ทุกคนที่ไปเที่ยวทะเลคงสังเกตเห็นว่าบางเวลาน้ำทะเลขึ้นสูงถึงฝั่ง บางเวลาน้ำลดจนเห็นหาดทรายกว้าง หรือชาวประมงจะบอกว่าวันนี้น้ำลงตอนกี่โมงพอดีออกเรือได้ น้ำขึ้นน้ำลงเกิดขึ้นทุกวันแต่ไม่เหมือนกันทุกที่ บางแห่งน้ำขึ้นลงแค่หลักเซนติเมตร บางแห่งสูงถึงหลายเมตร ปรากฏการณ์นี้เกิดจากอะไรและมีกฎเกณฑ์อย่างไร มาหาคำตอบกัน
แรงดึงดูดของดวงจันทร์เป็นสาเหตุหลัก
น้ำขึ้นน้ำลงหรือกระแสน้ำเกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์เป็นหลัก ดวงจันทร์มีแรงโน้มถ่วงดึงดูดโลก โดยเฉพาะน้ำที่เคลื่อนที่ได้ง่ายกว่าดินและหิน ด้านของโลกที่หันเข้าหาดวงจันทร์จะถูกดึงดูดมากกว่า ทำให้น้ำทะเลนูนออกมาด้านนั้น เป็นน้ำขึ้น ขณะเดียวกันด้านตรงข้ามของโลกที่ห่างจากดวงจันทร์มากที่สุดก็มีน้ำนูนเหมือนกัน เพราะแรงเหวี่ยงจากโลกหมุนรอบตัวเองและโคจรรอบดวงอาทิตย์
เมื่อโลกหมุนรอบตัวเองครบ 1 รอบใช้เวลา 24 ชั่วโมง ทุกจุดบนโลกจะผ่านบริเวณที่น้ำนูน 2 ครั้ง จึงมีน้ำขึ้น 2 ครั้งและน้ำลง 2 ครั้งต่อวัน ห่างกันประมาณ 6 ชั่วโมงกว่าๆ แต่จริงๆ แล้วไม่ใช่ตรง 6 ชั่วโมงพอดีเพราะดวงจันทร์เคลื่อนที่ด้วย จึงเลื่อนไปประมาณ 50 นาทีทุกวัน คนโบราณสังเกตเห็นและใช้คำนวณเวลาออกเรือหรือจับสัตว์ทะเล
บทบาทของดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์มีมวลมหาศาลกว่าดวงจันทร์มากแต่อยู่ไกลกว่ามาก แรงดึงดูดของดวงอาทิตย์ต่อโลกจึงน้อยกว่าดวงจันทร์ประมาณครึ่งหนึ่ง แต่ก็มีผลต่อระดับน้ำเหมือนกัน เมื่อดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และโลกอยู่ในแนวเดียวกัน แรงดึงดูดรวมกันจะแรงมาก ทำให้น้ำขึ้นสูงกว่าปกติและน้ำลงต่ำกว่าปกติ เรียกว่ากระแสน้ำแรง เกิดในวันข้างขึ้นวันที่ 15 ค่ำหรือวันแรม 15 ค่ำ คือวันพระจันทร์เต็มดวงหรือวันดับ
เมื่อดวงอาทิตย์และดวงจันทร์อยู่ตั้งฉากกันเมื่อมองจากโลก แรงดึงดูดต่อสู้กัน ทำให้น้ำขึ้นลงน้อยกว่าปกติ เรียกว่ากระแสน้ำตาย เกิดในวันข้างขึ้นวันที่ 7 ค่ำและวันแรม 8 ค่ำ คือวันพระจันทร์ครึ่งเสี้ยว ชาวประมงชอบออกเรือในช่วงกระแสน้ำแรงเพราะน้ำเคลื่อนที่มาก สัตว์น้ำออกมาหากินเยอะ แต่ต้องระวังเพราะน้ำไหลแรงอันตราย
ปัจจัยที่ทำให้แตกต่างกันในแต่ละพื้นที่
รูปร่างของชายฝั่งและอ่าวมีผลมาก ถ้าเป็นอ่าวแคบและลึกเข้าไปในแผ่นดิน น้ำจะถูกบีบให้สูงขึ้นมาก อ่าว Fundy ในแคนาดามีน้ำขึ้นลงถึง 16 เมตร สูงสุดในโลก เพราะรูปร่างอ่าวที่แคบและลึก ส่วนทะเลเปิดกว้างหรือเกาะกลางมหาสมุทรน้ำขึ้นลงแค่ 1-2 เมตร ทะเลไทยส่วนใหญ่น้ำขึ้นลงประมาณ 2-4 เมตร ยกเว้นบางพื้นที่อย่างอ่าวไทยตอนบนที่อาจสูงถึง 5-6 เมตร
ความลึกของทะเลส่งผล ทะเลลึกน้ำขึ้นลงช้ากว่าทะเลตื้น เพราะน้ำมีมวลมากต้องใช้เวลานานในเคลื่อนที่ ทะเลตื้นน้ำเคลื่อนที่เร็วและเห็นชัดเจนกว่า ระยะห่างจากดวงจันทร์ในแต่ละเดือนเปลี่ยนไป บางเดือนดวงจันทร์เข้าใกล้โลก แรงดึงดูดแรงกว่า น้ำขึ้นสูงกว่าปกติ บางเดือนไกลออกไป น้ำขึ้นต่ำกว่าปกติ แต่ต่างกันไม่เยอะนัก
