2

Biểu ghi biên mục trước xuất bản được thực hiện bởi Thư viện KHTH TP.HCM

Hãy trả lời em tại sao?. T.2 / Đặng Thiên Mẫn d. - T.P. Hồ Chí Minh : Trẻ, 2009.
204tr. ; 19cm.
1. Khoa học thường thức. 2. Hỏi và đáp. I. Đặng Thiên Mẫn d.
001 -- dc 22
H412

2

đặng thiền mẫn dịch

4

Chương 1

Thế giới chúng ta

1

Tại sao trăng theo dõi ta?

Ngồi trên xe chạy ngược lên hướng bắc, ta thấy dường
như trăng cũng chạy lên hướng bắc theo ta. Ta chạy về
hướng đông, trăng cũng chạy theo về hướng đông. Trăng
không chịu rời ta, không chịu “buông tha” ta, cứ dõi theo
ta mà không chán, không mệt. Tại sao vậy?
Nhìn thì mặt trăng có vẻ không xa, nhưng thật ra mặt
trăng ở cách xa trái đất 384.400 km. Đường kính của mặt
trăng khoảng 3476 km nghĩa là còn thua cả nước Mỹ. Ở
cách xa trái đất như vậy, nhưng nếu có một kính thiên văn
mạnh, bạn có thể nhìn thấy mặt trăng như chỉ cách bạn
khoảng 300 km. Chính vì mặt trăng có vẻ to và gần với ta
như thế nên ta quên khuấy đi mất là nó ở cách xa ta tới
gần 400 ngàn cây số lận. Nhưng cũng chính nhờ cái khoảng
cách ấy mà ta có cảm tưởng mặt trăng cứ dõi theo ta.
Cái cảm tưởng được hay là bị dõi theo thực ra chỉ là
một phản ứng tâm lý. Khi chạy xe nhanh trên đường, ta
thấy dường như ta đứng im còn vạn vật cây cối, nhà cửa...
hai bên đường “chạy” trước mặt và ngược chiều với ta. Với
5

cảm tưởng như vậy hay đúng ra, với phản ứng tâm lý như
vậy, ngước nhìn mặt trăng, ta cũng “nghĩ rằng” mặt trăng
cũng sẽ “chạy” trước mặt và ngược chiều với ta. Khi thực
tế không xảy ra như ta “nghĩ rằng”, nghĩa là không khớp
với phản ứng tâm lý của ta thì ta lại có cảm tưởng - cũng
lại một phản ứng tâm lý khác nữa - mặt trăng dõi theo ta.
Nhưng tại sao ta lại không “thấy rằng” mặt trăng không
“chạy” trước mặt và ngược chiều như ta “nghĩ rằng”? Nói
cách khác, tại sao ta lại có “cảm tưởng” mặt trăng dõi theo
ta? Chỉ vì khoảng cách giữa trái đất và mặt trăng quá lớn. So
sánh quãng đường mà chiếc xe ta di chuyển trong vài phút
với quãng đường từ trái đất đến mặt trăng, ta thấy quãng
đường chiếc xe di chuyển trong vài phút chẳng nghĩa lý
gì. Bởi vậy, cái góc nhìn giữa ta và cây cối thì thay đổi vùn
vụt trong khi đó góc nhìn giữa ta và mặt trăng thì hầu như
chẳng thay đổi. Chính vì vậy mà ta “cảm tưởng” được hay
bị mặt trăng dõi theo.

2

Làm thế nào để đo được “năm
ánh sáng”?

Trong lúc ta chưa thể lý giải một cách hoàn toàn thỏa
đáng mọi khía cạnh của ánh sáng thì cái mà ta có thể làm
được là đo tốc độ ánh sáng một cách rất chính xác. Ta đã
có khái niệm khá đúng đắn về tốc độ ánh sáng. Năm ánh
sáng tức là độ dài mà ánh sáng truyền đi trong khoảng thời
6

gian là một năm. Vậy thì vấn đề căn bản phải giải quyết
trong phát hiện “năm ánh sáng” là làm sao để đo được thật
chính xác tốc độ ánh sáng?
Việc đo tốc độ ánh sáng đã được nhà thiên văn học
người Đan Mạch tên là Olaus Roemer thực hiện từ năm
1676. Ông nhận thấy rằng những cuộc nguyệt thực của
một trong số các hộ tinh (mặt trăng) của sao Mộc diễn ra
càng lúc càng chậm khi trái đất di chuyển theo quĩ đạo
ở điểm đối nghịch với sao Mộc (mặt trời ở giữa thì trái
đất phía bên này, sao Mộc phía bên kia). Rồi khi trái đất
trở lại vị trí cũ thì nguyệt thực của hộ tinh này lại diễn ra
đúng lúc “thời biểu”. Sai số thời gian của sự chậm trễ là
vào khoảng 17 phút. Điều này có nghĩa là ánh sáng cần
khoảng thời gian đó để truyền qua đường kính quĩ đạo
trái đất. Mà đường kính này đã được biết khá rõ là khoảng
300 triệu km. Mười bảy phút tức là xấp xỉ 1000 giây. Ánh
sáng từ một hộ tinh của sao Mộc đã phải mất 1000 giây
để vượt qua khoảng cách 300 triệu km. Vậy, tốc độ ánh
sáng là 300.000 km/giây.
Ngày nay, giáo sư Albert Michelson đã để ra nhiều năm
để cố tính cho thật chính xác tốc độ ánh sáng. Bằng một
phương pháp khác, giáo sư đã đi đến một kết quả là 300.454
km/giây, nghĩa là nhanh hơn tốc độ của Olaus Roemer 454
km/giây!
Khi đã biết chính xác tốc độ ánh sáng thì tính ra đơn
vị năm ánh sáng là quá, quá dễ, phải không bạn? Chỉ cần
7

một con tính nhân. Tính giùm bạn (con số xấp xỉ thôi):
9.460.800.000.000 km tức là xấp xỉ 9,5 tỉ km.

