Bí ẩn những ‘ổ sinh mưa’ chỉ rộng 1m trong đám mây

HOÀNG THI

Ẩn trong những đám mây tưởng như đồng nhất là các vùng cực nhỏ, chỉ rộng khoảng 1m hoặc ít hơn, nơi giọt nước tụ lại dày đặc và có thể chính là điểm khởi đầu của những cơn mưa.

Mưa hình thành thế nào tưởng là câu hỏi đã có lời giải từ lâu. Nhưng với những đám mây ấm, nơi không có tinh thể băng hỗ trợ tạo mưa, đây vẫn là một trong những bí ẩn dai dẳng của khoa học khí quyển.

Nghiên cứu mới công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) cho thấy bên trong những đám mây tích nông tồn tại các "điểm nóng" cực nhỏ, ở đó những giọt nước tập trung sát nhau hơn nhiều so với phần còn lại của đám mây. Các nhà khoa học cho rằng chính những vùng này có thể là nơi các giọt nước bắt đầu va chạm, hợp nhất và lớn dần thành hạt mưa.

Bất ngờ: Hạt giống ‘thức tỉnh’ khi nghe tiếng mưa ĐỌC NGAY

Thông thường, một giọt nước nhỏ trong mây nhẹ đến mức có thể lơ lửng rất lâu. Muốn trở thành hạt mưa đủ nặng để rơi xuống đất, nó phải va chạm và kết hợp với nhiều giọt khác.

Vấn đề khiến giới khoa học đau đầu trong nhiều thập niên là trong các đám mây ấm, những va chạm ấy diễn ra bằng cách nào?

Để tìm câu trả lời, nhóm nghiên cứu tại Viện Max Planck về động lực học và tự tổ chức (Đức) sử dụng một thiết bị đặc biệt mang tên CloudKite, hay HeliKite - công cụ kết hợp giữa một khinh khí cầu chứa heli và một chiếc diều.

Ông Mohsen Bagheri - nhà nghiên cứu về vi vật lý mây và nhiễu động khí quyển - ví CloudKite như một kính hiển vi 3D bên trong mây. Thiết bị mang theo hai hệ thống quang học kết hợp laser và camera tốc độ cao, có thể xác định vị trí, kích thước của các giọt nước tới 75 lần mỗi giây.

Khi phân tích một đoạn mây dài khoảng 55m, nhóm nghiên cứu phát hiện những giọt nước không hề phân bố đều như cách người ta có thể hình dung khi nhìn một đám mây từ mặt đất.

Phần lớn vùng được đo không xuất hiện sự tụ cụm đáng kể. Thế nhưng xen giữa chúng là những "ổ" rất nhỏ, chỉ rộng khoảng 1m hoặc ít hơn, nơi các giọt nước chen chúc với khoảng cách có thể chỉ vào khoảng 1mm.

Chính tính cục bộ cực mạnh này có thể khiến chúng bị bỏ qua trong những nghiên cứu trước. Nếu lấy trung bình dữ liệu trên một vùng rộng, tín hiệu từ các "ổ sinh mưa" nhỏ bé sẽ dễ dàng bị hòa lẫn vào phần còn lại của đám mây.

Bà Birte Thiede - đồng tác giả nghiên cứu - cho biết khi các giọt nước tụ lại gần nhau như vậy, khả năng chúng va chạm tăng đáng kể. Những "điểm nóng" này có thể là nơi mưa bắt đầu hình thành trong các đám mây tích nông.

Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa biết chính xác điều gì tạo ra những vùng tập trung đặc biệt này. Một khả năng là nhiễu động không khí bên trong mây, những chuyển động hỗn loạn có thể gom các giọt nước vào cùng một khu vực và làm tăng cơ hội va chạm.

Hiểu mưa, hiểu về phản xạ nhiệt của hành tinh

Việc giải được bài toán này không chỉ giúp hiểu thêm về cách một cơn mưa bắt đầu. Mây ấm tạo ra một phần lớn lượng mưa trên Trái đất, đặc biệt tại vùng nhiệt đới, đồng thời có vai trò quan trọng trong việc phản xạ và giữ nhiệt của hành tinh.

Ông Bagheri cho rằng việc làm rõ những cấu trúc ẩn bên trong mây có thể giúp các nhà khoa học mô tả quá trình tạo mưa chính xác hơn, từ đó cải thiện các mô hình dự báo thời tiết và khí hậu.

Nhóm nghiên cứu dự kiến tiếp tục đưa CloudKite tới Amazon, biển Baltic và Phần Lan, với mục tiêu quan sát xem những "ổ sinh mưa" nhỏ bé này xuất hiện như thế nào trong các kiểu mây và điều kiện khí hậu khác nhau.