✨Tia sét
phải|nhỏ|291x291px|Một cơn dông mùa hè tại [[Sofia, Bulgaria.]] nhỏ|450x450px|Các vệt sét từ mây xuống đất (loại CG) trong một cơn dông tại [[Oradea, Romania.|thế=]]
Sét hay tia sét, sấm sét, tia chớp, sấm chớp, lôi điện là hiện tượng phóng điện trong khí quyển giữa các đám mây và mặt đất hay giữa các đám mây mang các điện tích khác dấu, đôi khi còn xuất hiện trong các trận vòi rồng, phun trào núi lửa hay bão bụi (cát). Khi phóng tĩnh điện trong khí quyển, một tia sét có thể di chuyển từ đám mây xuống đất với tốc độ lên tới gần 100,000 km/s.), những viên đá được tạo ra bởi sét đánh vào cát gọi là fulgurite (thường chúng có dạng hình ống do sét di chuyển vào lòng đất).
Sét sinh ra từ các đám mây vũ tích hay còn gọi là mây dông, là loại mây thường có độ cao chân mây từ 1 đến 2 km (0.62 đến 1.24 dặm) tính từ mặt đất và độ cao đỉnh mây có thể tới 15 km (9.3 dặm). Có khoảng 16 triệu cơn dông mỗi năm. Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng... thì các kênh dẫn sét sẽ hình thành và gây ra sự phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh.
Sự phóng điện của tia sét có thể sản sinh nhiều loại bức xạ điện từ, từ các dòng plasma rất nóng tạo ra bởi các chuyển động rất nhanh của electron cho đến những ánh chớp rực rỡ của ánh sáng nhìn thấy dưới dạng bức xạ vật đen. Tia sét cũng gây ra tiếng sấm, nó chính là âm thanh của sóng xung kích khi không khí tại những vùng lân cận nơi phóng điện giãn nở mạnh do chịu áp suất tăng đột ngột.
Lý do sét hình thành và nguồn gốc của nó, về mặt chi tiết vẫn là một vấn đề còn đang tranh luận: Các nhà khoa học đã nghiên cứu các nguồn gốc khác nhau như gió, độ ẩm, ma sát và áp thấp khí quyển cho đến ảnh hưởng của gió mặt trời và các hạt tích điện trong năng lượng mặt trời. Các tinh thể băng trong các đám mây dông có thể là yếu tố quan trọng trong việc hình thành tia sét do nó có thể tạo ra một môi trường tích điện cực trái dấu nhau trong các đám mây dẫn đến việc tạo ra điện trường mạnh. Ngoài ra, sét cũng được tạo ra bởi những cột tro trong những vụ phun trào núi lửa hoặc trong những trận cháy rừng dữ dội tạo ra một làn khói đặc đủ để dẫn điện.
Trong tự nhiên các tia sét được phân chia thành ba loại chính tùy theo nơi chúng khởi phát và kết thúc, bao gồm: sét giữa đám mây và mặt đất, sét giữa hai đám mây khác nhau, và sét giữa các phần trong cùng một đám mây. Ngoài ra, nhiều dạng biến thể khác của sét cũng đã được ghi nhận, thí dụ "sét nhiệt" là tia sét có thể được nhìn thấy từ một khoảng cách xa nhưng lại không nghe được tiếng sấm; sét khô có thể gây cháy rừng; hay sét hòn, một hiện tượng sét cho tới nay vẫn rất hiếm khi được quan sát một cách khoa học.
Lịch sử nghiên cứu
[[Tập tin:Lightning 1882.jpg|283x283px|nhỏ|Một trong những bức ảnh về sét đầu tiên, chụp năm 1882. Benjamin Franklin (1706–1790) đã cố gắng kiểm tra giả thuyết rằng các tia lửa điện tạo ra do sự phóng điện của các quả cầu thủy tinh khi quay cũng giống như các tia sét bằng cách dựng lên một cái tháp có hình nón tại Philadelphia. Trong lúc chờ đợi cái tháp được dựng xong ông nảy ra ý tưởng sử dụng một con diều. Trong cơn dông tiếp theo đó vào tháng 6 năm 1752 ông đã cùng con trai của mình ra thử nghiệm nhằm kiểm tra liệu có các điện tích trong tia sét hay không. Ông đã buộc một cái chìa khóa vào đoạn cuối của dây diều và nối nó xuống một chai Leyden, một thiết bị tích trữ năng lượng tĩnh điện sơ khai tương tự như tụ điện (ông đã buộc chìa khóa vào dây diều và nối vào chai bằng dây lụa, loại vật liệu dẫn điện rất kém). Một luồng điện tích đánh trúng con diều và sau một hồi ông thấy các sợi dây bị lỏng ra do bị nhiễm điện, đoán rằng điện đã tích vào chai, ông đưa tay lại gần cái chìa khóa thì xuất hiện một tia lửa điện nhỏ (vì ông trở thành vật dẫn điện). Sống sót sau thí nghiệm này ông đã đưa ra kết luận rằng sét chính là điện.
Franklin không phải là người duy nhất thí nghiệm với diều. Thomas-François Dalibard cùng De Lors đã thực hiện cuộc thí nghiệm tương tự ở Marly-la-Ville tại Pháp chỉ vài tuần trước thí nghiệm của Franklin. Trong cuốn tự truyện của mình (viết những năm 1771-1788, xuất bản năm 1790) Franklin đã tự nhận rằng ông đã thực hiện cuộc thí nghiệm của mình sau những người Pháp chỉ vài tuần mà không hề biết về điều này trong năm 1752.255x255px|nhỏ|Bức ảnh tạo sét gây nhiều tranh luận của [[Nikola Tesla.|thế=]]
Tin tức về cuộc thí nghiệm này lan rộng ra và những người khác bắt đầu thực hiện lại nó. Tuy nhiên các cuộc thí nghiệm về sét rất nguy hiểm và đôi khi gây chết người. Một trong những cái chết nổi tiếng nhất do bắt chước Franklin là của giáo sư Georg Richmann tại Saint Petersburg, Nga. Ông ta đã tạo ra một hệ thống thu sét giống như của Franklin và đã chạy về nhà khi nghe tiếng sấm lúc đang giảng bài tại học viện khoa học. Ông về với một người thợ điêu khắc để có thể ghi lại sự kiện này. Ông đã đặt một quả bóng thủy tinh lên một vòng kim loại gần như hoàn hảo cho một hệ thống thu lôi thời đó nhưng lại quên gắn dây nối đất, kết quả theo báo cáo là khi sét đánh và chạy vào vòng kim loại và bao lấy quả cầu thủy tinh nó tạo ra một cục sét hòn (do không thể chạy xuống đất một cách trực tiếp) đã văng trúng đầu Georg Richmann và giết ông ngay lập tức.
Mặc dù các thí nghiệm của từ thời của Benjamin Franklin đã chỉ ra rằng sét là một sự phóng điện, các lý thuyết tìm hiểu về sét rất ít được cập nhật (cụ thể tại sao nó hình thành) trong 150 năm. Nguồn động lực cho các nghiên cứu gần đây đến từ lĩnh vực kỹ thuật điện: các cột điện cao thế khi bắt đầu đưa vào phục vụ các kỹ sư cần biết sét nguy hiểm đến mức nào để có thể bảo vệ công trình. Năm 1900, Nikola Tesla đã tạo ra được sét nhân tạo bằng một cuộn Tesla cùng các máy phát điện công suất cao đủ để tạo ra những tia sét đủ lớn để xem.
