Cầu vồng, quầng mặt trời, hoàng hôn đỏ rực: Vì sao bầu trời tạo ra những hiện tượng quang học kỳ thú?
Sau một cơn mưa chiều bất chợt, có bao giờ bạn ngước nhìn lên trời và bắt gặp một dải cầu vồng bảy sắc vắt ngang bầu trời? Hay những trưa nắng gắt, quanh mặt trời bỗng xuất hiện một vòng sáng mờ ảo? Hoặc lúc hoàng hôn, cả bầu trời phía tây bừng lên sắc đỏ cam rực rỡ đến ngỡ ngàng? Tất cả những cảnh tượng ấy không phải phép màu, mà là kết quả của ánh sáng mặt trời "chơi đùa" với hơi nước, tinh thể băng và bụi trong khí quyển. Hiểu được cơ chế đằng sau chúng không chỉ thỏa mãn trí tò mò, mà đôi khi còn giúp bạn đoán được vài nét thời tiết sắp tới, đúng như ông bà ta vẫn quan sát bầu trời để "trông trời, trông đất, trông mây".
Cầu vồng hình thành như thế nào?
Cầu vồng xuất hiện khi ánh sáng mặt trời chiếu vào những hạt mưa còn lơ lửng trong không khí. Khi đi vào một giọt nước, tia sáng bị khúc xạ, tức bị bẻ cong hướng đi, rồi phản xạ ở mặt trong giọt nước và khúc xạ thêm một lần nữa khi ló ra ngoài. Vì mỗi bước sóng ánh sáng - đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím - bị bẻ cong với góc hơi khác nhau, ánh sáng trắng ban đầu bị tách thành dải bảy màu quen thuộc.
Để nhìn thấy cầu vồng, bạn cần đứng ở vị trí có mặt trời sau lưng, còn màn mưa hoặc hơi nước ở phía trước mặt, với góc giữa mắt người quan sát, giọt nước và tia mặt trời vào khoảng 42 độ. Đó là lý do cầu vồng thường xuất hiện vào sáng sớm hoặc chiều muộn, khi mặt trời ở thấp gần đường chân trời, và hay gặp nhất ngay sau hoặc trong lúc mưa rào có nắng xen kẽ vào mùa hè. Đôi khi bạn còn thấy thêm một cầu vồng phụ mờ hơn ở phía ngoài, với thứ tự màu sắc đảo ngược - kết quả của ánh sáng phản xạ hai lần bên trong giọt nước trước khi thoát ra.
Quầng mặt trời, quầng mặt trăng: dấu hiệu từ những đám mây cao
Khác với cầu vồng được tạo bởi giọt nước lỏng, quầng sáng, dân gian còn gọi là tán, quanh mặt trời hoặc mặt trăng là "tác phẩm" của vô số tinh thể băng nhỏ li ti trong mây ti hoặc mây ti tầng ở độ cao 6-12km. Ánh sáng đi qua các tinh thể băng hình lục giác này bị khúc xạ theo một góc khá ổn định, xấp xỉ 22 độ, tạo thành vòng tròn sáng bao quanh mặt trời hoặc mặt trăng, đôi khi còn ánh lên chút sắc màu mờ nhạt ở viền ngoài.
Ông bà ta có câu "quầng thì hạn, tán thì mưa" để phân biệt hai kiểu vòng sáng và dùng chúng dự đoán thời tiết. Xét về cơ sở khoa học, một lớp mây ti dày kèm quầng sáng thường là dấu hiệu cho thấy một khối không khí ẩm hoặc dải nhiễu động thời tiết đang tiến lại gần, và có thể vài chục giờ sau đó khu vực sẽ đón mưa. Dù vậy, đây chỉ nên xem là chỉ dấu tham khảo mang tính xác suất, bởi mây ti cũng có thể xuất hiện khi thời tiết vẫn còn ổn định.
Vì sao hoàng hôn và bình minh lại đỏ rực đến vậy?
