí quyển cao khi xảy ra dông bão – gọi chung là hiện tượng phát sáng thoáng qua (Transient Luminous Events – TLEs). “Hiện tượng phát sáng thoáng qua rất bí ẩn, đẹp đẽ và hoàn toàn khác biệt so với sét thông thường. Chúng là điểm giao thoa kịch tính giữa khí tượng, vũ trụ và năng lượng điện. Chúng xuất hiện lặng lẽ trên đỉnh mây, hầu như không ai có thể nhìn thấy – nhưng lại phản ánh quá trình năng lượng mạnh mẽ đang diễn ra sâu trong cơn bão,” theo lời anh Hoàng Hải Lượng, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc, chuyên nghiên cứu về TLEs.
Tại châu Âu và vùng đồng bằng nước Mỹ, người ta thường phát hiện các "Yêu tinh đỏ" trong các cơn dông. Nhưng đến năm 2022, hai nhiếp ảnh gia thiên văn học – An Cửu và Đổng Thư Xướng – đã ghi lại được 105 “Yêu tinh đỏ” chỉ trong một cơn dông ở Nam Á, một con số kỷ lục. Kết quả nghiên cứu được đăng trên Advances in Atmospheric Sciences (AAS).
“‘Yêu tinh đỏ’ là hiện tượng TLE mang tính biểu tượng nhất,” theo Hoàng Hải Lượng, tác giả chính của bài báo.
Chúng lóe sáng chỉ trong vài phần nghìn giây dưới dạng các tia đỏ hình rễ cây kéo dài. Hiện tượng này do sét dương đánh xuống mặt đất gây ra, tạo ra điện trường đủ mạnh vươn đến tầng khí quyển ở độ cao 50–90 km.
Khu vực cao nguyên Tây Tạng, phía bắc dãy Himalaya, là nơi có nhiều cơn dông dữ dội. Độ cao thay đổi lớn làm tăng đối lưu mạnh, không khí ẩm tạo mây – một “phòng thí nghiệm tự nhiên” lý tưởng để nghiên cứu TLEs. Tuy nhiên, phải đến năm 2022, khi An Cửu và Đổng Thư Xướng ghi lại được những hình ảnh này, mới có bằng chứng TLE xuất hiện ở khu vực này.
Hoàng Hải Lượng cùng cộng sự – nhà vật lý khí quyển Lục Cao Bằng tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc – đã phát triển phương pháp đồng bộ hóa video và ảnh do hai nhiếp ảnh gia quay, dựa vào dữ liệu vệ tinh và bản đồ sao đêm. Nhờ vậy, họ xác định được thời điểm và nguồn gốc sét kích hoạt khoảng 70% các “Yêu tinh đỏ” được ghi nhận.
Với Hoàng Hải Lượng, điều này cho thấy giá trị khoa học của quan sát nghiệp dư: “Lĩnh vực này cho phép các nhà khoa học và những người đam mê hợp tác cùng nhau khám phá những hiện tượng vừa thoáng qua vừa sâu sắc – điều này thật sự rất tuyệt vời.”
Ngoài hàng loạt “Yêu tinh đỏ” được ghi lại, nhóm nghiên cứu còn phát hiện những TLE hiếm gặp hơn trong cơn dông Himalaya như “Tia phun” và “Bóng ma”. Họ ghi nhận 16 tia phun phụ – các cột sáng dày, thường có màu xanh lam hoặc tím phóng lên trời – và ít nhất 4 hiện tượng “Bóng ma”: các vầng sáng mờ màu xanh lục lơ lửng phía trên “Yêu tinh đỏ”.
“Dù các TLE như ‘Yêu tinh’ trông mong manh và im lặng trong tầng khí quyển cao, chúng lại thường liên quan đến những hệ thống thời tiết mạnh mẽ, thậm chí có thể gây tàn phá,” Hoàng Hải Lượng cho biết. “Hiểu được chúng không chỉ là để thỏa mãn trí tò mò về khí quyển, mà còn giúp ta hiểu hơn về những cơn bão chúng ta phải đối mặt dưới mặt đất.”