ฤดูกาลและสภาพอากาศมีผล ในฤดูมรสุมที่มีลมแรงพัดเข้าฝั่ง น้ำขึ้นสูงกว่าปกติ ถ้าลมพัดออกทะเลน้ำขึ้นต่ำกว่าปกติ น้ำหนาแน่นเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิและความเค็ม น้ำเย็นและเค็มมากหนักกว่า ตอบสนองแรงดึงดูดได้ช้ากว่าน้ำอุ่นและจืด แต่ผลกระทบไม่มากนัก เห็นชัดในทะเลขั้วโลกมากกว่าเขตร้อน
ประโยชน์ต่อมนุษย์และธรรมชาติ
น้ำขึ้นน้ำลงช่วยชาวประมงออกเรือและจับสัตว์น้ำ เวลาน้ำลงเห็นหิน โขดหิน และปะการังชัดเจน จับปลา หอย ปู ได้ง่าย เวลาน้ำขึ้นเรือเข้าท่าได้ ขนของสะดวก กระแสน้ำนำอาหารและสารอาหารมาสู่ชายฝั่ง เลี้ยงสัตว์น้ำและพืชทะเล ถ้าไม่มีกระแสน้ำทะเลจะตายและเน่าเสีย น้ำหยุดนิ่งออกซิเจนน้อย สัตว์อยู่ไม่ได้
ป่าชายเลนและปากแม่น้ำต้องพึ่งน้ำขึ้นน้ำลง น้ำขึ้นนำน้ำเค็มและสารอาหารเข้ามา น้ำลงพาของเสียและตะกอนออกไป ถ้าไม่มีกระแสน้ำป่าชายเลนจะตาย ผลกระทบต่อระบบนิเวศทั้งหมด โบราณใช้กระแสน้ำเดินเรือ น้ำลงออกทะเลง่าย น้ำขึ้นเข้าท่าได้ ประหยัดเชื้อเพลิงและเวลา ปัจจุบันยังใช้กันอยู่บ้างโดยเฉพาะเรือใหญ่
พลังงานจากกระแสน้ำใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ เรียกว่าพลังงานน้ำขึ้นน้ำลง สร้างเขื่อนกั้นอ่าว เมื่อน้ำขึ้นเปิดให้น้ำไหลเข้าหมุนกังหัน เมื่อน้ำลงปล่อยน้ำออกหมุนกังหันอีกครั้ง ผลิตไฟฟ้าได้ตลอด สะอาดและไม่หมด แต่มีข้อจำกัดคือต้องมีน้ำขึ้นลงสูงมากและสร้างแพง มีอยู่ไม่กี่แห่งในโลกอย่างฝรั่งเศสและเกาหลี
อันตรายและข้อระวัง
น้ำขึ้นเร็วในบางพื้นที่อาจทำให้คนติดเกาะหรือจมน้ำ โดยเฉพาะคนที่เดินไปบนหาดหรือโขดหินไกลๆ เมื่อน้ำลง พอน้ำขึ้นกลับมาไม่ทันถูกน้ำท่วมหรือคลื่นซัด ต้องเช็กเวลาน้ำขึ้นลงก่อนไปและระวังอย่าห่างฝั่งไกลเกินไป กระแสน้ำแรงในบางพื้นที่อันตรายมาก ดูดคนหรือเรือออกทะเล ห้ามว่ายน้ำหรือเล่นน้ำในที่มีกระแสแรง โดยเฉพาะช่องแคบระหว่างเกาะ
เรือต้องระวังน้ำลดจนตื้นเกินไป อาจติดโขดหินหรือตื้นเกินไปจนเครื่องยนต์โดนพื้น เสียหายได้ ต้องดูแผนที่และตารางน้ำขึ้นลงก่อนออกเรือ สะพานท่าเรือต้องออกแบบให้รองรับน้ำขึ้นลง ถ้าน้ำขึ้นลงมากต้องใช้สะพานแบบลอยหรือมีทางเดินขึ้นลงยืดหยุ่น ไม่งั้นเวลาน้ำลดอาจลงไปไม่ได้หรือเวลาน้ำขึ้นอาจจมน้ำ
น้ำขึ้นผิดปกติสูงมากในเหตุการณ์พิเศษอย่างพายุหรือแผ่นดินไหว อาจท่วมชายฝั่งและทำลายบ้านเรือน เรียกว่าคลื่นพายุซัดฝั่งหรือคลื่นสึนามิ อันตรายมากและคร่าชีวิตได้มาก ต้องระวังและอพยพเมื่อมีการเตือน อย่าประมาทแม้จะอยู่ห่างชายฝั่ง เพราะน้ำอาจเข้าไปได้หลายกิโลเมตร
น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์เป็นหลักและดวงอาทิตย์รอง เกิดขึ้น 2 ครั้งต่อวันห่างกันประมาณ 6 ชั่วโมง แต่เลื่อนไปทุกวันประมาณ 50 นาที เมื่อดวงจันทร์และดวงอาทิตย์อยู่ในแนวเดียวกันเป็นกระแสน้ำแรง เมื่อตั้งฉากกันเป็นกระแสน้ำตาย ระดับน้ำขึ้นลงแตกต่างกันตามรูปร่างชายฝั่ง ความลึกของทะเล ระยะห่างจากดวงจันทร์ และสภาพอากาศ มีประโยชน์ต่อชาวประมง ระบบนิเวศ คมนาคม และผลิตพลังงาน แต่อาจอันตรายถ้าไม่ระวัง ต้องเช็กเวลาน้ำขึ้นลงก่อนทำกิจกรรมชายฝั่งและระวังกระแสน้ำแรง
