Thuyết minh giải thích một hiện tượng tự nhiên – Dàn ý + 12 bài văn mẫu hay nhất (lớp 8)

Chiều thứ Năm, tiết Thể dục bị hủy vì trời kéo mây đen. Cả lớp dồn ra hành lang tầng hai, nhìn xuống sân trường đã ướt sẫm. Khôi đứng cạnh tôi, mắt dán vào khoảng trời phía sông. Mỗi lần một vệt sáng xé ngang đám mây, cậu ấy lại lẩm nhẩm đếm cho tới khi tiếng ì ầm vọng tới. Lần đầu đếm được chín, lần sau còn sáu, rồi bốn. Khôi quay sang hỏi tôi vì sao ánh chớp bao giờ cũng đến trước, và con số giảm dần thì nghĩa là gì. Tôi không trả lời ngay được. Hôm sau tôi mang câu hỏi đến thầy Bảo dạy Khoa học tự nhiên, rồi tự đọc thêm. Dưới đây là những điều tôi hiểu được.

Sét là một tia lửa điện khổng lồ. Sét thường sinh ra trong những đám mây dông cao, dày, đáy đen sẫm. Bên trong đám mây có những luồng không khí bốc lên rất mạnh. Ở tầng mây lạnh dưới không độ, các tinh thể băng nhỏ và những hạt băng xốp như tuyết vón liên tục va vào nhau, mỗi lần va lại trao đổi một ít điện tích. Hạt nhẹ mang điện tích dương bị luồng khí đẩy lên đỉnh mây, hạt nặng hơn mang điện tích âm tụ ở phần giữa và dưới. Điện tích trái dấu dồn càng nhiều thì sức hút giữa chúng càng lớn. Đến lúc không khí, vốn cách điện, không chịu nổi nữa, một dòng điện cực mạnh phóng qua: trong lòng một đám mây, giữa hai đám mây hoặc từ mây xuống mặt đất. Đó là tia sét. Cột không khí mà tia sét xuyên qua bị nung tới khoảng ba mươi nghìn độ C và phát sáng chói lòa, ta gọi là chớp.

Sấm là tiếng nổ của không khí. Bị đốt nóng tức thì, cột khí ấy giãn nở cực nhanh, xô mạnh vào lớp không khí xung quanh, tạo ra một sóng xung kích. Sóng ấy lan đi thành âm thanh, chính là tiếng sấm. Đứng gần chỗ sét đánh, ta nghe một tiếng nổ chát chúa và ngắn. Ở xa, âm thanh dội qua mây, núi, nhà cửa nên kéo thành tràng ì ầm.

Vì sao chớp đến trước, sấm đến sau? Chớp và sấm sinh ra gần như cùng lúc. Chúng chỉ khác nhau ở tốc độ: ánh sáng nhanh đến mức từ đám mây tới mắt ta gần như không mất thời gian, còn âm thanh trong không khí chỉ đi được khoảng 340 mét mỗi giây, tức là mất chừng ba giây cho mỗi ki-lô-mét. Vì thế, đếm số giây từ lúc thấy chớp đến lúc nghe sấm rồi chia cho ba, ta ước được tia sét cách mình bao xa. Chín giây của Khôi nghĩa là tia sét đầu tiên ở cách trường khoảng ba ki-lô-mét; bốn giây nghĩa là chỉ còn hơn một ki-lô-mét. Con số nhỏ dần cho biết cơn dông đang tiến về phía chúng tôi.

Sét ảnh hưởng tới con người thế nào? Sét có thể gây cháy nhà, cháy rừng, làm hỏng thiết bị điện, và nguy hiểm nhất là gây thương vong cho người ở ngoài trời. Thầy Bảo kể nhiều người vẫn tin sét không bao giờ đánh hai lần vào một chỗ. Thực tế ngược lại: vật cao, nhọn, đứng trơ trọi thường bị đánh lặp đi lặp lại; tòa nhà Empire State ở New York trung bình bị sét đánh khoảng 23 lần mỗi năm. Cũng vì thế, trú mưa dưới gốc cây to giữa sân hay giữa đồng là việc phải tránh. Nhà cao tầng được gắn cột thu lôi để dẫn dòng điện xuống đất an toàn.

Cơn dông hôm ấy tạnh sau gần một tiếng. Khi cả lớp xuống sân, Khôi chỉ vào cây bàng già giữa sân và bảo từ giờ hễ nghe sấm, cậu ấy sẽ chạy thẳng vào lớp chứ không đứng nép dưới gốc bàng như mọi khi.

Sáng nay gương nhà tắm mờ đặc như phủ một lớp sữa, lau xong năm phút lại mờ. Nền gạch phòng khách bóng nước, bà nội cầm cây lau nhà đi qua đi lại ba lượt vẫn không khô, dép đi trong nhà để lại những vệt dài. Quần áo phơi từ hôm kia sờ vào vẫn lạnh và ẩm. Người Hà Nội gọi kiểu thời tiết này là trời nồm. Nhà nào ở miền Bắc cũng quen với nó, nhưng không nhiều người giải thích được vì sao nước lại tự rịn ra trên tường và sàn như thế.

Nồm là gì? Nồm là hiện tượng thời tiết đặc trưng của miền Bắc, thường gặp vào cuối mùa đông, đầu mùa xuân, khoảng từ tháng Hai đến tháng Tư. Khi trời nồm, độ ẩm không khí rất cao, hơi nước đọng thành giọt li ti trên tường, nền nhà, mặt kính, đồ gỗ, khiến mọi thứ ướt rượt dù trời không mưa to.