3

Đài thiên văn là cái gì?

Hàng ngàn năm trước, có lẽ các nhà chiêm tinh đã dùng
kim tự tháp của Ai Cập cổ, các đền đài với tháp cao vút của
xứ Babylon làm nơi chiêm nghiệm về mặt trời, mặt trăng và
các tinh tú. Thời đó đã làm gì có kính thiên văn. Thời nay,
kính thiên văn được phát triển, cải tiến, lớn mạnh hơn. Do
đó phải có những kiến trúc dành riêng cho chúng. Đó là
các đài thiên văn. Thật ra thì cách nay cả ngàn năm cũng
đã có những tòa kiến trúc chuyên dùng vào việc này rồi.
Không phải bất cứ chỗ nào cũng có thể đặt đài thiên
văn. Những nơi muốn đặt đài thiên văn phải đáp ứng ở
mức độ cao nhất những yêu cầu sau: khí hậu thuận lợi,
nhiệt độ ôn hòa, có nhiều ngày nắng, đêm ít hoặc không có
mây và càng ít mưa, tuyết càng tốt. Đài phải đặt xa thành
phố để tránh ánh đèn có ảnh hưởng bất lợi cho việc quan
sát. Đài thiên văn không chỉ là tháp đặt kính viễn vọng mà

8

còn bao gồm nhiều kiến trúc khác nữa như nơi ăn, ở, làm
việc cho các nhà khoa học và công nhân, nơi chứa các
dụng cụ. Kính thiên văn được đặt trên giàn bằng thép có
thể di động theo hai chiều dọc và ngang. Tháp kính thiên
văn gồm hai phần: phần “bệ” bất động và phần “vòm” di
động (xoay vòng).
“Vòm” có một “khe” là nơi kính thiên văn nhô ra, chĩa
lên trời, có thể di chuyển theo đường dọc, (lên, xuống). Khi
“vòm” xoay tròng người ta có thể quan sát bầu trời ở bất
cứ hướng nào (đông, tây, nam, bắc). Khi kính thiên văn di
động theo chiều dọc người ta có thể quan sát bầu trời từ
chân trời lên đến thiên đỉnh. Tất nhiên không thể dùng
sức người để làm cho các bộ phận này chuyển dịch theo
ý muốn mà phải có dụng cụ chuyên dùng tức là các máy
điện. Nơi các đài thiên văn hiện đại, các nhà khoa học chỉ
cần bấm nút là có thể điều khiển các bộ phận chuyển dịch
theo ý muốn.
Để quan sát các tinh tú, bầu trời, tất nhiên các nhà khoa
học phải sử dụng ống kính hoặc các máy camera (máy quay
phim, chụp hình) gắn vào ống kính. Do đó, trong một vài
đài thiên văn ngay cái sàn đứng quan sát cũng có thể nâng
cao hay hạ thấp.
Các nhà thiên văn chẳng mấy khi trực tiếp nhìn vào kính
thiên văn để quan sát bầu trời. Sự quan sát của các nhà
khoa học được sự hỗ trợ, tăng cường của rất nhiều dụng
cụ khác chẳng hạn như máy quay phim chụp hình, kính
9

quang phổ, quang phổ ký, máy ghi phổ mặt trời. Có thể
nói, nếu không có những dụng cụ hỗ trợ và tăng cường
này thì kính thiên văn cũng chẳng giúp cho các nhà khoa
học là bao.

4

Thiên thể là gì?

Hai người - một người tên là Titius, một tên là Bode sống ở hai thời đại khác nhau nhưng cùng chung một nhận
định: ở khoảng cách giữa sao Hỏa và sao Mộc có lẽ - hay là
phải có - ít nhất là một hành tinh nữa, bởi vì có một khoảng
trống lớn như vậy trong khoảng cách ấy. Nhiều nhà thiên
văn đã chăm chú tìm hành tinh “dự đoán” ấy.
Vào năm 1801, người ta đã tìm - đã phát hiện ra - hành
tinh ấy. Nó được đặt tên là Ceres, nhưng lại chỉ là một hành
tinh nhỏ xíu với đường kính khoảng 768km. Do đó người
ta cho rằng Ceres chỉ là một trong số những hành tinh
nhỏ khác. Và các nhà khoa học lại tiếp tục dò tìm. Nay thì
người ta đã phát hiện thêm được ba hành tinh nhỏ khác
nữa trong đó hành tinh sáng nhất cũng chỉ bằng nữa kích
cỡ của Ceres. Các nhà thiên văn quả quyết là một hành
tinh lớn hơn đã bị nổ tung và để lại bốn hành tinh nhỏ
kia. Nhưng sau 15 năm “săn lùng”, họ cũng chỉ phát hiện
thêm những hành tinh nhỏ khác nữa. Tuy nhiên, cuộc “săn
lùng” vẫn cứ tiếp tục. Cho đến năm 1890, người ta đã phát
hiện ra 300 hành tinh tí hon. Và từ năm 1890 đến năm
10

