น้ำขึ้นน้ำลง แรงไทดัล เมื่อดาวดวงหน

น้ำขึ้นน้ำลง





แรงไทดัล
เมื่อดาวดวงหนึ่งได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงจากดาวอีกดวงหนึ่ง ด้านที่อยู่ใกล้จะได้ถูกดึงดูดมากกว่าด้านที่อยู่ไกล ความแตกต่างของแรงทั้งด้านจะทำให้เกิดความเครียดภายใน ถ้าเนื้อของดาวไม่แข็งแรงพอก็อาจจะทำให้ดาวแตกได้ ถ้าเนื้อของดาวมีความหยุ่นก็จะทำให้ดาวยืดออกเป็นทรงรี เราเรียกแรงภายในที่แตกต่างนี้ว่า "แรงไทดัล" (Tidal force) ยกตัวอย่างเช่น แรงที่ทำให้ดวงจันทร์บริวารแตกเป็นวงแหวนของดาวเสาร์ แรงที่ทำให้ดาวพุธเป็นทรงรี และแรงที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งจะอธิบายดังต่อไปนี้
ตามกฏแปรผกผันยกกำลังสองของนิวตัน เมื่อวัตถุอยู่ไกลจากกันแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุจะลดลง ดังนั้นเมื่อวางลูกบิลเลียดสามลูกในอวกาศ โดยเรียงลำดับระยะห่างจากดาวเคราะห์ดังภาพที่ 1 แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 3 มากกว่า แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และมากกว่า แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 1 ตามลำดับ



ภาพที่ 1 เรียงลูกบิลเลียดไว้ในอวกาศ




เมื่อเวลาผ่านไป ในภาพที่ 2
ลูกบิลเลียดหมายเลข 3 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์ เป็นระยะทางมากที่สุด 

ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์ เป็นระยะทางน้อยกว่า
ลูกบิลเลียดหมายเลข 1 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์ เป็นระยะทางน้อยที่สุด



ภาพที่ 2 ลูกบิลเลียดหมายเลข 3 ถูกดึงดูดมากกว่าหมายเลข 2 และ 1 ตามลำดับ




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



ภาพที่ 3 เมื่อเพ่งที่หมายเลข 2 จะดูเหมือนว่าหมายเลข 1 และ 3 แยกออกไป





เหตุใดน้ำจึงขึ้นสองด้าน




แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์กระทำ ณ ตำบลต่างๆ ของโลกแตกต่างกัน โดยสามารถวาดลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงดึงดูด ซึ่งเกิดจากอิทธิพลความโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ได้ดังภาพที่ 4






ภาพที่ 4 แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่กระทำต่อโลก





เมื่อพิจารณาแรงไทดัล ณ จุดใดๆ ของโลก แรงไทดัลภายในโลกมีขนาดเท่ากับ ความแตกต่างระหว่างแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อจุดนั้นๆ กับแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อศูนย์กลางของโลก ซึ่งสามารถเขียนลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงในภาพที่ 5






ภาพที่ 5 แรงไทดัลบนพื้นผิวโลก

เนื่องจากเปลือกโลกเป็นของแข็ง จึงไม่สามารถยืดหยุ่นตัวไปตามแรงไทดัลซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ได้ แต่ทว่าพื้นผิวส่วนใหญ่ของโลกปกคลุมด้วยน้ำในมหาสมุทร จึงปรับตัวเป็นรูปทรงรี ตามแรงไทดัลที่เกิดขึ้นดังรูปที่ 6 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






ภาพที่ 6 แรงไทดัลทำให้เกิดน้ำขี้นน้ำลง








เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบโลก ขณะที่โลกเองก็หมุนรอบตัวเอง จึงทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์ขึ้นช้าไปวันละ 50 นาที หนึ่งวันมีน้ำขึ้น 2 ครั้ง ดังนั้นน้ำขึ้นครั้งต่อไปจะต้องบวกไปอีก 12 ชั่วโมง 25 นาที เช่น น้ำขึ้นครั้งล่าสุดน้ำขึ้นเวลา 24.00 น. น้ำขึ้นครั้งต่อไปประมาณเวลา 12.25 น. และในวันถัดไปนำ้จะขึ้นประมาณเวลา 00.50 น.