Hai luồng gió nối tiếp nhau. Muốn hiểu nồm, phải bắt đầu từ mùa đông. Các đợt gió mùa đông bắc mang không khí lạnh và khô từ phương Bắc tràn xuống. Những ngày rét, tường gạch, nền đá, sàn bê tông lạnh đi từ từ và giữ cái lạnh ấy khá lâu, vì vật dày và nặng thì nóng lên hay lạnh đi đều chậm. Cuối đông, khối không khí lạnh yếu dần và lệch ra phía biển. Thay vào đó, gió hướng đông, đông nam thổi vào đất liền, mang theo không khí ấm và rất nhiều hơi nước vì vừa đi qua mặt biển. Trời bỗng ấm hẳn lên, nhưng mặt sàn, mặt tường thì chưa kịp ấm theo.

Điểm sương, chìa khóa của hiện tượng. Không khí lúc nào cũng chứa hơi nước, chỉ là mắt ta không thấy. Nếu làm lạnh dần một khối không khí, tới một nhiệt độ nào đó, hơi nước trong nó bắt đầu ngưng tụ thành nước lỏng. Nhiệt độ ấy gọi là điểm sương. Không khí càng ẩm thì điểm sương càng cao, càng sát với nhiệt độ của chính khối khí. Luồng gió từ biển vào mùa nồm có điểm sương cao. Khi nó chạm vào bức tường hay nền nhà còn lạnh hơn điểm sương, lớp không khí sát bề mặt bị làm lạnh và hơi nước lập tức đọng lại. Mặt nền càng lạnh so với điểm sương thì nước đọng càng nhiều, có hôm sàn ướt như vừa dội.

Cách dễ thấy nhất là đặt một cốc nước đá lên bàn vào ngày hè. Vài phút sau, thành cốc lấm tấm nước như đang đổ mồ hôi. Nước ấy không thấm từ trong cốc ra, mà là hơi nước của không khí ngưng tụ trên mặt cốc lạnh. Mùa nồm, cả ngôi nhà biến thành một chiếc cốc nước đá khổng lồ.

Nồm ảnh hưởng đến đời sống ra sao? Sàn trơn dễ gây trượt ngã, nhất là với người già và trẻ nhỏ. Quần áo lâu khô, có mùi; sách vở, đồ gỗ, thực phẩm dễ mốc; đồ điện tử có thể bị hơi nước làm hỏng. Những hôm nồm thường kèm mưa phùn, sương mù, đường trơn và tầm nhìn kém, người đi xe phải chạy chậm hơn.

Hiểu cơ chế rồi thì cách chống nồm cũng dễ hiểu: những ngày gió ẩm thổi vào, nên đóng kín cửa để hơi nước không tràn vào nhà; dùng máy hút ẩm hoặc chế độ làm khô của điều hòa; lau sàn bằng khăn khô thay vì khăn ướt; khi gió bắc khô trở lại thì mở cửa cho thông thoáng. Bà nội tôi chưa từng nghe tới điểm sương, nhưng bà có một kinh nghiệm rất đúng: hễ thấy gương mờ là bà đi đóng hết cửa sổ phía đông.

Chiều nay đài báo một đợt không khí lạnh mới. Tối đến, gió bấc rít qua khe cửa, và sáng hôm sau nền nhà đã khô ráo, như chưa từng có buổi sáng mờ hơi nước nào.

Sáng ngày rằm tháng Sáu năm ngoái, tôi ra bãi thì thấy mấy chiếc thuyền của làng nằm nghiêng trên bãi bùn, mỏ neo trơ ra, nước biển lùi xa tới vài trăm bước chân. Đến chiều, cũng chỗ ấy, nước đã ngập ngang đùi, thuyền nổi bập bềnh, cánh đàn ông lục tục ra khơi. Ông ngoại bảo nước lên xuống thế gọi là con nước, người làng chài sống theo con nước như nhà nông sống theo mùa vụ. Học môn Địa lí, tôi mới biết hiện tượng ấy có tên là thủy triều, và nguyên nhân của nó nằm tận trên trời.

Thủy triều là gì? Mực nước biển dâng lên rồi hạ xuống đều đặn theo chu kì, người ta gọi hiện tượng ấy là thủy triều. Lúc nước dâng cao nhất gọi là nước lớn, lúc rút thấp nhất gọi là nước ròng. Khoảng chênh giữa hai mức ấy gọi là biên độ triều.

Mặt Trăng kéo nước biển như thế nào? Mọi vật đều hút nhau bằng lực hấp dẫn. Mặt Trăng ở khá gần, nên lực hút của nó lên phía Trái Đất hướng về nó và lên phía bên kia chênh nhau rõ rệt. Phần đại dương hướng về phía Mặt Trăng bị kéo mạnh hơn phần lõi Trái Đất, nước dồn lại thành một chỗ phồng. Ở phía đối diện, nơi xa Mặt Trăng nhất, lực hút lên nước yếu hơn lực hút lên lõi Trái Đất, nên nước như bị bỏ lại phía sau, tạo thành chỗ phồng thứ hai. Trái Đất tự quay quanh trục, một điểm trên bờ biển lần lượt đi qua hai chỗ phồng ấy, nên ở nhiều nơi mỗi ngày có hai lần nước lớn, hai lần nước ròng.

Vì sao hôm sau nước lên muộn hơn hôm trước? Trong lúc Trái Đất quay, Mặt Trăng cũng chuyển động trên quỹ đạo theo cùng chiều. Vì vậy phải mất khoảng 24 giờ 50 phút, một điểm trên Trái Đất mới trở lại đúng vị trí đối với Mặt Trăng như hôm trước. Ở nơi có hai lần triều mỗi ngày, hai lần nước lớn cách nhau khoảng 12 giờ 25 phút. Đó là lí do ông tôi bảo mỗi hôm nước lên muộn hơn gần một tiếng. Kiểu hai lần mỗi ngày gọi là bán nhật triều; cũng có vùng biển mỗi ngày chỉ một lần nước lớn, một lần nước ròng, gọi là nhật triều. Hình dạng bờ biển và độ sâu của đáy biển quyết định nơi nào theo kiểu nào.

