ทำไมบางวันน้ำขึ้นน้ำลงเกิดแค่รอบเดียว และบางวันก็มีมากกว่า 2 รอบ

จากความรู้ทั่วไปที่เราเคยเรียนหรือเคยฟังผู้ใหญ่เล่ามาสมัยยังเด็ก น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่โคจรอยู่รอบโลกได้ดึงเอามวลน้ำบนโลกให้โป่งขึ้นและยุบลงในแต่ละจุดของโลกแตกต่างกันไป มวลน้ำที่อยู่ในด้านเดียวกับดวงจันทร์มีระดับสูงขึ้นเนื่องจากแรงดึงดูด ส่วนด้านตรงข้ามกับดวงจันทร์ก็มีระดับสูงขึ้นเนื่องจากแรงเหวี่ยง (หรือแรงหนีศูนย์กลาง) ไปด้วย … เมื่อเข้าใจอย่างนี้แล้วเราก็เดาได้ว่า ในแต่ละวันที่โลกหมุนรอบตัวเอง ก็ควรจะมีน้ำขึ้นน้ำลงเกิดขึ้น 2 ครั้งในแต่ละจุดบนผิวโลก

แต่พอเรามาดำน้ำลึกจริงๆ ได้ดูตารางน้ำหรือเห็นกราฟน้ำขึ้นน้ำลงแล้ว กลับพบว่า มีหลายแห่งบนโลกที่ไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป บางแห่งน้ำขึ้นลงแค่รอบเดียวต่อวัน ในขณะที่บางแห่งมีน้ำขึ้นลงเป็นจังหวะๆ มากกว่า 2 ครั้งอีกด้วย น่าแปลกใจใช่มั้ยครับ

น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากอะไร “บ้าง”

ปัจจัยหลักของน้ำขึ้นน้ำลง ยังคงเป็นดวงจันทร์อยู่นั่นเอง ไม่ผิดหรอกครับ แต่นอกจากดวงจันทร์แล้ว ดวงอาทิตย์ก็ยังเป็นปัจจัยสำคัญอีกอย่างหนึ่งด้วย

จากการคำนวณมวลของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และระยะห่างกับโลกแล้วพบว่า แรงดึงดูดของดวงอาทิตย์คิดเป็น 46% ของแรงดึงดูดของดวงจันทร์เลยทีเดียว อิทธิพลของดวงอาทิตย์ต่อน้ำขึ้นน้ำลงบนโลกก็คงเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของดวงจันทร์

เมื่อรวมพลังของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์เข้าด้วยกัน ผลก็คือ น้ำขึ้นน้ำลงสูงสุดต่ำสุดในช่วงคืนเดือนเต็มและคืนเดือนมืด ส่วนช่วง 7-8 ค่ำจะเป็นช่วงที่น้ำขึ้นลงต่างกันน้อยที่สุด

นอกจากนี้ แกนหมุนของโลกที่เอียงทำมุมกับแนวระนาบการโคจรของดวงจันทร์รอบโลก และของโลกรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละวันเดือนปี ก็ทำให้ยอดน้ำขึ้นจากอิทธิพลของแต่ละอย่างไม่เท่ากันไปด้วย

นักวิทยาศาสตร์ได้แจกแจงองค์ประกอบที่มีผลต่อคาบการขึ้นลงของน้ำในแต่ละวัน ออกมาได้อย่างน้อย 13 ตัว¹ มีทั้งองค์ประกอบแบบน้ำเดี่ยว (Diurnal: ขึ้นลง 1 รอบต่อวัน), องค์ประกอบแบบน้ำคู่ (Semi-diurnal: ขึ้นลง 2 รอบต่อวัน) และองค์ประกอบระยะยาวกว่า 1 วัน เช่น

• แบบน้ำเดี่ยว ได้แก่ คาบดวงจันทร์ 12 ชั่วโมง 25 นาทีและคาบดวงอาทิตย์ 12 ชั่วโมง
• แบบน้ำคู่ ได้แก่ คาบดวงจันทร์  24 ชั่วโมง 50 นาทีและคาบดวงอาทิตย์ 24 ชั่วโมง
• แบบระยะยาว ได้แก่ คาบ 14 วัน, 27 วัน, 182.6 วัน, และ 365.2 วัน

จนสามารถคำนวณตารางน้ำขึ้นน้ำลงได้แบบที่เราใช้กันอยู่ทุกวันนี้

ลักษณะอ่าวและชายฝั่งก็มีผลกับความสูงของน้ำขึ้นน้ำลง

จากผลของแรงดึงดูดของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ทำให้มวลน้ำเคลื่อนที่เข้าออกชายฝั่งและอ่าวต่างๆ เกิดเป็นคลื่นพลังงานที่มีคาบ 12 ชั่วโมงบ้าง 24 ชั่วโมงบ้าง หากความกว้างและ/หรือความลึกของอ่าวหรือชายฝั่งทะเลใด มีลักษณะสอดคล้องกับคาบของคลื่นน้ำนี้ ก็จะเกิดการกำทอน (resonance) ของคลื่นน้ำในบริเวณนั้น เกิดเป็นจุดที่เสริมหรือหักล้างคลื่น และส่งผลเป็นความสูงน้ำแตกต่างกันไปในแต่ละจุดด้วย เช่น ที่ Bay of Fundy ทางตะวันออกของประเทศแคนาดาที่มีความแตกต่างของน้ำขึ้นน้ำลงถึง 15 เมตรเลยทีเดียว

น้ำขึ้นน้ำลงที่เป็นอยู่จริง

ชายฝั่งส่วนใหญ่ในโลก มีน้ำขึ้นน้ำลง 2 ครั้งต่อวัน แต่อีกหลายแห่งมีทั้งแบบครั้งเดียวต่อวัน และแบบผสม

ทุ่นวัดระดับน้ำที่กระจายอยู่ทั่วโลก เป็นแหล่งข้อมูลสำคัญที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเก็บข้อมูล แล้วมาวิเคราะห์หาองค์ประกอบย่อยๆ อื่นๆ แปลงเป็นสมการที่จะใช้พยากรณ์ระดับน้ำล่วงหน้าได้ และทำให้เรามีตารางน้ำใช้ในการวางแผนการดำน้ำกันอย่างทุกวันนี้นั่นเอง

• Facebook
• Twitter
• Line

1. สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ, 2546, สาระวิทยาศาสตร์ทางทะเล (Eye on the Ocean: Bringing the Sea to the Classroom), หน้า 64