- Tại sao có gió?
- Gió là gì?
- Gió từ đâu đến?
- Vai trò của gió đối với phi hành gia không gian.
Chú Ba đang nằm nghe ra đi ô, bỗng bé Long từ đâu chạy xồng xộc vào:
- Chú Ba ơi! Chú giảng dùm cháu chỗ này một ti! Cháu không hiểu!
Đang thả hồn trong bài "Tám Điệp Khúc" qua tiếng hát du dương của Hoàng Oanh, chú Ba giật mình ngồi dậy:
- Gì đó cháu?
Chú Ba thấy bé Long đang cầm trong tay tờ báo Khoa Học. Bé Long là cháu chú, năm nay 15 tuổi, học lớp đệ tứ tại trung học Tinh Thần. Bé Long ưa tìm hiểu các vấn đề khoa học.
Bé Long chọc chú Ba:
- Chú bao giờ cũng vậy đó! Hễ Hoàng Oanh hát thì đố chú dám bỏ đi không nghe?! Sao chú mê Hoàng Oanh quá dzậy!?!
Chú Ba cười:
- Đâu! Chú đâu có mê Hoàng Oanh! Chú chỉ thích giọng ca thiên phú Hoàng Oanh khi hát những bài thắm tình dân tộc mà thôi! Còn nếu Hoàng Oanh hát những bài lãng mạn, ca tụng tình ái, rẻ tiền than mây khóc gió chú đâu có thèm nghe! Chú còn muốn đập ra đi ô nữa là khác vì sợ các cháu nghe, bị nhiễm độc tinh thần!
Nói tới đây, chú Ba vuốt đầu bé Long và đồng thời tắt máy ra đi ô:
- Nào! Hỏi chú gì thì hỏi đi!
- Cháu đang đọc bài náo nói về vấn để phi hành trong không gian. Cháu thấy có câu như thế này, cháu không hiểu!
Long cầm tờ báo Khoa Học, đọc to lên:
- "Phi hành gia có thể bị chết bởi ngạt thở trong các phi thuyền không gian. Nguyên nhân rất lạ lùng: phi hành gia ngạt thở bởi chính hơi thở của mình. Đó là một trong những nguy hiểm lớn nhất phi hành gia có thể gặp phải khi "bay trong không gian". Tại sao kỳ vậy chú? Tại sao phi hành gia bị ngạt thở bởi chính hơi thở của mình?
Chú Ba thấy thương mến Long lạ lùng. Chú nghĩ nếu nước nhà không bị họa chiến tranh liên miên thì với những đứa trẻ Việt thông minh, chịu khó học hỏi như Long, dân tộc Việt đâu đến nỗi hèn kém như thế này!
- Chà! Cháu của chú giỏi quá! Dám nghiên cứu cả vệ tinh, phi thuyền nữa! Nè cháu nghe chú giảng đây: Cháu hãy tưởng tượng một phi hành gia đang ngủ trong hỏa tiễn của ông ta. Cháu biết con người sống nhờ oxy chứa trong không khí. Trong phi thuyền, phi hành gia chỉ thở bằng không khí mang theo từ dưới đất lên. Không khí được cung cấp và đổi mới luôn luôn nhờ những cách thức chuyên môn. Nếu không nhờ không khí này phi hành gia sẽ chết!
Long chận lại:
- Thưa chú! Như thế đâu phải phi hành gia chết vì chính hơi thở của mình!
- Khoan đã! Cháu chú hấp tấp quá. Chú đã nói hết đâu! Cháu nhớ rằng trong không gian không còn trọng lực nữa, tất cả mọi vật không có trọng lượng. Mọi vật sẽ dính cứng vào chỗ người ta để nó. Các phần tử của không khí cũng vậy. Nói như thế nghĩa là không khí ở trong phi thuyền bất động. Nếu phi hành gia ở vào trạng thái bất động trong hỏa tiễn (giả sử lúc ông ta ngủ), chất hơi không tinh khiết do ông ta thở ra chứa đầy chất độc thán khí sẽ ứ đọng cứng chung quanh ông ta làm ông ta ngạt thở.