Burcu Kosar, nhà vật lý khí quyển tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, là người dẫn dắt dự án. “Tôi từng thấy rất nhiều hình ảnh ấn tượng được công chúng ghi lại trên khắp thế giới, nhưng giới khoa học lại hầu như không biết đến chúng,” bà nói. “‘Spritacular’ ra đời để thu hẹp khoảng cách này – tạo ra cơ sở dữ liệu cộng đồng đầu tiên về các hiện tượng TLEs như ‘Yêu tinh’, kết nối công chúng với các nhà nghiên cứu.”
Dự án kêu gọi người dân chia sẻ hình ảnh TLE mà họ ghi lại được. Đến nay, gần 900 tình nguyện viên từ 20 quốc gia đã gửi về khoảng 700 ảnh và video. Mục tiêu là thu thập đủ dữ liệu để từ đó phát hiện mô hình hoặc xu hướng – từ đó giúp phân tích các TLE hiếm như “Bóng ma” hay “Tia phun”. Hiểu về TLE cũng có thể giúp ta hiểu thêm về các hành tinh khác. Tàu thăm dò Juno của NASA từng ghi nhận hiện tượng giống “Yêu tinh” và “Yêu tinh tinh nghịch” (ELVES) trên khí quyển sao Mộc.
Vì các TLE quá ngắn ngủi trong tự nhiên, Kosar và cộng sự – nhà nghiên cứu József Bór từ Viện nghiên cứu không gian và địa vật lý Hungary – tin rằng sức mạnh cộng đồng chính là chìa khóa. “Chính sức mạnh xã hội hóa đã khiến dự án ‘Spritacular’ trở thành công cụ mạnh mẽ cho nghiên cứu hiện tượng TLEs.”
“Theo lý thuyết, nhiệt độ toàn cầu tăng làm tăng cường độ và tần suất của mây dông, kéo theo nhiều hoạt động sét hơn – tất cả đều là điều kiện hình thành TLEs,” Kosar chia sẻ. “Chi tiết cụ thể vẫn đang được nghiên cứu. Nhưng rõ ràng, nghiên cứu TLEs sẽ trở nên quan trọng hơn trong việc theo dõi biến động khí quyển toàn cầu.” Hợp tác giữa các nhà nghiên cứu khí hậu và khoa học vũ trụ để hiểu mô hình bão thay đổi ảnh hưởng đến TLE trên toàn thế giới là mục tiêu tiếp theo của nhóm Trung Quốc.
Với Hoàng Hải Lượng, được góp phần vào lĩnh vực này đã là một đặc ân: “Cảm giác như đang khám phá rìa ranh giới của khí quyển. Mỗi lần quan sát giống như chụp được một tín hiệu hiếm hoi và ngắn ngủi từ mép không gian – vừa gây chấn động thị giác, vừa mang ý nghĩa vật lý rõ ràng.”
Tháng 4 năm 2025, hiện tượng "Yêu tinh đỏ" xuất hiện trong tầng khí quyển cao phía trên một cơn dông tại bang Oklahoma, Hoa Kỳ. Đây là một hiện tượng phát sáng thoáng qua (TLE).｜Ảnh: PAUL SMITH
Vào năm 1989, lần đầu tiên người ta ghi hình được hiện tượng ánh sáng đỏ lóe lên trong nháy mắt trên bầu trời. Hiện tượng kỳ ảo này được gọi là “Yêu tinh đỏ”, lấy cảm hứng từ nhân vật trong vở Giấc mộng đêm hè của Shakespeare. Sau đó, nhiều loại TLE mới được phát hiện, mang thêm nhiều cái tên mang sắc màu cổ tích. Cho đến nay, các nhà khoa học vẫn đang tìm cách lý giải nguyên nhân hình thành, tần suất xuất hiện và ý nghĩa khí quyển đằng sau các hiện tượng kỳ bí này.
