Hai dòng sông gặp nhau mà không hoà màu ngay vì nước của chúng khác nhau về độ nặng (do nhiệt độ, lượng phù sa, chất hoà tan) và chảy với tốc độ khác nhau, trong khi dòng sông lớn thường chảy khá êm, ít xáo trộn ngang. Hai khối nước chảy cạnh nhau, chỉ trộn dần qua các xoáy ở đường ranh giới, nên vệt hai màu có thể kéo dài vài trăm mét đến vài chục cây số. Chúng không "từ chối" hoà vào nhau; chúng chỉ trộn chậm.
Những chỗ hợp lưu nổi tiếng
Ở Việt Nam, cảnh quen thuộc nhất là ngã ba Bạch Hạc ở Việt Trì (Phú Thọ), nơi sông Lô đổ vào sông Hồng, ngay dưới đoạn sông Đà nhập vào sông Thao; sách vở thường gọi đây là nơi hợp lưu của ba sông Thao, Đà, Lô. Người đứng trên đê hay xem ảnh chụp từ trên cao nhiều khi thấy vệt nước đỏ nâu đục của sông Hồng chạy cạnh vệt nước xanh hơn của sông Lô một quãng trước khi lẫn vào nhau, rõ hay mờ tuỳ mùa. Tên "sông Hồng" vốn gắn với màu đỏ của phù sa đất đỏ vùng thượng nguồn.
Trên thế giới, những hợp lưu được chụp nhiều nhất:
| Nơi gặp | Hai dòng | Vì sao khác màu |
|---|---|---|
| Gần Manaus (Brazil) | Sông Negro màu đen như trà và sông Solimões màu vàng nâu | Negro chứa nhiều chất hữu cơ hoà tan từ rừng ngập, ít phù sa; Solimões nhiều phù sa từ dãy Andes; khác cả nhiệt độ và tốc độ. Hai dải màu chạy cạnh nhau hàng cây số |
| Passau (Đức) | Sông Inn xanh đục, sông Danube sẫm hơn, sông Ilz nâu sẫm | Inn mang bột đá từ sông băng Alps; Ilz chảy qua vùng đất than bùn |
| Ngã ba Bạch Hạc (Việt Nam) | Sông Hồng đỏ nâu với sông Lô xanh hơn | Lượng và màu phù sa khác nhau theo lưu vực; các hồ thuỷ điện ở thượng nguồn giữ lại một phần phù sa |
| Cửa sông ra biển | Nước sông đục và nước biển xanh | Nước ngọt nhẹ hơn nước mặn, nổi lên trên thành một vệt rộng |
Lý do thứ nhất: hai dòng nước không nặng như nhau
Khối lượng riêng của nước sông phụ thuộc vào:
- Nhiệt độ: nước ấm nhẹ hơn nước lạnh (trong khoảng nhiệt độ thường gặp ở sông).
- Phù sa lơ lửng: nước đục nhiều phù sa nặng hơn nước trong.
- Chất hoà tan: muối, khoáng hoà tan làm nước nặng hơn. Rõ nhất ở cửa sông, nơi nước biển mặn nặng hơn hẳn nước sông.
Khi hai khối nước có độ nặng khác nhau gặp nhau, chúng có xu hướng xếp lớp: nước nhẹ trườn lên trên, nước nặng chui xuống dưới, thay vì trộn ngay. Sự phân tầng này hãm các xoáy trộn theo chiều đứng. Ở cửa sông, ảnh vệ tinh cho thấy những vệt nước đục toả ra biển rất rộng, vì nước sông ngọt nổi trên nước biển mặn.
Lý do thứ hai: dòng chảy "theo làn"
Muốn hai chất lỏng trộn đều, phải có chuyển động khuấy chúng theo chiều ngang. Một dòng sông rộng có nhiều xoáy nhỏ, nhưng các xoáy ấy chủ yếu trộn nước theo chiều đứng (từ đáy lên mặt) và trong phạm vi hẹp. Trộn theo chiều ngang, từ bờ này sang bờ kia, diễn ra chậm hơn nhiều. Trong khi đó dòng sông chảy xuôi rất nhanh. Kết quả: trước khi hai khối nước kịp trộn hết theo bề ngang, chúng đã cùng nhau chảy xuống hạ lưu một quãng dài.
Hình dung hai làn xe trên đường cao tốc chạy cùng chiều: xe chủ yếu chạy thẳng, chỉ thỉnh thoảng có xe chuyển làn. Phải qua một đoạn rất dài thì xe hai làn mới lẫn đều. Các nhà thuỷ văn đo được rằng ở những sông lớn, quãng đường để trộn đều hoàn toàn theo bề ngang có thể là hàng chục cây số, tuỳ độ rộng, độ sâu và độ uốn khúc của sông.
Lý do thứ ba: tốc độ khác nhau và ranh giới xoáy
Khi hai dòng chảy với tốc độ khác nhau áp sát, ở ranh giới hình thành một dải xoáy cuộn, giống như khói thuốc bị gió xé thành những vòng lượn. Nhìn từ trên cao, đường ranh giới giữa hai màu nước không phải đường thẳng mà là những cuộn xoáy, mảng màu lấn qua lấn lại. Chính các xoáy này dần dần trộn hai dòng vào nhau. Càng xuống hạ lưu, dải trộn càng rộng ra, cho tới khi cả sông một màu.
