Mây có màu trắng vì nó gồm vô số giọt nước và tinh thể băng nhỏ, mỗi giọt lớn hơn bước sóng ánh sáng nên hắt ánh nắng đi gần như đều mọi màu. Đỏ, cam, vàng, lục, lam, tím trộn đều với nhau thì mắt ta thấy trắng. Mây vì thế trắng như đường cát, như bọt xà phòng, những thứ cũng gồm rất nhiều hạt nhỏ hắt sáng đều.
Đứng bên cửa sổ là đủ để thấy cả một phòng thí nghiệm khí quyển: mây đổi màu, chớp lóe trước sấm rền, mưa đầu mùa mang theo mùi đất, sương đọng trên lá. 11 câu đố dưới đây giải thích những thứ bạn vẫn nhìn mỗi ngày. Đố nhau lúc chờ tạnh mưa là hợp: trả lời xong thường thì mưa cũng vừa tạnh.
Trên trời: mây trắng, mây đen
Cùng là nước, cùng một bầu trời, vậy mà có đám trắng như bông có đám đen như mực.
Câu 1. Vì sao mây có màu trắng trong khi nước trong cốc lại trong suốt?
Gợi ý: Nước trong cốc là một khối liền, còn mây là hàng tỉ giọt nhỏ tách rời.
Đáp án: Một cốc nước để ánh sáng đi xuyên qua gần như thẳng, nên ta thấy trong suốt. Mây thì gồm vô số giọt nước nhỏ lơ lửng, mỗi giọt bẻ và hắt tia sáng đi một hướng. Qua hàng triệu lần hắt như thế, ánh sáng bị trộn đều và đi ra mọi phía. Vì các giọt mây đủ lớn để hắt mọi màu gần như bằng nhau, ánh sáng đi ra vẫn là ánh sáng trắng.
Bạn tự làm được thí nghiệm nhỏ: đập nát một viên đá trong suốt thành vụn, đống vụn sẽ trông trắng đục. Bọt bia, bọt sóng, tuyết đều trắng vì cùng một lý do: nhiều mặt nhỏ hắt sáng theo mọi hướng.
Câu 2. Vì sao mây sắp mưa lại có màu xám đen?
Gợi ý: Mây đen không chứa chất gì bẩn hơn mây trắng, chỉ là nó dày hơn.
Đáp án: Đám mây mưa dày hàng cây số và chứa rất nhiều nước, giọt cũng to hơn. Ánh sáng mặt trời chiếu từ trên xuống bị hắt đi, hấp thụ dần qua mỗi lớp, tới được phía đáy thì còn rất ít. Đứng dưới đất nhìn lên, ta thấy đáy mây tối sầm. Nếu ngồi máy bay bay trên đỉnh chính đám mây đó, bạn sẽ thấy mặt trên của nó vẫn trắng loá dưới nắng.
Vì thế mây càng đen, mây càng dày nước, mưa càng dễ to. Mây còn trông tối hơn khi phía sau không có trời sáng làm nền. Màu mây là một gợi ý tốt để mang áo mưa, nhưng muốn chắc thì vẫn xem bản tin thời tiết.
Cơn giông: chớp, sấm và cái mùi đặc biệt
Ba câu về những thứ đến cùng một cơn mưa đầu mùa, mỗi thứ đi bằng một tốc độ khác nhau.
Câu 3. Vì sao bao giờ cũng thấy chớp trước rồi mới nghe sấm?
Gợi ý: Chớp và sấm sinh ra cùng lúc, nhưng một bên chạy nhanh hơn bên kia gần một triệu lần.
Đáp án: Tia sét nung nóng không khí dọc đường đi của nó lên hàng chục nghìn độ trong chớp mắt. Không khí giãn nở đột ngột, tạo ra sóng âm, đó là tiếng sấm. Ánh chớp và tiếng sấm xuất hiện gần như cùng lúc, nhưng ánh sáng đi khoảng 300.000 ki-lô-mét mỗi giây, còn âm thanh trong không khí chỉ khoảng 340 mét mỗi giây. Ánh sáng đến mắt gần như tức thì, tiếng sấm phải đi bộ tới sau.