Bé Long cười lên sung sướng:
- À ra thế! Cháu đã hiểu! Nhưng muốn thoát khỏi tai nạn đó, phi hành gia phải làm sao chú?
- Cháu nghĩ xem?
Bé Long nhăn mặt:
- Phải có gió! Để cho không khí chuyển động!
- Đúng! Cháu rất giỏi! Muốn thoát khỏi nguy hiểm trên, các nhà thám hiểm liên hành tinh tương lai phải có bên cạnh một quạt nhỏ để tạo ra một luồng gió nhân tạo.
Bé Long có vẻ như suy nghĩ một điều gì, bỗng dưng vỗ lưng chú Ba một cái bịch, làm chú la:
- Ái cha! Chú đã ốm mà đánh chú như thế này, chú mập sao nổi! Có điều gì thích thú thì nói chú nghe, đừng đánh chú nghe chưa ông mãnh!
Bé Long cười mắc cỡ:
- Cháu sướng quá nên quên! Xin lỗi chú! Cháu vừa nghĩ ra điều này: Mình sống ở dưới đất không bao giờ bị tai nạn trên vì luôn luôn có gió, khi thì gió hiu hiu, khi thì gió mạnh. Phải không chú?
- Phải đấy!
- Nhưng tại sao ở dưới đất có gió hoài vậy chú?
Chú Ba cười:
- Chà! Lại phải giảng thêm cho cháu tôi một vấn đề nữa đây! Muốn hiểu tại sao có gió, chúng ta phải tìm đến nguồn gốc của vấn đề.
Chú ba tằng hắng, rồi nói:
- Trước tiên, trên quả đất có một lực mà trong không gian không có: đó là trọng lực. Trọng lực là sức hút tất cả các vật của quả đất. Nếu cháu bỏ rơi từ trên cao một cục đá, cục đá sẽ rơi xuống đất. Nếu cục đá có thể xuyên qua mặt đất, cháu biết cục đá đó sẽ đi đến đâu không?
- Thưa chú có lẽ đến tận trung tâm trái đất.
- Đúng! Nhờ sức hút giữa quả đất, tất cả mọi vật đều có một trọng lượng tùy thuộc vào trọng khối của quả đất. Thật vậy, cùng một vật nếu ở mặt trăng sẽ cân nhẹ hơn ở mặt đất sáu lần bởi vì trọng khối của mặt trăng nhỏ hơn trọng khối của quả đất.
- Thưa chú! Trọng khối và trọng lượng khác nhau như thế nào?
- Về phương diện vật lý học, trọng khối và trọng lượng là hai khái niệm hoàn toàn khác nhau. Chữ trọng khối rất khó định nghĩa. Có nhiều tự điển định nghĩa như sau: "trọng khối là lượng vật chất chứa trong 1 vật thể. nhưng giữa trọng khối và trọng lượng có thể phân biệt như thế này: Giả sử ta có một vật, lẽ dĩ nhiên vật này có một trọng khối. Trọng lượng là một lực mà sức hút quả đất tác dụng trên trọng khối này. Trọng khối do lượng, trái lại trọng lượng do một lực. Ở một nơi trên quả đất, khi trọng khối tăng thì trọng lượng tăng theo. Trọng lượng một vật thay đổi, trái lại trọng khối không thay đổi. Như chú vừa nói, trọng lượng của cháu ở mặt trăng sẽ nhẹ hơn trọng lượng của cháu ở quả đất 6 lần nhưng trọng khối của cháu vẫn là một không thay đổi!
- Nhức đầu quá! Nghe chú nói thấy mà mệt! Nhưng nếu chú không nói cháu lại tức vì muốn hiểu rõ!
- Bây giờ chú tiếp tục! Không khí là một vật thể, vậy nó phải có một trọng lượng. Không khí bao quanh quả đất, xoay tròn theo quả đất và bị quả đất hút.