Những chỗ sông uốn khúc mạnh, có ghềnh, có trụ cầu hay đá ngầm làm dòng chảy xáo trộn mạnh, giúp hai màu hoà nhanh hơn hẳn.
Vì sao màu nước sông khác nhau
- Đỏ nâu, vàng đục: nhiều phù sa đất đỏ, đất sét lơ lửng (sông Hồng mùa lũ).
- Xanh trong: ít phù sa, ánh sáng xuyên sâu, nước có màu xanh tự nhiên và phản chiếu trời; hồ chứa phía trên giữ bớt phù sa.
- Đen như trà: nhiều chất hữu cơ hoà tan từ lá mục, đất than bùn (sông chảy qua rừng ngập, đầm lầy).
- Xanh sữa: bột đá cực mịn từ sông băng (sông vùng núi cao lạnh).
Màu nước sông Việt Nam thay đổi theo mùa: mùa lũ nước đục đỏ, mùa cạn trong hơn. Vì vậy cảnh hai màu ở ngã ba sông cũng rõ hay mờ tuỳ thời điểm và tuỳ trận mưa ở từng lưu vực.
Hiểu lầm thường gặp
- "Hai dòng nước không bao giờ hoà vào nhau." Trên mạng hay lan truyền ảnh kèm lời rằng hai dòng nước "không thể trộn lẫn". Thực tế chúng luôn trộn, chỉ chậm, và xuống hạ lưu đủ xa thì một màu.
- "Có một bức màng vô hình ngăn hai dòng." Không có màng nào. Ranh giới là vùng xoáy nơi hai khối nước đang trộn, nhìn gần thấy mờ dần chứ không sắc lẹm.
- "Nước xanh là nước sạch, nước đục là nước bẩn." Nước đục phù sa là tự nhiên, phù sa bồi đắp đồng bằng. Nước trong vẫn có thể ô nhiễm. Màu không cho biết nước có uống được hay không.
Tự quan sát / tự thử an toàn
- Xem ảnh vệ tinh. Mở bản đồ vệ tinh trên điện thoại, tìm ngã ba Bạch Hạc ở Việt Trì, cửa sông Hồng ra biển, cửa các sông ở đồng bằng sông Cửu Long. So các ảnh chụp ở mùa khác nhau nếu ứng dụng cho phép xem ảnh lịch sử.
- Hai dòng trong khay. Pha một cốc nước muối đậm có nhỏ màu thực phẩm đỏ và một cốc nước ấm nhỏ màu xanh. Rót đồng thời, thật chậm, từ hai đầu của một khay nhựa dài hơi nghiêng. Hai màu chạy cạnh nhau và xếp lớp trước khi trộn dần. Rót nhanh, khuấy mạnh thì chúng trộn ngay.
- Nước ngọt nổi trên nước mặn. Đổ nước muối đậm vào một cốc trong. Nghiêng thìa sát mặt nước, rót thật chậm nước thường có pha màu lên trên. Bạn sẽ có hai lớp tách rõ, như nước sông nổi trên nước biển ở cửa sông.
- Quan sát từ cầu. Khi đi qua cầu ở chỗ có sông nhánh đổ vào, nhìn xuống tìm đường ranh hai màu và các cuộn xoáy dọc theo nó.
An toàn: quan sát sông từ cầu, đê, bờ kè chắc chắn, có lan can. Không xuống sông ở chỗ hợp lưu: nước xoáy, dòng chảy phức tạp và sâu bất ngờ. Không bơi ở sông lớn.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao hai dòng sông gặp nhau mà không hoà màu?
Nước hai sông khác nhau về nhiệt độ, lượng phù sa và chất hoà tan nên nặng nhẹ khác nhau, lại chảy với tốc độ khác nhau. Dòng sông lớn chủ yếu chảy xuôi, trộn ngang rất chậm, nên hai màu chạy cạnh nhau một quãng dài rồi mới hoà dần.
Ngã ba Bạch Hạc ở đâu?
Ngã ba Bạch Hạc ở Việt Trì, tỉnh Phú Thọ, thường được gọi là nơi hợp lưu của ba sông Thao, Đà, Lô. Ở đây nhiều khi thấy vệt nước đỏ nâu của sông Hồng chạy cạnh vệt nước xanh hơn của sông Lô một quãng.
Hai dòng nước có thật sự không bao giờ trộn lẫn không?
Không. Chúng luôn trộn, nhưng chậm, qua các xoáy ở đường ranh giới. Xuống hạ lưu đủ xa, thường từ vài cây số đến vài chục cây số tuỳ sông, nước sẽ một màu.
Vì sao nước sông Hồng có màu đỏ?
Nước sông Hồng mang nhiều phù sa đất đỏ từ vùng thượng nguồn, nhất là vào mùa lũ. Mùa cạn nước trong hơn và màu đỏ nhạt đi.
Vì sao ở cửa sông nước ngọt nổi trên nước biển?
Nước biển có muối nên nặng hơn nước sông ngọt. Khi gặp nhau, nước sông nhẹ trườn lên trên thành một lớp, tạo các vệt nước đục toả rộng ra biển thấy rõ trên ảnh vệ tinh.