Năm 1876, James Clerk Maxwell đã đề xuất một thí nghiệm như sau: bọc một lượng cặn thuốc súng trong một lớp vỏ kim loại kín, sẽ có thể ngăn được tia sét đánh vào đấy, tránh nó làm cho thuốc phát nổ. Nếu tia sét đánh vào bọc cặn thuốc, dòng điện sẽ chỉ tồn tại trong lớp vỏ kim loại bên ngoài mà không thể vào trong và gây nổ. Vỏ bọc kiểu này được coi là một loại lồng Faraday. Kiểu lồng Faraday gồm một hệ thống lưới mắt cáo cũng có thể được sử dụng, nhưng khoảng cách mắt càng lớn thì hiệu quả bảo vệ càng thấp. Ngày nay người ta vẫn còn kết hợp sử dụng cột thu lôi Franklin và lồng Faraday để bảo vệ các loại kết cấu, đặc biệt là những nơi chứa các thiết bị điện tử nhạy cảm với điện trường.
Bức ảnh về sét sớm nhất được biết là do Thomas Martin Easterly chụp năm 1847. Bức ảnh đầu tiên còn tồn tại được chụp năm 1882, bởi William Nicholson Jennings, một nhiếp ảnh gia đã dành nửa cuộc đời của mình để chụp ảnh về sét và chứng minh sự đa dạng của chúng.
Các phát minh về nhiếp ảnh và quang phổ vào cuối thế kỷ 19 có tầm quan trọng lớn trong nghiên cứu về tia sét. Một số nhà khoa học đã sử dụng phân tích phổ tạo ra từ tia sét để ước tính lượng năng lượng tham gia vào những quá trình vật lý của nó, tất cả diễn ra trong một khoảng thời gian rất ngắn. Việc sử dụng máy ảnh đã giúp phát hiện ra rằng mỗi tia sét có hai hoặc nhiều hơn các dòng điện tích (vệt). Sự phát triển của các thiết bị tiên tiến khác như dao động ký điện tử, công nghệ thu sóng vô tuyến, radar và máy đo trường điện từ trong thế kỷ 20 cho phép hiểu biết đầy đủ hơn về nguồn gốc và sự xuất hiện của các sự phóng điện. Ngày nay, các vệ tinh thời tiết được sử dụng phổ biến trong việc quan trắc và nghiên cứu dông bão, sét và các hiện tượng liên quan trên quy mô toàn cầu. Các tinh thể băng tiếp tục bị đẩy lên phía đỉnh đám mây, và các hạt mưa đá mềm sẽ lơ lửng hoặc đi xuống phần phía dưới. Do đó trong đám mây dông sẽ phân li thành hai miền điện tích trái dấu chính: Miền điện tích âm ở phía dưới và miền điện tích dương ở phía trên (xem H2). Do tác động của chuyển động không khí đi lên trong cơn bão và gió trên cao trong khí quyển, đỉnh đám mây nơi có điện tích dương thường bị tản ra theo phương ngang một khoảng xa đáng kể so với chân đám mây. Khu vực này của đám mây dông vì thế trông giống hình cái đe và được gọi là vùng (đỉnh) hình đe hoặc vùng chóp đe.
Sự phân tách điện tích do cảm ứng và hiệu ứng điện ma sát ở nước tinh khiết thể lỏng đã được biết tới từ những năm 1840. William Thomson (Lord Kelvin) đã mô tả sự phân tách điện tích của nước có thể xảy ra tại các điện trường gần bề mặt Trái Đất và dựa vào hiểu biết đó ông đã phát triển một thiết bị đo điện trường liên tục.
Sự phân li vật lý của các điện tích thành những vùng khác nhau của nước thể lỏng đã được thực nghiệm bởi Kelvin với một thiết bị nhỏ giọt nước, trong đó các phần tử mang điện tích có khả năng nhất đã được cho là các ion hydro và ion hydroxide dạng nước. Sự tích điện của nước đá thể rắn cũng đã được xem xét và các thành phần điện tích một lần nữa được cho là ion hydro và ion hydroxide.
Một electron là không ổn định trong nước thể lỏng với một ion hydroxide cộng với hydro hòa tan trên quy mô thời gian liên quan đến các cơn dông bão, hơn nữa, các hạt mang điện tích trong tia sét chủ yếu là các electron trong thể plasma. Do đó quá trình đi từ các điện tích dưới dạng ion (ion hydro dương và ion hydroxide âm) của nước thể lỏng hoặc rắn sang các electron của một tia sét phải liên quan đến một loại quá trình điện hóa, tức là gồm sự oxi hóa và/hoặc sự khử của các thành phần hóa học.
Hình thành kênh dẫn
Để hiểu được tia sét hình thành từ đâu, trước tiên ta phải tìm hiểu giai đoạn sơ khai của chúng: dưới dạng các kênh dẫn sét. Các kênh dẫn (hay luồng dẫn) là các kênh ion trong không khí và là cơ chế chính của sự hình thành các tia sét. nhỏ|270x270px|Trao đổi điện tích bắt đầu khi điện trường giữa đám mây và mặt đất trở nên đủ mạnh. Sau đó là quá trình phóng điện. Các điều kiện cần để xảy ra sự phóng điện trong không khí bao gồm: thứ nhất, phải tồn tại hiệu điện thế cao (ngưỡng vài triệu volt) giữa các khu vực trong không gian để tạo ra điện trường đủ mạnh để làm ion hóa không khí; thứ hai là phải có môi trường trở kháng cao ngăn cản sự trung hòa tự nhiên giữa các điện tích trái dấu – trong trường hợp sét nó là bầu khí quyển. Điện trường được sinh ra giữa các khu vực mang điện tích trái dấu, cường độ của điện trường tăng khi lượng (hay mật độ) điện tích tăng.
Hai miền điện tích khác dấu của đám mây dông có thể coi như là hai bản của một tụ điện không khí khổng lồ. Giữa phần chân đám mây dông mang điện âm và mặt đất tích điện dương (do sự hưởng ứng tĩnh điện) cũng là một tụ điện với không khí đóng vai trò như chất điện môi giữa hai bản tụ. Tia sét là sự phóng điện – dưới dạng một tia lửa điện khổng lồ, sẽ được bắt đầu khi hiệu điện thế giữa hai bản được nâng dần tới mức đủ lớn để có thể "đánh thủng" điện môi không khí. Trong một tia sét từ mây xuống đất điển hình, chiều của điện trường từ bản dương là mặt đất lên bản âm là chân đám mây và sự đánh thủng xảy ra ngay khi có sự kết nối của kênh dẫn đi xuống từ đám mây với mặt đất.
Một lượng điện tích tương đương trái dấu (dương) với điện tích của đám mây (âm) sẽ được tích trên mặt đất do sự hưởng ứng tĩnh điện. Lượng điện tích đo tại một điểm cố định trên mặt đất sẽ tăng dần khi đám mây dông tiến gần nơi đó, và giảm đi khi đám mây đi qua. Giá trị của điện tích mặt đất theo vị trí tương đối của đám mây có thể được biểu diễn gần đúng bằng một đường cong hình chuông.thế=|trái|nhỏ|Sét đánh khi có sự tiếp xúc của hai luồng dẫn dương và âm (tô màu đỏ là âm, đường đi xuống) (tô màu xanh là dương, đường đi lên).