Nước cường, nước kém theo tuần trăng. Mặt Trời cũng gây ra thủy triều. Lực hút của Mặt Trời lên Trái Đất rất lớn, nhưng vì nó ở quá xa nên sức kéo chênh lệch giữa hai phía Trái Đất lại nhỏ, tác dụng tạo triều chỉ bằng chừng một nửa của Mặt Trăng. Vào những ngày trăng mới đầu tháng âm lịch và trăng tròn giữa tháng, Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời gần như thẳng hàng, hai lực cộng vào nhau: nước lên rất cao và rút rất sâu, gọi là triều cường. Khi trăng ở dạng nửa vành, lực kéo của Mặt Trời và Mặt Trăng chếch nhau, làm yếu nhau, nước lên xuống ít, gọi là triều kém. Buổi sáng rằm hôm ấy, bãi bùn trơ ra xa như vậy chính là vì đang kì triều cường.

Con nước trong đời sống làng biển. Thuyền chọn giờ nước lớn để ra vào cửa lạch, tránh mắc cạn. Người đi bắt ngao, bắt còng lại chờ nước ròng, khi bãi lộ ra. Nhưng triều cường trùng với bão hay gió mạnh thì nước có thể tràn qua đê, ngập nhà cửa. Vì thế, bảng giờ thủy triều được ngư dân xem kĩ chẳng kém bản tin thời tiết.

Tối hôm ấy, vầng trăng tròn nhô lên từ mặt biển. Ông bảo đời ông chưa đọc cuốn sách nào về lực hấp dẫn, nhưng nhìn trăng là biết mai nước cường hay nước kém. Giờ thì tôi hiểu vì sao ông chưa bao giờ đoán sai.

Trong cuốn vở Văn của tôi có một chiếc lá bàng ép từ tháng Mười hai năm ngoái. Nó đỏ thẫm ở mép, vàng cam ở giữa, dọc gân vẫn còn vệt xanh mờ. Hôm nhặt nó dưới gốc bàng sân trường, tôi tự hỏi: suốt mùa hè lá bàng xanh mướt, vậy màu đỏ, màu vàng kia ở đâu ra? Đi tìm câu trả lời, tôi mới biết lá đổi màu là một quá trình sinh học có trật tự, chứ không phải chiếc lá cứ thế mà héo úa.

Màu xanh là màu của diệp lục. Lá xanh vì chứa nhiều diệp lục, sắc tố giúp cây hấp thụ ánh sáng mặt trời để quang hợp, tạo ra chất dinh dưỡng từ nước và khí carbon dioxide. Trong mùa sinh trưởng, diệp lục bị phân hủy dần nhưng luôn được cây tạo mới bù vào, nên lá giữ màu xanh đậm. Màu xanh ấy mạnh đến mức che lấp những sắc tố khác có sẵn trong lá.

Màu vàng, cam vốn đã có sẵn. Ngay trong chiếc lá xanh đã có carotenoid, nhóm sắc tố vàng và cam, cũng là chất làm củ cà rốt có màu cam. Khi trời lạnh và ngày ngắn lại, cây ngừng tạo diệp lục; phần diệp lục còn lại bị phân hủy, chất dinh dưỡng trong đó được cây rút về thân, cành. Màu xanh rút đi tới đâu, màu vàng của carotenoid lộ ra tới đó.

Màu đỏ là màu mới được tạo ra. Khác với carotenoid, sắc tố đỏ anthocyanin không có sẵn mà được lá tạo ra trong những ngày cuối trước khi rụng. Giới nghiên cứu thực vật cho rằng anthocyanin có thể như một tấm chắn giúp lá chịu được ánh nắng và giá lạnh lâu hơn, nhờ đó cây kịp thu hồi thêm chất dinh dưỡng trước khi lá lìa cành. Lá nhiều anthocyanin thì đỏ rực; lá có cả hai sắc tố thì cam, đỏ pha vàng; chỗ diệp lục chưa phân hủy hết thì còn vệt xanh, như những đường gân trong chiếc lá ép của tôi.

Vì sao ở miền Bắc, lá bàng đỏ vào mùa đông? Ở các nước ôn đới, cảnh rừng đổi màu rực rỡ diễn ra vào mùa thu. Bàng thì là loài cây rụng lá vào mùa khô; trước khi rụng, lá chuyển sang đỏ ánh hồng hoặc nâu vàng. Ở miền Bắc, mùa khô trùng với mùa đông lạnh và ngày ngắn, nên lá bàng thường đỏ vào những tháng cuối năm rồi trút sạch, trơ lại cành khẳng khiu. Sắc đỏ của riêng lá bàng do loại sắc tố nào chiếm phần chính thì các tài liệu ghi chưa thống nhất; còn quy luật chung thì rõ: diệp lục mất đi trước, những màu bị nó che lấp mới lộ ra.

Tháng Ba năm nay, cành bàng trước cửa lớp đã nhú những chồi non xanh như ngọn nến. Chiếc lá đỏ trong vở tôi vẫn giữ, giờ tôi biết nó là dấu vết của một cuộc thu dọn kĩ lưỡng mà cây làm trước mùa đông.

