Có. Một quả cầu thạch anh hay quả cầu thuỷ tinh trong suốt hoạt động như một thấu kính hội tụ: ánh nắng đi qua bị gom lại thành một điểm sáng rất nóng nằm ngay sát phía sau quả cầu. Nếu điểm đó rơi lên rèm cửa, mặt gỗ, giấy hay vải, nó có thể làm cháy xém và trong điều kiện xấu có thể bắt lửa. Cơ quan phòng cháy ở một số nước từng cảnh báo về các vật trong suốt hình cầu hoặc gương lõm đặt ở bậu cửa sổ có nắng.
Rủi ro này ít người nghĩ tới vì quả cầu thạch anh thường được mua để bày, và nhiều người thích đặt nó ở nơi có nắng để thấy ánh sáng xuyên qua lấp lánh. Bài này giải thích quả cầu gom nắng như thế nào, điểm nóng nằm cách quả cầu bao xa, những vật khác trong nhà có cùng nguy cơ, và cách chọn chỗ đặt an toàn. Nội dung là vật lý quang học thông thường, áp dụng như nhau cho quả cầu thạch anh tự nhiên, thạch anh nuôi hay pha lê thuỷ tinh.
Vì sao một quả cầu trong lại gom được nắng
Khi ánh sáng đi từ không khí vào một vật trong suốt có chiết suất lớn hơn, nó bị bẻ hướng. Mặt cong lồi của quả cầu bẻ các tia sáng song song từ mặt trời hướng vào phía trong, lần thứ nhất khi đi vào và lần thứ hai khi đi ra ở mặt sau. Kết quả là các tia hội tụ lại gần một điểm phía sau quả cầu, giống như kính lúp mà trẻ con vẫn dùng để đốt lá khô. Quang học gọi đây là thấu kính cầu (ball lens).
Thạch anh có chiết suất khoảng 1,54–1,55, thuỷ tinh pha lê thông dụng khoảng 1,5 hoặc cao hơn với pha lê chì. Cả hai đều đủ để quả cầu trở thành một thấu kính khá mạnh. Một quả cầu không gom ánh sáng sắc nét như kính lúp chuyên dụng, vì các tia đi gần mép bị bẻ nhiều hơn các tia đi gần tâm, nên điểm hội tụ hơi nhoè thành một vệt nhỏ. Dù vậy, toàn bộ năng lượng nắng chiếu lên mặt cắt của quả cầu được dồn vào một vùng nhỏ hơn rất nhiều, đủ làm nóng vật nằm ở đó lên cao.
Quả cầu đục, quả cầu có nhiều bao thể hay vết rạn gom nắng kém hơn vì ánh sáng bị tán xạ bên trong. Quả cầu càng trong, càng ít khuyết tật, càng gom nắng tốt. Nghĩa là chính những quả cầu đẹp và đắt nhất lại là loại cần cẩn thận nhất.
Điểm nóng nằm cách quả cầu bao xa
Với một quả cầu đặc có đường kính D và chiết suất n, công thức quang học cho tiêu cự tính từ tâm quả cầu là nD chia cho 4(n trừ 1). Lấy tiêu cự đó trừ đi bán kính, ta được khoảng cách từ mặt sau quả cầu tới điểm nóng. Với thạch anh, khoảng cách này xấp xỉ một phần năm đường kính. Bảng dưới là ví dụ giả định đã làm tròn:
| Đường kính quả cầu | Điểm nóng cách mặt sau khoảng | Ý nghĩa thực tế |
|---|---|---|
| 4 cm | Gần 1 cm | Điểm nóng gần như chạm mặt đặt nếu ánh nắng chiếu xiên |
| 6 cm | Khoảng 1,2 cm | Rơi lên đế gỗ, khăn lót, giấy kê bên dưới |
| 10 cm | Khoảng 2 cm | Rơi lên rèm sát cửa, mép kệ gỗ |
| 15 cm | Khoảng 3 cm | Vùng gom lớn hơn, nhiệt nhiều hơn |
Điều đáng chú ý là điểm nóng nằm rất gần quả cầu, gần như luôn rơi vào đúng những thứ nằm sát nó: đế gỗ, khăn trải, giấy, rèm, gáy sách. Không như kính lúp phải cầm cách xa vài gang tay, quả cầu không cần ai “ngắm” mới gây cháy. Và vì mặt trời di chuyển, điểm nóng cũng di chuyển theo, quét qua nhiều vị trí trong ngày; chỉ cần một lúc nó dừng đủ lâu trên một vật dễ bắt lửa.
Những vật khác trong nhà có cùng nguy cơ
Quả cầu thạch anh không phải vật duy nhất. Khi xem lại chỗ đặt đá, nên nhìn thêm những thứ có hình dạng tương tự trong cùng khu vực:
- Quả cầu pha lê, chặn giấy thuỷ tinh tròn, bình thuỷ tinh hình cầu đựng nước như bể cá tròn.
- Chai nước trong suốt để trên taplo ô tô hay bậu cửa; nước trong chai tròn cũng là một thấu kính.
