ปรากฎการณ์ทางดาราศาสตร์ (Astronomical Phenomena)
Go to club page
ปรากฎการณ์น้ำขึ้นน้ำลง
อังคาร, 29 มกราคม 2013

น้ำขึ้นน้ำลง


น้ำขึ้นน้ำลงคือปรากฏการณ์ที่ระดับน้ำทะเล สูงขึ้น และลดลงเป็นช่วงๆในแต่ละวัน โดยเกิดจากแรงดึงดูดระหว่างมวลของดวงจันทร์และโลก น้ำขึ้นจะเกิดบนผิวโลกบริเวณที่มีตำแหน่งใกล้ดวงจันทร์และตรงกันข้ามกับ ตำแหน่งของดวงจันทร์ ส่วนน้ำลงเกิดในพื้นที่บนโลกที่มีพื้นที่ตั้งฉากกับตำแหน่งของดวงจันทร์ เมื่อโลกหมุนรอบตัวเองพื้นที่บนโลกที่มีตำแหน่ง ใกล้ ตรงกันข้าม หรือตั้งฉากกับดวงจันทร์จะมีการเปลี่ยนตำแหน่งไป จึงทำให้พื้นที่หนึ่งๆเกิดน้ำขึ้น น้ำลงวันละ 2 ครั้ง

โดยปกติน้ำทะเลขึ้นวันละ 2 ครั้งและลงวันละ 2 ครั้ง โดยมีช่วงเวลาระหว่างการขึ้น – การลงประมาณ 6 ชั่วโมง 12 นาที ทำให้น้ำขึ้นครั้งแรกถึงครั้งถัดไปห่างกันประมาณ 12 ชั่วโมง 25 นาที และวันถัดไปน้ำจะขึ้นช้าวันละประมาณ 50 นาที เพราะดวงจันทร์เคลื่อนไปอยู่ทางตะวันออกของจุดเดิมเกือบ 13 องศา

การที่วัตถุใดๆจะเคลื่อนที่ได้จะต้องมีแรงมากระทำกับวัตถุนั้น ในกรณีนี้ น้ำในส่วนต่างๆของโลกถูกทำให้เคลื่อนที่โดย แรงโน้มถ่วง (Gravity) ที่เกิดขึ้นจากดวงจันทร์ แรงโน้มถ่วงจากทั้งโลกและ ดวงจันทร์กระทำซึ่งกันและกัน ทำให้ดวงจันทร์ (คล้ายกับ) โคจรรอบโลก หรือถ้าจะกล่าวให้ถูกต้องก็คือ ทำให้โลกและดวงจันทร์โคจรรอบศูนย์กลางมวลร่วมกัน แต่แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่มีขนาดแปรผกผันกับค่ากำลังสองของระยะห่าง ระหว่างวัตถุ ดังนั้น แรงโน้มถ่วงที่กระทำระหว่างโลกและดวงจันทร์จึงมีค่า ไม่เท่ากันในแต่ละตำแหน่งบนพื้นผิวของโลกและดวงจันทร์ เรียกว่าเป็นแรงไทดัล (Tidal force)


ตัวอย่างปรากฎการณ์น้ำขึ้นน้ำลง
ภาพจาก
http://board.postjung.com/637543.html

แรงไทดัล
เมื่อ ดาวดวงหนึ่งได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงจากดาวอีกดวงหนึ่ง ด้านที่อยู่ใกล้จะได้ถูกดึงดูดมากกว่าด้านที่อยู่ไกล ความแตกต่างของแรงทั้งด้านจะทำให้เกิดความเครียดภายใน ถ้าเนื้อของดาวไม่แข็งแรงพอก็อาจจะทำให้ดาวแตกได้ ถ้าเนื้อของดาวมีความหยุ่นก็จะทำให้ดาวยืดออกเป็นทรงรี  เราเรียกแรงภายในที่แตกต่างนี้ว่า "แรงไทดัล"  (Tidal force) ยกตัวอย่างเช่น แรงที่ทำให้ดวงจันทร์บริวารแตกเป็นวงแหวนของดาวเสาร์  แรงที่ทำให้ดาวพุธเป็นทรงรี และแรงที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งจะอธิบายดังต่อไปนี้

ตามกฏแปรผกผันยกกำลังสองของนิวตัน เมื่อวัตถุอยู่ไกลจากกันแรง โน้มถ่วงระหว่างวัตถุจะลดลง  ดังนั้นเมื่อวางลูกบิลเลียดสามลูกในอวกาศ โดยเรียงลำดับระยะห่างจากดาวเคราะห์ดังภาพ แรงโน้มถ่วงระหว่างดาว เคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 3  มากกว่า แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และมากกว่า แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 1 ตามลำดับ

เรียงลูกบิลเลียดไว้ในอวกาศ

เมื่อเวลาผ่านไป
ลูกบิลเลียดหมายเลข 3 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์ เป็นระยะทางมากที่สุด
ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์ เป็นระยะทางน้อยกว่า
ลูกบิลเลียดหมายเลข 1 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์ เป็นระยะทางน้อยที่สุด