1927, người ta phát hiện được 2000 hành tinh tí hon nữa.
Tất cả hành tinh tí hon này đều nằm ở khoảng giữa sao
Hỏa và sao Mộc và cùng xoay quanh mặt trời. Các hành
tinh tí hon này được đặt cho cái tên chung là các “thiên
thể” (asteroids).
Để các bạn có khái niệm về kích cỡ của các thiên thể
- các hành tinh tí hon - này, các nhà khoa học đã cung
cấp số liệu như sau: trong số mấy ngàn thiên thể ấy, 195
thiên thể có đường kính khoảng 97,6km; 502 thiên thể có
đường kính từ 40km đến 97,6km; 193 thiên thể có đường
kính từ 16km đến 40km; 22 thiên thể có đường kính nhỏ
hơn 16km. Còn lại là đám “lôm côm”.
Nếu gom khối lượng của tất cả các thiên thể này lại
thành một thôi thì ta cũng chỉ có một thiên thể chỉ bằng
1/3000 khối lượng của địa cầu, nghĩa là một hành tinh
“không nhằm nhò gì”.
Nhưng câu hỏi: “Các thiên thể ấy hình thành như thế
nào?” không phải là dễ trả lời. Có giả thuyết cho rằng một
hộ tinh của sao Mộc bị nổ và tạo thành các thiên thể ấy.

11

Nhìn bầu trời, ta thấy các tinh tú túm tụm chi chít với
nhau, ta có thể tự hỏi không hiểu có lúc nào đó các tinh
tú ấy “đụng” phải nhau không. May thay, cho đến nay thì
sự kiện ấy chưa xảy ra.

5

Các hành tinh có thể
đụng nhau không?

Nhìn bầu trời, ta không biết được các tinh tú ở cách trái
đất bao xa. Để có thể có một khái niệm về vấn đề này, ta
lấy hệ mặt trời và các hành tinh trong hệ ấy để khảo sát
xem sao. Các hành tinh trong hệ mặt trời không “thoát”
được sức hút của chính mặt trời.
Ta tạm hình dung như thế này: cái đầu ta chính là mặt
trời, kể cả về kích cỡ lẫn vị trí trong hệ mặt trời. Cái đầu
ta là tâm của nhiều vòng đồng tâm là các quĩ đạo của các
hành tinh.
Nếu cái đầu ta là tâm thì hành tinh Mercury (sao Thủy)
chạy gần cái đầu nhất cũng cách khoảng 6m và kích cỡ
của nó chỉ bằng 1... dấu chấm (.). Nên nhớ: mặt trời lớn
bằng cái đầu, hành tinh Mercury (sao Thủy) chỉ lớn bằng
dấu chấm ở cách đó 6m. Kế đó, ở vòng ngoài là sao Kim
chỉ lớn bằng chữ o và ở cách đó 11m. Vòng ngoài thứ ba là
trái đất, hơi lớn hơn sao Kim một chút và ở cách “cái đầu”
16,45m (khoảng cách thực tế là 149,5 triệu km). Ở vòng
thứ tư là sao Hỏa, nhỏ hơn trái đất, ở cách “cái đầu” 25m. Ở
12

vòng thứ năm là sao Mộc, lớn nhất trong số các hành tinh
của hệ mặt trời. So với “cái đầu” (mặt trời) thì sao Mộc cỡ
bằng hòn bi và ở cách xa cái đầu khoảng 45m. Ở vòng thứ
sáu là sao Thổ. Nếu so với cái đầu thì sao Thổ chỉ bằng bi
có đường kính chưa tới 1cm và ở cách xa cỡ ngoại ô xa. Ở
vòng thứ bảy là sao Thiên Vương có đường kính cỡ 0,2cm
và ở cách xa “cái đầu” cỡ gấp hai lần ngoại ô xa. Cuối cùng
là sao Diêm Vương kích cỡ chỉ bằng nữa trái đất và ở cách
xa “cái đầu” trung tâm cỡ bốn lần ngoại ô xa.
Tất cả các hành tinh này chạy trên quĩ đạo cố định và cách
xa nhau như vậy thì làm sao chúng có hể “đụng” nhau được?

6

Trái đất bao nhiêu tuổi?

Đây là câu hỏi mà hầu như chúng ta sẽ không bao giờ
có câu trả lời chính xác. Ngay từ thời xa xưa, con người
đã muốn biết “tuổi” của trái đất rồi. Và đã có vô số huyền
thoại nhằm trả lời cho câu hỏi về “tuổi” của trái đất. Nhưng
nghĩ đến vấn đề này một cách khoa học thì mới chỉ cách
nay có 400 năm thôi.
Ở thời điểm đó - cách nay 400 năm - người ta mới chứng
minh được là trái đất quay quanh mặt trời và là thành phần
của hệ mặt trời. Chỉ khi ấy các nhà khoa học mới biết được
phải bắt đầu từ chỗ nào. Nghĩa là muốn biết “tuổi” của trái
đất thì phải giải thích được hệ mặt trời đã hình thành như
thế nào.
13