Mẹo đo khoảng cách: thấy chớp thì đếm số giây tới khi nghe sấm, chia cho ba là ra số ki-lô-mét gần đúng. Nếu khoảng cách dưới mười giây, cơn giông đã ở rất gần, nên vào nhà, tránh đứng ngoài trời trống, dưới gốc cây đơn độc.
Câu 4. Vì sao mưa đầu mùa lại có mùi thơm thơm của đất?
Gợi ý: Mùi ấy được "nấu" từ những ngày nắng trước đó.
Đáp án: Mùi mưa có tên riêng là petrichor. Trong những ngày khô, một số loại dầu do cây tiết ra tích lại trên đất đá. Đất còn có những vi khuẩn sinh ra chất geosmin, có mùi đất rất đặc trưng. Khi giọt mưa đầu tiên rơi xuống mặt đất khô, nó bắn lên những hạt li ti mang theo các chất này vào không khí, gió đưa tới mũi ta.
Mũi người cực nhạy với geosmin, chỉ một lượng vô cùng nhỏ cũng ngửi thấy, nên mùi mưa đến rất rõ. Mưa phùn nhẹ trên đất khô thường cho mùi đậm hơn mưa rào lớn, vì giọt nhỏ rơi chậm bắn ra nhiều hạt li ti hơn. Mưa xong vài trận, đất hết dầu tích tụ, mùi cũng nhạt dần.
Câu 5. Hạt mưa có hình giọt lệ như trong tranh vẽ không?
Gợi ý: Thử tưởng tượng một hạt nước rơi nhanh bị không khí ép từ bên dưới.
Đáp án: Không. Hạt mưa nhỏ có dạng gần như tròn vì sức căng bề mặt kéo nước thành hình cầu. Hạt lớn hơn rơi nhanh, bị không khí đẩy ngược từ dưới lên nên bẹt đáy, trông giống hạt đậu hay chiếc bánh bao dẹt hơn là giọt lệ có đuôi nhọn. Hạt quá lớn thì bị bẹt tới mức vỡ thành nhiều hạt nhỏ hơn trong khi rơi.
Hình giọt lệ nhọn đầu ta hay vẽ thật ra là hình của giọt nước sắp rời khỏi vòi hoặc mép lá, lúc phần trên còn bám lại. Cứ vẽ tiếp cũng được, miễn biết rằng hạt mưa thật không đội mũ nhọn.
Sau cơn mưa và lúc mặt trời lặn
Ánh sáng mặt trời đi qua không khí và giọt nước vẽ ra những màu sắc không ai tô.
Câu 6. Vì sao muốn thấy cầu vồng phải quay lưng về phía mặt trời?
Gợi ý: Cầu vồng là ánh nắng đi vào giọt mưa rồi bị hắt ngược trở ra.
Đáp án: Tia nắng đi vào một giọt mưa thì bị bẻ cong, phản xạ ở mặt sau của giọt rồi đi ra, mỗi màu bị bẻ một góc hơi khác nhau nên tách thành dải. Ánh sáng đi ra hướng ngược lại về phía mặt trời, với góc khoảng 40 đến 42 độ so với hướng nhìn thẳng từ mặt trời qua đầu bạn. Vì vậy phải đứng quay lưng về mặt trời, nhìn vào màn mưa phía trước mới thấy cầu vồng.
Cũng vì góc đó mà cầu vồng hay xuất hiện vào buổi sáng hoặc chiều muộn, khi mặt trời thấp; giữa trưa mặt trời quá cao, cầu vồng nằm dưới đường chân trời. Mỗi người đứng một chỗ nhìn thấy một cầu vồng riêng, tạo từ những giọt mưa khác nhau.
Câu 7. Vì sao lúc mặt trời lặn bầu trời lại chuyển màu đỏ cam?
Gợi ý: Giữa trưa và chiều tối, ánh nắng phải đi qua những quãng đường không khí dài khác nhau.
Đáp án: Các phân tử khí trong không khí tán xạ ánh sáng màu lam mạnh hơn ánh sáng đỏ nhiều lần, đó cũng là lý do bầu trời ban ngày màu xanh. Khi mặt trời xuống thấp, tia nắng đi xiên qua lớp khí quyển dày hơn nhiều so với buổi trưa. Trên đường đi, phần lớn ánh sáng lam đã bị tán xạ đi mất, phần đến được mắt ta chủ yếu là vàng, cam, đỏ.
