Con người có thể sống ở dưới lòng đất sâu bao nhiêu km?

Trước hết chúng ta cần xác định phải xuống đến độ sâu nào để có áp suất khí quyển tăng lên một phần nghìn. Áp suất chuẩn của khí quyển là bằng áp suất của một cột thủy ngân cao 760 milimet. Nếu như chúng ta không ngập trong không khí mà là trong thủy ngân thì để có áp suất tăng lên một phần ngàn, chúng ta chỉ cần xuống sâu thêm 760/1000 = 0,76 mm. Trong không khí dĩ nhiên chúng ta phải xuống sâu hơn, cụ thể là không khí nhẹ hơn thủy ngân bao nhiêu lần thì chúng ta phải xuốngsâu thêm bấy nhiêu lần— 10500 lần. Nghĩa là để cho áp suất tăng lên một phân ngàn, chúng ta phải xuống sâu thêm không phải 0,76 mm như trong thủy ngân, mà 0,76-10500 mm « 8 m. Cứ mỗi khi chúng ta xuống sâu thêm được 8 m thì áp suất lại tăng thêm lên được một phần ngàn so với lớp 8 m trước đó V. V..[1]. Dù cho chúng ta đang ở vào bất cứnơi nào trên Trái Đất—ở tận «trên trời xanh» (22 km), ở trên đỉnh núi Everet (9 km) hay ở gần mực nước đại dương,—để áp suất khí quyển tăng lên được một phần ngàn so với đại lượng ban đầu, chúng ta phải xuống sâu thêm 8 m. Do đó mà có bảng tăng áp suất không khí sau đây theo chiều sâu:

Ở mực sâu                              Áp suất chuẩn

của Trái Đất                          (760 mm cột thủy ngân)

1 - 8 m                                    (1,001)¹của áp suất chuấn

2-8      m                                             (1,001)²                      „

3-8      m                                             (1,001)³                      „

4-8      m                                             (1,001)⁴                      "

Và nói chung ở mực sâu n- 8 m, áp suất khí quyển lớn hơn áp suất chuẩn (1.001)ⁿ lần, và chừng nào áp suất còn chưa lớn lắm thì mật độ không khí cũng tăng lên bấy nhiêu lần (định luật Bôi — Mariôt).

Chúng ta nhận thấy trường hợp đã nêu trong tiểuThuyết nói về độ sâu vào lòng Trái Đất cả thảy chỉ có 48 km, và vì thếmà việc làm yếu lực hút và liên quan đên nó là sự giảm trọng lượng của không khí, có thể bỏqua trong khi tính toán.

Bây giờ chúng ta có thể tính xem áp suất mà các nhà du hành dưới đất của Giuyn Vecnơphải chịu đựng ở độ sâu 48 km (48000 m), có lớn không. Trong công thức của chúng ta n = 48000/8 = 6000. Chúng ta phải tính (1,001 )ⁿ. Bởi vì cứ ngồi nhân con số1,001 với chính bản thân nó đến 6000 lần—một việc làm dễ chán và tốn nhiều thời gian, do đó chúng ta nên dùng đến loga, mà như nhà thiên văn Laplaxơ đã nói: dùng loga giảm được sức lao động, làm tăng tuổi thọ lên hai lần cho những người thực hiện các phép tính[2].Khi lấy loga chúng ta tìm được loga thập phân của ẩn sốx:

lgx = 6000.lg 1,001 = 6000.0,00043 = 2,6

Biết lg x=2,6 ta tìm được ẩn sốx = 400.

Như vậy, ở độ sâu 48 km áp suất khí quyển 400 lần lớn hơn áp suất chuẩn; mật độ không khí ở áp suất đó tăng lên, như thực nghiệm đã cho thấy, đến 315 lần. Vì vậy mà thật là đáng ngờkhi Giuyn Vecnơ cho biết các nhà du hành dưới đất không hềgì, chỉ bị «nhói tai»... Thếnhưng trong cuốn tiểu thuyết còn nói con người đã xuống được đến các độ sâu 120 và thậm chí đến 325 km. Áp suất không khí ở các độ sâu này phải là rất lớn, lớn đến khủng khiếp; còn con người thì chỉ có khảnăng thích ứng được với áp suất không khí không lớn hơn 3 atmôtphe.

Nếu như cứ theo công thức trên để tính xem ở độ sâu nào thì không khí trởnên «đặc» như nước, nghĩa là đặc hơn 770 lần, thì chúng ta sẽ có con sốđó là 53 km. Nhưng kết quả đó không đúng, bởivì khi áp suất lớn, mật độ của chất khí không còn tỷ lệ với áp suất nữa. Định luật Bôi — Mariot hoàn toàn đúng đối với các áp suất không lớn quá một trăm atmôtphe. Sau đây là các sốliệu về mật độ không khí thu được trên thí nghiệm:

Áp suất, atm 200     400     600     1500   1800   2100

Mật độ, đ. v. 190     315     387     513     540     564

tương đôi

Mật độ không khí như chúng ta đã thấy, tăng chậm hơn mức độ tăng áp suất. Thật là uổng công khi nhà khoa học của Giuyn Vecnơ hy vọng đạt đến độ sâu có không khí «đặc» hơn nước, — điều đó nhà khoa học chẳng phải chờ đợi, bởi vì không khí đạt đến mật độ của nước chỉ ở áp suất 3000 atm, và sau đó hầu như không nén được nữa. Để làm cho không khí chuyển sang trạng thái lỏng chỉbằng áp suất mà không kèm theo hóa lạnh cực mạnh (dưới — 146° C) thì điều đó hoàn toàn không thểcó được.

Tuy vậy công bằng mà nói, cuốn tiểu thuyết của Giuyn Vecnơ ra đời rất sớm, trước khi biết được các sự kiện vừa được nêu ở trên. Dù không sửa lại các đoạn tường thuật, nhưng điều đó cũng sẽ thanh minh cho tác giả.

Chúng ta còn sử dụng công thức nêu ở trên đểtính chiều sâu lớn nhất của giếng đó, nơi con người có thể làm việc mà không có hại gì cho sức khỏe. Áp suất không khí cao nhất mà cơ thể chúng ta có thể chịu đựng nổi, — 3 atm. Ký hiệu chiều sâu phải tìm của giếng mỏ là X, chúng ta có phương trình

(1,001)^x/8= 3, Từ đó (lấy loga) chúng ta tính x= 8,9 km.

Vậy là con người có thể hoạt động ở độ sâu 9 km mà không có hại gì cả. Giá mà Thái Bình Dương bỗng nhiên cạn hết nước thì con người có thể sống hầu hết khắp mọi nơi ở đáy của nó.