น้ำเกิดน้ำตาย




ในวันขึ้น 15 ค่ำ และวันแรม 15 ค่ำ ดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์เรียงตัวอยู่ในแนวเดียวกัน แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เสริมกัน ทำให้แรงไทดัลบนโลกเพิ่มขึ้น ส่งอิทธิพลให้ระดับน้ำขึ้นสูงสุดและระดับน้ำลงต่ำสุดแตกต่างกันมากดังภาพที่ 7 เรียกว่า "น้ำเกิด" (Spring tides)



ภาพที่ 7 ภาวะน้ำเกิด

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



ภาพที่ 8 ภาวะน้ำตาย

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

น้ำขึ้นน้ำลง


แรงไทดัล
เมื่อดาวดวงหนึ่งได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงจากดาวอีกดวงหนึ่งด้านที่อยู่ใกล้จะได้ถูกดึงดูดมากกว่าด้านที่อยู่ไกลความแตกต่างของแรงทั้งด้านจะทำให้เกิดความเครียดภายใน ถ้าเนื้อของดาวมีความหยุ่นก็จะทำให้ดาวยืดออกเป็นทรงรีเราเรียกแรงภายในที่แตกต่างนี้ว่า "แรงไทดัล" (แรงไทดัล) ยกตัวอย่างเช่นแรงที่ทำให้ดวงจันทร์บริวารแตกเป็นวงแหวนของดาวเสาร์แรงที่ทำให้ดาวพุธเป็นทรงรี ซึ่งจะอธิบายดังต่อไปนี้
ตามกฏแปรผกผันยกกำลังสองของนิวตันเมื่อวัตถุอยู่ไกลจากกันแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุจะลดลงดังนั้นเมื่อวางลูกบิลเลียดสามลูกในอวกาศโดยเรียงลำดับระยะห่างจากดาวเคราะห์ดังภาพที่ 1 3 มากกว่าแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และมากกว่าตามลำดับแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 1



เรียงลูกบิลเลียดไว้ในอวกาศภาพที่ 1


เมื่อเวลาผ่านไปในภาพที่ 2
ลูกบิลเลียดหมายเลข 3 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์เป็นระยะทางมากที่สุด
ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์เป็นระยะทางน้อยกว่า
เป็นระยะทางน้อยที่สุดจะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์ลูกบิลเลียดหมายเลข 1


ภาพที่ 2 ลูกบิลเลียดหมายเลข 3 ถูกดึงดูดมากกว่าหมายเลข 2 และ 1 ตามลำดับ


หากเราจ้องมองที่ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 ดังภาพที่ 3 จะมองเห็นว่าระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 1 และ 2" และระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และ 3" เพิ่มมากขึ้น แรงไทดัล



ภาพที่ 3 เมื่อเพ่งที่หมายเลข 2 จะดูเหมือนว่าหมายเลข 1 และ 3 แยกออกไป


เหตุใดน้ำจึงขึ้นสองด้าน


แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์กระทำณตำบลต่าง ๆ ของโลกแตกต่างกันโดยสามารถวาดลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงดึงดูดซึ่งเกิดจากอิทธิพลความโน้มถ่วงของดวงจันทร์ได้ดังภาพที่ 4


ภาพที่ 4 แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่กระทำต่อโลก


เมื่อพิจารณาแรงไทดัลณจุดใด ๆ ของโลกแรงไทดัลภายในโลกมีขนาดเท่ากับความแตกต่างระหว่างแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อจุดนั้น ๆ กับแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อศูนย์กลางของโลก 5



