Monday, 25 October 2021

น้ำขึ้นน้ำลงเกิดได้อย่างไร และการคำนวณหาวันที่น้ำขึ้นน้ำลงสูงสุด

น้ำขึ้นน้ำลงเกิดขึ้นเพราะน้ำเป็นของไหลจึงยืดหยุ่นเคลื่อนที่ไปตามแรงดึงดูดของมวลดวงจันทร์ได้ และเพราะดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกมาก แรงดึงดูดจากดวงจันทร์ต่อน้ำบนโลกจึงมากพอที่จะทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงได้นั่นเอง

นอกจากดวงจันทร์แล้วดวงอาทิตย์ก็มีผลทำให้น้ำขึ้นน้ำลงได้เช่นกัน แต่ดวงอาทิตย์จะมีแรงกระทำต่มวลน้ำของโลกประมาณครึ่งหนึ่งของดวงจันทร์เท่านั้นเนื่องจากดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกมากกว่าดวงจันทร์ประมาณ 390 เท่า

แรงไทดัล (Tidal Force)

แรงที่กระทำต่อน้ำบนโลกเรียกว่าแรงไทดัล มีค่าตามสมการ

F= 2GMmR/r3

เมื่อ F คือขนาดแรงไทดัล G คือค่านิจสากลโน้มถ่วง M คือมวลของโลก m คือมวลดวงจันทร์ R คือรัศมีโลก r คือระยะห่างระหว่างจุดศูนย์กลางมวลของโลกและดวงจันทร์

อิทธิพลของแรงไทดัล

ผลของแรงไทดัลต่อน้ำบนโลก

จากรูปจะเห็นว่าน้ำฝั่งที่อยู่ใกล้ดวงจันทร์จะถูกดึงไปใกล้ดวงจันทร์ และน้ำด้านตรงข้ามจะเคลื่อนที่ไปรวมกันจากแรงเฉื่อยของมวลน้ำ ทำให้น้ำด้านที่ใกล้ดวงจันทร์และด้านตรงข้ามดวงจันทร์มีความสูงขึ้นจากน้ำโดยรอบ

ในขณะที่น้ำที่อยู่บริเวณที่ตั้งฉากกับดวงจันทร์มีแรงไทดัลเป็นศูนยื และโดนดึงมวลน้ำไปส่วนหนึ่งน้ำบริเวณทั้งสองที่ตั้งฉากกับดวงจันทร์จึงต่ำกว่าบริเวณอื่นๆ

ปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้าลงนี้จึงเกิดขึ้นวันละสองครั้งที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งบนโลก คือขณะที่ดวงจันทร์อยู่บริเวณกลางเส้นเมริเดียนของตำแหน่งนั้น และขระที่ดวงจันทร์อยู่ด้านตรงข้ามกับเส้นเมริเดียนของตำแหน่งนั้น

เช่นเดียวกันกับปรากฏการณ์น้ำลงก็จะเกิดวันละสองครั้งคือเวลาที่ดวงจันทร์อยู่ตำแหน่ง 90 และ 270 องศากับตำแหน่งนั้น

และเนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเองใช้เวลา 24 ชั่วโมง และดวงจันทร์ขึ้นช้าลง 50 นาทีทุกวัน เวลาน้ำขึ้นจึง เกิดหลังจากเวลาน้ำขึ้นล่าสุดห่างกัน (24×60)+50/2= 745นาที หรือ 12 ชั่วโมง 25 นาที

น้ำเกิดและน้ำตาย

เนื่องจากดวงอาทิตย์ก็ส่งแรงกระทำต่อมวลน้ำบนโลกเช่นกัน และดวงจันทร์โคจรรอบโลกในหนึ่งเดือน มีวันที่ดวงจันทร์อยู่ตำแหน่งเรียงตัวเป็นเส้นตรงกับโลกและดวงอาทิตย์อยู่สองวัน ซึ่งทำให้แรงไทดัลจากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เสริมกัน ดังนั้นน้ำในวันทั้งสองวันนั้นจะขึ้นสูงกว่าวันอื่นๆของเดือน เรียกปรากฏการณ์นั้นว่า น้ำเกิด วันดังกล่าวคือวันเพ็ญ และวันเดือนดับ หรือวันขึ้น 15 ค่ำ และวันแรม 14 ค่ำ หรือ แรม 15 ค่ำของไทย

เช่นเดียวกันในหนึ่งเดือนจะมีวันที่ดวงจันทร์ตั้งฉากกับโลกและดวงอาทิตย์อยู่สองวันทำให้แรงไทดัลของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์หักล้างกัน เรียกปรกฏการณ์นี้ว่า น้ำตาย วันดังกล่าวคือวันที่เกิดพระจันทร์ครึ่งดวง หรือวันขึ้น 8 ค่ำและ วันแรม 8 ค่ำของไทย