Lớp không khí bao quanh quả đất gọi là khí quyển. Theo các nhà bác học khí quyển cao độ 150 km. Nếu lấy tất cả không khí bao quanh quả đất đem cân, cháu sẽ thấy rất... nhẹ... chỉ độ gần 5.000.000.000.000 kg thôi! (5 tỉ tấn) Có người lại còn nghĩ nặng gấp đôi nữa! Vậy mỗi điểm trên vỏ quả đất phải chịu đựng một ít trọng lượng này (1 kg/1 cm2). Cháu hãy tưởng tượng hiện giờ mỗi thân thể chúng ta bị 17.000 kg không khí đè trên đầu!
Long hết hồn đấm mạnh lưng chú Ba cái "bộp":
- Ái chà! Ghê quá vậy chú! Mà sao mình chịu đựng nổi chú? Cháu đâu thấy cái gì nặng đè trên đầu đâu?
Chú Ba vặn vẹo xương sống:
- Chết cái lưng của chú rồi! Mỗi lần nói chuyện với cháu, chắc chú phải mặc áo giáp sắt, chớ không có ngày bị tổn thọ!
Long lại vuốt vuốt cái lưng chú Ba:
- Xin lỗi chú! Cháu quên! Chú giải nghĩa mau mau chú!
Dù đau, chú Ba vẫn cố giảng cho đứa cháu lí lắc hiểu:
- Lẽ dĩ nhiên chúng ta không cảm thấy điều đó vì cơ thể chúng ta có một nội lực thích hợp luôn luôn phát triển để làm quân bình với sức nặng của không khí hay áp lực không khí đè trên ta. Trái lại, nếu áp lực tác dụng trên thân thể ta giảm hoặc tăng một cách bất thường, ta sẽ khó chịu như cảm lạnh v.v...
- Thưa chú! Phải chăng sự thay đổi áp lực là vì không khí trên đầu ta không luôn luôn có cùng một trọng lực? Phải chăng áp lực có thể thay đổi?
- Phải! Áp lực có thể thay đổi! Cháu hãy nghe kỹ phần này vì nó sẽ cho cháu biết gió là gì? Áp lực không khí thay đổi vì hai lý do sau đây:
1) Lý do thứ nhất rất giản dị. Cháu hãy tưởng tượng một người thợ mỏ khi xuống một hố sâu 1000m phải chịu đựng một cột không khí cao hơn 1000m. Trái lại, những người leo núi khi đến đỉnh núi Everest sẽ chịu đựng một cột không khí ngắn hơn... Cháu biết những người leo núi hay những phi công thường dùng những hũ chứa oxy. Tại sao vậy? Các nơi đó không có không khí sao? Là vì ở đó không khí ít nặng và do đó, ít oxy, nên các người trên phải dùng thêm oxy mang theo.
Không khí đè nặng trên mỗi thân thể và cũng đè nặng trên chính nó.
Các lớp không khí trên ép các lớp không khí ở sát mặt đất. Vậy các lớp không khí sát mặt đất nặng hơn. Giả sử có một bình chứa đầy không khí thể tích một mét khối được đặt ngay trên mực nước biển, cháu sẽ thấy trong bình trên một số phân tử không khí nhiều hay ít tùy theo tỉ trọng của không khí nơi đó. Nhưng nếu đem bình chứa này lên đỉnh Everest, cháu sẽ thấy ít phân tử không khí hơn mặc dầu cùng một thể tích lúc này. Người ta tính rằng cứ leo cao từ 5,5 đến 5 km trong cùng một thế tích số phân tử không khí sẽ giảm mỗi lần một nửa.
