หลังจากที่ห่างหายกันไปนาน ขอกลับมาสวัสดีผู้อ่านทุกท่านอีกครั้งที่ความสูง 3 หมื่นฟุตจากระดับน้ำทะเลครับ เอ..ว่าแต่โดยปกติแล้วระดับน้ำทะเลมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาจากปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง แล้วการวัดความสูงจากระดับน้ำทะเลนั้นใช้อะไรเป็นเกณฑ์วัดกันแน่?
เครื่องบินโดยสารบินที่ความสูงประมาณ 3 หมื่นฟุตจากระดับน้ำทะเล (ภาพโดยกัปตันนีโม)
เนื่องจากระดับน้ำทะเลมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ดังนั้นการวัดความสูงจากระดับน้ำทะเล จึงใช้ระดับน้ำทะเลปานกลาง (Mean Sea Level) เป็นเกณฑ์มาตรฐาน โดยระดับน้ำทะเลปานกลาง (Mean Sea Level) คือค่าเฉลี่ยการวัดระดับน้ำทะเล ณ ตำบลที่หนึ่งๆ เป็นระยะเวลาหลายปี เพื่อหาค่ากลางจากปัจจัยการเปลี่ยนแปลงต่างๆ ของระดับน้ำทะเล เช่น ปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง กระแสน้ำ และคลื่นลม เป็นต้น
การวัดความสูงจากระดับน้ำทะเล สามารถวัดได้จากการถ่ายฐานจากหมุดวัดในงานสำรวจ เช่น การวัดระดับความสูงของพื้นดินหรือความสูงของยอดเขา รวมทั้งการวัดความสูงในการทำแผนที่ เป็นต้น นอกจากนี้แล้วในส่วนของการเดินอากาศ ยังสามารถวัดความสูงเหนือระดับน้ำทะเลได้จากการวัดความดันบรรยากาศ เทียบกับความดันบรรยากาศสำหรับระดับน้ำทะเลมาตรฐาน (101.325 kPa)
แผนที่แสดงเส้นความสูงจากระดับน้ำทะเล (ภาพจาก Intergovernmental Committee on Surveying and Mapping)
เมื่อกล่าวถึงระดับน้ำทะเลกับปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง นอกจากระดับน้ำทะเลปานกลางแล้ว ยังมีค่าเกณฑ์อื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง และใช้อธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เกี่ยวกับน้ำขึ้นน้ำลงอีกด้วย แต่ก่อนอื่นเราควรมาทำความเข้าใจปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการเกิดน้ำขึ้นน้ำลง ก่อนที่จะอธิบายปรากฏการณ์ต่างๆ เกี่ยวกับน้ำขึ้นน้ำลง
แรงดึงดูดและการโคจรของโลกและดวงจันทร์เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง (ภาพจาก Bowditch’s The American Practical Navigator)
ดวงจันทร์เป็นปัจจัยหลักที่สำคัญที่สุดในการเกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง โดยแรงดึงดูดระหว่างโลกกับดวงจันทร์ ทำให้เกิดมวลน้ำที่สูงกว่าปกติในทิศทางของดวงจันทร์ (และทิศทางตรงข้าม) ประกอบกับมุมเอียงระหว่างแกนหมุนของโลกกับวงโคจรของดวงจันทร์ ทำให้เกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นเต็มที่และน้ำลงเต็มที่วันละ 2 ครั้ง ทุกวงรอบประมาณ 12 ชม. 25 นาที (เนื่องจากผู้สังเกตบนโลกจะมองเห็นดวงจันทร์ผ่านจุดสูงสุดบนฟ้าทุกวงรอบประมาณ 24 ชม. 50 นาที) อย่างไรก็ดี เนื่องจากทะเลและมหาสมุทรมีลักษณะเป็นแอ่งกักเก็บน้ำที่มีรูปร่างและขนาดแตกต่างกันไป ส่งผลให้ในบางพื้นที่อาจได้รับผลกระทบของแรงที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงต่างออกไป และอาจเกิดน้ำขึ้นเต็มที่และน้ำลงเต็มที่แค่วันละ 1 ครั้งได้
