Cầu vồng lửa là gì? Giải thích hiện tượng cầu vồng lửa

Cầu vồng lửa - một hiện tượng quang học hiếm hoi của thiên nhiên, chỉ xuất hiện khi các điều kiện nhất định được đáp ứng. Được biết đến là một trong những cảnh tượng tuyệt vời nhất của tự nhiên, cầu vồng lửa không phổ biến và không mọi nơi trên thế giới đều có thể chứng kiến được nó. Nếu bạn có dịp bắt gặp hiện tượng đặc biệt này, đó là một cơ hội đặc biệt và may mắn không dễ dàng tìm thấy. Hãy cùng iSmartKids tìm hiểu cụ thể hơn về hiện tượng cầu vồng lửa qua bài viết này nhé!

1. Cầu vồng lửa là gì?

Giáo sư Steve Ackerman, chuyên gia về Khoa học Khí quyển và Đại dương tại Đại học Wisconsin-Madison, đã thực hiện các tính toán và chỉ ra rằng để có một hiện tượng ngoạn mục như cầu vồng lửa, nhiều yếu tố phải hoàn toàn trùng khớp. Cầu vồng lửa là một trong những hiện tượng độc đáo, xuất hiện do sự khúc xạ ánh sáng trong các tinh thể băng hình mảng, hỗn loạn trong khí quyển và thường thấy trong các đám mây ti.

Được biết đến với tên gọi vòng cung circumhorizontal, cầu vồng lửa là một vầng hào quang nhiều màu sắc lan tỏa ngang trên bầu trời. Mặc dù nó trông giống như cầu vồng, nhưng chỉ xuất hiện trong các đám mây ti và chỉ ở những vĩ độ cụ thể.

Theo Mother Nature Network, hiện tượng này hình thành từ sự khúc xạ của ánh sáng Mặt Trời, đôi khi là Mặt Trăng, qua các tinh thể băng đá lơ lửng trong không khí. Điều kiện quan trọng là Mặt Trời phải ở vị trí cao, khoảng 58 độ so với đường chân trời hoặc hơn.

Ở Trái Đất, cầu vồng lửa không xuất hiện ở phía bắc vĩ tuyến 55 độ bắc và phía nam vĩ tuyến 55 độ nam. Đối với những người ở gần các khu vực cực, việc chứng kiến hiện tượng này trở nên không khả thi.

2. Điều kiện xuất hiện cầu vồng lửa

Cầu vồng lửa chỉ hiện diện khi thoả mãn đầy đủ bốn điều kiện đặc biệt: Ánh sáng phải trải qua những đám mây ti ở một góc cụ thể, Mặt Trời cần đứng ở độ cao ít nhất 58 độ so với đường chân trời. Các tinh thể băng, chịu tác động của ánh sáng, cần có hình dạng lục giác và các mặt của chúng phải chạy song song với mặt đất.

Khi ánh sáng đi qua tinh thể băng, sự khúc xạ xảy ra, giống như khi ánh sáng đi qua một lăng kính. Trong trường hợp tinh thể băng được sắp xếp thẳng hàng, các đám mây ti thực tế hành động như một lăng kính, tạo ra hiện tượng giống như cầu vồng. Ngoài ra, nếu các tinh thể băng có hình dạng mảnh và song song với mặt đất, nó gợi lên hình ảnh của ngọn lửa, làm cho hiện tượng này thường được biết đến với tên gọi phổ biến là cầu vồng lửa.

3. Quá trình hình thành cầu vồng lửa

Cầu vồng lửa là một trong những dạng hào quang phát sinh khi ánh sáng từ Mặt Trời, đôi khi từ Mặt Trăng, trải qua các tinh thể băng hình lục giác trong không khí, đặc biệt là trong các đám mây ti hoặc mây ti tầng.

Để thấy được cầu vồng lửa, sự kết hợp hoàn hảo giữa ánh sáng Mặt Trời và tinh thể băng là quan trọng. Khi Mặt Trời ở vị trí cao, ánh sáng chiếu vào tinh thể băng theo hình lục giác nằm ngang, sau đó đi vào mặt bên đứng và qua mặt đáy nằm ngang.

Ở góc 90 độ giữa các mặt vào và mặt ra của tia sáng, các màu sắc trong quang phổ được tách biệt tạo thành hào quang. Đồng thời, sự khúc xạ ánh sáng này cũng tương đương với hiện tượng bẻ cong khi ánh sáng đi qua lăng kính. Trong trường hợp các tinh thể băng được sắp xếp thẳng hàng, đám mây ti sẽ hoạt động như một lăng kính, tạo nên hình dạng giống cầu vồng.

Cầu vồng lửa thường chỉ xuất hiện trong một khoảng góc cụ thể và hiếm khi thấy dưới dạng vòng tròn đầy đủ. Đặc biệt, hiện tượng thiên nhiên này thường xuất hiện vào mùa hè, với khoảng thời gian lý tưởng từ giữa tháng 5 đến tháng 7 hàng năm.