2) Lý do thứ hai rất quan trọng cho sự thay đổi áp lực là nhiệt độ của không khí. Ta biết rằng, nếu bị ảnh hưởng của nhiệt, của sức nóng, các phân tử của một vật thể dần dần tách xa nhau ra ; trái lại nếu nhiệt độ giảm, hay dưới ảnh hưởng của sự lạnh, các phân tử sẽ dần dần tiến sát khít với nhau. Nhân đây chú xin lạc để giảng cho cháu nghe tại sao mùa đông nước thành băng hay một cách cụ thể gần gũi hơn, tại sao nước lạnh lỏng để trong tủ lạnh biến thành nước đá cứng? Cháu đã biết các phân tử của một chất dắn gắn chặt nhau ; nếu chúng bị tách rời nhau tới một độ nào đó thì chắc chắn sẽ biến thành chất lỏng, nếu rời xa hơn nữa sẽ biến thành chất hơi. Hiện tượng ngược lại cũng đúng. Như trên chú đã nói, khi để ly nước vào tủ lạnh, nhiệt độ giảm dần (lạnh) sẽ làm cho các phân tử nước sít lại gần nhau, gần nhau đến khi gắn chặt vào nhau: nước lỏng biến thành nước đá.
Khi không khí nóng, các phân tử tách xa nhau ra. Trong cùng thể tích một mét khối, không khí nóng có ít phân tử hơn (vậy trọng lượng và áp lực ít hơn). Nếu nói một mét khối không khí ít nặng tức là nói nó rất nhẹ, mà nhẹ thì phải bay lên, còn không khí nặng thì phải thấp xuống. Cháu có thấy bong bóng bơm khinh khí bán ở các đường phố không? Đó là thí dụ cụ thể sự nhẹ thì phải bay lên.
Bé Long nói:
- Thưa chú! Tới đây cháu đã bắt đầu hiểu sự chuyển động của không khí và gió phát sinh như thế nào!
Bỗng chú Ba ngồi vùng dậy, chạy lại ra đi ô mở to lên. Bản Tâm Ca số 4 "Ngồi gần nhau" của Phạm Duy do các giọng nữ hợp ca vang lên một cách thiết tha kêu gọi. Chú lim dim đôi mắt, thả hồn theo lời ca ý nhạc. Đợi chú Ba nghe xong bản nhạc, Long nhắc:
- Chú! Giảng tiếp đi chú!
- Để hiểu rõ gió, nếu có dịp cháu sẽ làm thí nghiệm như sau: Dùng hai cái bình chưa nối nhau bởi các ống đựng một chất lỏng như nước chẳng hạn. Trước khi làm thí nghiệm, cháu thêm vài giọt màu vào 1 bình chứa để xem rõ ràng chất lỏng trộn lẫn như thế nào.
Nếu cháu đun nóng bình chứa A, nước trong bình nầy tăng thể tích và vượt qua ống trên để vào bình chứa B. Vậy áp lực tăng trong bình B này: nước sẽ bị đẩy qua bình chứa A theo ống dưới. Nếu ta tiếp tục đun bình chứa A, sự chuyển động sẽ tiếp tục. Ở không khí cũng vậy, trong một vùng nóng, 1 cột không khí nóng bay lên tạo thành 1 vùng có áp lực thấp (không khí ít nặng). Chính các cột không khí nóng này làm các máy bay không động cơ chạy được. Bấy giờ, ở một vùng xa hơn, không khí lạnh rơi xuống tạo thành một vùng có áp lực cao. Ở mặt đất, không khí chuyển từ vùng có áp suất cao đến vùng có áp suất thấp: đó chính là GIÓ.
Long la to:
- Hay quá! Cháu đã hiểu gió phát sinh như thế nào!
Chú Ba nghiêm trang:
- Nguyên nhân chánh tạo ra gió là trọng lực quả đất lôi kéo các khối không khí. Các khối không khí nầy tự di chuyển để tìm thăng bằng, vì thế các lớp nặng xuống thấp và các lớp nhẹ bay lên cao. Nhưng sự thăng bằng nầy không chắc chắn. Có nhiều lý do làm nó xáo trộn và do đó làm không khí chuyển động như:
1. - Khí quyển hấp thụ tia sáng mặt trời làm không khí nóng (ở thể tích bằng nhau, không khí nóng nhẹ hơn không khí lạnh)
2. - Dưới tác dụng của tia sáng mặt trời, đất hấp thụ nhiệt và truyền nhiệt này cho phần không khí sát mặt đất.
