Những điều kiện khí quyển khác nhau sẽ tạo ra những loại mưa khác nhau, chẳng hạn như mưa phùn, mưa rào,... Và trong số này, chúng ta không thể không kể đến mưa đá, một trong những hiện tượng thiên nhiên nguy hiểm nhất trên Trái Đất. Vậy những cơn mưa này có tính chất gì, và chúng hình thành như thế nào?
Mưa đá là gì?
Mưa đá là hiện tượng mưa dưới dạng hạt hoặc cục băng có hình dáng và kích thước khác nhau, hình thành bên trong các luồng khí hướng lên của cơn dông. Mưa đá có thể gây hư hại cho máy bay, nhà cửa và ô tô, và thậm chí gây ra cái chết cho con người và gia súc.
Mưa đá hình thành như thế nào?
Những viên mưa đá được hình thành khi những giọt nước mưa bị luồng khí hướng lên của cơn dông cuốn lên các vùng cực lạnh của khí quyển và đóng băng. Sau đó, chúng phát triển bằng cách va chạm với các giọt nước lỏng trên bề mặt.
Nếu nước lỏng đóng băng ngay lập tức khi va chạm với viên mưa đá, thì lớp băng mới hình thành sẽ đục do các bong bóng khí bị giữ lại. Tuy nhiên, nếu nước đóng băng chậm hơn, lớp băng mới sẽ trong suốt do các bong bóng khí có thể thoát ra ngoài.
Các viên mưa đá sẽ rơi xuống khi luồng khí hướng lên của dông không còn đủ sức nâng đỡ trọng lượng của chúng, điều này có thể xảy ra nếu các viên mưa đá trở nên đủ lớn hoặc luồng khí yếu đi.
Các viên mưa đá có thể có các lớp băng trong và đục xen kẽ nếu chúng gặp các điều kiện nhiệt độ và nước lỏng có hàm lượng bóng khí khác nhau trong cơn dông. Các điều kiện có thể thay đổi khi chúng di chuyển ngang hoặc gần một luồng khí hướng lên. Việc các lớp băng này xuất hiện không phải đơn giản là do viên mưa đá di chuyển theo chu kỳ lên xuống bên trong cơn dông. Bên trong cơn dông còn có dòng gió ngang từ luồng khí hướng lên xoáy, hoặc từ môi trường xung quanh. Ngoài ra, việc các viên mưa đá được đưa lên tầng cao của khí quyển cũng không làm cho chúng lớn lên. Điều này là bởi vì khi ở rất cao, không khí đủ lạnh (dưới -40°C) để tất cả nước lỏng đều đóng băng, do đó các viên băng đá sẽ không có nước lỏng để chúng lớn lên.
Khi nào mưa đá rơi xuống mặt đất?
Mưa đá rơi xuống khi các viên băng đá trở nên đủ nặng để thắng được sức đẩy của luồng khí hướng lên trong cơn dông. Bởi vì gió ngang có thể thổi bay những viên mưa đá nhỏ khỏi luồng khí hướng lên, cho nên mưa đá lớn thường rơi gần luồng khí hướng lên. Nếu gió gần mặt đất đủ mạnh, mưa đá có thể rơi xiên góc hoặc thậm chí gần như ngang. Mưa đá do gió thổi kiểu này có thể làm nứt vách nhà, vỡ cửa sổ và bay vào nhà, vỡ kính cửa sổ bên hông ô tô, gây thương tích nghiêm trọng hoặc tử vong cho người và động vật.
Các viên đá rơi nhanh đến mức nào?
Câu trả lời cho câu hỏi này rất phức tạp. Tốc độ rơi của mưa đá phụ thuộc chủ yếu vào kích thước của viên đá, lực ma sát giữa viên đá và không khí, điều kiện gió cục bộ (cả theo chiều ngang và chiều dọc) và mức độ tan chảy của các viên đá. Các nghiên cứu ban đầu cho rằng mưa đá rơi xuống giống như những viên băng đá rắn hình cầu, nên tốc độ rơi của chúng rất cao. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây sử dụng các bản đúc in 3D của những viên mưa đá thật trong đường hầm gió thẳng đứng cho thấy rằng mưa đá tự nhiên rơi chậm hơn.
Đối với những viên mưa đá nhỏ (đường kính dưới 2,5 cm), tốc độ rơi của chúng là từ 14 đến 40 km/h. Đối với những viên mưa đá mà người ta thường thấy trong một cơn dông mạnh (đường kính từ 2,5 cm đến 4,5 cm), tốc độ rơi dự kiến của chúng là từ 40 đến 64 km/h. Đối với những viên mưa đá lớn nhất (đường kính từ 5 cm đến 10 cm) trong các cơn dông mạnh nhất, tốc độ rơi dự kiến của chúng là từ 70 đến 116 km/h. Tuy nhiên, vẫn có nhiều sai số trong các ước tính này do sự thay đổi về hình dạng của viên mưa đá, mức độ tan chảy, hướng rơi và các điều kiện môi trường khác. Tuy nhiên, những viên mưa đá rất lớn (đường kính vượt quá 10 cm) có thể rơi với tốc độ trên 160 km/h.
Khu vực nào có mưa đá nhiều nhất?
Khu vực nơi ba tiểu bang Nebraska, Colorado và Wyoming của Mỹ gặp nhau - "hẻm mưa đá" - trung bình có bảy đến chín ngày mưa đá mỗi năm. Các vùng khác trên thế giới có những trận mưa đá lớn bao gồm Trung Quốc, Nga, Ấn Độ và miền bắc Italy.
Khi nhìn từ trên không, có thể thấy rõ ràng rằng mưa đá rơi theo các đường dẫn được gọi là vệt mưa đá. Kích thước của những vệt này có thể thay đổi từ hàng nghìn mét vuông đến hàng trăm km vuông. Mưa đá bao phủ hoàn toàn mặt đường đặc biệt nguy hiểm vì nếu đủ dày, lốp xe có thể không chạm vào mặt đường khiến chúng khó điều khiển do ma sát giảm.
Tổng hợp