ภาพที่ 5 แรงไทดัลบนพื้นผิวโลก

เนื่องจากเปลือกโลกเป็นของแข็งจึงไม่สามารถยืดหยุ่นตัวไปตามแรงไทดัลซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ได้แต่ทว่าพื้นผิวส่วนใหญ่ของโลกปกคลุมด้วยน้ำในมหาสมุทรจึงปรับตัวเป็นรูปทรงรี 6 ทำให้เกิดปรากฏการณ์ "น้ำขึ้นน้ำลง" (น้ำ) โดยที่ระดับน้ำทะเลจะขึ้นสูงสุดบนด้านที่หันเข้าหาดวงจันทร์และด้านตรงข้ามดวงจันทร์ (ตำแหน่ง H และ H') และระดับน้ำทะเลจะลงต่ำสุดบนด้านที่ตั้งฉากกับดวงจันทร์ (ตำแหน่ง L L') โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบทำให้ณตำแหน่งหนึ่ง ๆ บนพื้นผิวโลกจึงเคลื่อนผ่านบริเวณที่เกิดน้ำขึ้นและน้ำลงทั้งสองด้านทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงวันละ 2 ครั้ง



ภาพที่ 6 แรงไทดัลทำให้เกิดน้ำขี้นน้ำลง


เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบโลกขณะที่โลกเองก็หมุนรอบตัวเองจึงทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์ขึ้นช้าไปวันละ 50 นาทีหนึ่งวันมีน้ำขึ้น 2 ครั้งดังนั้นน้ำขึ้นครั้งต่อไปจะต้องบวกไปอีก 12 ชั่วโมง 25 นาทีเช่น 2400 น.น้ำขึ้นครั้งต่อไปประมาณเวลา = 12.25 น.และในวันถัดไปนำ้จะขึ้นประมาณเวลา 00.50 น.


น้ำเกิดน้ำตาย


ในวันขึ้น 15 ค่ำและวันแรม 15 ค่ำดวงอาทิตย์โลกและดวงจันทร์เรียงตัวอยู่ในแนวเดียวกันแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เสริมกันทำให้แรงไทดัลบนโลกเพิ่มขึ้น 7 ที่เรียกว่า "น้ำเกิด" (ฤดูใบไม้ผลิน้ำ)



ภาพที่ 7 ภาวะน้ำเกิด

ในวันขึ้น 8 ค่ำและวันแรม 8 ค่ำดวงอาทิตย์โลกและดวงจันทร์อยู่ในแนวตั้งฉากกันแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ไม่เสริมกันทำให้แรงไทดัลบนโลกลดลง 8 ที่เรียกว่า "น้ำตาย" (Neap น้ำ)



ภาพที่ 8 ภาวะน้ำตาย

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

น้ำขึ้นน้ำลง





แรงไทดัล
เมื่อดาวดวงหนึ่งได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงจากดาวอีกดวงหนึ่งด้านที่อยู่ใกล้จะได้ถูกดึงดูดมากกว่าด้านที่อยู่ไกลความแตกต่างของแรงทั้งด้านจะทำให้เกิดความเครียดภายในถ้าเนื้อของดาวมีความหยุ่นก็จะทำให้ดาวยืดออกเป็นทรงรีเราเรียกแรงภายในที่แตกต่างนี้ว่า " แรงไทดัล " ( tidal force ) ยกตัวอย่างเช่นแรงที่ทำให้ดวงจันทร์บริวารแตกเป็นวงแหวนของดาวเสาร์แรงที่ทำให้ดาวพุธเป็นทรงรีซึ่งจะอธิบายดังต่อไปนี้
ตามกฏแปรผกผันยกกำลังสองของนิวตันเมื่อวัตถุอยู่ไกลจากกันแรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุจะลดลงดังนั้นเมื่อวางลูกบิลเลียดสามลูกในอวกาศโดยเรียงลำดับระยะห่างจากดาวเคราะห์ดังภาพที่ 13 มากกว่าแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และมากกว่าแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลขตามลำดับ
1


ภาพที่ 1 เรียงลูกบิลเลียดไว้ในอวกาศ




เมื่อเวลาผ่านไปในภาพที่ 2
3
ลูกบิลเลียดหมายเลขจะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์เป็นระยะทางมากที่สุด
ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์เป็นระยะทางน้อยกว่า
ลูกบิลเลียดหมายเลข 1 จะเคลื่อนที่เข้าหาดาวเคราะห์เป็นระยะทางน้อยที่สุด



