Giải Thích Hiện Tượng Cầu Vồng Lửa - Thiên Thần đa Sắc Của Bầu Trời

Có thể bạn quan tâm

Vào tháng 8 năm 2015, cư dân Nam Carolina đã chứng kiến một thứ gì đó kỳ lạ và tuyệt đẹp có màu như cầu vồng trên bầu trời. Khi đó, một bức ảnh đã ra đời và được gọi với cái tên mỹ miều: "thiên thần đa sắc". Vậy, thiên thần bảy sắc cầu vồng này là gì? Một thông điệp thần thánh? Dĩ nhiên là không, đó là một hiện tượng quang học với tên khoa học là "circumhorizontal arc", được biết đến nhiều hơn với tên gọi cầu vồng lửa (fire rainbow).

Cầu vồng lửa là gì?

Cầu vồng lửa

Ông Steve Ackerman, giáo sư Khoa học Khí quyển và Đại dương tại Đại học Wisconsin-Madison, tính toán rằng một số biến số phải trùng khớp với nhau để xảy ra hiện tượng ngoạn mục này. Cầu vồng lửa là một trong số ít các loại quầng sáng hình thành do khúc xạ ánh sáng trong các tinh thể băng hình mảng lẫn lộn trong khí quyển, thường xuất hiện trong các đám mây ti.

Vậy, mây ti là gì? Về cơ bản, các đám mây dựa theo độ cao có thể được phân thành ba loại: tầng thấp, tầng trung bình và tầng cao. Những đám mây ở tầng thấp là mây tích (cumulus clouds), được tìm thấy ở độ cao dưới 6.000 feet, có dạng bông và thường trông giống như súp lơ. Tiếp theo là mây ở tầng giữa, nằm cách mặt đất từ 6.000 đến 20.000 feet, gọi là mây trung tích (altocumulus clouds). Mây trung tích có màu trắng, ít xốp hơn mây tích và thường loang lổ. Các đám mây ở tầng cao nằm trên 20.000 feet chính là mây ti (cirrus clouds).

Những vạt mây ti mỏng manh như những ánh lửa

Điều kiện xuất hiện cầu vồng lửa

Cầu vồng lửa chỉ xuất hiện khi đáp ứng đủ 4 điều kiện đặc biệt: Ánh sáng phải truyền qua những đám mây ti ở một góc cụ thể. Mặt trời phải ở độ cao ít nhất là 58 độ so với đường chân trời. Các tinh thể băng mà qua đó ánh sáng bị phân tách thành các màu cần có hình dạng lục giác, và các mặt của chúng chạy song song với mặt đất.

Khi ánh sáng đi qua mặt các tinh thể băng này, nó sẽ khúc xạ. Sự bẻ cong ánh sáng này tương đương với sự bẻ cong ánh sáng qua lăng kính. Nếu các tinh thể thẳng hàng, những đám mây ti sẽ hoạt động giống như một lăng kính, dẫn đến hình dạng giống như cầu vồng. Ngoài ra, các đám mây ti có hình dạng mảnh, gợi nhớ đến ngọn lửa, đó là lý do tại sao hiện tượng này được gọi phổ biến là cầu vồng lửa.

Phân biệt mây ngũ sắc và cầu vồng lửa

Mây ngũ sắc (Cloud iridescence) thường bị nhầm lẫn với cầu vồng lửa, do màu sắc và hình dạng của chúng tương tự nhau. Tuy nhiên, hiện tượng mây ngũ sắc bắt nguồn từ sự nhiễu xạ ánh sáng, thay vì khúc xạ. Nhiễu xạ là sự uốn cong của ánh sáng khi gặp chướng ngại vật và bị cản lại.

Mây ngũ sắc với những dải màu không theo trình tự nhất định, có thể thấy ở mọi tầng mây

Bằng mắt thường cũng có thể phân biệt hai hiện tượng này: cầu vồng lửa chỉ xảy ra tại một vị trí cố định trong mối quan hệ với Mặt trời hoặc Mặt trăng, trong khi mây ngũ sắc có thể xảy ra ở những vị trí khác nhau trên bầu trời. Bên cạnh đó, các dải màu trong cầu vồng lửa luôn chạy theo chiều ngang với màu đỏ của quang phổ màu VIBGYOR ở phía trên và màu tím ở phía dưới. Màu của mây ngũ sắc không phải lúc nào cũng hiển thị chuỗi màu cố định này, tức là, trình tự màu trong chúng là ngẫu nhiên.

Cầu vồng lửa với màu sắc theo trình tự từ đỏ đến tím và chạy theo chiều ngang, chỉ nhìn thấy ở mây tầng cao (mây ti)

Do các điều kiện khắt khe nêu trên, cầu vồng lửa rất hiếm. Ngoài ra, ở những nơi mà nó được thường phát hiện, tần suất và thời gian xuất hiện cũng rất khác nhau.

Chẳng hạn như ở London, mặt trời chỉ đủ cao trong 140 giờ ít ỏi từ tháng 5 đến tháng 7. Hay như Los Angeles, mặt trời đủ cao trong 670 giờ từ tháng 3 đến tháng 9. Ngoài ra, thời tiết châu Âu thường nhiều mây, cầu vồng lửa - hiện tượng của những đám mây ở tầng cao, có thể sẽ bị che bởi những đám mây tầng thấp và tầng trung bình, khiến việc phát hiện cầu vồng lửa ở châu Âu càng trở nên khó nắm bắt hơn.

Cầu vồng lửa là một trong những hiện tượng đẹp nhất trong tự nhiên. Những người dân Châu Âu và Mỹ nên cảm thấy may mắn vì họ có thể chứng kiến hiện tượng hiếm gặp này thường xuyên hơn nhiều người ở những nơi khác trên thế giới!

Yen Kim - Theo Science ABC

Thành viên mới đăng