3. - Hơi nước trộn lẫn với không khí. Ở cùng một thể tích không khí chứa hơi nước rất nhẹ bởi vì các phân tử nước rất nhẹ.
4. - Gió thổi gần mặt đất có thể bị ngừng, bị xáo trộn hay thay đổi các đặc tính khi gặp các chướng ngại vật như núi, thung lũng v.v...
Các ảnh hưởng trên có rất nhiều hậu quả. Giả sử như dưới ảnh hưởng mặt trời, có 1 khối không khí bay lên vùng xích đới, trong khi đó lại có 1 khối không khí lạnh tích tụ ở cực. Hơn nữa, sự quay tròn của quả đất làm biến đổi các chuyển động trên.
Cháu đã thấy gió bị ảnh hưởng bởi rất nhiều yếu tố, do đó một đôi khi các tiên đoán về thời tiết sai. Đó là điều không đáng ngạc nhiên!
Bé Long chạy lại bàn rót cho chú Ba thêm 1 ly nước trà và pha thêm vào 3 muỗng cà phê đường cát trắng. Chú Ba uống một hơi.
- Thưa chú! Có mấy loại gió chú?
- Có nhiều! Để chú nhớ lại xem! Đầu tiên là gió mậu dịch. Đây là loại gió "cố định" luôn luôn thổi theo một chiều nào đó. Gió mậu dịch thổi từ vùng chí tuyến đến vùng xích đạo, từ hướng Đông Bắc đến Tây Nam trong bắc bán cầu (gió mậu dịch bắc), từ Đông Nam đế Tây Bắc trong nam bán cầu (gió mậu dịch nam).
- Thưa chú! Vậy thì gió mậu dịch bắc đi lệch về phía phải, còn gió mậu dịch nam đi lệch về phía trái, phải không chú?
- Phải! Đó là do sự quay của địa cầu. Sau gió mậu dịch cháu sẽ gặp gió mùa. Gió mùa chỉ xuất hiện trong 1 thời kỳ nào đó của 1 năm. Về mùa đông, gió mùa thổi từ vùng dưới nhiệt đới của những đại lục (nhất là Á châu) đến biển cả và ngược lại, gió mùa thổi từ biển cả vào đại lục. Cuối cùng, cháu sẽ gặp những loại gió "thay đổi" như gió ấm mùa xuân, gió bấc, gió đông nam... Các loại gió này đổ mới luôn trong những chặng thời gian bất thường, mỗi loại có tính chất riêng biệt. Ngoài ra, cháu nên nhớ người ta đo tốc lực của gió bởi 1 dụng cụ gọi là phong kế.
- Còn chiều, hướng của gió! Làm sao biết được chú?
- Thật sự về phương diện này ta chỉ cần biết gió từ đâu đến. Một luồng gió Đông Nam là một luồng gió đến từ hướng Đông Nam (lẽ dĩ nhiên thổi đến Tây Bắc). Đây là một sự kiện hết sức thường. Điều quan trọng là chỉ cần biết gió sẽ thổi từ đâu đến?!
- Tại sao vậy chú?
- Tại khi biết gió từ đâu đến, ta mới biết phẩm chất của nó được. Chẳng hạn như gió đến từ hướng Nam sẽ nóng, từ hướng Bắc sẽ lạnh, từ hướng Tây sẽ khô, còn từ hướng Đông sẽ có mưa vì gió phải đi ngang qua đại dương.
- Vậy làm sao biết được gió từ đâu đến chú?
- Rất khó xác định vì ở dưới đất gió thường gặp các chướng ngại vật như nhà cửa, hay hố làm gió đổi chiều và biến thành gió lốc. Vì thế muốn biết gió từ đâu đến ta phải quan sát ở các nơi trống trải hoặc cao. Có nhiều phương pháp chuyên môn, nhưng có hai phương pháp cháu có thể thực hiện được:
1. - Cháu cầm một nắm cát, hoặc đất hoặc bụi, bỏ rơi từ từ thành những tia thật mỏng. Cháu sẽ thấy ngay gió thổi từ hướng nào đến.