Tối mùng Ba âm lịch, bảy giờ: phía tây, ngay sau hoàng hôn, có một vành trăng mảnh như móng tay, phần cong sáng quay về phía Mặt Trời vừa lặn. Đó là dòng đầu tiên trong cuốn sổ tôi ghi suốt một tháng cho câu lạc bộ Thiên văn của trường. Tối mùng Tám, trăng thành nửa hình tròn, đã treo cao từ lúc chiều. Đêm rằm, trăng tròn vành vạnh mọc ở phía đông đúng lúc Mặt Trời lặn ở phía tây, sáng suốt đêm. Sau rằm, trăng mọc mỗi đêm một muộn, khuyết dần, đến cuối tháng chỉ còn một mảnh cong mọc lúc gần sáng. Đọc lại cuốn sổ, tôi muốn giải thích vì sao Mặt Trăng thay hình đổi dạng như thế.

Mặt Trăng không tự phát sáng. Mặt Trăng là một thiên thể bằng đá, ánh trăng ta thấy thực chất là nắng rọi lên bề mặt nó rồi hắt lại. Bất kì lúc nào, Mặt Trời cũng chiếu sáng đúng một nửa Mặt Trăng, nửa kia chìm trong đêm, giống như Trái Đất luôn có một nửa là ngày, một nửa là đêm.

Hình dạng thay đổi là do góc nhìn. Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Trên quỹ đạo ấy, vị trí tương đối giữa nó, Trái Đất và Mặt Trời đổi dần, nên phần nửa sáng mà ta nhìn thấy cũng đổi theo. Khi Mặt Trăng chen vào khoảng giữa ta và Mặt Trời, nửa sáng quay hết về phía Mặt Trời, ta chỉ thấy nửa tối: đó là trăng mới, đêm không trăng. Mặt Trăng đi tiếp, ta thấy dần một rìa sáng: trăng lưỡi liềm đầu tháng. Đi được một phần tư vòng, ta thấy một nửa của nửa sáng: trăng bán nguyệt đầu tháng, còn gọi là trăng thượng huyền. Rồi tới trăng khuyết đầu tháng, gần tròn. Khi Mặt Trăng sang phía bên kia Trái Đất, đối diện Mặt Trời, cả nửa sáng hướng về ta: trăng tròn. Sau đó các pha lặp lại theo chiều ngược: trăng khuyết cuối tháng, bán nguyệt cuối tháng (hạ huyền), lưỡi liềm cuối tháng. Từ trăng tròn này tới trăng tròn sau mất trung bình khoảng 29,5 ngày, đó là cơ sở của tháng âm lịch. Cũng vì Mặt Trăng mỗi ngày đi thêm một quãng trên quỹ đạo, nó mọc muộn hơn hôm trước, đúng như cuốn sổ của tôi ghi lại.

Một ngộ nhận phổ biến. Nhiều người nghĩ phần tối của trăng khuyết là bóng Trái Đất che lên. Không phải vậy. Phần tối ấy chính là nửa đêm của Mặt Trăng. Bóng Trái Đất chỉ phủ lên Mặt Trăng trong hiện tượng nguyệt thực, khi trăng tròn đi vào vùng bóng của Trái Đất. Nguyệt thực không tháng nào cũng có: mặt phẳng mà Mặt Trăng chạy quanh Trái Đất và mặt phẳng Trái Đất chạy quanh Mặt Trời lệch nhau chừng 5 độ, nên vào phần lớn các đêm rằm, trăng trượt qua ngay bên trên hoặc bên dưới vùng bóng.

Rằm tháng sau, tôi lên sân thượng đúng giờ ghi trong sổ. Trăng lại tròn, lại mọc đằng đông lúc hoàng hôn, như đã hẹn từ ba mươi đêm trước.

Mỗi lần cầu vồng hiện ra, người ta lại hỏi cùng mấy câu. Dưới đây là sáu câu hay gặp nhất, trả lời bằng kiến thức về ánh sáng ở môn Khoa học tự nhiên.

1. Cầu vồng hiện ra khi nào?

Cần hai điều kiện cùng lúc: trong không khí có thật nhiều giọt nước, và ánh nắng chiếu vào chúng. Vì thế cầu vồng hay xuất hiện ngay sau cơn mưa rào khi mây vừa hé nắng, hoặc cạnh thác nước, đài phun nước. Mặt Trời phải ở sau lưng người xem, còn màn mưa ở phía trước. Mặt Trời càng thấp thì vòng cung càng cao, nên cầu vồng thường gặp vào buổi sáng hoặc buổi chiều; giữa trưa, Mặt Trời lên quá cao, vòng cung chìm xuống dưới đường chân trời.

2. Màu sắc từ đâu ra?

Ánh sáng Mặt Trời trông trắng nhưng thật ra là hỗn hợp nhiều màu. Khi đi từ không khí vào giọt nước, tia sáng bị đổi hướng, gọi là khúc xạ. Mỗi màu bị bẻ một góc hơi khác: tím, lam lệch nhiều, đỏ lệch ít. Tới mặt sau giọt nước, ánh sáng bị phản xạ lại, rồi khúc xạ thêm lần nữa khi ló ra ngoài. Sau hai lần khúc xạ và một lần phản xạ, các màu đã tách hẳn nhau, giống như khi chiếu ánh sáng qua lăng kính. Hiện tượng tách màu này gọi là tán sắc ánh sáng.

3. Vì sao cầu vồng cong?

Ánh sáng ló ra từ giọt nước mạnh nhất theo hướng lệch khoảng 42 độ so với hướng ngược Mặt Trời. Hãy tưởng tượng một đường thẳng đi từ Mặt Trời, qua đầu ta, tới bóng đầu ta trên mặt đất. Mọi giọt nước nằm trên những hướng tạo với đường ấy một góc chừng 42 độ đều gửi ánh sáng màu vào mắt ta. Gom tất cả những giọt ấy lại, ta được một vòng tròn, tâm là điểm đối diện Mặt Trời. Mặt đất che mất phần dưới, nên ta chỉ thấy một vòng cung.

