ความสุข จะมีความหมายแท้จริง เมื่อได้แบ่งปัน ... The simple life-ชีวิตที่เรียบง่าย Adventurous-รักการผจญภัย Brave heart-ใจกล้าหาญ Creative-มีความคิดสร้างสรรค์ ...

วันเสาร์ที่ 17 มกราคม พ.ศ. 2558

เรื่องของน้ำขึ้น-น้ำลง TIDE

เรื่องของน้ำขึ้น-น้ำลง TIDE


   น้ำขึ้นน้ำลง (Tide) เกิด จากแรงดึงดูดระหว่าง ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ ที่โคจรและกระทำต่อโลก เป็นแรงดึงดูดต่อระยะทาง เนื่องจากพระอาทิตย์อยู่ไกลกว่าดวงจันทร์ แรงดึงดูดหลักจะเป็นพระจันทร์ ส่วนพระอาทิตย์เป็นแรงดึงดูดเสริม ทำให้เกิดผลของน้ำขึ้น น้ำลงมากขึ้น

เนื่องจากน้ำขึ้นน้ำลงจะสัมพันธ์กับตำแหน่งดวงจันทร์ ฉะนั้นเราจะต้องเข้าใจเรื่องเกี่ยวกับดวงจันทร์ก่อน

ดวงจันทร์ (Moon)
   คือวัตถุบนท้องฟ้าที่ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1 ใน 4 ของโลก (3467 กม.) มีการโคจร 3 แบบพร้อมๆ กัน หมุนรอบตัวเอง หมุนรอบโลก หมุนรอบดวงอาทิตย์


ปฏิทินจันทรคติ คือ ปฏิทินที่มีการนับวันและเดือน โดยถือเอาการเดินทางของดวงจันทร์เป็นหลัก ซึ่งสังเกตุจากตำแหน่งของดวงจันทร์ที่เห็นปรากฏบนโลก เรียกว่า ข้างขึ้น ข้างแรม
  • วันข้างขึ้น คือ วันที่เห็นดวงจันทร์มากขึ้น จนถึงวันที่เห็นดวงจันทร์เต็มดวง
  • วันข้างแรม คือ วันที่เห็นดวงจันทร์น้อยลง จนถึงวันที่เราไม่เห็นดวงจันทร์
ปฏิทินจันทรคติ เริ่มที่ ขึ้น 1 ค่ำ จนถึง ขึ้น 15 ค่ำ และต่อไปก็เป็น แรม 1 ค่ำ จนถึง แรม 14 ค่ำ เป็นวันสุดท้ายของเดือน รวมเป็นเวลา 29 วัน เรียก เดือนขาด ในบางเดือนจะนับวันไปจนถึงแรม 15 ค่ำ ถึงเป็นวันสิ้นสุดของเดือน รวมเป็นเวลา 30 วัน เรียก เดือนเต็ม โดยเฉลี่ยตลอดทั้งปี 1 เดือนจะมี 29.5 วัน ในแต่ละวันดวงจันทร์จะปรากฏให้เห็นขนาดต่างกัน เพราะดวงจันทร์โคจรรอบโลก โดยด้านที่เห็นคือด้านที่ได้รับแสงอาทิตย์และหันมาทางโลก โดยจะได้รับแสงมากขึ้นในวันข้างขึ้น และ รับแสงน้อยลงในวันข้างแรม

จากภาพ 
ตำแหน่งที่ 1 จะมองไม่เห็นดวงจันทร์เพราะเราจะเห็นดวงจันทร์ด้านที่ไม่ได้รับแสงเลย (ซีกด้านมืด) ตำแหน่งนี้จะตรงกับแรม 15 ค่ำซึ่งเป็นวันสุดท้ายของเดือนเต็ม หรือ ขึ้น 1 ค่ำของเดือนเต็มซึ่งนับต่อจากแรม 14 ค่ำของเดือนขาด

ตำแหน่งที่ 5 จะมองเห็นดวงจันทร์เต็มดวงเป็นรูปวงกลม เรียก จันทร์เพ็ญ เพราะดวงจันทร์จะหันด้านสว่างมาโลก ตรงกับขึ้น 15 ค่ำ ช่วงที่เกิดจันทร์เพ็ญ ดวงจันทร์จะขึ้นทางทิศตะวันออกเวลาหัวค่ำ และจะตกลับฟ้าทางทิศตะวันตกเวลารุ่งเช้า

