274. Sự khác biệt về nhiệt độ giữa nước sông và nước suối, điều đã dấy lên thắc mắc của bạn đọc Indigena (tr. 491), có thể bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân, trong đó nguyên nhân chính và chắc chắn nhất chính là sức nóng bên trong lòng đất. Một thực tế ai cũng rõ là nhiệt độ này tăng lên theo một tỷ lệ đáng kể khi ta càng xuống sâu, tạo ra sự chênh lệch vài độ giữa nhiệt độ bề mặt Trái Đất và ở độ sâu 500 hoặc 600 foot; từ đó tất nhiên làm tăng nhiệt độ của tất cả các mạch nước ngầm vốn bắt nguồn từ những độ sâu dù chỉ là vừa phải, đồng thời bảo vệ chúng hoàn toàn khỏi tác động của giá lạnh — thứ vốn không thể thâm nhập sâu hơn 3 hoặc 4 foot vào lòng đất.
275. Có thể nêu ra rất nhiều dẫn chứng về ảnh hưởng mạnh mẽ của sức nóng nội tại này. Chẳng hạn, các dòng sông băng trên dãy Alps thường bao phủ một vùng rộng ba hoặc bốn dặm vuông, với một khối băng dày tới 400, 500, hoặc thậm chí 600 foot, nhờ đó chặn đứng hoàn toàn hơi ấm bên ngoài tiếp cận với mặt đất; thế nhưng, sự bức xạ nhiệt từ chính lòng đất lại mạnh mẽ đến mức làm tan băng rất nhanh, tạo ra những dòng chảy có kích thước không hề nhỏ bên dưới lớp băng. Vào mùa hè, nhiệt độ của các dòng chảy này, theo tôi được biết và trong giới hạn có thể xác định được, thấp hơn không bao nhiêu độ so với các dòng suối lộ thiên; và sự bức xạ nhiệt từ làn nước của những dòng chảy này tạo ra các vòm họng bên dưới lớp băng, thường cao hơn mặt nước từ 40 foot đến 50 foot. Chỉ cần nhìn qua là ta có thể thấy rõ rằng những vòm họng này không phải do sức chảy của dòng nước tạo ra — vốn chỉ khoét một cái hang nham nhở vừa đủ cho dòng chảy qua —, mà là nhờ sức nóng tỏa ra từ dòng nước, tạo cho mái vòm chiều cao đáng kinh ngạc cùng hình dáng đều đặn một cách đẹp đẽ.
Những dòng chảy này vẫn tiếp tục duy trì ngay cả trong mùa đông lẫn mùa hè, dù lưu lượng có ít hơn; và chính quá trình này là nhân tố chính ngăn không cho sông băng phình to thêm. Bởi lẽ, sự tan băng ở bề mặt nhìn chung không đáng kể, ngay cả trong mùa hè, khi gió lạnh buốt, mặt trời có ít sức nóng, và những đợt sương giá nhẹ xuất hiện thường xuyên vào ban đêm. Cũng chính sự tan chảy phía dưới lớp băng này (ta có thể gọi là sự tan chảy dưới băng) đã làm cho băng tách khỏi mặt đất, tạo ra — hoặc đúng hơn là dung dưỡng — chuyển động trượt xuống không ngừng nghỉ, đúng như câu thơ:
"Khối băng lạnh lùng và thao thức của sông băng
Cứ dịch chuyển xuôi dòng qua từng ngày."
276. Nhưng bằng chứng mạnh mẽ và nổi bật hơn lại đến từ các thí nghiệm được thực hiện trong những mỏm hầm mỏ có độ sâu lớn. Ở độ sâu từ 60 foot đến 80 foot, nhiệt độ của Trái Đất, theo tôi được biết, là như nhau ở mọi thời điểm và mọi nơi; và bên dưới độ sâu này, nhiệt độ tăng dần lên. Gần Bex, thuộc Valais, có một trục mỏ thẳng đứng sâu tới 677 foot, tức khoảng 732 foot theo hệ đo lường Anh, với một vũng nước ở đáy mà nhiệt độ đã được Saussure đo đạc. Ông không cho biết mình đã sử dụng nhiệt kế Réaumur hay nhiệt kế bách phân, nhưng kết quả thí nghiệm của ông như sau: Trong một ngách mỏ phụ liên thông với trục chính nhưng đã bị bỏ hoang, do đó không chịu ảnh hưởng bởi hơi thở hay sức nóng của đèn đuốc, ở độ sâu 321 foot 10 inch tính từ mặt đất, nhiệt độ của nước và không khí hoàn toàn giống nhau, ở mức 11½°; hoặc nếu dùng nhiệt kế bách phân thì là 52⅘ độ F; còn theo nhiệt kế Réaumur là 57⅞ độ F.