4. Vì sao đỏ luôn ở mép ngoài?

Vì đỏ và tím ló ra theo những góc hơi khác nhau, ánh đỏ đến mắt ta từ những giọt ở cao hơn, ánh tím từ những giọt thấp hơn. Kết quả là ở cầu vồng chính, đỏ nằm mép ngoài, tím nằm mép trong, theo thứ tự quen thuộc đỏ, cam, vàng, lục, lam, chàm, tím. Thật ra các màu chuyển liền nhau; bảy màu chỉ là cách gọi tên những dải dễ phân biệt nhất.

5. Cầu vồng đôi là gì?

Có lúc phía ngoài cầu vồng chính hiện thêm một vòng cung thứ hai, lớn hơn, mờ hơn, thứ tự màu đảo ngược: đỏ ở trong, tím ở ngoài. Đó là cầu vồng bậc hai, do ánh sáng phản xạ hai lần trong giọt nước rồi mới ló ra. Mỗi lần phản xạ lại thất thoát bớt ánh sáng, nên vòng thứ hai bao giờ cũng nhạt hơn. Khoảng trời giữa hai vòng trông tối hẳn đi, được gọi là dải Alexander.

6. Có thể chạy tới chân cầu vồng không?

Không. Cầu vồng không phải một vật nằm yên ở một chỗ, mà là hình ảnh tạo bởi những giọt nước ở đúng góc nhìn so với mắt mỗi người. Ta tiến lên, những giọt nước gửi ánh sáng tới mắt ta cũng đổi khác, và cầu vồng lùi theo. Hai người đứng cạnh nhau thật ra đang nhìn hai cầu vồng hơi khác nhau.

Muốn tự kiểm chứng, một buổi chiều nắng, bạn hãy đứng sao cho Mặt Trời ở sau lưng, bóp vòi tưới cho nước phun thành bụi mịn. Một dải cầu vồng nhỏ sẽ hiện ra trong làn nước, và màu đỏ vẫn nằm đúng ở mép ngoài.

Na, em gái tôi học lớp Ba, ngồi trên bờ đê nhìn mặt trời lặn rồi hỏi một câu khiến tôi lúng túng: trưa nay trời xanh, sao giờ lại đỏ, trời biết đổi màu à? Tôi định nói đại rằng trời xanh vì phản chiếu màu nước biển, nhưng sực nhớ quê mình ở sâu trong đất liền mà trời vẫn xanh. Tối ấy tôi tìm hiểu kĩ, và đây là lời giải thích tôi viết lại cho em, cũng là cho ai từng thắc mắc như em.

Hỏi: Ánh nắng có màu gì?
Đáp: Nắng trông như không màu, nhưng cho đi qua lăng kính thì nó tách thành dải màu từ đỏ tới tím. Mỗi màu ứng với một bước sóng riêng: đỏ có bước sóng dài, lam và tím có bước sóng ngắn.

Hỏi: Không khí làm gì với ánh nắng?
Đáp: Bầu khí quyển chứa vô số phân tử khí, nhỏ hơn bước sóng ánh sáng rất nhiều. Khi ánh nắng đi qua, các phân tử ấy hắt một phần ánh sáng ra mọi hướng, gọi là tán xạ. Điều quan trọng là ánh sáng bước sóng càng ngắn thì bị tán xạ càng mạnh, nên ánh xanh lam bị hắt đi nhiều hơn ánh đỏ gấp nhiều lần. Hiện tượng này mang tên nhà vật lí người Anh Rayleigh.

Hỏi: Vậy vì sao ban ngày trời xanh?
Đáp: Giữa trưa, Mặt Trời ở cao, ánh nắng đi qua lớp không khí tương đối mỏng. Ánh xanh bị các phân tử khí tán xạ ra khắp bầu trời, rồi từ mọi phía đến mắt ta, nên ngẩng lên đâu cũng thấy xanh. Phía gần đường chân trời, ánh sáng phải xuyên qua lớp khí dày hơn, bị hắt đi hắt lại nhiều lần, các màu trộn lẫn, nên trời ở đó nhạt hơn, ngả trắng.

Hỏi: Còn lúc hoàng hôn?
Đáp: Lúc sắp lặn, Mặt Trời ở sát chân trời. Ánh nắng không rọi từ trên xuống nữa mà xuyên ngang một quãng khí quyển dài hơn nhiều. Trên quãng đường ấy, phần lớn ánh xanh, tím đã bị tán xạ ra khỏi chùm sáng, chỉ còn ánh đỏ, cam, vàng đi thẳng tới mắt ta. Vì thế mặt trời lúc lặn đỏ như lòng đỏ trứng, và những đám mây cao hắt ánh đỏ ấy xuống, nhuộm cả một khoảng trời. Bình minh có màu tương tự, chỉ khác là Mặt Trời ở phía đông.

Hỏi: Trời xanh vì phản chiếu biển, đúng không?
Đáp: Không. Màu xanh của bầu trời sinh ra ngay trong bầu khí quyển, do các phân tử khí tán xạ ánh nắng, nên ở giữa đất liền hay trên sa mạc, hễ trời quang là trời vẫn xanh. Biển không quyết định màu của trời.

Nghe xong, Na nheo mắt nhìn mặt trời đỏ ối đang chìm sau rặng tre, rồi tự nói lại theo kiểu của em: ban ngày ánh xanh chạy khắp trời, buổi chiều ánh xanh rơi rớt dọc đường, chỉ ánh đỏ đi được tới nơi. Tôi thấy cách nói của em gọn hơn của tôi nhiều.