จะพบว่าการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ จะหันเข้าหาโลกด้านเดียวตลอดการเคลื่อนที่รอบโลก คือ เมื่อดวงจันทร์หมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ก็จะหมุนรอบโลก 1 รอบเช่นกัน โดยใช้เวลา 29.5 วัน หรือประมาณ 1 เดือนนั่นเอง

น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดจากอิทธิพล ของ ดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และโลกมีแรงดึงดูดต่อกัน ทำให้ระดับน้ำทะเลบนโลกเกิดการเปลี่ยนแปลง ขึ้นและลงวันละ 2 ครั้ง เนื่องจากดวงจันทร์อยู่ไกล้โลกมาก แรงดึงดูดของดวงจันทร์จึงมีอิทธิพลต่อสิ่งต่างๆบนโลกมากกว่าดวงอาทิตย์ 

   น้ำในมหาสมุทรจะขึ้นลงครบ 1 รอบในครึ่งวัน หรือใน 1 วัน น้ำจะขึ้นลง 2 ครั้ง โดยครั้งแรกน้ำขึ้นเมื่อดวงจันทร์อยู่ตรงกลาง ระหว่างโลกกับพระอาทิตย์ และครั้งที่ 2 เมื่อโลกหมุนไป 12 ชั่วโมง 25 นาที ดวงจันทร์จะอยู่ตรงกันข้ามกับพระอาทิตย์ โดยมีโลกอยู่ตรงกลาง



  • ดวงจันทร์อยู่ตำแหน่ง แรม 11,12,13 ค่ำ ช่วงนี้เรียก น้ำเกิด น้ำจะมากขึ้นๆ จนถึงแรม 14,15 ค่ำ น้ำจะขึ้นมากที่สุด เรียก เดือนดับ น้ำจะขึ้นมาก
  • ดวงจันทร์อยู่ตำแหน่ง ขึ้น 11,12,13 ค่ำ ช่วงนี้เรียก น้ำเกิด น้ำจะมากขึ้นๆ จนถึง ขึ้น 14,15 ค่ำ เรียก เดือนเพ็ญ น้ำจะขึ้นมาก
  • เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนจากตำแหน่ง แรม 15 ค่ำ น้ำจะค่อยๆ ลงมาเรื่อยๆ จนถึงวันขึ้น 7-8 ค่ำ น้ำจะไม่ค่อยลดลง เรียก น้ำน้อย หรือ น้ำตาย
  • เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนจากตำแหน่ง ขึ้น15 ค่ำ น้ำจะค่อยๆ ลงมาเรื่อยๆ จนถึงวันแรม 7-8 ค่ำ น้ำจะไม่ค่อยลดลง เรียก น้ำน้อย หรือ น้ำตาย



ในวันขึ้น 15 ค่ำ และวันแรม 15 ค่ำ ดวงจันทร์ และ ดวงอาทิตย์จะอยู่แนวเดียวกัน ส่งผลให้มีแรงดึงดูดมายังโลกมากกว่าวันอื่น น้ำจึงขึ้นมากกว่าวันอื่น เรียกว่า ว้นน้ำเกิด/วันน้ำมาก (Spring Tides)
    

ในวันข้างขึ้น 7-8 ค่ำ หรือแรม 7-8 ค่ำ น้ำจะขึ้นและลงไม่มาก เรียก วันน้ำตาย (Neap Tides)

ทำไมน้ำขึ้นช้า วันละ 50 นาที
น้ำจะขึ้นบริเวณเดิมวันละ 2 ครั้งใน ทุกๆ 12 ชั่วโมง เนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเอง เช่น ตำบล A น้ำขึ้นมากสุดตอนเที่ยงวัน วันที่ 1 มกรา พอโลกหมุนไปทำให้ตำบล A เป็นเที่ยงคืน น้ำจะขึ้นอีกครั้งหนึ่ง