Có giả thuyết cho rằng khởi đầu là một khối tinh vân
tức là một khối hơi nóng khổng lồ xoay quanh trục của
chính nó với vận tốc càng lúc càng cao. Hệ quả của sự
kiện này là: một, thể tích của khối tinh vân càng ngày
càng co lại; hai, nhiệt độ càng lúc càng tăng; ba, tạo ra
sức ly tâm càng lúc càng mạnh ở phía “xích đạo” của khối
hơi, từ đó tạo ra những vành hơi. Các vành hơi lần lần
co lại thành các hành tinh và khối hơi ở trung tâm co lại
thành mặt trời.
Giả thuyết khác được gọi là thuyết vi hành tinh. Theo
thuyết này thì cách nay hàng triệu triệu năm có vô số
các vi hành tinh (những hành tinh tí hon: planetesimals)
kết tụ thành một khối khổng lồ mà trung tâm là mặt
trời. Thế rồi có một ngôi sao “lang thang” trong vũ trụ
tình cờ xẹt ngang, hút theo một số mảnh của khối hành
tinh kia. Những vi hành tinh bị cuốn theo kết tụ lại với
nhau - như kiểu nắm tuyết lăn càng lúc càng lớn nhờ
cuốn theo tuyết trên đường - và thành các hành tinh. Số
còn lại không bị cuốn theo trở thành các hành tinh thì
chính là các thiên thể.
Dù giả thuyết nào đúng đi chăng nữa, các nhà thiên văn
cũng vẫn cho rằng sự kiện theo như các giả thuyết trên đã
xảy ra cách nay cũng 5,5 tỉ năm. Nhưng những nhà khoa
học không thuộc ngành thiên văn học đã không đồng ý
với vấn đề này. Họ cố gắng tìm lời giải đáp khác bằng cách
nghiên cứu xem phải mất bao nhiêu thời gian trái đất mới
14

có hình dạng như hiện nay, phải mất bao nhiêu năm các
ngọn núi “già” đi vì bị bào mòn, mất bao nhiêu năm biển
mới đạt đến độ mặn như hiện nay?
Nhưng sau những nghiên cứu tỉ mỉ như vậy, các nhà
khoa học cũng đi đến kết luận giống như các nhà thiên
văn: tuổi của trái đất là 5,5 tỉ năm!

7

Phải chăng xưa kia các
lục địa dính liền với nhau?

Ta hãy nhìn vào bản đồ thế giới. Rồi nhìn vào hai lục
địa Nam Mỹ và châu Phi. Bạn có nhận xét gì về mỏm lồi ra
ở chỗ nước Brazil và bờ biển phía Tây Phi? Bạn thử ráp lại
xem nó có khớp với nhau để làm thành một lục địa không?
Cách nay hơn nữa thế kỷ, nhà khoa học người Đức tên
là Alfred Wegener đã thử làm như vậy. Ông viết: “Bất cứ ai
nhìn vào hai bên bờ biển nam Đại Tây Dương cũng đều
lấy làm ngạc nhiên về sự ăn khớp chỗ bờ biển phía Brazil
và bờ biển phía Tây Phi. Bất cứ chỗ lồi lõm nào ở bờ phía
Brazil đều khớp với chỗ lồi lõm bên phía Tây Phi”.
Wegener cũng nhận
thấy rằng các nhà khoa
học nghiên cứu về thực
vật và động vật học cổ
sinh ở hai bên bờ biển
này đều tìm được nhiều
15

điểm giống nhau của động vật và thực vật cổ ở hai nơi này.
Điều này càng khiến cho Wegener tin rằng hai địa lục này
xưa kia vốn dính liền và sau đó tách ra. Ông đã xây dựng
lên một giả thuyết mệnh danh là “lục địa trôi dạt”. Theo
thuyết này thì các lục địa hiện nay xưa kia vốn chỉ là một
khối liền lạc. Cũng có sông, hồ, biển nội địa. Thế rồi vì một
lý do nào đó chưa biết, khối lục địa ấy “bể” ra. Nam Mỹ tách
khỏi Tây Phi, Bắc Mỹ tách khỏi Bắc Âu và trôi về hướng tây
làm thành các lục địa như ta thấy ngày nay.
Có đúng là sự thể đã xảy ra như nhận định của Wegener
không? Chưa ai biết chắc. Đó chỉ là một giả thuyết. Nhưng
cứ nhìn vào bản đồ thì hình dạng các lục địa cũng khiến
cho giả thuyết kia không kém phần thuyết phục. Sự nghiên
cứu thực và động vật cổ sinh lại càng làm cho giả thuyết
ấy thêm vững. Ngoài ra, vỏ trái đất hiện nay cũng còn đang
xê dịch mà. Bởi vậy, dám Wegener có lý lắm!

8

Tại sao nước trong các
giếng phun lại nóng?

Cho dù không phun lên được những tia nước lớn, cao,
mạnh thì giếng phun (geyser) cũng vẫn là một trong những
cái kỳ diệu nhất của thiên nhiên. Giếng phun thực chất chỉ
là một suối nước nóng. Nhưng ngày nay chính suối nước
nóng cũng đã là một cái đáng “mê” rồi. Ừ thì nó chỉ là một
cái “hố” trong lòng đất chứa đầy nước nóng. Nhưng, nước
16