Giữa ban ngày, Mặt Trời bỗng bị khuyết dần như vầng trăng, có nơi trời tối sầm như lúc chạng vạng. Khoa học giải thích nhật thực thế nào, vì sao nó hiếm, và vì sao không được nhìn thẳng vào Mặt Trời khi xem hiện tượng này?

Nhật thực là gì?

Nhật thực là hiện tượng Mặt Trăng chắn ngang đường đi của ánh nắng xuống Trái Đất, che khuất một phần hoặc toàn bộ đĩa Mặt Trời khi nhìn từ một số nơi trên Trái Đất. Lúc ấy, bóng của Mặt Trăng đổ xuống mặt đất.

Diễn biến theo các bước

Sơ đồ vị trí: Mặt Trời → Mặt Trăng → Trái Đất (ba thiên thể gần như thẳng hàng, Mặt Trăng ở giữa).

1. Mặt Trăng ở pha trăng mới, ngày đầu tháng âm lịch, đồng thời nằm gần chỗ giao nhau giữa quỹ đạo của nó với mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất.
2. Mép đĩa Mặt Trăng chạm vào mép đĩa Mặt Trời: nhật thực bắt đầu, Mặt Trời như bị cắn mất một miếng.
3. Phần bị che lớn dần. Ở nơi nằm trong vùng bóng tối của Mặt Trăng, đĩa Mặt Trời bị che kín, trời tối lại, người xem thấy vầng sáng trắng bạc bao quanh gọi là vành nhật hoa.
4. Mặt Trăng đi tiếp, phần sáng của Mặt Trời hiện ra trở lại, nhỏ rồi lớn dần.
5. Mép hai đĩa rời nhau: nhật thực kết thúc.

Bóng tối của Mặt Trăng lướt trên mặt đất rất nhanh, nên tại một nơi, pha toàn phần chỉ kéo dài vài phút, lâu nhất cũng chưa tới tám phút.

Ba dạng nhật thực

Một sự trùng hợp về kích thước

Đường kính Mặt Trời lớn hơn Mặt Trăng khoảng 400 lần, nhưng Mặt Trời cũng ở xa Trái Đất hơn khoảng 400 lần. Hai tỉ lệ gần bằng nhau khiến nhìn từ Trái Đất, hai thiên thể trông to gần như nhau, nên Mặt Trăng nhỏ bé có thể che vừa khít đĩa Mặt Trời.

Vì sao không tháng nào cũng có nhật thực?

Tháng âm lịch nào cũng có một lần trăng mới, nhưng quỹ đạo Mặt Trăng nghiêng khoảng 5 độ so với mặt phẳng quỹ đạo Trái Đất. Phần lớn các lần trăng mới, Mặt Trăng đi lướt phía trên hoặc phía dưới đường nối Mặt Trời với Trái Đất, bóng của nó không chạm mặt đất. Chỉ khi trăng mới rơi đúng lúc Mặt Trăng ở gần giao điểm của hai quỹ đạo thì mới có nhật thực. Vùng bóng tối lại hẹp, nên ở một địa điểm cố định, được thấy nhật thực toàn phần là chuyện rất hiếm.

Xem nhật thực an toàn

• Không nhìn thẳng vào Mặt Trời bằng mắt thường khi đĩa Mặt Trời còn lộ ra dù chỉ một mẩu, tức là trong nhật thực một phần, nhật thực hình khuyên và các giai đoạn trước, sau pha toàn phần: ánh sáng quá mạnh có thể làm tổn thương võng mạc, thậm chí gây mù.
• Kính râm, dù tối tới đâu, cũng không an toàn. Chỉ dùng kính chuyên dụng xem nhật thực, còn nguyên vẹn, không trầy xước.
• Không đeo kính xem nhật thực rồi nhìn qua ống nhòm, máy ảnh, kính thiên văn, vì ánh sáng hội tụ sẽ đốt thủng lớp lọc.
• Cách đơn giản nhất: chọc một lỗ kim trên tấm bìa, để Mặt Trời ở sau lưng, hứng ảnh Mặt Trời chiếu qua lỗ lên tờ giấy trắng mà xem.

Ba điều cần nhớ về nhật thực: nó chỉ xảy ra vào ngày trăng mới; nó hiếm vì quỹ đạo Mặt Trăng nghiêng; và dù đẹp đến đâu, chỉ nên ngắm qua kính lọc chuyên dụng hoặc qua ảnh chiếu gián tiếp.

Hãy hình dung một gia đình trồng lúa ở vùng ven biển miền Tây vào giữa mùa khô: con kênh trước nhà vẫn đầy nước, nhưng không ai dám bơm vào ruộng, cũng không dám dùng để nấu cơm, vì nước đã mặn. Ở đồng bằng sông Cửu Long, cảnh ấy không phải chuyện của riêng một năm. Xâm nhập mặn là hiện tượng lặp lại theo mùa, chỉ khác nhau ở mức độ, và có những năm mức độ ấy trở nên rất nặng nề.

Xâm nhập mặn là gì?

Đó là hiện tượng nước biển theo các cửa sông, kênh rạch lấn sâu vào nội đồng, hoặc len vào các tầng nước ngầm, làm nước sông, nước giếng và đất đai bị nhiễm mặn.

Cơ chế: cuộc giằng co giữa nước ngọt và nước mặn

Ở cửa sông, nước ngọt từ thượng nguồn chảy ra và nước biển theo thủy triều đi vào luôn đẩy qua đẩy lại. Quá trình có thể tóm lại như sau:

Mùa khô, mưa ít → lượng nước sông Mê Công đổ về giảm → sức đẩy của dòng nước ngọt yếu đi → triều lên, nhất là kì triều cường, đưa nước biển theo cửa sông vào sâu → nước mặn lan theo kênh rạch tới ruộng, ao, giếng.