Ban ngày, bầu trời mang màu xanh vì ánh sáng mặt trời khi xuyên qua khí quyển bị các phân tử không khí tán xạ ra mọi hướng, trong đó ánh sáng xanh lam bị tán xạ mạnh nhất do có bước sóng ngắn, gọi là tán xạ Rayleigh. Nhưng vào lúc bình minh hoặc hoàng hôn, mặt trời nằm rất thấp gần đường chân trời, nên ánh sáng phải xuyên qua một lớp khí quyển dày hơn nhiều so với lúc giữa trưa. Trên quãng đường dài đó, gần như toàn bộ ánh sáng xanh và lục đã bị tán xạ hết, chỉ còn lại những bước sóng dài hơn như đỏ, cam, vàng lọt đến mắt người quan sát, nhuộm cả bầu trời thành một màu rực như lửa.
Độ rực rỡ của hoàng hôn còn phụ thuộc vào lượng hơi ẩm, bụi và các hạt lơ lửng trong không khí. Vì vậy dân gian mới có câu "ráng vàng thì gió, ráng đỏ thì mưa" để chỉ việc quan sát màu ráng chiều, tức những đám mây được nhuộm màu bởi ánh mặt trời thấp, như một cách dự đoán thời tiết cho ngày hôm sau. Sau những đợt không khí ẩm mang theo nhiều hạt bụi mịn, hoặc ngay trước khi một hệ thống mưa tràn đến, bầu trời lúc hoàng hôn thường nhuốm màu đỏ cam đậm và rực rỡ khác thường.
Tia sáng xuyên mây và vài hiện tượng thú vị khác
Một hiện tượng quen mắt khác là những chùm tia sáng xuyên qua khe hở giữa các đám mây, tỏa xuống mặt đất hoặc mặt biển tựa như bậc thang dẫn lên trời, dân gian hay gọi vui là "ông trời rọi đèn". Về bản chất, đó chỉ là ánh sáng mặt trời chiếu lọt qua khoảng trống giữa mây, phần bị mây che khuất tạo thành vùng tối hơn, còn bụi và hơi nước lơ lửng trong không khí giúp làm lộ rõ đường đi song song của các tia sáng đó.
Khi ngồi trên máy bay bay qua lớp mây thấp, thỉnh thoảng bạn còn thấy một vòng cầu vồng nhỏ bao quanh bóng máy bay in trên nền mây, gọi là hào quang, cũng do ánh sáng tán xạ ngược từ những giọt nước siêu nhỏ trong mây. Tất cả đều là hiện tượng quang học tự nhiên, ít khi được để ý quan sát kỹ.
Quan sát bầu trời có thể thay thế bản tin dự báo không?
Những kinh nghiệm dân gian như nhìn quầng sáng hay ngắm ráng chiều để đoán mưa nắng không phải chuyện mê tín, bởi chúng dựa trên thực tế là mây cao, độ ẩm và ánh sáng phản ánh khá trung thực những gì đang diễn ra trong khí quyển. Tuy nhiên, các dấu hiệu này chỉ cho biết xu hướng chung trong vài giờ đến một, hai ngày tới, không thể thay thế cho bản tin dự báo xây dựng từ số liệu vệ tinh, radar và các mô hình khí tượng hiện đại, vốn chi tiết và chính xác hơn nhiều.
Vì vậy, cách hợp lý nhất vẫn là kết hợp cả hai: vừa tận hưởng vẻ đẹp của cầu vồng, quầng sáng hay hoàng hôn như những món quà thú vị mà bầu trời ban tặng mỗi ngày, vừa chủ động kiểm tra dự báo trước khi ra ngoài hay lên kế hoạch cho ngày hôm sau. Bạn có thể xem chi tiết dự báo mây, độ ẩm và khả năng mưa tại khu vực mình đang sinh sống trên thoitietngaymai.app để chuẩn bị chủ động hơn.
Lần tới, khi tình cờ thấy một dải cầu vồng sau cơn mưa hay một vòng sáng mờ quanh mặt trời buổi trưa, hãy dành vài giây dừng lại ngắm nhìn và nhớ rằng đó chính là những quy luật vật lý ánh sáng đang trình diễn ngay trên đầu bạn. Ghé thoitietngaymai.app mỗi ngày để vừa cập nhật dự báo chính xác cho khu vực của mình, vừa hiểu thêm những điều kỳ thú vẫn luôn hiện diện trên bầu trời quê hương.