277. Ở một ngách mỏ khác, cách mặt đất 564 foot, nước và không khí cũng có chung nhiệt độ là 12½°, tương đương 54⅘ hoặc 60¼ độ F. Vũng nước ở đáy, ở độ sâu 677 foot, đạt 14°, tức 57½ hoặc 63¼ độ F. Do đó, tỷ lệ gia tăng nhiệt độ càng lớn hơn khi ta xuống sâu hơn, bởi vì khoảng cách chênh lệch 113 foot giữa đáy giếng khai thác và ngách mỏ thấp nhất lại tạo ra sự khác biệt về nhiệt độ lớn hơn so với khoảng cách chênh lệch 243 foot giữa ngách mỏ thấp nhất và ngách mỏ phía trên. Sức nóng này càng trở nên đáng chú ý hơn khi ta xét đến việc nước ở đây có lẫn muối; quả thực, Saussure dường như nghiêng về giả thuyết cho rằng đây là hiện tượng ngẫu nhiên, có lẽ do sự cháy của quặng pyrit hoặc các nguyên nhân khác trong lòng núi ("Voyages dans les Alpes", t. IV, chương 50). Quả thực, mọi thí nghiệm loại này đều dễ dẫn đến sai sót do sự xuất hiện thường xuyên của các mạch nước nóng cùng các nguyên nhân ngẫu nhiên khác làm tăng nhiệt độ. Người ta luôn thấy nước dưới đáy các hồ sâu lạnh hơn bầu khí quyển vài độ, ngay cả khi nước ở mặt hồ ấm hơn; nhưng hiện tượng này có thể được giải thích bằng sự khác biệt về trọng lượng riêng của nước ở các mức nhiệt độ khác nhau. Hơn nữa, vì sức nóng của mặt trời và bầu khí quyển vào mùa hè lớn hơn nhiệt độ trung bình của Trái Đất ở các độ sâu vừa phải, nên nước ở đáy hồ, dù có đạt đến mức nhiệt của đất đi chăng nữa, thì vẫn phải lạnh hơn nước ở bề mặt — nơi thường trở nên ấm hơn không khí do tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Những nguyên nhân tương tự cũng chi phối nhiệt độ của nước biển; và hàm lượng muối bão hòa cao hơn ở các tầng nước sâu càng làm cho nước dễ nhiễm lạnh hơn nữa. Các dòng hải lưu ngầm từ hai cực chảy tới, cùng hiện tượng chìm xuống của khối nước có nhiệt độ thấp sinh ra từ sự tan chảy của những tảng băng trôi dạt vào các vùng vĩ độ ấm hơn, càng góp phần hạ thấp hơn nữa nhiệt độ của vùng biển sâu. Do đó, nếu nhiệt độ của đại dương ở những độ sâu lớn được ghi nhận là không thấp hơn bề mặt bao nhiêu độ, thì đó sẽ là bằng chứng nổi bật về tác động sinh nhiệt của lòng đất; tuy nhiên, tôi chưa được rõ kết quả của các thí nghiệm đã thực hiện về vấn đề này.
278. Do đó, chúng ta đành phải bằng lòng với một thực tế đã được xác định rõ ràng rằng: nhiệt độ của Trái Đất, ngay cả ở những độ sâu chỉ vài foot, chưa bao giờ hạ xuống tới điểm đóng băng ở các vùng ôn đới; và ở độ sâu 60 foot, nhiệt độ ấy luôn ổn định quanh năm — cao hơn hẳn bầu khí quyển vào mùa đông và thấp hơn đáng kể vào mùa hè. Vì vậy, nước suối vốn có nguồn từ độ sâu đáng kể, khi vừa phun lên sẽ mang mức nhiệt độ trung bình này; trong khi đó, sau khi đã chảy đi một quãng đường, nó sẽ dần mang nhiệt độ của bầu khí quyển, hoặc thậm chí ấm hơn vào mùa hè nhờ tác động của mặt trời, dù là chiếu trực tiếp hay do phản xạ và bức xạ từ lòng suối. Bên cạnh mức nhiệt độ ổn định trong bản thân dòng nước, nước suối hoặc nước giếng thường có mái che; và ngay cả khi để lộ thiên, nếu giếng rất sâu, nước cũng không bị đóng băng, hoặc nếu có thì rất nhẹ, bởi vì sương giá chỉ phát huy hết uy lực khi có sự lưu thông tự do của không khí. Tại các ao hồ lộ thiên, hễ chỗ nào có bụi cây rủ bóng xuống mặt nước thì lớp băng ở đó rất mỏng manh. Giả thuyết của bạn Indigena cho rằng trong nước sông có chứa các hạt đất đá khiến nó dễ nhiễm lạnh hơn nước suối là điều không thể đúng; bởi nếu vậy thì tỷ lệ nhiệt độ giữa chúng phải giống nhau trong cả mùa đông lẫn mùa hè, nhưng thực tế không phải như thế. Hơn nữa, trong các mạch nước khoáng hoặc thậm chí các mạch nước ngầm thông thường thường chứa nhiều hạt đất đá hơn so với nước sông trong vắt — với điều kiện nước sông không bị vẫn đục bởi các tạp chất bên ngoài —, bởi nước có xu hướng lắng đọng các hạt đất đá mà nó đang mang theo lơ lửng.