ภาพที่ 2 ลูกบิลเลียดหมายเลขถูกดึงดูดมากกว่าหมายเลขและตามลำดับ




1 2 3หากเราจ้องมองที่ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 ดังภาพที่ 3 จะมองเห็นว่าระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 1 และ 2 " และระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และ 3 " เพิ่มมากขึ้นแรงไทดัล



ภาพที่ 3 เมื่อเพ่งที่หมายเลข 2 จะดูเหมือนว่าหมายเลข 1 และ 3 แยกออกไป





เหตุใดน้ำจึงขึ้นสองด้าน




แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์กระทำณตำบลต่างๆของโลกแตกต่างกันโดยสามารถวาดลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงดึงดูดซึ่งเกิดจากอิทธิพลความโน้มถ่วงของดวงจันทร์ได้ดังภาพที่ 4






ภาพที่ 4 แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่กระทำต่อโลก





เมื่อพิจารณาแรงไทดัลณจุดใดๆของโลกแรงไทดัลภายในโลกมีขนาดเท่ากับความแตกต่างระหว่างแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อจุดนั้นๆกับแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อศูนย์กลางของโลก5






ภาพที่ 5 แรงไทดัลบนพื้นผิวโลก

เนื่องจากเปลือกโลกเป็นของแข็งจึงไม่สามารถยืดหยุ่นตัวไปตามแรงไทดัลซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ได้แต่ทว่าพื้นผิวส่วนใหญ่ของโลกปกคลุมด้วยน้ำในมหาสมุทรจึงปรับตัวเป็นรูปทรงรี6 ทำให้เกิดปรากฏการณ์ " น้ำขึ้นน้ำลง " ( กระแสน้ำ ) ​โดยที่ระดับน้ำทะเลจะขึ้นสูงสุดบนด้านที่หันเข้าหาดวงจันทร์และด้านตรงข้ามดวงจันทร์ ( ตำแหน่ง H และ H ' ) และระดับน้ำทะเลจะลงต่ำสุดบนด้านที่ตั้งฉากกับดวงจันทร์ ( ตำแหน่ง lL ' ) โลกหมุนรอบตัวเอง 1 a research note ทำให้ณตำแหน่งหนึ่งๆบนพื้นผิวโลกจึงเคลื่อนผ่านบริเวณที่เกิดน้ำขึ้นและน้ำลงทั้งสองด้านทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงวันละครั้ง
2





ภาพที่ 6 แรงไทดัลทำให้เกิดน้ำขี้นน้ำลง








เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบโลกขณะที่โลกเองก็หมุนรอบตัวเองจึงทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์ขึ้นช้าไปวันละ 50 นาทีหนึ่งวันมีน้ำขึ้น 2 ครั้งดังนั้นน้ำขึ้นครั้งต่อไปจะต้องบวกไปอีก 12 ชั่วโมง 25 นาทีเช่น24 .00 น . น้ำขึ้นครั้งต่อไปประมาณเวลา 12.25 น . และในวันถัดไปนำ้จะขึ้นประมาณเวลา 00.50 น .







น้ำเกิดน้ำตาย




ในวันขึ้น 15 ค่ำและวันแรม 15 ค่ำดวงอาทิตย์โลกและดวงจันทร์เรียงตัวอยู่ในแนวเดียวกันแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เสริมกันทำให้แรงไทดัลบนโลกเพิ่มขึ้น7 เรียกว่า " น้ำเกิด ( น้ำเกิด )
"




ภาพที่ 7 ภาวะน้ำเกิดในวันขึ้น 8 ค่ำและวันแรม 8 ค่ำดวงอาทิตย์โลกและดวงจันทร์อยู่ในแนวตั้งฉากกันแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ไม่เสริมกันทำให้แรงไทดัลบนโลกลดลง8 เรียกว่า " น้ำตาย ( น้ำตาย )
"


ภาพที่ภาวะน้ำตาย





8