Luồng dẫn bậc
nhỏ|Hình ảnh thực quay chậm (trong 1/50s) ghi lại một luồng tiên đạo bậc đang phân nhánh và chuyển động nhanh dần xuống. Sau khi các luồng dẫn được kết nối, sự phóng điện mạnh mẽ (vệt sét) sẽ xảy ra. Kênh dẫn sét, còn được gọi là luồng/dòng dẫn hay tiên đạo (leader), là một kênh khí bị ion hóa nóng theo hai chiều, được hình thành giữa các khu vực tích điện trái dấu. Kênh dẫn lan truyền trong không khí theo hai chiều ngược nhau ở hai đầu mút của kênh, và nó có thể đến lấp đầy vùng tích điện khác dấu với đầu kênh tới. Chẳng hạn đầu phía âm của kênh tới lấp vùng mang điện dương trong đám mây trong khi phía dương sẽ lấp đầy vùng mang điện âm. Các kênh dẫn thường không trơn mà bị tách thành nhánh như cành cây, do trong khi lan truyền nó cùng một lúc bị thu hút bởi nhiều vùng điện tích ngược dấu với nó. Sự di chuyển của các luồng mở đường không trơn mà gấp khúc theo từng bậc bước do đó chúng có tên gọi là tiên đạo bậc (step leader), như quan sát thấy trong các video quay chậm tia chớp.
Một đầu mút của kênh dẫn có thể tới lấp đầy khu vực điện tích trái dấu tương ứng trong khi đầu kia vẫn còn hoạt động. Chẳng hạn, trong quá trình hình thành một tia sét đánh xuống đất âm, một hệ kênh dẫn hai chiều được hình thành giữa các vùng điện tích âm chính và vùng điện tích dương phía đáy của đám mây. Đầu kênh âm nhanh chóng hoàn toàn lấp đầy vùng điện tích dương yếu hơn và tiếp tục lan truyền ra ngoài đám mây trong không khí tới mặt đất nơi mang điện tích hưởng ứng.
Các đầu kênh âm và dương trong cơn dông di chuyển theo hai chiều ngược nhau: phía dương di chuyển lên trên bên trong đám mây, trong khi phía âm di chuyển kiểu bậc ngược chiều điện trường xuống mặt đất. Một kênh dẫn trong khi di chuyển sẽ tiếp tục thu nhận thêm ion ở phía đầu mút và tại đó có thể xuất hiện các nhánh luồng mới, như vậy một kênh dẫn vừa lan truyền vừa phân ra nhiều nhánh và nhánh con tạo nên một hệ hay mạng lưới kênh dẫn. Gần 90% các kênh ion có chiều dài giữa các vùng vào khoảng 45 m (148 ft). Các luồng bậc phát sáng kém rõ rệt hơn rất nhiều so với tia sét sinh ra sau đó hoặc thậm chí không nhìn thấy được, và lan truyền trong không khí với tốc độ chậm hơn khoảng 1000 lần.
Bản chất của nguyên nhân hình thành các kênh dẫn của sét vẫn chưa được hiểu rõ. Điện trường trong đám mây dường như chưa đủ để tự nó sinh ra kênh dẫn. Một giả thuyết gần đây cho rằng các dòng electron tương đối tính có nguồn gốc từ tia vũ trụ và gió mặt trời có thể tới va chạm với các phân tử không khí, gây ra sự lan truyền điện tích thác lũ và kích hoạt sự hình thành kênh ion sét, trong một quá trình gọi là runaway breakdown.
Luồng đi lên
nhỏ|Luồng đi lên hình thành trên mái che của một bể bơi Khi luồng tiên đạo bậc di chuyển xuống mặt đất, sự có mặt của các điện tích trái dấu trên mặt đất làm tăng cường độ điện trường. Theo nguyên lý phân bố điện tích, điện tích ở các vật thể (trên mặt đất trong trường hợp này) thường tập trung tại những chỗ mũi nhọn và do đó điện trường nơi đó cũng mạnh. Vì thế trên mặt đất các ion mang điện tích dương bắt đầu tập hợp lại, nhất là ở các chỗ nào đó cao so với xung quanh (cây cối, cột hay các vật dựng đứng, các công trình cao...). Khi cường độ điện trường đủ mạnh, một kênh ion dương gọi là luồng đi lên (upward streamer) có thể phát triển từ những nơi này. Chúng sẽ phóng lên trên để kết nối vào luồng âm đang di chuyển xuống dưới. Chính việc này quyết định tia sét sẽ đánh vào đâu khi sét đánh xuống đất. Lý thuyết này được đề xuất đầu tiên bởi Heinz Kasemir.
Phóng điện
Hình thành vệt sét
thumb|Video tốc độ cao về sét quay chậm (6,200 khung hình/giây)|240x240px nhỏ|Hình ảnh tốc độ cao cho thấy từng phần khác nhau của tia chớp trong quá trình phóng điện giữa các đám mây, quay tại [[Toulouse, Pháp.]] Hình thức phóng điện mà tia sét thường xuất hiện nhất là dưới dạng vệt sét (stroke), tức kênh plasma phát sáng. Tia sét chẳng là gì khác ngoài việc trao đổi các hạt (ion dương và âm, electron) để cân bằng lại điện tích giữa các vùng trong khí quyển hoặc giữa khí quyển và mặt đất và khi thực hiện việc đó nó tạo ra một vệt sét.
Sự kết nối các kênh dẫn sẽ mở ra đường đi mà trên đó sự phóng điện xảy ra. Khi đã có một kênh sét liên tục bắc cầu khoảng cách trong không khí giữa lượng dư điện tích âm trong đám mây và lượng dư điện tích mặt đất dương bên dưới, sẽ có sự sụt giảm rất đáng kể của điện trở không khí dọc theo kênh sét (môi trường không khí bị đánh thủng sơ bộ). Sét sẽ hình thành theo đường đi mới tạo ra này và khi đó các điện tích âm bắt đầu tràn nhanh xuống mặt đất. Các electron tăng tốc nhanh chóng tại một vùng xuất phát từ điểm mà tại đó các kênh dẫn gắn kết, sau đó vùng này lan ngược ra toàn bộ kênh với tốc độ nhanh gần ánh sáng. Một kênh plasma, hay chính là tia sét được hình thành.
Quá trình này chính là sự tạo thành cái gọi là "vệt sét phản hồi" (return stroke) đầu tiên. Đây là giai đoạn phát sáng mạnh mẽ nhất và rõ rệt nhất của sự phóng điện. Vệt phản hồi cũng chính là hình ảnh mà người ta thường nghĩ tới khi nhắc đến tia sét hay ánh chớp.Một dòng điện cường độ rất lớn chạy dọc theo kênh plasma từ đám mây xuống mặt đất, làm trung hòa điện tích mặt đất dương khi các electron phóng ra từ điểm xảy ra sét trên mặt đất đến các khu vực xung quanh, khi đó ta nói có sét đánh. Vệt sét CG điển hình gồm một kênh plasma dẫn điện xuyên qua không khí cao hơn 5 km (3.1 dặm), từ trong đám mây xuống bề mặt mặt đất. Khi bước vào giai đoạn đỉnh điểm, một cơn dông có thể tạo ra 3 hoặc nhiều hơn cú sét đánh trong 1 phút.
Dòng điện cực lớn của sét tạo ra một sự chênh lệch điện áp xuyên tâm lớn dọc theo bề mặt của mặt đất. Sự chênh lệch điện áp hay "điện thế bước" này là nguyên nhân của nhiều trường hợp thương vong do sét hơn là chính sự đánh thẳng xuống. Dòng điện chọn tất cả mọi đường đi điện trở thấp đối với chúng. Vì thế một phần dòng điện từ vệt phản hồi khi đi vào cơ thể người hoặc động vật (không may đứng gần điểm đánh) thường sẽ đi từ một chân sang chân kia và dần gây tê liệt cơ thể. Trên mặt đất nơi sét đánh hoặc trên bề mặt và bên trong các vật thể bị sét đánh (chẳng hạn da người), dòng điện có thể để lại những dấu vết hình cành cây giống tia sét (gọi là hình Lichtenberg).