- Gương trang điểm mặt lõm, gương phóng đại đặt ở bậu cửa sổ phòng tắm.
- Kim tự tháp, khối đa diện thạch anh trong: mặt phẳng gom nắng kém hơn mặt cong nhiều, nhưng các khối có mặt cong hoặc mài cabochon lớn vẫn có thể gom.
- Cụm thạch anh, hốc thạch anh tím: các đầu tinh thể nhỏ, nhiều mặt phẳng nên gần như không gom được nắng thành điểm nguy hiểm; rủi ro của chúng chủ yếu là phai màu.
- Kính lúp để quên trên bàn làm việc cạnh cửa.
Quả cầu đá đục như mã não, mắt hổ, obsidian không cho ánh sáng đi qua nên không gom nắng. Rủi ro của chúng nằm ở chỗ khác: chúng nặng, tròn, dễ lăn khỏi kệ.
Những vị trí rủi ro cao
Bậu cửa sổ có nắng trực tiếp. Đây là chỗ nguy hiểm nhất. Rèm vải mỏng nằm sát quả cầu, khung cửa gỗ, giấy dán kính. Nắng chiều qua cửa hướng tây ở miền Nam, hay nắng sớm qua cửa hướng đông, có thể chiếu thẳng vào quả cầu vài giờ mỗi ngày.
Bàn làm việc, bàn trà kê sát cửa. Quả cầu đặt trên chồng sách, sổ tay, khăn trải bàn. Bạn đi làm cả ngày, nắng chiếu vào lúc không ai trong nhà.
Kệ ban công, lô gia. Nhiều người đặt đá ngoài ban công vì quan niệm đá “hứng nắng”. Ở đây quả cầu nhận nắng trực tiếp không qua kính, kèm theo rèm, chậu cây khô, thảm cói xung quanh.
Taplo ô tô. Một quả cầu nhỏ đặt ở taplo nhận nắng qua kính chắn gió, cạnh mặt nhựa và da. Ô tô đỗ ngoài nắng cũng là nơi nóng nhất mà đá phải chịu, với cả nguy cơ phai màu và sốc nhiệt.
Thay đổi theo mùa. Một chỗ an toàn vào mùa hè có thể nhận nắng vào mùa đông, khi mặt trời thấp hơn và chiếu sâu vào trong phòng hơn. Điều này đặc biệt rõ ở các tỉnh phía Bắc.
Cách đặt quả cầu thạch anh an toàn
Bạn không cần giấu quả cầu vào tủ. Chỉ cần đảm bảo không lúc nào trong năm nó nằm dưới nắng trực tiếp ở cạnh vật dễ cháy. Trình tự kiểm tra:
- Đặt quả cầu ở chỗ định bày và quan sát vào các khung giờ có nắng chiếu vào phòng, đặc biệt buổi sáng sớm và buổi chiều.
- Nếu nắng chiếu tới quả cầu dù chỉ một lúc, lấy một tờ giấy trắng đưa ra sau quả cầu để thấy điểm sáng nằm ở đâu; đừng giữ giấy ở đó lâu và đừng dùng tay.
- Chọn chỗ chỉ có ánh sáng gián tiếp: kệ sát tường không đối diện cửa sổ, tủ kính trong góc, bàn ở giữa phòng.
- Nếu muốn ngắm quả cầu khi có ánh sáng xuyên qua, dùng đèn LED đặt dưới đế chuyên dụng; đèn LED gần như không sinh nhiệt đáng kể và không đủ mạnh để gây cháy.
- Dùng đế bằng vật liệu không cháy như đá, gốm, kim loại thay cho đế gỗ hoặc khăn vải khi quả cầu buộc phải ở gần cửa.
- Khi đi vắng dài ngày, kéo rèm che nắng hoặc cất quả cầu vào chỗ khuất.
- Xem lại vị trí mỗi khi thay đổi mùa hoặc sắp xếp lại đồ đạc trong phòng.
Nếu phát hiện vết cháy xém nhỏ trên đế gỗ, khăn hay rèm gần quả cầu, đó là bằng chứng điểm nóng đã từng rơi vào đó. Dời quả cầu ngay. Nếu có cháy, ưu tiên an toàn người trong nhà, rời khỏi khu vực và gọi 114.
Vì sao nhiều năm không sao mà vẫn nên đề phòng
Nhiều người đọc tới đây sẽ nói: quả cầu nhà mình đặt ở bậu cửa đã mấy năm, chưa thấy gì. Điều đó hoàn toàn có thể đúng. Để một điểm nóng gây cháy, cần cùng lúc nhiều điều kiện: nắng đủ gắt, chiếu thẳng không qua mây, đủ lâu ở cùng một vị trí, và đúng chỗ đó có một vật khô, mỏng, dễ bắt lửa. Phần lớn ngày trong năm, ít nhất một điều kiện không đủ.