4. Ở đâu xuất hiện xuất hiện cầu vồng lửa

Ngoài việc đảm bảo ánh sáng truyền qua đám mây ti ở một góc nhất định, sự xuất hiện của cầu vồng lửa còn phải đáp ứng một loạt các điều kiện khác:

• Mặt Trời cần phải đạt độ cao ít nhất 58° so với đường chân trời. Điều này đồng nghĩa với việc cầu vồng lửa do Mặt Trời sẽ không xuất hiện ở các vĩ độ 55° Bắc hoặc 55° Nam. Trong khi cầu vồng lửa do Mặt Trăng có thể xuất hiện ở hầu hết các vĩ độ, thì hiện tượng này lại rất hiếm khi diễn ra.
• Các tinh thể băng, mà tia sáng đi qua, phải có hình dạng lục giác và các mặt của chúng phải chạy song song với mặt đất.

Vì những yếu tố này, cầu vồng lửa trở nên hiếm hoi. Trên Trái Đất, nó không thể xuất hiện ở phía Bắc vĩ tuyến 55° Bắc và phía Nam vĩ tuyến 55° Nam. Người sống gần các vùng cực sẽ gặp khó khăn khi chứng kiến hiện tượng này.

Chẳng hạn ở London, Mặt Trời chỉ đủ cao trong khoảng 140 giờ từ tháng 5 đến tháng 7. Hoặc như ở Los Angeles, Mặt Trời đạt độ cao đủ trong 670 giờ từ tháng 3 đến tháng 9. Thêm vào đó, thời tiết ở châu Âu thường có nhiều mây, và cầu vồng lửa, một hiện tượng của các đám mây ở tầng cao, có thể bị che phủ bởi đám mây tầng thấp và tầng trung, làm cho việc phát hiện cầu vồng lửa tại châu Âu trở nên khó khăn hơn.

5. Phân biệt cầu vồng lửa và mây ngũ sắc

Mây ngũ sắc (Cloud iridescence) thường bị nhầm lẫn với cầu vồng lửa do sự tương đồng về màu sắc và hình dạng. Tuy nhiên, nguồn gốc của hiện tượng mây ngũ sắc đến từ sự nhiễu xạ ánh sáng, không phải khúc xạ. Nhiễu xạ là quá trình ánh sáng uốn cong khi chạm vào chướng ngại vật và bị giữ lại.

Chúng ta có thể phân biệt hai hiện tượng này thông qua những đặc điểm sau khi quan sát bằng mắt thường:

Cầu vồng lửa:

• Chỉ xuất hiện ở một vị trí cố định liên quan đến Mặt Trời hoặc Mặt Trăng.
• Dải màu luôn trải dài theo chiều ngang hoặc hình cánh cung.
• Chuỗi màu sắc xuất hiện theo trật tự cố định, với màu đỏ luôn ở phía trên và màu tím ở phía dưới.

Mây ngũ sắc:

• Xuất hiện ở nhiều vị trí trên bầu trời khác nhau.
• Dải màu có thể có nhiều hình dạng khác nhau.
• Chuỗi màu sắc không có thứ tự cố định, xuất hiện theo thứ tự ngẫu nhiên.

6. Tầm quan trọng của cầu vồng lửa

Hiện tượng cầu vồng lửa đã mở ra nhiều cánh cửa cho nghiên cứu khoa học, trong đó có việc sử dụng lăng kính thủy tinh để tách ánh sáng. Điều này đã khuyến khích sự tiến triển trong lĩnh vực nghiên cứu về ánh sáng và tạo ra cầu vồng lửa nhân tạo. Sự hiếm có của hiện tượng này càng làm tăng thêm sự hấp dẫn, thu hút sự chú ý từ những người không có cơ hội trực tiếp trải nghiệm nó tại địa phương của họ.

Nhìn chung, hiện tượng cầu vồng lửa đã trở thành một đề tài thu hút sự quan tâm đặc biệt, thúc đẩy những người sống ở các vùng vĩ độ cao đến việc thăm thú các khu vực nhiệt đới, đặc biệt là trong mùa hè. Sự hiện diện của cầu vồng lửa không chỉ là một trải nghiệm độc đáo mà còn là một cơ hội tuyệt vời để tận dụng về mặt du lịch, thu hút lượng đông khách du lịch mong muốn khám phá và tận hưởng vẻ đẹp của hiện tượng quang học này.

Cầu vồng lửa đích thực là một trong những đỉnh cao đẹp nhất của thiên nhiên. Những cư dân tại Châu Âu và Mỹ có lý do để cảm thấy may mắn, vì họ thường xuyên được chứng kiến hiện tượng hiếm có này nhiều hơn so với nhiều khu vực khác trên toàn thế giới. Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hiện tượng cầu vồng lửa nhé!