Tốc độ dòng điện tích lan truyền trong không khí của vệt sét phản hồi được tính khoảng gần 100,000 km/s (xấp xỉ 1/3 tốc độ ánh sáng trong chân không). Dòng điện cực lớn nhanh chóng hâm nóng toàn bộ kênh sét, tạo nên kênh plasma với nhiệt độ bên trong rất cao, cực đại khoảng 50,000 K – làm cho nó phát sáng mạnh mẽ với màu xanh-trắng đặc trưng. Độ chói của sét rất lớn (có thể thắp sáng cả bầu trời đêm). Tuy nhiên, màu sắc cảm nhận được của tia sét có thể khác nhau bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn mật độ dòng điện, khoảng cách quan sát và điều kiện không khí nơi đó. Sự hâm nóng không khí gần như tức thì khiến cho không khí giãn nở mạnh, tạo thành sóng xung kích mà âm thanh nghe được gọi là tiếng sấm. Dòng điện thay đổi nhanh chóng cũng tạo ra các xung điện từ (EMP) tỏa ra từ kênh ion. Đây là tính chất chung của mọi quá trình phóng điện.
Nhiều vệt sét trên cùng một đường đi
nhỏ|Video về một vài vệt sét, quay tại khu vực Island in the Sky, trong Vườn quốc gia Canyonlands, [[Utah, Hoa Kỳ.|trái]]nhỏ|270x270px|Sét tại [[Schaffhausen, Thụy Sĩ, năm 2009. Một con chim đã xuất hiện tới 4 lần trong bức ảnh do hiệu ứng nhấp nháy.]]Các máy quay tốc độ cực cao đã chỉ ra rằng sét trên thực tế là gồm nhiều vệt (lần đánh) liên tiếp trên cùng một kênh đường đi. Trung bình một tia sét có 3 đến 4 vệt sét hay có thể hơn (có thể nhiều đến 30). Mỗi khi sét hình thành một vệt phản hồi đầu tiên, sau đó khoảng 40 đến 50 mili giây một vệt khác sẽ xuất hiện chạy lại cùng kênh của nó và thực hiện lặp đi lặp lại nhiều lần như thế tạo ra các vệt tiếp theo với cùng hình dạng và hiệu ứng ánh sáng nhấp nháy rất nhanh, mắt thường không thể nhìn thấy, thông thường ta chỉ có thể thấy nó ngày càng sáng hơn trước khi biến mất.
Mỗi vệt thứ cấp theo ngay sau các vệt tiên đạo mũi tên có thời gian chạy lên nhanh hơn nhưng với cường độ thấp hơn vệt phản hồi ban đầu. Mỗi vệt sau thường tận dụng kênh đường đi của vệt trước, nhưng các vệt có thể bị dịch đi so với vị trí trước nếu có gió tác động lên kênh nóng. Các tiếng sấm cũng được tạo ra khi các vệt tiếp sau xuất hiện.
Đối với tia sét đánh xuống mặt đất dương, quá trình tiên đạo mũi tên không xảy ra (bởi kênh tàn dư của nó không có xu hướng triệt tiêu nhanh) nên các vệt phản hồi thứ cấp rất hiếm khi tận dụng cùng một kênh đường đi so với vệt trước đó. bao gồm một số lần chớp (vệt) ngắn hơn, khoảng 60 tới 70 mili giây.
Dòng điện thoáng qua trong quá trình chớp
Cường độ dòng điện sinh ra khi có một tia sét từ mây đánh xuống đất tăng tới mức cực đại rất nhanh chóng, trong khoảng 1–10 micro giây, và tắt dần trong khoảng lâu hơn trong khoảng 50–200 micro giây. Do tính chất thoáng qua rất nhanh của dòng điện trong một tia chớp, có một số hiện tượng cần được tính toán và giải quyết trong việc bảo vệ hiệu quả các cấu trúc trên mặt đất khỏi sét. Những dòng điện thay đổi nhanh chóng có xu hướng truyền ngay trên bề mặt của một vật dẫn (hiện tượng này gọi là hiệu ứng bề mặt), và không giống như dòng điện không đổi thường truyền qua toàn bộ khối vật dẫn như nước chảy bên trong một ống vòi. Vì vậy, những vật dẫn sét bảo vệ các công trình thường có cấu trúc đa sợi, với nhiều dây dẫn đan xen nhau. Điều này nhằm làm tăng tổng diện tích bề mặt của bó dây dẫn theo tỉ lệ nghịch với đường kính thiết diện từng sợi dây, với một tổng diện tích thiết diện của toàn bó không đổi.
Các xung điện từ tỏa ra từ kênh sét suy yếu nhanh theo khoảng cách so với điểm gốc. Tuy nhiên, nếu chúng đi qua các phần tử dẫn điện trên mặt đất, ví dụ như đường dây điện, đường dây liên lạc, hoặc các ống kim loại... chúng có thể lập tức gây ra một dòng điện cảm ứng ở các vật này, và được truyền đi hết. Những dòng tăng đột ngột này, thường gọi là dòng xung, có cường độ tỉ lệ nghịch với trở kháng đối với nó của vật thể. Vì thế, trở kháng của vật càng cao thì dòng điện xung càng nhỏ. Sự tăng áp đột ngột xảy ra này rất thường xuyên phá hủy hoặc gây hư hỏng các thiết bị điện tử, điện dân dụng, hoặc các động cơ điện. Một số thiết bị đặc biệt gọi là "thiết bị bảo vệ chống xung áp" (surge protector – SPD), hay "thiết bị ức chế tăng áp tức thời" (transient voltage surge suppressor – TVSS) khi được mắc song song với đường dây điện có thể phát hiện được dòng điện thoáng qua bất thường của tia chớp; và bằng cách thay đổi một số tính chất dẫn điện của chúng, các thiết bị này có thể chuyển hướng xung xuống chỗ nối đất được gắn vào, nhờ đó bảo vệ được các thiết bị điện tử khỏi hư hỏng.
Các loại
nhỏ|330x330px|Một tia từ mây tới mây và xuống đất, tại [[Brasil|Brazil.|thế=]] Các tia sét khác nhau có các đặc tính cụ thể, các nhà khoa học và dân thường đã đặt tên cho rất nhiều loại sét khác nhau. Hình thức mà sét thường xuất hiện nhất là vệt sét. Một lượng lớn hạt mang điện thường nằm trong các đám mây nhưng mọi người không thể thấy chúng trừ khi chúng bắt đầu xáo động và tiến hành trao đổi với nhau trong cơn dông.
Có ba loại sét chính:
- Sét đánh từ mây xuống đất (cloud-to-ground, CG);
- Sét giữa các đám mây (cloud-to-cloud, CC);
- Sét trong nội bộ đám mây (intra-cloud, IC).
Ngoài các loại sét chính trong tự nhiên kể trên còn có một vài dạng sét biến thể khác.
Từ mây xuống đất (CG)
nhỏ|[[Sét Catatumbo|Sét từ mây xuống đất ở vùng hồ Maracaibo, Venezuela.|thế=]]Sét đánh từ mây xuống đất là hiện tượng phóng điện trong không khí giữa các đám mây tích điện và mặt đất. Nó được hình thành khi một nhánh của luồng tiên đạo bậc di chuyển từ trong các đám mây xuống mặt đất gặp luồng đi lên từ phía mặt đất lên. Sự phóng điện nói chung là tập hợp một vài quá trình: sự đánh thủng sơ bộ, sự hình thành luồng tiên đạo bậc (stepped leader), sự kết nối các kênh dẫn, tiên đạo mũi tên và xuất hiện các vệt sét phản hồi (return stroke). đã liệt kê hồ Maracaibo ở tây bắc Venezuela, nơi trung bình mỗi năm có 297 ngày có hoạt động dông sét là nơi có mật độ sét cao nhất thế giới. Hiện tượng này nổi danh với cái tên "Sét Catatumbo".