2. - Cháu tẩm ướt 1 ngón tay. Cảm giác mát lạnh về phía nào của ngón tay sẽ cho cháu biết hướng của gió.
Ngoài ra ở các phi cảng người ta thường dùng "ống để thông gió". Đây chỉ là 1 ống vải hết sức đơn giản, miệng mở bởi một vòng tròn bằng sắt. Quan trọng là trục ngang phải chuyển động.
Bác Ba béo tai bé Long:
- Bây giờ đến phiên chú hỏi nhá? Trả lời sai, chú đánh 5 roi!
Bé Long cười:
- Chú hỏi đi! Sức mấy mà cháu ngán!
Chú Ba lấy mắt kính ra lau, rồi lại đeo vào:
- Rán mà nghe nhé! Chú nói về gió ngày và gió đêm. Dịp hè vừa qua, đi ra Cấp tắm biển. Nếu để ý cháu sẽ thấy ban ngày gió thổi từ biển vào đất liền và ban đêm thì trái lại, gió thổi từ đất liền ra biển. Tại sao vậy cháu?
Bé Long rất thông minh, suy nghĩ một chút rồi trả lời:
- Thưa chú! Đó là vì ban ngày, mặt đất nóng nhanh hơn mặt biển ; áp lực xuống thấp trong vùng đất nóng và tăng trên mặt biển: vậy gió thổi từ biển vào đất liền. Trái lại ban đêm đất lạnh rất mau, còn biển vẫn giữ nhiệt hấp thụ lúc ban ngày. Vậy trên mặt biển nóng hơn trên mặt đất: gió thổi từ đất liền (vùng áp lực cao) ra biển (vùng áp lực thấp).
Chú Ba âu yếm nhìn bé Long:
- Giỏi! Cháu chú giỏi! Xứng đáng là học sinh trường TINH THẦN!
Nói xong, chú Ba lại tủ sách lấy một quyển sách bìa cứng chữ vàng rất đẹp, mở ra cho bé Long xem 1 bản đồ. Bé Long thấy đó là bản đồ Âu Châu nhưng hơi lạ là có những đường ngoằn ngoèo đè lên trên. Biết ý, chú Ba giải thích ngay:
- Các đường mà cháu thấy đó là đường đẳng áp. Đường đẳng áp là đường nối liền tất cả các điểm trên mặt dất có áp lực giống nhau. Nếu đường đẳng áp khép kín thành vành khuyên chung quanh 1 vùng nào đó và nếu trong vùng đó, áp lực thấp nhất ở ngay trung tâm và tăng dần ra vùng ngoài, vùng đó gọi là vùng sinh gió lốc. Trong vùng nầy, tất cả gió bên ngoài sẽ bị lôi cuốn vào trung tâm nó. Trái lại, trong vùng phản phong, áp lực tăng từ vùng ngoài vào trong, còn gió thổi từ trong ra ngoài, như bình chứa nước quá đầy nước phải tràn ra.
Trong khi bé Long xem xét bản đồ, chú Ba tiếp:
- Hồi xưa, các tàu chạy buồm nên lúc đó gió giữ vai trò vô cùng quan trọng. Hiện giờ, gió vẫn còn giữ vai trò mặc dầu kém hơn trong ngành hàng hải hiện đại và hàng không.
Bé Long cười:
- Mai chú dẫn cháu đi Long Vân xem phim Gánh xiệc lớn nhất thế giới nhe chú!
Chú Ba vỗ đầu bé Long:
- Bỏ đi tám! Nghèo mà ham!
Chú cháu cười vang...
HOÀNG ĐĂNG CẤP
(Trích từ bán nguyệt san Tuổi Hoa số 52, ra ngày 1-9-1966)