"Yêu tinh đỏ" được chụp ở Mississippi tháng 12 năm 2024 – loại hiện tượng phát sáng thoáng qua phổ biến nhất mà các nhà khoa học từng ghi nhận.｜Ảnh: PAUL SMITH
Hiện tượng tia sét đỏ là gì?
Cũng như những người săn lốc xoáy, ngày càng nhiều nhiếp ảnh gia bắt đầu săn tìm "Yêu tinh", canh chụp những đêm mưa dông để ghi lại "Yêu tinh đỏ" và các TLE hiếm thấy khác trên đỉnh mây.Tại châu Âu và vùng đồng bằng nước Mỹ, người ta thường phát hiện các "Yêu tinh đỏ" trong các cơn dông. Nhưng đến năm 2022, hai nhiếp ảnh gia thiên văn học – An Cửu và Đổng Thư Xướng – đã ghi lại được 105 “Yêu tinh đỏ” chỉ trong một cơn dông ở Nam Á, một con số kỷ lục. Kết quả nghiên cứu được đăng trên Advances in Atmospheric Sciences (AAS).
“‘Yêu tinh đỏ’ là hiện tượng TLE mang tính biểu tượng nhất,” theo Hoàng Hải Lượng, tác giả chính của bài báo.
Chúng lóe sáng chỉ trong vài phần nghìn giây dưới dạng các tia đỏ hình rễ cây kéo dài. Hiện tượng này do sét dương đánh xuống mặt đất gây ra, tạo ra điện trường đủ mạnh vươn đến tầng khí quyển ở độ cao 50–90 km.
Khu vực cao nguyên Tây Tạng, phía bắc dãy Himalaya, là nơi có nhiều cơn dông dữ dội. Độ cao thay đổi lớn làm tăng đối lưu mạnh, không khí ẩm tạo mây – một “phòng thí nghiệm tự nhiên” lý tưởng để nghiên cứu TLEs. Tuy nhiên, phải đến năm 2022, khi An Cửu và Đổng Thư Xướng ghi lại được những hình ảnh này, mới có bằng chứng TLE xuất hiện ở khu vực này.
Hoàng Hải Lượng cùng cộng sự – nhà vật lý khí quyển Lục Cao Bằng tại Đại học Khoa học và Công nghệ Trung Quốc – đã phát triển phương pháp đồng bộ hóa video và ảnh do hai nhiếp ảnh gia quay, dựa vào dữ liệu vệ tinh và bản đồ sao đêm. Nhờ vậy, họ xác định được thời điểm và nguồn gốc sét kích hoạt khoảng 70% các “Yêu tinh đỏ” được ghi nhận.
Với Hoàng Hải Lượng, điều này cho thấy giá trị khoa học của quan sát nghiệp dư: “Lĩnh vực này cho phép các nhà khoa học và những người đam mê hợp tác cùng nhau khám phá những hiện tượng vừa thoáng qua vừa sâu sắc – điều này thật sự rất tuyệt vời.”
Ngoài hàng loạt “Yêu tinh đỏ” được ghi lại, nhóm nghiên cứu còn phát hiện những TLE hiếm gặp hơn trong cơn dông Himalaya như “Tia phun” và “Bóng ma”. Họ ghi nhận 16 tia phun phụ – các cột sáng dày, thường có màu xanh lam hoặc tím phóng lên trời – và ít nhất 4 hiện tượng “Bóng ma”: các vầng sáng mờ màu xanh lục lơ lửng phía trên “Yêu tinh đỏ”.