Không giống như quan niệm thông thường, sét có thể đánh nhiều lần vào một chỗ. Những cấu trúc cao riêng lẻ thu hút sét đánh lặp lại thường xuyên. Tòa nhà Empire States ở New York chịu trung bình 23 lần sét đánh mỗi mùa hè.
Sét CG là loại sét được biết đến nhiều nhất và được nghiên cứu kĩ nhất. Trong ba loại sét chính đây là loại đe dọa đến tính mạng, tài sản nhiều nhất vì chúng đánh thẳng xuống đất. Cũng vì thế nên việc nghiên cứu khoa học và đo lường sét là dễ dàng hơn đối với loại sét này do có thể được thực hiện bằng các dụng cụ ngay trên mặt đất. Tuy nhiên đây lại là loại ít phổ biến nhất trong các kiểu sét chính (trung bình nó chỉ chiếm gần 25% tổng số các tia sét trên toàn thế giới).
Sét dương và sét âm
Một tia sét có thể mang điện tích dương hoặc âm, nó được xác định bởi chiều của dòng điện (được xác định theo chiều dòng điện quy ước) giữa đám mây và mặt đất. Hầu hết sét đánh từ mây xuống đất là âm, có nghĩa là một lượng điện tích âm được truyền từ đám mây xuống mặt đất và các electron di chuyển xuống dưới dọc theo một kênh sét (chiều dòng điện quy ước đi từ mặt đất lên). Điều ngược lại xảy ra khi có một tia sét CG dương, trong đó các electron di chuyển theo chiều hướng lên trên dọc theo kênh dẫn và một lượng điện tích dương được truyền xuống mặt đất (dòng điện quy ước đi từ đám mây xuống). Với tia sét dương luồng bậc phân nhánh đi xuống từ đám mây là kênh dẫn dương và mặt đất tích điện hưởng ứng âm. Sét dương ít phổ biến hơn sét âm và trung bình chỉ chiếm chưa đến 5% tổng số các trường hợp sét đánh. nhỏ|Sét CG trước một cơn dông tại [[Paris, năm 2011.]] Ngược với những quan điểm trước đây, các tia sét dương không nhất thiết bắt nguồn từ vùng đỉnh mây hoặc vùng tích điện dương phía trên rồi đánh vào khu vực không có mưa ngoài vùng có dông bão (đó là loại tia sét từ bầu trời xanh). Các giả thuyết hiện tại cho rằng sét dương có thể hình thành trong điều kiện đặc biệt mà trật tự phân bố điện tích của đám mây dông bị đảo ngược, trong đó vùng điện tích âm chính nằm trên vùng điện tích dương chính còn vùng đáy đám mây tích điện âm. Ngoài ra, sét dương cũng có thể xuất hiện trong các trường hợp: nếu gió đứt thẳng đứng dời vùng điện tích dương đỉnh mây xuống gần mặt đất; trong giai đoạn tiêu tán của một cơn dông mà vùng điện tích âm chính bên dưới bị mất đi và để lại vùng điện tích dương chính; hoặc nếu vùng điện tích dương ở đáy đám mây trở nên cực kỳ lớn. Khi loại sét dương xuất hiện một lượng cực lớn các sóng ELF và VLF sẽ được tạo ra.
Sét dương có xu hướng xuất hiện với cường độ mạnh hơn loại âm. Một tia sét âm trung bình mang theo dòng điện 30,000 ampe (30 kA) và truyền điện lượng cỡ 15 coulomb và năng lượng khoảng 1 gigajoule. Tia sét dương đánh xuống đất có cường độ trung bình khoảng gấp đôi dòng cực đại của sét âm điển hình và có thể tạo ra dòng điện cực đại lên tới 400 kA và điện tích ngưỡng vài trăm coulomb.
Do sức mạnh khủng khiếp hơn của chúng, cũng như vì thiếu cảnh báo hiệu quả, sét dương đánh nguy hiểm hơn một cách đáng kể. Do xu hướng đã nói ở trên, các tia sét đánh xuống đất dương thường tạo ra những dòng điện rất lớn và kéo dài, chúng có khả năng làm nóng các bề mặt lên mức cao hơn nhiều làm tăng khả năng phát sinh các đám cháy.
Mây và mây (CC)
thumb|Sét nhện giữa các đám mây tại vùng [[Swifts Creek, Úc.]] thế=|viền|nhỏ|Sự phân nhánh của quá trình sét giữa mây tại [[New Delhi, Ấn Độ.]] Sét giữa mây và mây là hiện tượng trao đổi hạt mang điện giữa các đám mây với nhau mà không phải đi xuống đất. Nó xảy ra khi các đám mây tích điện có tiềm năng tạo sét lại gần hay va vào nhau, môi trường tích điện trong hai đám mây bị xáo động hơn là khi chỉ trong một đám mây, hai đám mây sẽ cố gắng lấy lại sự cân bằng điện tích bằng cách trao đổi các điện tích này với nhau, tạo ra hiệu điện thế dẫn đến việc hình thành các luồng dẫn xáo động di chuyển qua lại bên trong và giữa các đám mây tạo ra sét. Đây là loại sét thường gặp thứ hai sau sét bên trong mây. Nó là loại sét khó nghiên cứu hơn do xảy ra chủ yếu trên các tầng mây trên cao do đó chỉ có thể đo đạc gián tiếp.
Sét dạng nhện
Một thuật ngữ khác được sử dụng cho một loại tia sét giữa mây và mây hoặc sét mây-mây-xuống đất là "Anvil Crawler" (sét bò đỉnh đe) hay sét hình nhện. Cái tên "Anvil Crawler" có liên quan đến hành vi di chuyển kì lạ của chúng. Loại sét này thường xuất phát tại một vùng bên dưới hoặc bên trong phần đỉnh hình đe của đám mây vũ tích và di chuyển kiểu "bò" lên giữa các tầng mây phía trên. Nó thường phân ra nhiều vệt sét nhánh rõ rệt và đánh vào nhiều điểm cùng một lúc.
Các tia sét nhện được tạo ra khi các kênh sét truyền qua một mạng lưới tích điện theo chiều ngang trong các cơn dông ở giai đoạn trưởng thành. Những vùng điện tích ngang này thường là các khu vực mây phân tầng trong hệ thống bão đối lưu tầm trung (mesoscale convective system). Sét nhện được bắt đầu bởi các đợt phóng điện nội bộ xuất phát từ khu vực mây đối lưu; sau đó đầu phía âm của kênh sét lan truyền vào khu vực có điện tích của mây phân tầng. Nếu kênh sét trở nên quá dài, nó có thể phân thành nhiều nhánh kênh hai chiều và đầu phía dương kênh sét có thể đánh xuống mặt đất tạo thành sét CG dương; hoặc nó có thể lan truyền nhanh theo phương ngang tại mặt dưới những đám mây, tạo nên cảnh tượng sét bò trên bầu trời. Các tia sét kích đất dương được tạo ra theo kiểu như vậy thường truyền một lượng lớn điện tích dương, và điều này có thể kích hoạt sét đánh ngược từ mặt đất và sét thượng tầng khí quyển.