đó ở đâu ra? Tại sao nước đó lại nóng? Tại sao nó lại phun
nước nóng lên được - nếu đó là suối phun?
Giếng phun về mặt cấu trúc thì giông giống với nhau
cả. Đó là một cái “hố” có “ống” dẫn từ trên mặt xuống chỗ
chứa nước ở dưới sâu trong lòng đất. Nước đó hầu hết là
do hoặc nước mưa hoặc nước do tuyết, nước đá chảy ra
và ngấm xuống.
Ta đã biết, ở dưới sâu, thật sâu trong lòng đất là một lớp
đá rất nóng. Đây có lẽ là phún xuất thạch chưa nguội mà
ta gọi là “magma” (chất nhão). Nhiệt từ lớp đá theo các kẽ
nứt thoát ra gặp các hố nước ngầm. Thế là nước ngầm đó
bị đun nóng, sôi lên đến cả trên điểm sôi nữa. Hơi nước tạo
ra một sức mạnh như thế nào, cứ nhìn cái đầu máy xe lửa
chạy bằng hơi nước thì biết. Nhiệt từ lớp đá nóng theo các
kẽ nứt ngoằn ngoèo mới gặp hố nước ngầm. Và cũng theo
các kẽ nứt ngoằn ngoèo, hơi nước “chui” dần lên mặt đất.
Nếu như nước từ dưới hố ngầm được phun thẳng băng lên
mặt đất thì ta đã có giếng phun nước sôi chứ không phải
giếng phun nước
nóng. Trên đường
ngoằn ngoèo như
vậy, hơi nước có
thể gặp các mạch
các hố nước ngầm
khác và làm cho
17

nước những chỗ này cũng nóng, cũng sôi lên. Hơi nước
cần nhiều “phòng trống” chớ không cần nước để tạo thành
hơi nước. Nói cách khác hơi nước tạo ra những sức ép rất
lớn do đó, nó đẩy các lớp nước bên trên cho đến khi nào
gặp chỗ hở, và “xì” ra được thì áp lực hơi nước dưới lòng
đất mới giảm. Nó “xì” hoặc nó phun nước lên là cách để
hơi nước trong lòng đất giảm áp suất. Giảm áp suất nhưng
hơi nước vẫn cứ tiếp tục dồn vào các khe nứt cho đến một
lúc nào đó, áp suất quá cao, nó lại “xì” lại phun ra một cái.
Nhịp độ phun mau hay chậm là tùy áp suất hơi nước dưới
lòng đất tăng mau hay chậm. Đó, giếng phun nước nóng
là vậy đó!

9

Đâu phải hễ có mây
là có mưa!

Đã khi nào bạn đi máy bay và máy bay đó bay “luồn”
vào giữa đám mây chưa? Hoặc đã khi nào bạn lên núi cao,
bạn thấy mây “quấn quít” lấy bạn chưa? Nếu đã có lần như
vậy thì chắc bạn hiểu mây là gì rồi chớ? Mây, thực chất chỉ
là sự tụ tập của sương mù.
Ta đã biết trong không khí, không nhiều thì ít, lúc nào
cũng có hơi nước. Mùa hè, trong không khí có nhiều hơi
nước hơn vì nhiệt độ cao làm nước sông hồ, biển bốc hơi
nhiều. Khi có nhiều hơi nước trong không khí đến độ nhiệt
18

độ chỉ hạ xuống một chút
là đủ để làm hơi nước “đặc”
lại (biến thành những giọt
nước nhỏ li ti), lúc đó, ta gọi
là “không khí đã bão hòa
hơi nước”. Khi không khí
nóng bão hòa hơi nước bốc
lên cao, ở đó nhiệt độ thấp,
không khí bão hòa “đặc” thêm một chút nữa, thế là thành
mây. Những phân tử nước trong không khí bão hòa hơi
nước tụ lại thành giọt li ti, thực chất của mây là vậy. Nếu
những đám mây này lại gặp một luồng không khí nóng
thì sao? Thì nó lại biến trở lại thành hơi nước. Đây chính là
một trong những lý do khiến đám mây liên tục thay hình
đổi dạng. Hơi nước gặp lạnh tụ thành mây. Mây gặp hơi
nóng lại thành hơi nước.
Nhưng khi thành mây, nghĩa là hơi nước “đặc” lại thành
các giọt li ti, và dù là li ti thì nó cũng vẫn có trọng lượng
chớ. Do đó, nó bị trọng lực - tức là sức hút của trái đất kéo xuống. Xuống, xuống nữa. Nhưng nếu gặp lớp không
khí nóng phía dưới, mây - tức là các giọt nước li ti - lại bốc
hơi. Thế là, bạn thấy đấy, có mây mà đâu đã mưa được là
vì vậy. Chưa rớt xuống đến đất thì đã lại bốc hơi nữa rồi.
Nhưng, nếu rớt xuống không gặp lớp không khí nóng
mà gặp lớp không khí lạnh và ẩm thì sao? Tất nhiên những
19

giọt nước li ti này đâu có bốc hơi được. Và thay vì bốc hơi,
giọt li ti nọ đụng giọt li ti kia. Do đó, mây hóa “đặc” thêm,
giọt li ti càng lúc càng lớn thêm. Chẳng mấy chốc, giọt
nhỏ thành giọt lớn, nặng thêm và rớt xuống thành mưa.

10

Làm cách nào đo lượng nước
mưa?