แต่พอผ่านไปอีก 12 ชั่วโมง โลกหมุนมาครบรอบ 1 วันที่ 24 ชั่วโมง ที่ตำบล A ตอนเที่ยงวัน ของวันที่ 2 น้ำจะยังไม่ขึ้น เพราะอัตราการโคจรของดวงจันทร์ช้ากว่าที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้เราเห็นดวงจันทร์ขึ้นจากขอบฟ้าตะวันออกช้าลง เนื่องจากการหมุนของโลกกับดวงจันทร์ที่ไม่เท่ากันพอดี เวลาของโลกหมุนรอบตัวเอง 1 วัน แต่เวลาโคจรของดวงจันทร์ยังไม่ครบรอบของดวงจันทร์ เวลาเลยต่างกัน ดวงจันทร์ต้องโคจรเดินทางไปอีกหน่อยถึงจะครบรอบของดวงจันทร์ ที่ตำบล A น้ำจะขึ้นอีกครั้ง น้ำจะขึ้นช้าไป 25 นาที และเมื่อโลกหมุนไปอีกจนถึงเที่ยงคืน วันที่ 2 น้ำก็ยังไม่ขึ้นจนกว่าดวงจันทร์จะโคจรตรงกับตำบล A อีกครั้ง ซึ่งต้องใช้เวลาไปอีก 25 นาที รวมเป็น 50 นาที

รูปแบบการเกิดน้ำขึ้นน้ำลง

แบบน้ำคู่ (semidiurnal tide)
     ถ้าเราอยู่บริเวณเส้นศูนย์สูตร และดวงจันทร์ปรากฏอยู่ตำแหน่งใดก็ตาม จะทำให้ตำแหน่งที่เรายืนสังเกตการณ์ถูกพาผ่านจุดที่โป่งออกทั้งสองข้างวันละ 2 ครั้ง ทำให้ในแต่ละวันเราจะเห็นน้ำขึ้น 2 ครั้งและน้ำลง 2 ครั้ง เรียกว่าน้ำขึ้นน้ำลงแบบน้ำคู่หรือ semidiurnal tide  โดยน้ำขึ้นทั้งสองครั้งจะสูงสุดเท่ากันและน้ำลงทั้งสองครั้งก็จะต่ำสุด   เท่ากันด้วย  ดังจุด A-A’ในรูป บางครั้งเรียก semidiurnal tide ว่า equatorial tides

     นอกจากนี้การเกิดน้ำขึ้นแต่ละครั้งจะไม่ได้ห่างเท่ากับ 12 ชั่วโมงพอดี เพราะเราต้องพิจารณาการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ด้วย เนื่องจากขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง และดวงจันทร์ก็โคจรรอบโลก แต่อัตราการโคจรของดวงจันทร์ช้ากว่าที่โลกหมุนรอบตัวเอง ทำให้เราเห็นดวงจันทร์ขึ้นจากขอบฟ้าตะวันออกช้าลงประมาณวันละ 50 นาทีและ tidal day จึงยาวนานกว่า solar day ประมาณ 50 นาทีด้วย ดังนั้น ผลจากการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างโลกและดวงจันทร์ เราจึงมองเห็นดวงจันทร์โคจรรอบโลกครบ 1 รอบ ใช้เวลาประมาณ 24 ชั่วโมงกับอีก 50 นาที และวัฏจักรการเกิดน้ำขึ้นน้ำลงก็ เช่นเดียวกัน คือ จะใช้เวลาประมาณ 24 ชั่วโมง 50 นาที (the tidal day)โดยน้ำขึ้นแต่ละครั้งจะห่างกันประมาณ 12 ชั่วโมง 25 นาที(half a tidal lunar day) ตัวอย่างเช่น วันนี้น้ำขึ้นเวลา 06:00 น. น้ำขึ้นครั้งต่อไปจะเป็นเวลา 18:25 น.เป็นต้น

 แบบน้ำผสม (mixed tide)
     การเกิดน้ำขึ้นน้ำลงแบบน้ำผสมหรือ mixed tideจะเกิดขึ้นที่บริเวณเหนือหรือใต้เส้นศูนย์สูตรไม่เกิน 28.5 องศา โดยเกิดคล้ายกับ semidiurnal tideคือเกิดน้ำขึ้น 2 ครั้งและน้ำลง 2 ครั้ง แต่น้ำขึ้นทั้งสองครั้งสูงไม่เท่ากัน ส่วนน้ำลงก็ลงต่ำสุดไม่เท่ากัน ดังจุด B-B’ในรูป บางครั้งเรียก mixed tideว่า tropic tidesส่วนน้ำขึ้นแต่ละครั้งจะห่างกันนประมาณ 12 ชั่วโมง 25 นาทีเช่นเดียวกัน