Sét nhện thường được thấy khi cơn dông đang di chuyển qua phía trên người quan sát hoặc khi cơn dông đang bắt đầu tiêu tan. Trong các cơn dông đã phát triển tốt và có xuất hiện gió đứt mạnh tại vùng phía sau chóp đe, hành vi bò của sét nhện là rõ rệt nhất. Trước thời kỳ cách mạng công nghiệp ở thế kỉ 19, hiện tượng này khá hiếm và chỉ được quan sát thấy tại những đỉnh núi cao trong các cơn dông, nó xuất hiện nhiều hơn thời nay do ngày càng có nhiều công trình cao tầng. nhỏ|Sét đánh ngược tại đỉnh tòa nhà cao nhất thế giới — Burj Khalifa. Khi đám mây dông tới gần và tăng cường độ điện trường cục bộ, tại các vật thể cao trên mặt đất, nếu trước đó đã xảy ra sự phóng điện vành, có thể sẽ vượt quá mức điện trường ngưỡng và hình thành ngay các luồng đi lên: dưới tác dụng của lực tĩnh điện từ các điện tích dương có ở các vật này, chúng dần thu hút các điện tích âm và đồng thời tiếp tục đẩy các điện tích dương trong không khí xung quanh ra. Đôi khi các luồng điện tích dương này sẽ tự phóng lên đám mây mang điện tích âm phía trên nếu chúng đủ mạnh và sẽ tạo thành sét mà không cần luồng bậc âm di chuyển xuống gần mặt đất. Khi các ion dương tập trung với mật độ đủ cao, nó sẽ làm cho nơi mà nó tập trung phát sáng, vì thế các thủy thủ thường nói với nhau rằng cột buồm sẽ phát sáng trước khi có sét trong các cơn bão ban đêm để tránh xa nó trước khi bị sét đánh.
Sét đánh ngược thường là những chớp âm (khi phóng điện chiều dòng vệt sét đi từ đất lên) nhưng được kích hoạt bởi các kênh điện tích dương xuất phát từ các công trình cao trên mặt đất, thường thì loại sét này không biểu hiện phân nhánh nhưng gồm rất nhiều đợt. Chúng có thể được kích hoạt sau khi sét dạng nhện xảy ra, hoặc có thể tự hình thành trong mùa lạnh tại những vùng hay có dông tuyết và có thể là loại biến thể sét chủ yếu trong các cơn dông tuyết.
Sét từ bầu trời xanh
275x275px|nhỏ|Một tia sét từ bầu trời xanh nối vùng đỉnh đám mây hình đe với mặt đất. Chúng thường được gọi nhầm lẫn là sét CG dương mặc dù phần lớn trường hợp là sét CG âm.|thế= Sét từ bầu trời xanh là một loại sét CG xuất hiện mà không có đám mây ở trên đủ gần có thể thấy rõ ràng để tạo ra nó. Bởi vì tia sét này được hình thành từ các đám mây dông ở xa, nên ở nơi người quan sát sét đánh, bầu trời có vẻ hoàn toàn quang đãng hoặc ít mây.
Ở vùng núi Rockies của Hoa Kỳ và Canada, một cơn dông có thể xảy ra ở trong một thung lũng liền kề và không thể quan sát (nghe hoặc nhìn thấy) được từ thung lũng kia nơi mà có tia sét đánh vào. Khu vực miền núi châu Âu và châu Á cũng có thể có các biến cố tương tự. Ngoài ra, ở các khu vực như vùng vịnh, vùng hồ lớn hoặc đồng bằng mở, khi có một tế bào bão có hoạt động tích điện ở phía chân trời (trong phạm vi 26 km hoặc 16 dặm), việc sét đánh xuống đất ở nơi đó có thể xảy ra và vì cơn bão còn ở rất xa nên chính vì vậy cú sét đánh này có tên gọi "sét từ bầu trời xanh" (bolt from the blue). Trái với quan niệm trước đây, nó không nhất thiết là sét dương. Tia chớp từ bầu trời xanh âm thường bắt đầu khi có sự phát sinh những tia chớp bên trong đám mây thông thường trước khi kênh dẫn âm thoát khỏi đám mây và đánh về phía mặt đất cách đó một khoảng đáng kể.
Các đợt sét dương thuộc loại này đánh có thể xảy ra trong các môi trường bị gió đứt mạnh, nơi vùng tích điện dương phía trên bị dịch chuyển theo chiều ngang từ khu vực mưa, nó thường xuất hiện bất ngờ và đôi khi rất nguy hiểm vì nơi nó sắp đánh trông như vẫn "trời quang mây tạnh".
Sét hòn
Chú ý: Đây là loại sét hiếm thấy, nó có thể sẽ không giống với bất cứ lý thuyết nào hiện có.
Sét hòn có thể là một hiện tượng phóng điện trong không khí, đặc tính tự nhiên của loại sét này vẫn còn đang gây tranh cãi. Từ sét hòn thường được dùng để chỉ các vật phát sáng hình cầu bay lơ lửng có kích cỡ từ hạt đậu cho đến vài mét. Nó đôi khi xuất hiện trong các cơn dông, và không giống như các tia sét thông thường chỉ xuất hiện với một vệt dài và biến mất sau đó, sét hòn có hình cầu bay lơ lửng và tồn tại trong nhiều giây. Sét hòn chỉ được kể lại bởi các nhân chứng chứ chưa hề được ghi hình lại bởi các nhà khí tượng. Brett Porter, một nhân viên kiểm lâm hoang dã, báo cáo đã chụp được sét hòn tại bang Queensland của Úc vào năm 1987. Các tài liệu khoa học về sét hòn rất hiếm vì chúng thường xuất hiện bất ngờ và hiếm. Sự tồn tại của nó chỉ được kể lại bởi các nhân chứng nên đôi khi bị thêm thắt khiến nó phần nào không phù hợp. Có một giả thuyết cho rằng sét hòn được tạo ra do phản chiếu khi sét đánh vào silicon trong đất, một hiện tượng mà các phòng thí nghiệm đã thử nhiều lần. Do các tài liệu nghiên cứu mâu thuẫn lẫn nhau nên quả bóng phát sáng này vẫn là bí ẩn và thường bị cho chỉ là tưởng tượng và chơi khăm. Nhiều báo cáo so sánh việc nhìn thấy sét hòn giống như việc nhìn thấy UFO.
Một số dạng sét khác
nhỏ|227x227px|Sét dạng ruy băng với hai vệt rõ ràng.|thế= nhỏ|Một tia chớp CG với kênh sét phân nhánh rõ ràng và cực kỳ sáng xảy ra trong thời gian cực ngắn, cho thấy nó là dạng sét staccato, tại [[New Boston, Texas|New Boston, Texas.|thế=|227x227px]]Sau đây là một số dạng biến thể quan sát của sét:
*Sét dạng chuỗi hạt:* thực ra dạng sét này chính là giai đoạn tiêu tan của một kênh sét; hình ảnh trông thấy của tia sét lúc này bị đứt mảnh, trông như một chuỗi hạt phát sáng. Ngay sau giai đoạn vệt sét phản hồi và hình thành nhiều vệt trên cùng một đường đi, hầu hết các cuộc phóng điện sẽ bước vào giai đoạn tiêu tan và được trông thấy như bị gãy thành chuỗi, khi mà kênh sét nguội đi trong tức khắc. Đây giống như là một quá trình của sự phóng điện sét hơn là một loại sét. Sét phân mảnh thành chuỗi thường là một chi tiết nhỏ khó nhận thấy và vì thế nó chỉ rõ ràng khi quan sát ở khoảng cách gần.
Sét ruy băng: biến thể này của sét CG thường được thấy trong các cơn dông có nhiều gió tạt mạnh. Nó bao gồm nhiều vệt phản hồi liên tiếp. Gió tác động lên các vệt sét, thổi vệt tiếp sau đi một chút so với vệt trước đó tạo nên hiệu ứng trông như dải ruy băng trên hình chụp.