Ngày nay, hầu như khắp nơi trên thế giới người ta đều
đo lượng nước mưa bằng dụng cụ gọi là “máy hứng mưa”.
Nó nom đại khái giống như một cái phễu. Cái phễu được
đặt ở ngoài trời chỗ không bị che khuất và phía dưới ấy
được kẻ vạch để nhìn vào đó ta thấy miệng phễu hứng
được bao nhiêu nước mưa. Nếu mực nước mưa trong ống
lên 1, 2, 3 cm thì sở khí tượng thủy văn sẽ thông báo mực
nước mưa trong vùng đó, ngày hôm đó là 1, 2, 3... cm.
Ở vùng nào trong một năm chỉ hứng được dưới 20cm
thì được coi là vùng khô hạn. Nếu mực nước mưa từ 10cm
trở lên thì đủ cho cỏ mọc để chăn nuôi gia súc. Nếu mực
nước mưa trung bình từ trên 20cm trở lên thì đủ để canh
tác, trồng trọt.
Nếu chỉ trong một mùa mưa mà nước mưa hứng được
trên 2,5m thì cây cối mọc lên dày đặc đến nỗi cây trồng
“chết nghẹt” luôn. Đây là trường hợp xảy ra trong rừng
Barzil (rừng Amazon), xảy ra ở Ấn Độ, ở Trung Phi. Tại
20

một vùng ở Ấn Độ - vùng Cherrapunji - mực nước mưa
trung bình hàng năm là 11,5m. Trái lại, ở Ai Cập, mực
nước mưa trung bình một năm chỉ xấp xỉ 4m. Tại Hoa Kỳ,
vùng duyên hải các bang Washington và Oregon là nhiều
mưa nhất, trung bình hàng năm từ 2 đến 2,5m. Bạn có
biết mực nước mưa trung bình hàng năm của vùng bạn
ở là bao nhiêu không?

11

Giếng khơi là gì?

Ở một đoạn trên, các bạn đã được giới thiệu giếng
phun nước nóng (geyser) và bạn đã hiểu tại sao nước của
các giếng phun này nóng. Chắc bạn sẽ hỏi: “Thế có giếng
phun nước không nóng không?”. Có chứ. Loại giếng phun
này tiếng Anh gọi là “artesian”. Từ này bắt nguồn từ một
địa danh là “Artois”, một vùng ở phía bắc nước Pháp, nơi
cái giếng đầu tiên kiểu này được khoan ở châu Âu cách
nay... 800 năm!

21

Muốn có giếng phun kiểu “artesian” thì phải hội đủ một
số điều kiện. Phải có một lớp đá xốp hoặc cát nằm giữa hai
lớp đá cứng và không ngấm, thoát nước. Ở một vài nơi, lớp
đá xốp này có thể nằm lộ thiên để nước mưa hoặc nước
do tuyết tan có thể ngấm xuống cho đến khi nước tràn
ngập lớp đá xốp hoặc cát nằm kẹp giữa hai lớp đá cứng.
Có một áp lực rất lớn giữ cho nước nằm im tại đó cho đến
khi con người “đụng đến”. Chỉ cần khoét một lỗ nhỏ chừng
vài phân xuyên qua lớp đá cứng bên trên là nước bị dồn
ép trong lớp đá xốp ở giữa bắn vọt lên.
Người Trung Quốc và người Ai Cập cổ đã biết đào giếng
khơi. Ở Âu châu thời xưa có khi người ta phải mất sáu bảy
năm mới đào được một giếng khơi. Nhưng ngày nay với
phương tiện kỹ thuật hiện đại, đào một cái giếng khơi là
việc đơn giản và mau lẹ.
Gần vùng Edgemont, bang Nam Dakota (Hoa Kỳ) có hai
cái giếng khơi sâu tới 920m cung cấp mỗi ngày khoảng 5
triệu lít nước. Ở dưới sâu như vậy nên nước của hai giếng
này khi lên tới mặt đất mà còn nóng tới gần 6000C. Một
giếng khác ở vùng này phun lên nước còn nóng hơn nữa.
Một vài thành phố lớn bên Hoa Kỳ như Pittsburg, St. Louis,
Columbus trông cậy hoàn toàn hoặc một phần vào các
giếng để có nước xài.

22

12

Cái gì tạo nên thác?

Khi một dòng suối hay dòng sông chảy tràn qua một
vách đá cao và đổ xuống thì gọi là thác. Nếu vách đá thoai
thoải chớ không dựng đứng thì gọi là ghềnh. Đôi khi một
dòng sông, dòng suối đổ xuống một chuỗi ghềnh liên tiếp.
Thác Niagara là một kiểu mẫu một vách đá dựng
đứng đã tạo ra thác như thế nào. Lớp đá phía trên thác
là lớp đá cứng có tên là “dolomite”. Phía dưới lớp đá
cứng ấy là lớp đá phiến đất sét mềm hơn. Con sông Niagara chảy tràn qua lớp đá cứng và đổ xuống một cái
hồ lớn phía dưới “chân” thác. Tại đây, nước đã đào lớp đá
mềm đi. Tất nhiên nước cũng bào mòn cả lớp đá cứng
“dolomite” nữa. Nếu vậy thì lâu ngày thác cũng trở nên thoai
thoải. Tuy nhiên, thỉnh thoảng lại có một khối lớn đá cứng
bị “hất xuống”. Thế là chỗ đó lại thành vách thẳng đứng. Ở
những ngọn thác cùng kiểu mẫu này, lớp đá cứng có thể
là sa thạch, phún thạch hoặc đá vôi.