Hôm nào không khí nhiều bụi, hơi nước hay mây mỏng ở đúng độ cao, hoàng hôn càng rực vì có thêm thứ để ánh sáng đỏ chiếu lên. Tương tự, mặt trăng lúc vừa mọc ở chân trời trông vàng cam hơn khi đã lên cao.
Sáng sớm và những ngày ẩm ướt: sương đọng, tường đổ mồ hôi
Hai câu về hơi nước trong không khí, thứ ta không nhìn thấy cho tới khi nó gặp một bề mặt lạnh.
Câu 8. Vì sao sáng sớm ngọn cỏ đọng đầy sương?
Gợi ý: Sương không rơi từ trên trời xuống mà sinh ra ngay trên lá.
Đáp án: Ban đêm, mặt đất và lá cỏ toả nhiệt lên trời và nguội đi nhanh, nhất là đêm trời quang ít gió. Khi lá nguội tới dưới một mức gọi là điểm sương, hơi nước trong lớp không khí sát lá ngưng tụ lại thành giọt, giống hệt cách cốc nước đá đọng nước bên ngoài. Sáng ra, ta thấy cả bãi cỏ lấp lánh.
Đêm nhiều mây thì mây như chiếc chăn, giữ nhiệt lại, mặt đất không nguội nhiều nên ít sương. Gió mạnh cũng làm ít sương vì không khí sát lá liên tục được thay. Vì vậy sương dày thường báo hiệu một đêm quang, lặng gió vừa qua.
Câu 9. Vì sao những ngày nồm ẩm ở miền Bắc, tường và nền nhà ướt như đổ mồ hôi?
Gợi ý: Lại là chuyện hơi nước gặp bề mặt lạnh, chỉ là lần này bề mặt là cả ngôi nhà.
Đáp án: Nồm thường xảy ra vào cuối đông, đầu xuân. Sau những đợt lạnh, tường gạch, nền đá trong nhà còn giữ hơi lạnh. Rồi gió chuyển hướng, mang không khí ấm và rất ẩm từ biển vào. Không khí ấm ẩm gặp tường, sàn còn lạnh thì hơi nước ngưng tụ thành lớp nước mỏng, sàn trơn, gương mờ, quần áo phơi mãi không khô.
Mẹo chống nồm đúng nguyên lý: những hôm nồm thì đóng cửa để hạn chế không khí ẩm tràn vào, bật máy hút ẩm hoặc chế độ làm khô của điều hoà, lau sàn bằng khăn khô. Mở toang cửa đón gió lúc này là mời thêm hơi nước vào nhà.
Mưa đá giữa mùa nóng và mặt trăng "phóng to"
Hai câu cuối, một câu về đá rơi từ trời ngày nóng, một câu về trò đánh lừa của chính đôi mắt.
Câu 10. Vì sao trời đang nóng mà vẫn có mưa đá?
Gợi ý: Mặt đất nóng không có nghĩa là trên cao cũng nóng.
Đáp án: Càng lên cao không khí càng lạnh, ở độ cao vài ki-lô-mét nhiệt độ đã dưới không độ quanh năm. Trong những đám mây giông lớn mùa nóng, luồng không khí bốc lên rất mạnh cuốn các giọt nước lên cao, chúng đông lại thành hạt băng. Hạt băng rơi xuống, lại bị cuốn lên, mỗi vòng lại khoác thêm một lớp băng mới, to dần như củ hành nhiều lớp.
Khi hạt đá đủ nặng, luồng gió không đỡ nổi nữa thì nó rơi xuống. Hạt to rơi rất nhanh nên không kịp tan hết dù không khí gần mặt đất nóng. Bổ đôi một viên mưa đá to, đôi khi thấy rõ các vòng trong đục xen kẽ. Gặp mưa đá thì vào nơi có mái che chắc chắn, đừng đứng ngoài chụp ảnh.
Câu 11. Vì sao mặt trăng lúc vừa mọc trông to hơn lúc lên cao?
Gợi ý: Thử chụp ảnh mặt trăng hai lúc bằng cùng một máy rồi đặt cạnh nhau.