แบบน้ำเดี่ยว (diurnal tide)
     ในพื้นที่บริเวณละติจูดตั้งแต่ 28.5 องศาเหนือขึ้นไปหรือ 28.5 องศาใต้ลงมาจากเส้นศูนย์สูตรจะเกิดน้ำ ขึ้นเพียง 1 ครั้งและน้ำลง 1 ครั้ง (one tidal cycle per day) สาเหตุเนื่องจากแนวมหาสมุทรที่โป่งออก (the ocean’s  tidal bulges)ไม่จำเป็นต้องอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตรเสมอไป แต่ขึ้นกับตำแหน่งของดวงจันทร์ เนื่องจากระนาบการโคจรของดวงจันทร์เอียงจากระนาบเส้นศูนย์สูตรของโลกไปประมาณ 5 องศา ทำให้ตำแหน่งปรากฏของดวงจันทร์สามารถเคลื่อนที่จากเส้นศูนย์สูตรไปอยู่สูงสุดที่ละติจูด 28.5 องศาเหนือ และสามารถเคลื่อนผ่านเส้นศูนย์สูตรไปอยู่ต่ำสุดที่ละติจูด 28.5 องศาใต้ ขณะที่ดวงจันทร์อยู่ที่ตำแหน่งละติจูดสูงสุด (เอียงไปทางซีกโลกเหนือ) จะทำให้จุดที่โป่งออกมากที่สุดด้านเดียวกับดวงจันทร์เอียงไปทางซีกโลกเหนือสุดด้วย (north of the Tropic of Cancer)แต่ขณะเดียวกันจุดที่โป่งออกมากที่สุดด้านเตรงข้ามกับดวงจันทร์ก็จะเอียงไปทางซีกโลกใต้สุดด้วย (south of the Tropic of Capricorn) ดังจุด C-C’ในรูป ทำให้ผู้สังเกต การณ์ที่อยู่บริเวณดังกล่าวถูกนำผ่านจุดที่มหาสมุทร หรือน้ำทะเลโป่งออกเพียงวันละหนึ่งครั้งจากการหมุนรอบตัวเองของ โลก ดังนั้นในหนึ่งวันเราจึงมองเห็นน้ำขึ้นเพียง 1 ครั้งและน้ำลง 1 ครั้ง โดยน้ำขึ้นแต่ละครั้งจะห่างกันประมาณ 24 ชั่วโมง 50 นาที ตัวอย่างเช่น วันนี้น้ำขึ้นเวลา 06:00 น. น้ำขึ้นครั้งต่อไปจะเป็นเวลา 06:50 น.ของวันใหม่ เป็นต้น

รูปภาคตัดขวางผ่านแนวเหนือ-ใต้ของโลก แสดงบริเวณที่เกิดน้ำขึ้นน้ำลงแบบน้ำคู่(A-A’) แบบน้ำผสม(B-B’)และแบบน้ำเดี่ยว(C-C’)
กราฟแสดงน้ำขึ้นน้ำลงแบบต่างๆ

 การที่ประเทศไทยมีพื้นที่ติดกับทะเลสองฝั่ง คือ ทะเลอ่าวไทยด้านตะวันออกกับทะเลอันดามันด้านตะวันตก ก็ทำให้ในหลายจังหวัดที่อยู่ติดกับทะเลดังกล่าวสามารถพบเห็นปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงได้เช่นเดียวกับที่ต่างๆทั่วโลก เมื่อศึกษากราฟการขึ้นลงของระดับน้ำรายชั่วโมงจากกรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ โดยเลือกบริเวณอ่าวสัตหีบ จ.ชลบุรี หัวหิน จ.ประจวบคีรีขันธ์ และที่เกาะตะเภาน้อย จ.ภูเก็ต พบว่าที่ จ.ชลบุรีจะเป็นน้ำขึ้นน้ำลงแบบผสม (Mixed tide)ส่วน จ.ประจวบคีรีขันธ์เป็นแบบน้ำเดี่ยว (Diurnal tide)และ จ.ภูเก็ตเป็นแบบน้ำคู่ (Semidiurnal tide)

     จึงสรุปได้ว่าชายหาดหรือแม่น้ำแถวทะเล อ่าวไทยมีรูปแบบการเกิดน้ำขึ้นน้ำลง 2 ลักษณะ คือ แบบน้ำผสม กับ แบบน้ำเดี่ยว ส่วนภาคใต้ฝั่งทะเลอันดามันจะเป็นแบบน้ำคู่

แผนที่โลกแสดง semidiurnal tide (เส้นสีเขียว) แบบ mixed tide (เส้นสีแดง)
และแบบ diurnal tide (เส้นสีเหลือง) ที่เกิดขึ้นตามชายฝั่งของทวีปต่างๆ