23

Thác Yellowstone Lower lại theo một kiểu mẫu khác.
Một khối đá nóng chảy khổng lồ nhưng đã đông đặc lại từ
thời xa xưa và chôn vùi dưới đất tạo thành một bức tường
chặn ngang dòng sông.
Có vài trường hợp, các băng hà cổ khoét sâu vào thung
lũng trong núi tạo thành vách thẳng đứng, từ đó nước
chảy xuống. Cũng có những trường hợp, mặt đất có những
biến động từ thời xa xưa, đất có chỗ bị nâng cao thành
cao nguyên nên có những dòng suối đổ xuống thành thác.
Trên thế giới có ba ngọn thác nổi tiếng nhất: thác Niagara,
thác Victoria trên sông Zambesi ở châu Phi và thác Iguassu
nằm giữa biên giới ba nước Argentina, Brazil và Paraguay.
Trong ba thác này, thác Niagara có lượng nước lớn nhất.
Ngọn thác cao nhất thế giới có tên là Angel nằm ở nước
Venezuela. Nước đổ từ trên cao 1005,8m xuống. Thác này
được một phi công tên là Jimmy phát hiện từ trên máy
bay từ năm 1935 và là người đầu tiên đến thác này vào
năm 1948.
Thác nước rất hữu ích cho con người. Người ta sử dụng
nó để xây nhà máy thủy điện. Châu Phi chiếm tới một nửa
năng lực thủy điện nhưng phần lớn chưa được khai thác.

24

13

Không khí có trọng lượng không?

Hầu hết ta đều nghĩ rằng không khí không có trọng
lượng nhưng chắc chắn nó có một trọng lượng nào đó
nếu nó là một chất liệu do một vài thứ khí tạo thành. Khí
(hay hơi) chiếm một khoảng không gian tuy không có hình
dạng nhất định.
Trái đất được bao bọc bởi một lớp không khí dầy đến
cả chục km. Không khí không bay ra ngoài không gian
được vì trọng lực trái đất đã “níu” nó lại. Nếu vậy thì không
khí có trọng lượng chớ. Không khí bao quanh ta, do đó
không khí cũng tăng thêm trọng lượng cho vật và nó
chiếm. Cụ thể như thế này: bạn đem cân cùng một trái
banh lúc nó xẹp và lúc nó được bơm căng, bạn sẽ thấy
trọng lượng của nó khác nhau. Tất nhiên là hơn nhau
không đáng kể nhưng dứt khoát trái banh bơm căng thì
nặng hơn trái banh xẹp.
Trọng lượng không khí tạo ra áp lực. Thân thể ta chịu
áp lực của không khí từ mọi phía, cũng như khi lặn xuống
đáy biển, thân thể ta bị sức ép của nước từ mọi phía. Trọng
lượng của một lít không khí - với điều kiện là không khí
nguyên chất không lẫn bụi, tạp khí, nhiệt độ 00C, áp suất
thông thường - là 1,293 gram. Áp suất không khí tương
đương với một cột thủy ngân có tiết diện 1cm2 và cao 76cm
trong điều kiện thường. Nếu tính theo đơn vị đo lường của
25

Anh thì áp suất không khí trên mỗi inch vuông là 15pound
(inch = 2,54cm - pound = 450g).
Con số 15 pound này là trọng lượng của một cột không
khí có tiết diện 1 inch vuông. Hãy hình dung 15 pound x12
inch = 180 pound (tương đương 81kg) đang đè lên bàn tay
bạn. Vậy mà ta chẳng cảm thấy gì hết là vì tứ phía của bàn
tay đều bị áp suất như vậy, do đó triệt tiêu nhau. Còn cái
đầu của ta chịu áp suất là 600 pound (tương đương 270kg)
mà không bị hề hấn gì bởi vì không khí từ bên trong cơ
thể cũng trương ra một áp lực tương đương nhưng nghịch
chiều. Không khí ngoài đẩy vô, không khí bên trong đẩy
ra, thế là áp suất bị triệt tiêu.
Càng lên cao (lên núi cao chẳng hạn) càng có ít không
khí “đè” lên, nghĩa là áp suất càng giảm. Lên cao cỡ 6000m
áp suất không khí chỉ còn 6,4 pound/inch vuông. Lên cao
khỏi mặt đất khoảng 100km thì hầu như không còn áp
suất không khí nữa.

14

Điều gì sẽ xảy ra nếu trong
không khí không có... bụi?

Nếu trong không khí hoàn toàn không có chút bụi nào
thì sao? Thế thì nhất rồi còn gì! Câu trả lời ấy có phần đúng,
có phần trật. Thế nhưng bụi là gì? Bụi là những hạt, mảnh
nhỏ li ti đất hoặc các chất thể đặc khác. Các hạt mảnh này
nhẹ đến nỗi nó bay lơ lửng trong không khí và có thể bị

26

gió đem từ nơi này đến nơi kia. Bụi từ đâu ra? Bụi do xác
thực vật, động vật chết rữa thành bụi, hoặc do muối biển,
do cát sa mạc, tro bụi núi lửa, do bồ hóng...
Nói chung thì bụi không có lợi. Nhưng ở một khía cạnh
nào đó nó lại làm cho thế giới nom... đẹp hơn! Những màu
sắc huy hoàng của buổi rạng đông hay hoàng hôn tùy
thuộc phần lớn vào số lượng bụi có trong không khí lúc
đó, chỗ đó.
Những hạt bụi li ti trên thượng tầng không khí đã phản
chiếu ánh sáng mặt trời, nhờ đó ta nhìn thấy ánh sáng ấy
mặc dù trời đã lặn từ trước đó một đến hai tiếng đồng hồ
rồi. Những màu sắc khác nhau đã làm cho ánh sáng mặt
trời bị khúc xạ theo những góc độ khác nhau là do bụi và
hơi nước. Tại sao khi lặn mặt trời có màu đỏ? Là vì những
hạt li ti (bụi, hơi nước) đã khúc xạ ánh sáng đỏ của mặt
trời sao đó khiến loại ánh sáng này là những tia sau cùng
bị khuất tầm nhìn của ta.
Tác dụng hữu ích khác nữa của bụi là góp phần vào
việc làm mưa. Hơi nước trong không khí có lẽ đã không
sẵn sàng hóa lỏng nếu nó không có một hạt bụi làm cái
nhân cho mỗi giọt nước. Bởi vậy, mây, sương, mưa có chứa
vô vàn vô số hạt bụi ẩm nhỏ li ti.