Siêu chớp (superbolt): thường được định nghĩa như là các tia chớp đánh mang năng lượng rất cao so với các chớp điển hình, trên 100 gigajoule [
Tác động
nhỏ|Sét chẻ một cây tại Maplewood, [[New Jersey|NJ.|thế=|346x346px]] Khi tia sét đánh trúng các vật thể trên mặt đất, chúng phải chịu một nhiệt lượng và từ trường rất lớn. Nhiệt độ cao mà dòng điện sét tạo ra khi đi vào thân cây có thể làm bốc hơi nhựa cây dẫn đến một vụ nổ hơi nước bên trong làm bung cả thân cây. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp sét có thể đi qua bề mặt ẩm ướt trên thân cây và xuống đất mà không hủy diệt nó. Nếu sét đi vào đất cát, đất cát xung quanh kênh plasma có thể nóng chảy tạo thành các khoáng vật hình ống gọi là fulgurite. Sét không thường đánh chết người, nhưng trong số các trường hợp sống sót, người hoặc động vật có thể chịu tổn thương nặng nề ở các nội tạng và hệ thần kinh. Các công trình cao tầng có thể bị công phá bởi sét khi nó tìm đường xuống đất, nên cần có các biện pháp bảo vệ công trình thích hợp. Thân máy bay là kim loại nên các máy bay rất dễ bị sét đánh, mặc dù không gây hư hại nhiều tới phương tiện và các hành khách trên nó. Đó là bởi vì tính chất dẫn điện của hợp kim nhôm, vỏ thân máy bay hoạt động như một chiếc lồng Faraday. Sét cũng đóng vai trò quan trọng trong thế giới tự nhiên, tham gia chu trình nitơ khi góp phần oxy hóa phân tử nitơ N2 trong không khí thành nitrat, khi mưa xuống chúng phân hủy và có thể trở thành phân bón tự nhiên rất tốt cho cây trồng và các sinh vật khác. Câu tục ngữ kinh nghiệm: "Lúa chiêm lấp ló đầu bờ. Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên." chính là nói về điều này.
Sấm
Khi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng triệu volt. Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp (CC). Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nổ, đó là "sấm" (vận tốc ánh sáng 300,000,000 m/s [980,000,000 ft/s] nhanh hơn rất nhiều lần vận tốc của tiếng động là 343 m/s [1,125 ft/s] nên ta trông thấy tia chớp trước). Vì thế một người quan sát có thể ước chừng khoảng cách đến nơi có sét bằng cách xác định khoảng thời gian giữa khi nhìn thấy tia sét và khi tiếng sấm nó tạo ra tới tai. Chẳng hạn, nếu ánh sáng từ một tia chớp tới trước tiếng động của nó một giây thì ta sẽ có khoảng cách tới cơn dông vào khoảng 343 m (1125 ft); nếu thời gian trễ này là 3 giây thì ta sẽ suy ra khoảng cách là khoảng 1 km hoặc 0.62 dặm (3 × 343 m). Còn nếu một tia chớp tới trước tiếng sấm trong năm giây, sẽ có thể suy ra khoảng cách xấp xỉ 1.5 km hoặc 0.93 dặm (5 × 343 m). Do đó, nếu một cú sét được quan sát ở khoảng cách rất gần thì nó sẽ kèm theo ngay một tiếng sấm bất ngờ, gần như không có thời gian trễ giữa chúng và còn có thể đi kèm với mùi ozon (O3) sinh ra từ sét.
Do sét là sự phóng điện hay sự di chuyển cực nhanh của các điện tử ma sát vào không khí làm nó trở nên cực nóng có thể hình thành plasma và giãn nở ra, theo thuyết động học thì khi không khí bị giãn nở ra một cách quá nhanh và đột ngột xung quanh tia sét, nó sẽ tạo ra một sóng chấn động lan rộng kèm theo tiếng động được biết đến như sấm.
Vì có rất nhiều sóng chấn động được tạo ra liên tiếp nhau khi sét hình thành, và do có rất nhiều vệt sét thứ phát nên ta không chỉ nghe một tiếng mà rền vang trong một khoảng thời gian tùy theo chiều dài của sét và khoảng cách đến người nghe nó. Một tiếng sấm gần có mức cường độ vào cỡ 120 dB, vào ngưỡng có thể gây tổn thương thính giác.
Các đặc tính của sấm rất phức tạp tùy theo yếu tố hình học của sét như chiều dài, có bao nhiêu tua, độ vọng âm thanh từ mặt đất và có bao nhiêu vệt sét...
Tuy nhiên, nếu cơn dông ở một khoảng khá xa người quan sát thì có thể không nghe được tiếng sấm dù vẫn nhìn thấy được những tia sét của nó (do cường độ âm thanh giảm dần theo khoảng cách). Hiện tượng này có tên gọi là sét nhiệt. Có nguồn thông tin nêu rằng một cơn bão sét có thể được thấy ở khoảng cách xa tận hơn 160 km (100 dặm) nhưng tiếng sấm thì chỉ có thể nghe được trong phạm vi 32 km (20 dặm).
Năng lượng phóng xạ cao tạo ra khi sét đánh
Đã có lý thuyết về sự hình thành tia X tạo ra khi sét đánh vào năm 1925 nhưng không có bằng chứng cho việc này mãi tới năm 2001-2002, khi các nhà nghiên cứu thuộc trường đại học nghiên cứu mỏ và công nghệ New Mexico đã vô tình phát hiện tia X đang chạy dọc theo dây thử sau khi có sự xuất hiện của các tia sét phía trên. Cùng năm đó đại học Florida và viện công nghệ Florida đã nghiên cứu điện trường tia X bằng một hệ thống anten đặt tại Bắc Florida và đã xác nhận rằng các tia sét tự nhiên có thể tạo ra một lượng lớn tia X trong quá trình lan truyền kênh dẫn. Việc hình thành các tia X bởi sét này vẫn còn đang được nghiên cứu vì nhiệt độ của sét quá thấp (hàng ngàn lần thấp hơn mức cần thiết) để hình thành tia X một cách tự nhiên mà không qua sự phân rã phóng xạ.
Số lượng lớn các nghiên cứu và quan sát khác từ trên các trạm không gian cũng cho thấy sét cũng tạo ra một lượng lớn tia gamma. Hiện tượng này được gọi là chớp tia gamma địa cầu (Terrestrial Gamma-ray Flash hay TGF) hay "sét đen", do phổ của nó không thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy. Những điều này đã tạo ra một thách thức mới cho lý thuyết hiện hành về việc hình thành của sét khi chúng có các dấu hiệu của hiện tượng phản vật chất thông qua việc phóng ra các tia phóng xạ. Các nghiên cứu gần đây cũng cho thấy một số hạt vi mô sản sinh từ sự bùng phát tia gamma như: electron, positron, proton và neutron có thể mang năng lượng hàng chục MeV.
Chất lượng không khí
Nhiệt độ rất cao do sét tạo ra dẫn đến sự gia tăng đáng kể của nồng độ ozon và các oxit của nitơ trong không khí. Mỗi tia chớp ở vùng ôn đới và cận nhiệt đới tạo ra trung bình 7 kg NOx. Trong tầng đối lưu, tác động của sét có thể làm tăng 90% nồng độ NOx và tăng nồng độ ozon lên 30%.
Tác động lên đồ điện tử
phải|nhỏ|Một chiếc điện thoại sau khi sét đánh. Điện thoại, modem, máy tính cá nhân và các thiết bị điện tử khác có thể bị hư hỏng do sét đánh, khi chúng đi qua các ổ cắm điện thoại, cáp ethernet, hoặc ổ cắm điện. Với các thiết bị điện khi sét đánh vào các cột điện sẽ làm tăng áp đột ngột làm chập điện và cháy tất cả các linh kiện điện tử. Với những ai đang dùng điện thoại sẽ rất nguy hiểm cho màng nhĩ vì nó sẽ tạo ra một tiếng rít rất lớn và dài cũng như bị điện giật nếu là điện thoại có dây. Và thậm chí khi không đánh vào đâu sét cũng sẽ tạo ra các xung điện từ mạnh (đặc biệt là sét dương) sẽ phá hỏng các linh kiện điện tử.