บทสรุป
เราสามารถมองดวงจันทร์ กับมองทะเล หากมีการจัดทำสถิติจดบันทึก จะสามารถทำนายและสามารถคาดการณ์ระดับน้ำด้วยตัวเองในระดับใกล้เคียงความเป็นจริงได้ โดยอาศัยการสังเกตุ จัดทำข้อมูล และศึกษาวงโคจรตำแหน่งของโลก พระจันทร์ และพระอาทิตย์




วิธีการคาดการณ์ระดับน้ำด้วยตัวเอง

  • ให้ปักไม้หรือท่อเอสล่อน ที่ขีดสเกลวัดเป็นเมตรไว้ แล้วปักลงที่หาดหรือจุดที่ต้องการวัด
  • เปิดตารางน้ำรายชั่วโมงที่ใกล้เคียงจุดนั้น แล้วทำการปรับสเกลให้เท่ากับตารางน้ำจริง
  • ดูดวงจันทร์ประกอบเราก็จะรู้ว่าจุดสูงสุดของระดับน้ำจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ หรือลดลงเรื่อยๆ โดยดูจากข้างขึ้นข้างแรมดูตำแหน่ง ดิถีดวงจันทร์
  • หากระดาษมาพล๊อตเป็นกราฟ โดยมีแกน X เป็นเวลาแบ่งเป็นชั่วโมง และแกน Y เป็นระดับน้ำไม่จำเป็นต้องวัดละเอียดทุก ชั่วโมงก็ได้ เพราะเราสามารถลากเส้นต่อกันเป็นคลื่น Sine wave ได้ ก็จะทำนายระดับน้ำได้แล้วครับ ง่ายจริงๆ เป็นการทำนายอนาคตที่ แม่นกว่าหมอดูอีก เพราะวัดจริง ทำนายจริง
  • วัฐจักรน้ำสามารถคาดเดาได้ทุกๆ 12 ชั่วโมง 25 นาที จุดขึ้นสุด ลงสุด ดูจาก ดิถีดวงจันทร์ น้ำจะขึ้นเท่าใด จะลงเท่าได ดูจากสถิติของแต่ละวัน


เอกสารอ้างอิง
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ กระทรวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี่

บทความที่เกี่ยวข้อง : ดิถีดวงจันทร์ Moon phase ,   ความสัมพันธ์ ของเวลา กับ ลองจิจูด


2 ความคิดเห็น:

  1. ทำไมเราอยู่ที่เมืองไทย จึงมองเห็นดวงจันทร์เฉพาะด้านที่มีกระต่ายครับ
    ไม่เคยเห็นอีกด้านหนึ่งของดวงจันทร์เลยครับ?

    ตอบลบ
    คำตอบ
    1. จริงๆแล้ว การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก เท่ากับ ระยะเวลาที่ดวงจันทร์เองหมุนรอบตัวเอง หรือที่เรียกว่าการหมุนแบบ "สมวาร"


      การหมุนแบบสมวาร คือ ดวงจันทร์หมุนรอบตัวเองและในขณะเดียวกันก็โคจรรอบโลกในเวลาประมาณเท่ากัน


      ดวงจันทร์มีการหมุนรอบตัวเอง โดย 1 รอบใช้เวลาประมาณ 27.32 วัน และในขณะเดียวกันดวงจันทร์ก็โคจรรอบโลกของเราด้วย การโคจรของดวงจันทร์รอบโลกครบ 1 รอบนั้นใช้เวลาประมาณ 27.32 วัน ซึ่งผลจากการที่คาบเวลาการโคจรรอบโลกเท่ากับ (โดยประมาณ) คาบเวลาที่ดวงจันทร์ใช้ในการหมุนรอบตัวเองนี้ จึงทำให้ดวงจันทร์หันด้านๆหนึ่งเข้าหาโลกตลอดเวลา ทั้งนี้ในอดีตนั้นดวงจันทร์มีการหมุนรอบตัวเองเร็วกว่าที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน แต่หลังจากเวลาผ่านไปหลายล้านปี ผลของแรงโน้มถ่วงโลกที่มีต่อดวงจันทร์ ทำให้ดวงจันทร์มีการหมุนรอบตัวเองช้าลง จนกระทั่งในปัจจุบันอัตราการหมุนรอบตัวเองและการโคจรรอบโลกมีค่าเท่ากัน (โดยประมาณ) จึงเป็นสาเหตุว่าทำไมเราจึงมองเห็นดวงจันทร์เพียงด้านเดียวตลอดเวลา

      ลบ