วงรอบการเกิดน้ำขึ้นเต็มที่และน้ำลงเต็มที่วันละ 2 ครั้ง ในอ่าวบอสตัน (ภาพจาก Bowditch’s The American Practical Navigator)
นอกจากดวงจันทร์แล้ว ดวงอาทิตย์ก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง โดยแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์จะช่วยเสริมแรงดึงดูดของดวงจันทร์ในช่วงวันขึ้น 15 ค่ำ (Full Moon) และแรม 15 ค่ำ (New Moon) ที่โลก ดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์อยู่ในแนวเดียวกัน ทำให้เกิดระดับน้ำขึ้นเต็มที่ขึ้นสูงกว่าปกติ และน้ำลงเต็มที่ลงต่ำกว่าปกติ เรียกว่าช่วงหน้าน้ำเกิด (Spring Tide) ส่วนในช่วงวันขึ้น 8 ค่ำ (First Quarter) และแรม 8 ค่ำ (Third Quarter) ดวงอาทิตย์จะอยู่ในแนวตั้งฉากกับดวงจันทร์ ทำให้เกิดระดับน้ำขึ้นเต็มที่ต่ำกว่าปกติ และน้ำลงเต็มที่สูงกว่าปกติ เรียกว่าช่วงหน้าน้ำตาย (Neap Tide)
ผลกระทบจากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ต่อการเกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง (ภาพจาก Bowditch’s The American Practical Navigator)
ระยะเวลาวงรอบที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลงประกอบด้วยหลายวงรอบด้วยกัน ส่งผลให้การเกิดน้ำขึ้นน้ำลงมีรูปแบบการเปลี่ยนแปลงที่มีลักษณะซับซ้อน โดยวงรอบที่สั้นที่สุดคือวงรอบการเกิดน้ำขึ้นเต็มที่และน้ำลงเต็มที่ ทุก 12 ชม. 25 นาที หรือครึ่งหนึ่งของวันทางจันทรคติ (Lunar Day) ทุก 24 ชม. 50 นาที (เป็นปรากฏการณ์ที่ทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์ขึ้นจากขอบฟ้าช้าลงประมาณวันละ 50 นาที) ส่วนวงรอบต่อมาคือวงรอบหน้าน้ำเกิดและหน้าน้ำตาย ทุกประมาณ 2 สัปดาห์ หรือครึ่งหนึ่งของเดือนทางจันทรคติ (Lunar Month) ทุก 29 1/2 วัน (ระยะเวลาที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก จากขึ้น 15 ค่ำ ไปจนถึงขึ้น 15 ค่ำในเดือนถัดไป) และวงรอบสุดท้ายคือ Nodal Period หรือ Metonic Cycle ซึ่งเป็นวงรอบที่มุมเอียงของระนาบวงโคจรของดวงจันทร์มีการแกว่งประมาณ 5 องศาทุก 18.6 ปี ซึ่งในทางทฤษฏีแล้วการหาค่าเฉลี่ยสำหรับคำนวณระดับน้ำทะเลปานกลางควรมีระยะเวลาถึง 18.6 ปี เพื่อให้ได้ค่าเฉลี่ยที่มีความเป็นกลางมากที่สุด (ประเทศไทยใช้การหาค่าเฉลี่ยสำหรับระดับน้ำทะเลปานกลางทุก 5 ปี)
ตัวอย่างการเกิดหน้าน้ำเกิด (Spring Tide) และหน้าน้ำตาย (Neap Tide) ในช่วง 1 เดือน (ภาพจาก Bowditch’s The American Practical Navigator)
จากการเกิดวงรอบหน้าน้ำเกิดและหน้าน้ำตาย ทำให้สามารถนำมากำหนดค่าเฉลี่ยของระดับน้ำทะเล เป็นค่ามาตรฐานเส้นเกณฑ์ต่างๆ ดังนี้
- ระดับน้ำขึ้นสูงสุด (Highest High Water, H’est HW) หมายถึงระดับน้ำขึ้นสูงที่สุดเท่าที่บันทึกได้จากสถานีวัดระดับน้ำ ซึ่งจะปรากฏภายใน 18.6 ปี เส้นเกณฑ์นี้เป็นพื้นระดับน้ำขึ้นสูงที่สุดซึ่งจะไม่ขึ้นสูงไปกว่านี้