Vì gắn với mùa khô và con nước, hiện tượng này năm nào cũng có và có thể dự báo trước. Dưới lòng đất cũng diễn ra một cuộc giằng co tương tự: nước mặn nặng hơn nước ngọt, nên lấn vào bên dưới tầng nước ngọt, nhất là khi nước ngầm bị bơm hút quá nhiều.

Những yếu tố đẩy mặn vào sâu hơn

• Địa hình thấp và bằng phẳng: đồng bằng không cao hơn mặt biển bao nhiêu, nước biển dễ theo sông lấn vào.
• Nước thượng nguồn về ít: biến đổi khí hậu làm mưa thất thường, các đập thủy điện ở thượng lưu giữ nước, khiến dòng chảy mùa khô giảm, phù sa cũng ít đi.
• Mực nước biển dâng do Trái Đất nóng lên.
• Mặt đất sụt lún: khai thác nước ngầm quá mức, khai thác cát, thiếu phù sa bồi đắp làm đồng bằng lún trung bình khoảng 1,1 cm mỗi năm, triều cường vì thế vào sâu hơn.

Khi các yếu tố ấy cộng dồn, mặn có thể xâm nhập trên diện rộng. Mùa khô các năm 2016 và 2020 là hai lần như vậy: nhiều vùng thiếu nước ngọt cho sinh hoạt và sản xuất nông nghiệp.

Ảnh hưởng tới đời sống

Lúa và nhiều loại cây ăn trái không chịu được nước mặn, ruộng nhiễm mặn có thể mất trắng. Nước giếng, nước kênh nhiễm mặn không dùng cho ăn uống được.

Con người ứng phó ra sao?

Không thể chặn hết nước biển, nhưng có thể chủ động: theo dõi bản tin độ mặn để đóng mở cống đúng lúc; trữ nước ngọt trong ao, bồn, túi chứa trước mùa khô; xây hồ, đập trữ nước; chọn giống cây chịu mặn, chuyển sang những mô hình nuôi trồng hợp với nước lợ; hạn chế khai thác nước ngầm. Văn bản Miền châu thổ sông Cửu Long cần chuyển đổi từ sống chung sang chào đón lũ trong Ngữ văn 8 Kết nối tri thức gợi ra một cách nghĩ gần với điều này: thay vì chỉ chống lại tự nhiên, người đồng bằng có thể đổi cách sản xuất để thuận theo nhịp nước của dòng sông.

Nước sông hóa mặn không phải một tai họa từ trên trời rơi xuống. Nó là kết quả của nhiều nguyên nhân có thể đo, đếm và dự báo; càng hiểu rõ những nguyên nhân ấy, người miền Tây càng có thêm cách giữ lại từng giọt nước ngọt cho mùa khô.

(Bài viết cho bảng tin câu lạc bộ Môi trường của một trường trung học cơ sở vùng núi)

Sau đêm mưa to, con suối chảy qua bản bỗng đục ngầu như nước vối, tiếng nước gầm lớn hơn mọi khi. Ở vùng núi, những chi tiết như thế có thể là lời báo trước của hai loại thiên tai thường đi cùng nhau: lũ quét và sạt lở đất. Hiểu vì sao chúng xảy ra và nhận ra dấu hiệu sớm là cách tốt nhất để giữ an toàn cho bản thân và gia đình.

Lũ quét là gì, vì sao hình thành?

Lũ quét là loại lũ có mực nước lên rất nhanh, khi một khối nước khổng lồ dồn từ nơi cao xuống thấp với tốc độ lớn. Nó thường sinh ra sau những trận mưa lớn, kéo dài ở vùng đầu nguồn. Sườn núi dốc khiến nước không kịp ngấm mà chảy tràn, gom vào các khe suối hẹp, càng xuống thấp càng nhanh và mạnh. Trên đường đi, dòng nước cuốn theo đất đá, cây cối nên sức tàn phá càng khủng khiếp. Nếu lối thoát của dòng lũ bị chặn, nước dồn ứ rồi dội ngược, mực nước dâng còn nhanh hơn. Đồi núi trọc, không còn rừng giữ nước, là nơi lũ quét dễ xảy ra. Ngược lại, ở đồng bằng gần như không có lũ quét, vì không có độ dốc cho dòng nước lấy đà.

Sạt lở đất xảy ra thế nào?

Trên sườn dốc, lớp đất đá luôn chịu sức kéo của trọng lực xuống phía dưới, và chỉ đứng yên nhờ ma sát, nhờ rễ cây níu giữ. Mưa nhiều ngày làm nước ngấm đẫm vào đất: đất nặng hơn, các hạt đất kém bám vào nhau, áp lực của nước trong các khe rỗng tăng lên. Tới một lúc, sườn dốc mất cân bằng và cả mảng đất trượt xuống. Những nơi rừng bị chặt phá, sườn đồi bị đào xẻ để làm đường, làm nhà, nguy cơ càng cao.

Dấu hiệu cần chú ý

• Mưa lớn nhiều ngày liền, nhất là ở vùng thượng nguồn.
• Nước sông suối đang trong bỗng chuyển đục, cuốn nhiều rác và cành cây.
• Có tiếng động lạ: tiếng ầm ầm trong lòng đất, tiếng cây gãy, đá va vào nhau.
• Xuất hiện vết nứt mới trên tường nhà, nền nhà, sườn đồi; cửa nhà bỗng bị kẹt, khó mở.
• Cây cối, cột điện, hàng rào nghiêng đi; mặt đất phồng lên, nước rỉ ra ở những chỗ trước nay khô ráo.

Làm gì khi thấy dấu hiệu?

