Seiche คืออะไร? ทำความรู้จักปรากฏการณ์คลื่นนิ่งในแหล่งน้ำ

Seiche (อ่านว่า เซช) คือปรากฏการณ์การเกิดคลื่นนิ่ง (Standing Wave) ในแหล่งน้ำที่ถูกปิดล้อมหรือปิดล้อมบางส่วน เช่น ทะเลสาบ, อ่างเก็บน้ำ, สระว่ายน้ำ, อ่าว, ท่าเรือ, ถ้ำ หรือแม้แต่ในทะเล เงื่อนไขสำคัญในการเกิด Seiche คือแหล่งน้ำนั้นต้องมีขอบเขตที่จำกัด ซึ่งช่วยให้คลื่นสามารถสะท้อนกลับและสร้างรูปแบบของคลื่นนิ่งขึ้นมาได้

ที่มาของคำว่า Seiche

คำนี้ถูกนำมาใช้ในเชิงวิทยาศาสตร์ในปี ค.ศ. 1890 โดย François-Alphonse Forel นักอุทกวิทยาชาวสวิส ผู้ซึ่งสังเกตเห็นปรากฏการณ์นี้ในทะเลสาบเจนีวา (Lake Geneva) โดยคำว่า Seiche มาจากภาษาถิ่นสวิส-ฝรั่งเศส ซึ่งมีรากศัพท์มาจากภาษาละตินว่า siccus ที่แปลว่า "แห้ง" สื่อถึงลักษณะที่น้ำลดระดับลงจนชายหาดแห้งขอดนั่นเอง

สาเหตุและลักษณะการเกิด

บ่อยครั้งที่ Seiche ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า โดยเฉพาะผู้ที่อยู่ในเรือ เนื่องจากคลื่นมีคาบเวลาที่ยาวมาก สาเหตุหลักที่ทำให้เกิดการสั่นพ้อง (Resonance) ในแหล่งน้ำ ได้แก่:

• ปัจจัยทางอุตุนิยมวิทยา: เช่น ลมที่พัดแรงต่อเนื่องหรือการเปลี่ยนแปลงของความกดอากาศ
• กิจกรรมทางธรณีวิทยา: เช่น แผ่นดินไหว
• สึนามิ: คลื่นยักษ์ที่ส่งพลังงานเข้ามาในอ่าวหรือทะเลสาบ

เมื่อน้ำถูกรบกวน แรงโน้มถ่วงจะพยายามดึงให้น้ำกลับคืนสู่สมดุลในแนวราบ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ในแนวตั้งแบบฮาร์มอนิก พลังงานจะเดินทางผ่านแอ่งน้ำและสะท้อนกลับจากขอบของแหล่งน้ำ เกิดการแทรกสอดจนกลายเป็นคลื่นนิ่งที่มีจุดบัพ (Node) ซึ่งเป็นจุดที่ไม่มีการเคลื่อนที่ในแนวตั้ง

การคำนวณคาบเวลา

สำหรับแหล่งน้ำรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า คาบเวลาที่ยาวที่สุด (T) สามารถคำนวณได้จากสูตรของ Merian โดยพิจารณาจากความยาวของแหล่งน้ำ (L), ความลึกเฉลี่ย (h) และความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g)

การเกิดขึ้นในสถานที่ต่างๆ

Seiche สามารถเกิดขึ้นได้ในแหล่งน้ำที่มีรูปร่างไม่แน่นอน เช่น ท่าเรือที่มีความคดเคี้ยว โดยมีตัวอย่างที่น่าสนใจดังนี้:

Seiche ในทะเลสาบ

ในทะเลสาบขนาดใหญ่ มักมี Seiche ขนาดเล็กเกิดขึ้นอยู่เสมอ แต่อาจสังเกตเห็นได้ชัดเจนในช่วงที่น้ำนิ่งเป็นพิเศษ ตัวอย่างเช่น:

• ทะเลสาบเจนีวา: มีรอบการแกว่งตัวตามยาวทุกๆ 73 นาที และตามขวางทุกๆ 10 นาที
• ทะเลสาบวากาติปู (นิวซีแลนด์): ระดับน้ำที่เมืองควีนส์ทาวน์เปลี่ยนแปลง 20 เซนติเมตร ในรอบ 27 นาที
• ทะเลสาบเกรตเลกส์ (สหรัฐฯ และแคนาดา): โดยเฉพาะทะเลสาบอีรี (Lake Erie) ซึ่งตื้นและยาว ทำให้เกิด Seiche ได้รุนแรงถึง 5 เมตร เนื่องจากทิศทางลมที่พัดขนานกับตัวทะเลสาบ

อันตรายจาก Seiche

แม้จะดูเหมือนการแกว่งตัวของน้ำธรรมดา แต่ Seiche สามารถก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงได้ เช่น ในปี ค.ศ. 1954 ที่ชิคาโก เกิด Seiche สูงถึง 3 เมตร ซัดเข้าหาชายฝั่ง ทำให้ชาวประมง 8 คนถูกพัดหายไปและเสียชีวิต หรือเหตุการณ์ในปี 1995 ในทะเลสาบซูพีเรียที่ระดับน้ำลดและเพิ่มขึ้น 1 เมตร ภายในเวลาเพียง 15 นาที ทำให้เรือที่จอดอยู่หลุดจากท่า