- ระดับน้ำขึ้นเต็มที่ยอดสูงปานกลาง (Mean Higher High Water, MHHW) หมายถึงค่าเฉลี่ยระดับน้ำขึ้นเต็มที่ที่สูงกว่า ในระดับน้ำขึ้นสูงสุด 2 ครั้ง ใน 1 วัน
- ระดับน้ำขึ้นเต็มที่ยอดต่ำปานกลาง (Mean Lower High Water, MLHW) หมายถึงค่าเฉลี่ยระดับน้ำขึ้นเต็มที่ที่ต่ำกว่า ในระดับน้ำขึ้นสูงสุด 2 ครั้ง ใน 1 วัน
- ระดับน้ำขึ้นเต็มที่หน้าน้ำเกิดปานกลาง (Mean High water Spring, MHWS) หมายถึงค่าเฉลี่ยน้ำขึ้นเต็มที่ในช่วงหน้าน้ำเกิด (แรม 15 ค่ำ หรือขึ้น 15 ค่ำ)
- ระดับน้ำขึ้นเต็มที่ปานกลาง (Mean High Water, MHW) หมายถึงค่าเฉลี่ยของระดับน้ำขึ้นเต็มที่ทั้งหมด
- ระดับน้ำขึ้นเต็มที่หน้าน้ำตายปานกลาง (Mean High Water Neap, MHWN) หมายถึงค่าเฉลี่ยน้ำขึ้นเต็มที่ในช่วงหน้าน้ำตาย (ขึ้น 8 ค่ำ หรือแรม 8 ค่ำ)
- ระดับระดับทะเลปานกลาง (Mean Sea Level, M.S.L.) หมายถึงระดับทะเลปานกลางที่ได้จากการคำนวณหาค่าเฉลี่ยทั้งหมด
- ระดับน้ำลงเต็มที่หน้าน้ำตายปานกลาง (Mean Low Water Neap, M.L.W.N.) หมายถึงค่าเฉลี่ยน้ำลงเต็มที่ในช่วงหน้าน้ำตาย (ขึ้น 8 ค่ำ หรือแรม 8 ค่ำ)
- ระดับน้ำลงเต็มที่ปานกลาง (Mean Low Water, MLW) หมายถึงค่าเฉลี่ยของระดับน้ำลงเต็มที่ทั้งหมด
- ระดับน้ำลงเต็มที่หน้าน้ำเกิดปานกลาง (Mean Low Water Spring, MLWS) หมายถึงค่าเฉลี่ยน้ำลงเต็มที่ในช่วงหน้าน้ำเกิด (แรม 15 ค่ำ หรือขึ้น 15 ค่ำ)
- ระดับน้ำลงเต็มที่ยอดต่ำปานกลาง (Mean Lower Low Water, MLW) หมายถึงค่าเฉลี่ยระดับน้ำลงเต็มที่ที่ต่ำกว่า ในระดับน้ำลงต่ำสุด 2 ครั้ง ใน 1 วัน
- ระดับระดับน้ำลงต่ำสุด (Lowest Low Water, L’est LW) หมายถึงระดับน้ำลงต่ำที่สุดเท่าที่บันทึกได้จากสถานีวัดระดับน้ำ ซึ่งจะปรากฏภายใน 18.6 ปี เส้นเกณฑ์นี้เป็นพื้นระดับน้ำลงต่ำที่สุดซึ่งจะไม่ลงต่ำไปกว่านี้
ค่าเฉลี่ยระดับน้ำทะเลต่างๆ (ภาพจาก Bowditch’s The American Practical Navigator)
โดยปกติแล้วการวัดความสูงทั่วไปจะวัดจากระดับน้ำทะเลปานกลาง (หรือระดับน้ำทะเลมาตรฐานในกรณีของการเดินอากาศ) แต่การวัดความสูงและความลึกหยั่งน้ำในแผนที่เดินเรือ อาจวัดจากเส้นเกณฑ์ที่ต่างออกไป เช่น การวัดความสูงจากระดับน้ำขึ้นเต็มที่ปานกลาง (Mean High Water, MHW) เพื่อชดเชยค่าความคลาดเคลื่อนในการนำเรือลอดใต้ระดับความสูงของสะพาน หรือการวัดความลึกหยั่งน้ำจากระดับน้ำลงต่ำสุด (L’est LW) เพื่อชดเชยความคาดเคลื่อนในการหยั่งน้ำและป้องกันการนำเรือติดตื้น เป็นต้น ทั้งนี้ในแผนที่เดินเรือต่างๆ อาจใช้เส้นเกณฑ์ที่ต่างกันได้ โดยชาวเรือจะต้องตรวจสอบเส้นเกณฑ์ที่ใช้ในการวัดความสูงและความลึกหยั่งน้ำในแผนที่เดินเรือทุกครั้ง เพื่อให้เกิดความปลอดภัยในการเดินเรือ
การวัดความสูงจากระดับน้ำทะเลปานกลาง และความลึกหยั่งน้ำจากระดับน้ำลงต่ำสุด ในแผนที่เดินเรือ (ภาพจากแผนที่เดินเรือหมายเลข 045 กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือ)
กัปตันนีโม 