279. Cũng rõ ràng rằng, giả thuyết của ông Carr (tập V, tr. 395) liên quan đến hiện tượng băng đáy — cho rằng những hòn đá dưới đáy sông hấp thụ độ lạnh lớn hơn, hay nói chính xác hơn, mất đi nhiều nhiệt lượng hơn so với nước — là một giả thuyết sai lầm. Bạn J. G. đã nêu rõ các lý do ở trang 770; và các dòng sông băng ở Thụy Sĩ là một ví dụ nhãn tiền cho chúng ta. Khi một hòn đá rơi xuống một dòng sông băng có kích thước đáng kể, nhưng không lớn hơn 1 foot hoặc 18 inch đường kính, nó sẽ hấp thụ sức nóng của mặt trời, làm tan lớp băng bên dưới nó và chìm dần vào lòng sông băng. Nhưng hiệu ứng này không hề chấm dứt khi hòn đá chìm xuống bên dưới vũng nước do chính nó tạo ra như người ta vẫn tưởng; trái lại, nó tiếp tục hấp thụ nhiệt từ các tia nắng mặt trời, dùng bức xạ của mình để giữ cho lớp nước phía trên luôn ở thể lỏng, đồng thời lún sâu hơn vào khối băng cho đến khi vượt khỏi tầm với của ánh nắng mặt trời. Khi ấy, vũng nước do nó tạo ra không còn được giữ ở thể lỏng nữa và hòn đá bị vùi lấp hẳn trong băng. Tuy nhiên, vào mùa hè, nước vẫn được giữ ở thể lỏng; và những cái giếng hình tròn hình thành theo cách này xuất hiện rất thường xuyên trên các dòng sông băng, đôi khi vào buổi sáng còn được phủ một lớp vỏ băng mỏng.
Như vậy, những hòn đá ở đáy các dòng chảy có xu hướng làm tăng nhiệt độ của nước lên chứ không phải làm giảm đi. Liệu có khả năng nào trong sự chuyển động cuồn cuộn của một dòng suối tại đáy của nó, nếu quá dữ dội, những khoảng chân không nhỏ nhoi và chớp nhoáng có thể được hình thành, qua đó làm gia tăng mức độ khắc nghiệt của cái lạnh hay không?
Herne Hill, ngày 2 tháng 9 năm 1836.
CHÚ THÍCH:
[31] Tạp chí Lịch sử Tự nhiên của London (London's Magazine of Natural History), tập IX, tr. 533-536. — Ban Biên tập.
[32] Thắc mắc đó nguyên văn như sau:
Một câu hỏi về nguyên nhân gây ra sự khác biệt về nhiệt độ giữa nước sông và nước suối vào cả mùa hè lẫn mùa đông. — Vào mùa hè, nước sông ấm hơn hẳn nước suối; trong những đợt sương giá khắc nghiệt của mùa đông, nó lại lạnh hơn; và khi dòng suối bị đóng băng bề mặt, nước suối — tức là nước giếng khơi hoặc giếng bơm — lại không hề bị ảnh hưởng bởi sương giá. Sự khác biệt này bắt nguồn từ việc bề mặt nước sông phơi bày dưới ảnh hưởng trực tiếp của mặt trời vào mùa hè, và dưới tác động của sương giá vào mùa đông, trong khi nước giếng có mái che nên được bảo vệ khỏi những sức mạnh ấy? Hay trong nước sông, do các hạt đất đá nó chứa đựng, có độ nhạy cảm cao hơn đối với nóng và lạnh? — Indigena. Ngày 19 tháng 4 năm 1836. — Ban Biên tập.