Đáp án: Đây là một ảo giác của mắt và não, gọi là ảo giác mặt trăng. Chụp ảnh lúc trăng mọc và lúc trăng lên đỉnh rồi đo, kích thước gần như bằng nhau. Nguyên nhân vì sao não lại "phóng to" mặt trăng ở chân trời thì có nhiều cách giải thích, chưa có lời giải nào được tất cả đồng ý.
Một giải thích phổ biến là khi trăng ở gần chân trời, não so nó với nhà cửa, cây cối ở xa và ước lượng nó như một vật rất xa, nên tự cho nó to hơn. Một giải thích khác cho rằng não vốn hình dung bầu trời như mái vòm dẹt, chân trời "xa" hơn đỉnh đầu. Thử nhìn trăng qua ống giấy cuộn, che hết cảnh xung quanh, trăng sẽ có vẻ bé đi ngay.
Chuyện thật đằng sau: đọc thời tiết từ cửa sổ cho đúng
Đếm giây giữa chớp và sấm. Dưới mười giây là giông đã rất gần. Vào nhà hoặc vào ô tô đóng kín cửa, tránh đứng dưới gốc cây đơn độc, cột cao, bãi trống và mặt nước. Chờ khoảng nửa giờ sau tiếng sấm cuối hãy ra ngoài.
Mây đen kéo tới thì cất đồ phơi. Mây đáy tối, dày và đang dâng cao là dấu hiệu mưa sắp đến. Gió đột ngột mát và đổi hướng cũng thường đi trước cơn giông.
Ngày nồm: đóng cửa, hút ẩm. Đừng mở cửa đón gió ẩm. Dùng máy hút ẩm hoặc chế độ làm khô của điều hoà, lau sàn bằng khăn khô để tránh trơn ngã.
Sương dày báo đêm quang. Buổi sáng đi xe sớm khi sương mù dày thì bật đèn, giảm tốc, giữ khoảng cách xa hơn bình thường.
Kinh nghiệm dân gian để tham khảo. Những câu như chuồn chuồn bay thấp, kiến tha trứng lên cao có thể đúng trong vài trường hợp, nhưng không thay được bản tin dự báo. Đi xa, đi biển, leo núi thì luôn xem dự báo chính thức.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao bầu trời ban ngày màu xanh mà không phải tím?
Không khí tán xạ ánh sáng tím còn mạnh hơn cả xanh lam, nhưng ánh nắng chứa ít tím hơn, một phần tím bị hấp thụ ở tầng cao, và mắt người nhạy với lam hơn tím. Cộng các yếu tố đó lại, bầu trời hiện ra màu xanh lam nhạt chứ không tím.
Mưa bóng mây là gì, vì sao trời nắng mà vẫn mưa?
Mưa bóng mây xảy ra khi một đám mây nhỏ cho mưa ngay phía trên bạn hoặc mưa bị gió thổi xiên tới, trong khi mặt trời ở hướng khác vẫn chiếu không bị che. Mưa thường ngắn và nhẹ. Đây cũng là lúc dễ thấy cầu vồng nếu bạn quay lưng về phía mặt trời.
Sét có đánh hai lần vào cùng một chỗ không?
Có, và còn khá thường xuyên với những vật cao. Các toà nhà cao tầng, tháp truyền hình có thể bị sét đánh nhiều lần mỗi năm, vì sét ưu tiên đường ngắn và dễ đi xuống đất. Đó là lý do công trình cao phải có hệ thống chống sét đúng kỹ thuật.
Vì sao trước cơn mưa thường oi bức khó chịu?
Trước mưa không khí rất ẩm, mồ hôi khó bay hơi khỏi da nên cơ thể khó tự làm mát, ta thấy bí bách dù nhiệt độ chưa chắc cao hơn hôm trước. Mây dày cũng giữ nhiệt lại. Khi mưa xuống và gió giông thổi tới, không khí mát hẳn đi.
Có nên dùng điện thoại khi đang có giông sét không?
Dùng điện thoại di động trong nhà khi có giông không làm bạn dễ bị sét đánh hơn. Điều cần tránh là ở ngoài trời trống trải lúc giông, và hạn chế chạm vào thiết bị cắm điện, đường ống nước trong lúc sét đánh gần. Rút phích các thiết bị đắt tiền nếu khu vực hay bị sét.