Vai trò sinh học
Có khả năng sét đã có mặt trên Trái Đất ngay từ thời rất sơ khai, trước khi các dạng sống đầu tiên xuất hiện, từ khoảng hơn 3 tỉ năm về trước. Ngoài ra, có lẽ các tia sét là một trong những yếu tố quan trọng trong việc hình thành các phân tử hữu cơ đầu tiên, là những hợp chất cần thiết cho sự sống xuất hiện. Điều này được giả định trong thí nghiệm Miller-Urey năm 1953, được coi như là một trong những nghiên cứu đầu tiên về sét trên Trái Đất sơ khai và những ảnh hưởng của nó. Thành phần khí quyển của Trái Đất sơ khai (một tỉ năm đầu tiên) khác biệt rất nhiều so với trạng thái hiện tại của nó. Tới thời gian khoảng 3.5 tỉ năm trước, bề mặt Trái Đất nguội dần đi để tạo thành lớp vỏ, chủ yếu là các núi lửa phun trào nham thạch, dioxide cacbon và amonia, hình thành bầu khí quyển nguyên thủy của Trái Đất; nó chứa chủ yếu là CO2 và hơi nước, với một ít nitơ nhưng vẫn chưa có nhiều oxy. Kể từ khi Trái Đất mới hình thành, nhiệt độ cao của lớp vỏ là nguyên nhân gây ra những chấn động địa chất lớn thường trực vẫn còn dữ dội tới nay, và đã làm phát sinh các đại dương. Hoạt động núi lửa mạnh mẽ trên Trái Đất sơ khai sinh ra các cơn bão sét núi lửa đặc biệt nhiều và thường xuyên. Nước, khi nó thực hiện lặp đi lặp lại vòng tuần hoàn của nó, đã mang theo các nguyên tố hóa học trong khí quyển sơ khai, như cacbon và nitơ, và tích tụ chúng trong các vùng biển nguyên thủy. Tia cực tím và sét có thể là những tác nhân rất cần thiết cho sự kết hợp của các loại hợp chất vô cơ này và sự biến đổi chúng thành các phân tử hữu cơ như các amino acid, là những thành phần thiết yếu cho sự xuất hiện của sự sống như chúng ta đã biết. Sau khi vi sinh vật quang hợp và thực vật bắt đầu xuất hiện, bầu khí quyển cổ chuyển dần từ một bầu khí quyển khử (tức khí quyển mà trong đó các quá trình oxy hóa bị ức chế) thành bầu khí quyển oxy hóa, chính là bầu khí quyển hiện tại của chúng ta.
Các sự phóng điện trong khí quyển là một trong những nguồn nitrit và nitrat tự nhiên chính, rất cần thiết cho đời sống của các thực vật. Rau quả không thể sử dụng trực tiếp khí nitơ (N2) trong khí quyển, vì vậy nó cần được chuyển đổi thành các hợp chất nitơ khác.
Phân bố, tần suất, và mức độ của sét
nhỏ|Sét tại [[Belfort, Pháp.|thế=|267x267px]] Trên Trái Đất, sét phân bố không đều. Tần suất sét đánh trung bình toàn thế giới xấp xỉ 44 (± 5) lần mỗi giây, hay gần 1.4 tỉ tia chớp mỗi năm.
Nhiều nhân tố ảnh hưởng tới sự phân bố sét trên thế giới, cũng như các loại sét khác nhau và tính chất của sét (hay dông nói chung) tại một vùng miền như: sự đối lưu mạnh hay yếu, vĩ độ và độ cao của nơi đó so với mực nước biển, loại gió chính, độ ẩm tương đối, vị trí gần hay xa các vùng nước ấm hoặc lạnh, cấu trúc địa chất nơi đó...v.v.
Sét chủ yếu xảy ra khi không khí ấm bị pha trộn với khối không khí lạnh hơn, dẫn đến nhiễu loạn khí quyển cần thiết để xảy ra phân cực điện tích trong khí quyển. Tuy nhiên, nó cũng có thể xảy ra khi có bão bụi, cháy rừng, lốc xoáy, núi lửa phun trào, và thậm chí trong cái lạnh giá của mùa đông, khi đó nó được gọi là dông tuyết. Các cơn bão thường tạo ra các tia sét, chủ yếu ở các dải mưa cách tâm bão khoảng 160 km (99 dặm).
Hơn 70% tia sét xuất hiện tại các vùng trên đất liền có khí hậu nhiệt đới, Bởi vì chân đám mây dông thường tích điện âm nên vùng này là nơi bắt nguồn của hầu hết các tia sét CG. Vùng này thường ở độ cao nơi xảy ra sự đóng băng trong đám mây. Sự đóng băng kết hợp với va chạm giữa các hạt băng và nước, dường như là một phần quan trọng của quá trình phân ly và phát triển các điện tích ban đầu. Trong các va chạm do gió (chuyển động không khí) gây ra, các tinh thể băng có xu hướng tích điện tích dương, trong khi hỗn hợp nước và đá nặng và loãng hơn (gọi là graupel) thì phát triển điện tích âm. Dòng khí đi lên (updraft) trong đám mây dông tách các tinh thể băng nhẹ hơn khỏi các hạt graupel nặng hơn, khiến vùng trên cùng của đám mây tích tụ điện tích không gian dương trong khi vùng thấp hơn tích tụ điện tích không gian âm.
Do điện tích tập trung trong đám mây phải vượt qua được đặc tính cách điện của không khí và nó tăng tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa mây và mặt đất, tỉ lệ các đợt sét CG (so với sự phóng điện giữa mây và mây (CC) hoặc trong mây (IC)) trở nên lớn hơn khi đám mây gần mặt đất hơn. Ở vùng nhiệt đới, nơi độ cao đóng băng thường cao hơn trong khí quyển, chỉ 10% tia sét là CG. Ở vĩ độ của Na Uy (khoảng 60° độ vĩ Bắc), nơi có độ cao đóng băng thấp hơn, 50% sét là CG.nhỏ|Một trận dông với tần suất sét rất cao tại [[Sydney|Sydney, Úc mùa hè năm 1991.]]Một số địa điểm có tần suất sét cao nhất thế giới: nhiều nhất là tại vùng hồ Maracaibo ở cửa sông Catatumbo, Venezuela (trung bình nơi này chịu 250 đợt sét mỗi ngày trong 297 ngày mỗi năm); thứ hai là gần ngôi làng Kifuka ở vùng núi miền Đông Cộng hòa Dân chủ Congo (158 lần sét/1 km²/năm); sau đó là Cáceres ở Colombia (172.29 đợt/1 km²/năm). Ngoài ra, Singapore, và khu vực Hẻm sét ở vùng Trung tâm Bang Florida, Hoa Kỳ cũng là các điểm nóng về sét.
Theo báo cáo của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO) của Liên Hợp Quốc, vào ngày 29 tháng 4 năm 2020, một tia chớp dài 768 km (477.2 dặm) đã được quan sát ở vùng miền Nam Hoa Kỳ, kéo dài từ tiểu bang Texas tới tiểu bang Louisiana—dài hơn 60 km (37 dặm) so với kỷ lục khoảng cách trước đó (Nam Brazil, ngày 31 tháng 10 năm 2018). Một tia chớp đơn lẻ tại Uruguay và miền Bắc Argentina vào ngày 18 th