“Dù các TLE như ‘Yêu tinh’ trông mong manh và im lặng trong tầng khí quyển cao, chúng lại thường liên quan đến những hệ thống thời tiết mạnh mẽ, thậm chí có thể gây tàn phá,” Hoàng Hải Lượng cho biết. “Hiểu được chúng không chỉ là để thỏa mãn trí tò mò về khí quyển, mà còn giúp ta hiểu hơn về những cơn bão chúng ta phải đối mặt dưới mặt đất.”
Cơ sở dữ liệu về hiện tượng phát sáng thoáng qua
Các loại TLEs khác nhau tùy vào độ cao, loại sét kích hoạt và thành phần hóa học trong khí quyển, nhưng cơ chế hình thành cụ thể vẫn còn là điều bí ẩn. Từ năm 2022, NASA khởi động dự án “Spritacular” để thu thập dữ liệu về các hiện tượng này, dựa vào các nhà khoa học công dân trên toàn cầu.Burcu Kosar, nhà vật lý khí quyển tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, là người dẫn dắt dự án. “Tôi từng thấy rất nhiều hình ảnh ấn tượng được công chúng ghi lại trên khắp thế giới, nhưng giới khoa học lại hầu như không biết đến chúng,” bà nói. “‘Spritacular’ ra đời để thu hẹp khoảng cách này – tạo ra cơ sở dữ liệu cộng đồng đầu tiên về các hiện tượng TLEs như ‘Yêu tinh’, kết nối công chúng với các nhà nghiên cứu.”
Dự án kêu gọi người dân chia sẻ hình ảnh TLE mà họ ghi lại được. Đến nay, gần 900 tình nguyện viên từ 20 quốc gia đã gửi về khoảng 700 ảnh và video. Mục tiêu là thu thập đủ dữ liệu để từ đó phát hiện mô hình hoặc xu hướng – từ đó giúp phân tích các TLE hiếm như “Bóng ma” hay “Tia phun”. Hiểu về TLE cũng có thể giúp ta hiểu thêm về các hành tinh khác. Tàu thăm dò Juno của NASA từng ghi nhận hiện tượng giống “Yêu tinh” và “Yêu tinh tinh nghịch” (ELVES) trên khí quyển sao Mộc.
Vì các TLE quá ngắn ngủi trong tự nhiên, Kosar và cộng sự – nhà nghiên cứu József Bór từ Viện nghiên cứu không gian và địa vật lý Hungary – tin rằng sức mạnh cộng đồng chính là chìa khóa. “Chính sức mạnh xã hội hóa đã khiến dự án ‘Spritacular’ trở thành công cụ mạnh mẽ cho nghiên cứu hiện tượng TLEs.”
Khí hậu ảnh hưởng đến TLEs như thế nào?
Cộng đồng nghiên cứu đang cùng nhau tìm lời giải cho một trong những câu hỏi quan trọng nhất – biến đổi khí hậu ảnh hưởng ra sao đến các hiện tượng như 'Yêu tinh'?“Theo lý thuyết, nhiệt độ toàn cầu tăng làm tăng cường độ và tần suất của mây dông, kéo theo nhiều hoạt động sét hơn – tất cả đều là điều kiện hình thành TLEs,” Kosar chia sẻ. “Chi tiết cụ thể vẫn đang được nghiên cứu. Nhưng rõ ràng, nghiên cứu TLEs sẽ trở nên quan trọng hơn trong việc theo dõi biến động khí quyển toàn cầu.” Hợp tác giữa các nhà nghiên cứu khí hậu và khoa học vũ trụ để hiểu mô hình bão thay đổi ảnh hưởng đến TLE trên toàn thế giới là mục tiêu tiếp theo của nhóm Trung Quốc.
Với Hoàng Hải Lượng, được góp phần vào lĩnh vực này đã là một đặc ân: “Cảm giác như đang khám phá rìa ranh giới của khí quyển. Mỗi lần quan sát giống như chụp được một tín hiệu hiếm hoi và ngắn ngủi từ mép không gian – vừa gây chấn động thị giác, vừa mang ý nghĩa vật lý rõ ràng.”