27

15

Tại sao trên mặt nước hồ
lại có sương mù?

Sương mù, sương muối và mây có liên quan với nhau.
Thật ra khi có sự thay đổi điều kiện - chẳng hạn, có hay
không có một luồng không khí thổi qua - thì cùng một
trạng thái, có thể xảy ra hiện tượng hoặc sương mù hoặc
sương muối hoặc mây! Tại sao vậy? Tại sao sương mù lại
chỉ xuất hiện ở một vài nơi thôi?
Sương mù là những hạt nước li ti với đường kính khoảng
chừng 1/25000 milimét. Khi sương mù dầy đặc đến cái mức
không nhìn thấy gì trước mặt thì lúc đó mỗi một “inch
khối” có khoảng 20000 hạt nước li ti. Để sương mù hình
thành, hơi ẩm phải “cô đặc” lại, có nghĩa là hơi ẩm phải
được “ướp lạnh” theo một cách nào đó, bởi vì không khí
lạnh không giữ được hơi ẩm nhiều cho bằng không khí
ấm. Khi nhiệt độ không khí đã hạ xuống đến mức gọi là
“điểm sương muối” hay là điểm bão hòa thì lúc đó sương
mù hình thành.
Sự hình thành sương mù còn đòi hỏi điều kiện không
khí lạnh phải trộn lẫn với không khí ấm do một luồng khí
ấm từ đâu đó thổi tới. Nếu bầu khí tĩnh - nghĩa là không
có sự giao lưu các luồng không khí ấm, lạnh - không khí
lạnh chỉ có ở gần mặt đất, lúc đó ta có sương muối. Khi có
luồng khí bốc lên cao và nhanh, sự hóa lạnh diễn ra trong
28

không khí trên cao, lúc đó ta có mây. Vậy, luồng không
khí làm trộn lẫn không khí nóng với không khí lạnh phải
ở mức độ vừa vừa thì mới tạo ra sương mù.
Một trong những điều kiện để cho sự kiện này xảy ra
là khối không khí ấm bay qua vùng đất hoặc vùng biển
lạnh, hoặc ngược lại một luồng khí lạnh thổi qua vùng đất
hoặc vùng biển ấm. Điều kiện sau này thường xảy ra vào
những buổi sáng mùa thu ở những vùng có nhiều ao, hồ.
Không khí lạnh và không khí ấm “giao lưu” với nhau khiến
ta thấy đám sương mù chờn vờn, lơ lửng trên mặt ao, hồ.

16

Mực nước thủy triều không cao
bằng nhau ở mọi nơi trên trái
đất là do đâu?

Chắc hẳn bạn đã có lần tới một bờ biển mà mực nước
thủy triều lên và xuống chênh nhau cỡ 0,5m rồi chớ? Thế
mà tại một vài nơi khó mà biết thủy triều lên hay xuống vì
mực nước chênh nhau chẳng bao nhiêu. Mặt trăng không
có can dự gì vào vấn đề này hết.
Thủy triều là do vấn đề sức hút.
Trái đất hút mặt trăng về phía
mình. Ngược lại, mặt trăng cũng
hút trái đất về phía nó, tất nhiên
là với một lực yếu hơn lực hút
29

của trái đất. Sức hút của mặt trăng tác động trên trái đất
sẽ kéo nước đại dương (chỗ bị sức hút tác động) nhô lên
(như một ngọn sóng rất lớn). Đó là thủy triều lên.
Trong khi đó bên kia trái đất (đối xứng với chỗ bị sức
hút của mặt trăng tác động), nước đại dương cũng bị kéo
nhô lên nhưng thấp hơn vì tác động sức hút của mặt trăng
yếu hơn.
Mặt trăng xoay quanh trái đất, do đó nước đại dương
bị kéo phồng lên do sức hút của mặt trăng cũng chuyển
dịch theo sức hút đó một ngày hai lần, lần nọ cao hơn lần
kia một chút. Nếu đừng có các lục địa, nghĩa là đại dương
phủ kín mặt địa cầu thì nhịp điệu cao, thấp của thủy triều
có lẽ sẽ đều đặn. Nhưng đã có rất nhiều yếu tố can thiệp
vào hiện tượng này, trong đó sự “cản trở” của các lục địa là
một. Các lục địa đã gây ra các dòng thủy triều dọc theo các
bờ biển và, như ở một vài vịnh, nó “dồn đống” nước thủy
triều khiến cho thủy triều lên cao.
Nơi những bờ biển thẳng và thoai thoải, lượng nước
thủy triều có để khoảng không gian để trải rộng ra, do đó
không lên cao được. Nhưng tại những vịnh hay eo biển hẹp,
khoảng không g...