Nhưng các điều kiện đó thay đổi mà bạn không để ý. Một ngày bạn thay rèm mỏng hơn, kê thêm chồng sách, đặt một bó hoa khô cạnh quả cầu, hoặc mùa khô đến làm mọi thứ trong phòng khô hơn. Mặt trời đổi góc theo mùa, vệt nắng đi vào sâu hơn. Rủi ro không lớn mỗi ngày, nhưng hậu quả nếu xảy ra lại rất lớn so với công sức dời quả cầu sang chỗ khác.
Thêm một điểm: vết cháy xém nhỏ thường xảy ra trước khi có cháy thật. Một vết thâm hình chấm trên đế gỗ, một lỗ nhỏ cháy sém trên rèm, một vệt nâu trên gáy sách là dấu hiệu cảnh báo rõ ràng. Thỉnh thoảng nhìn quanh chỗ đặt quả cầu là một thói quen đáng giữ.
Quả cầu nặng và trẻ nhỏ: một rủi ro khác
Ngoài chuyện tụ nắng, quả cầu đá còn có một rủi ro rất đời thường: nó nặng. Thạch anh có tỉ trọng khoảng 2,65, nên một quả cầu đường kính 10 cm nặng xấp xỉ 1,4 kg, còn quả 15 cm đã gần 5 kg. Một vật tròn, nặng như vậy lăn khỏi mép kệ rơi xuống chân người, xuống sàn gạch hay xuống đầu một đứa trẻ đều là chuyện nghiêm trọng.
Luôn đặt quả cầu trên đế có lòng đủ sâu để nó không lăn khi kệ bị va, và đặt ở độ cao trẻ nhỏ không với tới. Kệ bày quả cầu lớn nên được bắt chặt vào tường. Nhà có thú nuôi hay nhảy lên kệ thì càng cần đế chắc.
Quả cầu rơi xuống sàn cứng thường bị mẻ, rạn hoặc vỡ. Mảnh thạch anh và thuỷ tinh vỡ đều sắc; thu dọn bằng chổi và đồ hốt rác, đeo găng nếu phải nhặt bằng tay. Quả cầu đã rạn bên trong có thể vỡ thêm khi gặp va chạm hoặc nhiệt độ thay đổi, nên hạn chế để nó ở chỗ nắng hay chỗ dễ va.
Câu hỏi thường gặp
Quả cầu thạch anh đặt trong nhà không có nắng trực tiếp có nguy hiểm không?
Không đáng lo về cháy. Ánh sáng gián tiếp trong phòng và đèn điện thông thường không đủ mạnh để quả cầu gom thành điểm nóng nguy hiểm. Nguy cơ chỉ xuất hiện khi có nắng trực tiếp chiếu vào quả cầu, dù chỉ trong một khung giờ ngắn mỗi ngày hoặc vào một mùa nhất định trong năm.
Quả cầu nhỏ cỡ hai ba phân có gây cháy được không?
Quả cầu càng nhỏ, lượng nắng gom được càng ít, nên nguy cơ thấp hơn quả cầu lớn. Tuy vậy, kính lúp nhỏ vẫn đốt được giấy, nên không thể nói quả cầu nhỏ hoàn toàn vô hại khi nằm dưới nắng gắt cạnh giấy hay vải mỏng. Cách đặt an toàn vẫn áp dụng như với quả cầu lớn.
Có nên để quả cầu thạch anh hứng nắng buổi sáng không?
Một số người theo quan niệm dân gian muốn đá hứng nắng sớm. Về vật lý, nắng buổi sáng vẫn đủ để quả cầu trong gom thành điểm nóng, và nắng kéo dài còn làm thạch anh màu nhạt dần. Nếu gia đình vẫn muốn làm vậy, hãy đặt quả cầu trên đế đá hoặc gốm, xa rèm, sách, vải và có người ở nhà trông.
Quả cầu pha lê thuỷ tinh có nguy hiểm hơn thạch anh không?
Gần tương đương. Thuỷ tinh pha lê thông dụng có chiết suất gần với thạch anh, còn pha lê chì có chiết suất cao hơn nên gom nắng mạnh hơn và điểm nóng nằm gần quả cầu hơn. Pha lê thuỷ tinh lại thường trong và ít khuyết tật hơn thạch anh tự nhiên, nên khả năng gom nắng có khi còn tốt hơn.
Đặt quả cầu trong tủ kính cạnh cửa sổ có an toàn không?
Kính tủ không chặn được ánh sáng nhìn thấy, nên nếu nắng chiếu qua cửa sổ rồi qua kính tủ tới quả cầu, điểm nóng vẫn hình thành bên trong tủ. Lót đế không cháy và đảm bảo không có giấy, vải, gỗ mỏng sát quả cầu. Tốt nhất vẫn là chọn tủ không nhận nắng trực tiếp.
Làm sao biết quả cầu của bạn là thạch anh hay thuỷ tinh?
Có vài dấu hiệu như bọt khí tròn, vân xoáy là đặc trưng của thuỷ tinh, còn thạch anh tự nhiên thường có bao thể và vết rạn dạng mảng. Thạch anh còn có tính khúc xạ kép mà thuỷ tinh không có. Với mục đích an toàn phòng cháy, phân biệt không quan trọng: cả hai đều gom nắng.