Nhanh chóng rời khỏi khu vực nguy hiểm, lên chỗ cao, tránh xa sườn dốc và lòng suối; báo ngay cho người lớn, hàng xóm và chính quyền địa phương. Mỗi gia đình nên chuẩn bị sẵn đèn pin, nước uống, đồ ăn khô, thuốc men để mang theo khi phải sơ tán.

Ba việc tuyệt đối không làm khi trời mưa lớn: không lội qua suối, qua ngầm tràn; không ra suối vớt củi, bắt cá; không đến gần chỗ vừa sạt lở để xem. Một bó củi hay mấy con cá không đáng để đánh đổi bằng tính mạng.

Trưa tháng Sáu, ngồi sau xe bố trên quốc lộ, tôi thấy phía xa mặt đường loang loáng như vừa có ai hắt nước. Xe chạy tới gần, mặt đường khô cong; vũng nước thì đã lùi ra xa thêm một đoạn. Đó là một dạng ảo ảnh, hiện tượng quang học hay gặp trên đường nhựa và trên sa mạc vào những ngày nắng nóng.

Nguyên nhân nằm ở lớp không khí sát mặt đường. Nhựa đường sẫm màu hấp thụ nhiều nhiệt, trưa nắng nóng hầm hập, làm lớp không khí ngay trên nó nóng hơn hẳn các lớp ở cao. Không khí nóng loãng hơn không khí mát, nên ánh sáng đi qua những lớp khí có nhiệt độ khác nhau sẽ bị đổi hướng, tức là bị khúc xạ. Một tia sáng từ khoảng trời phía xa chiếu chếch xuống mặt đường, đi qua các lớp khí ngày càng nóng, bị bẻ cong dần; tới lớp sát mặt đường thì nó ngoặt hẳn lên, như bị phản xạ, rồi đi vào mắt ta. Não ta quen nghĩ ánh sáng đi thẳng, nên tưởng mảng trời sáng xanh ấy nằm ngay trên mặt đường. Mà một mảng sáng lấp lánh trên mặt đất thì trông chẳng khác gì vũng nước soi bóng bầu trời. Không khí nóng luôn bốc lên, xáo trộn, nên vũng nước giả còn rung rinh như gợn sóng; xe cộ ở xa đôi khi hiện cả ảnh ngược bên dưới.

Vì sao lại gần thì không thấy? Hiện tượng chỉ xảy ra khi tia sáng đi rất chếch, gần như lướt dọc mặt đường. Khi ta tiến lại, góc nhìn xuống mặt đường dốc hơn, điều kiện ấy không còn, vũng nước biến mất và lại hiện ra ở xa hơn.

Ảo ảnh không gây hại, nhưng người lái xe nên biết để khỏi phanh gấp vì tưởng đường ngập. Nó còn là một ví dụ dễ thấy rằng trong không khí nóng lạnh không đều, ánh sáng không truyền theo đường thẳng. Lần tới thấy vũng nước trên con đường nắng, bạn thử tự hỏi: mình đang nhìn mặt đường, hay đang nhìn một mảnh bầu trời bị lớp không khí nóng bẻ cong?

Trong giờ Địa lí, khi cô hỏi vì sao có mùa hè, một bạn trả lời ngay: vì lúc ấy Trái Đất đến gần Mặt Trời hơn. Câu trả lời nghe hợp lí, nhưng sai. Bằng chứng rất đơn giản: Trái Đất đến gần Mặt Trời nhất vào đầu tháng Một, giữa mùa đông của bán cầu Bắc, và xa nhất vào tháng Bảy, giữa mùa hè. Khoảng cách ấy thay đổi rất ít so với quãng đường từ Trái Đất tới Mặt Trời, nên hầu như không làm thời tiết khác đi.

Nguyên nhân thật sự là trục Trái Đất nghiêng. Trái Đất vừa tự quay quanh một trục tưởng tượng, vừa chuyển động quanh Mặt Trời; trục ấy nghiêng khoảng 23,4 độ và giữ nguyên hướng trong suốt hành trình. Vì vậy có lúc bán cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời, có lúc lại ngả ra xa.

Khi bán cầu Bắc ngả về phía Mặt Trời, khoảng tháng Sáu, Mặt Trời lên cao, tia nắng chiếu gần như thẳng góc, năng lượng dồn vào một diện tích nhỏ nên mặt đất nóng mạnh; ngày lại dài hơn đêm, mặt đất được sưởi lâu hơn. Đó là mùa hè. Sáu tháng sau, bán cầu Bắc ngả ra xa, tia nắng chiếu xiên, trải trên diện tích rộng, ngày ngắn đêm dài: mùa đông. Xuân và thu là hai thời kì chuyển tiếp. Ở vùng gần xích đạo, quanh năm Mặt Trời lên cao nên các mùa không khác nhau rõ, nhiều nơi chỉ phân biệt mùa mưa và mùa khô, như miền Nam nước ta.

Vai trò của góc chiếu có thể thấy bằng một chiếc đèn pin. Chiếu thẳng đèn xuống mặt bàn, vệt sáng tròn, nhỏ và chói. Nghiêng đèn đi, vệt sáng loang thành hình bầu dục rộng hơn và mờ hơn, dù đèn vẫn phát ra lượng ánh sáng như cũ. Nắng mùa đông giống chiếc đèn bị nghiêng ấy: cùng một chùm tia nhưng phải trải trên diện tích lớn hơn, nên mỗi mét vuông mặt đất nhận ít năng lượng hơn.

Cũng vì trục nghiêng mà hai bán cầu luôn ngược mùa nhau. Khi học sinh Hà Nội mặc áo rét đón Giáng sinh, trẻ em ở Úc lại đi tắm biển giữa mùa hè.