ลูกบิลเลียดหมายเลข 3 ถูกดึงดูดมากกว่าหมายเลข 2 และ 1 ตามลำดับ


หากเราจ้องมองที่ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 ดังภาพข้างล่าง จะมองเห็นว่า ระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 1 และ 2” และ ระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และ 3” เพิ่มมากขึ้น เราเรียกแรงที่กระทำให้ลูกบิลเลียดทั้งสามลูกกระจายห่างจากกันนี้ว่า แรงไทดัล

เมื่อเพ่งที่หมายเลข 2 จะดูเหมือนว่าหมายเลข 1 และ 3 แยกออกไป



เหตุใดน้ำจึงขึ้นสองด้าน

แรง โน้มถ่วงของดวงจันทร์กระทำ ณ ตำบลต่างๆ ของโลกแตกต่างกัน โดยสามารถวาดลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงดึงดูด ซึ่งเกิดจากอิทธิพลความโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ได้ดังภาพ

แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่กระทำต่อโลก

เมื่อพิจารณาแรงไทดัล ณ จุดใดๆ ของโลก แรงไทดัลภายในโลกมีขนาดเท่ากับ ความแตกต่างระหว่างแรง ดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อจุดนั้นๆ กับแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อศูนย์กลางของโลก ซึ่งสามารถเขียนลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงในภาพข้างล่าง

แรงไทดัลบนพื้นผิวโลก

เนื่องจากเปลือกโลกเป็นของแข็ง จึงไม่สามารถยืดหยุ่นตัวไปตามแรงไทดัลซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ได้  แต่ทว่าพื้นผิวส่วนใหญ่ของโลกปกคลุมด้วยน้ำในมหาสมุทร จึงปรับตัวเป็นรูปทรงรี ตามแรงไทดัลที่เกิดขึ้นดังรูปข้างล่าง ทำให้เกิดปรากฏการณ์ "น้ำขึ้นน้ำลง" (Tides)​ โดยที่ระดับน้ำทะเลจะขึ้นสูงสุดบนด้านที่หันเข้าหาดวงจันทร์และด้านตรงข้ามดวงจันทร์ (ตำแหน่ง H และ H’) และระดับน้ำทะเลจะลงต่ำสุดบนด้านที่ตั้งฉากกับดวงจันทร์ (ตำแหน่ง L และ L’) โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ทำให้ ณ ตำแหน่งหนึ่งๆ บนพื้นผิวโลก จึงเคลื่อนผ่านบริเวณที่เกิดน้ำขึ้นและน้ำลงทั้งสองด้าน ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง วันละ 2 ครั้ง


แรงไทดัลทำให้เกิดน้ำขี้นน้ำลง


เนื่อง จากดวงจันทร์โคจรรอบโลก ขณะที่โลกเองก็หมุนรอบตัวเอง จึงทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์ขึ้นช้าไปวันละ 50 นาที หนึ่งวันมีน้ำขึ้น 2 ครั้ง ดังนั้นน้ำขึ้นครั้งต่อไปจะต้องบวกไปอีก 12 ชั่วโมง 25 นาที เช่น น้ำขึ้นครั้งล่าสุดน้ำขึ้นเวลา 24.00 น. น้ำขึ้นครั้งต่อไปประมาณเวลา 12.25 น. และในวันถัดไปน้ำจะขึ้นประมาณเวลา 00.50 น.


น้ำเกิดน้ำตาย

ในวันขึ้น 15 ค่ำ และวันแรม 15 ค่ำ ดวง อาทิตย์ โลก และดวงจันทร์เรียงตัวอยู่ในแนวเดียวกัน แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เสริมกัน ทำให้แรงไทดัลบนโลกเพิ่มขึ้น ส่งอิทธิพลให้ระดับน้ำขึ้นสูงสุดและระดับน้ำลงต่ำสุดแตกต่างกันมากดังภาพข้างล่าง เรียกว่า "น้ำเกิด" (Spring tides)

ภาวะน้ำเกิด

ในวันขึ้น 8 ค่ำ และวันแรม 8 ค่ำ ดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์อยู่ในแนวตั้งฉากกัน แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ไม่เสริมกัน ทำให้แรงไทดัลบนโลกลดลง ส่งอิทธิพลให้ระดับน้ำขึ้นสูงสุดและระดับน้ำลงต่ำสุดไม่แตกต่างกันมากดังภาพที่ 8 เรียกว่า "น้ำตาย" (Neap tides)

ภาวะน้ำตาย


ข้อมูลจาก:
http://www.lesa.biz/astronomy/astro-events/tides

http://secondsci.ipst.ac.th/

http://board.postjung.com/637543.html

http://www.space.mict.go.th/knowledge.php?id=tide


link วิทยาศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านวิทยาศาสตร์

ดูลิ้งค์ทั้งหมด

link คณิตศาสตร์

รวม link ที่น่าสนใจทั้งในและต่างประเทศ เพื่อค้นคว้าหาข้อมูลที่ต้องการทางด้านคณิตศาสตร์

ดูลิ้งค์ทั้งหมด
UNESCO Bangkok

ICT in Education

พจนานุกรมศัพท์

วิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี