Sea Water Salinity Refractometer, รีแฟคโตมิเตอร์สำหรับวัดน้ำทะเล

Sea Water Salinity Refractometerม รีแฟคโตมิเตอร์สำหรับวัด

น้ำทะเล

       เป็นรีแฟคโตมิเตอร์อีกรุ่นที่ออกแบบมาเพื่อสำหรับตรวจวัด

ความเค็มของน้ำทะเลโดยเฉพาะ หน่วยของการวัดจะมีด้วยกันสอง

หน่วยคือหน่วย PPT หรือ ส่วนในพันส่วน(Part Per Thousand)

ซึ่งจะมีสเกลอยู่ด้านขวามือหากมองเข้าไปในจอ และหน่วยการวัด

S.G. หรือความถ่วงจำเพาะ(Specific Gravity) ซึ่งจะมีสเกลอยู่

ซ้ายมือหากมองเข้าไปในจอ

Features(คุณลักษณะ)

- ช่วงของการวัดในหน่วย PPT จะอยู่ในช่วง 0 - 40 PPT(‰)โดยมีความละเอียด 1 PPT(‰)

- ความแม่นยำจะอยู่ที่ +/- 0.2%

- สเกลสามารถมองเห็นได้ชัดเจนหากส่องกับแหล่งแสงสว่างที่มีแสงมากพอประมาณ เช่น แสงอาทิตย์ ทั้งนี้ยังสามารถปรับโฟกัสความชัดได้ด้วย

- ระบบชดเชยอุณหภูมิ ATC

- ตัวเครื่องมีน้ำหนักเบาโดยเป็นอลูมิเนียมและยางคุณภาพดี

- 

ตารางเทียบเพื่อเพิ่มความเข้าใจ

       สัญลักษณ์์ต่าง ๆ มีความสำคัญในการทำความเข้าใจ สำหรับ

ในตารางด้านล่างนี้สัญลักษณ์ที่ใหญ่ที่สุดจะเป็นสัญลักษณ์ของ

เปอร์เซ็นต์ (%) หรือก็คือส่วนในร้อยส่วนซึ่งก็จะมีสัญลักษณ์ตามที่

ท่าน ๆ ได้เห็นกันบ่อย ๆ แต่ว่าหากว่าท่านไปเจอสัญลักษณ์อื่น ๆ ที่มี

ลักษณะคล้ายสัญลักษณ์เปอร์เซ็นต์แล้ว ต้องดูให้ดีว่าสัญลักษณ์นั้น

คืออะไร ซึ่งสัญลักษณ์ที่คล้ายกับ (%) ก็จะมีด้วยกันสองอย่างคือ

(‰) ภาษาอังกฤษเรียก Part Per Thousand หากท่านไปเจอ

สัญลักษณ์อันนี้จะหมายถึงส่วนในพันส่วน คือมันจะมีศูนย์กลม ๆ

ด้านล่างเพิ่มขึ้นมาอีกหนึ่งอัน ข้อควรระวัง หากว่าท่านจะเรียกส่วน

ในพันส่วนเป็นภาษาอังกฤษ ท่่านจำเป็นต้องออกเสียงให้เป็นคำเต็ม

ๆ ไปเลย คือออกเสียงว่า Part Per Thousand(พาร์เพอร์ทาวเซ็น)

หรือไม่เช่นนั้นก็ให้ใช้สัญลักษณ์ (‰) นี้ไปเลย ห้ามอย่างเด็ดขาด

ที่จะใปใช้ตัวย่อเป็นภาษาอังกฤษว่า ppt. หรือออกเสียงเป็นภาษา

อังกฤษว่าพีพีที เพราะว่าคำย่อในภาษาอังกฤษ ppt. จะมีความ

หมายถึง Part Per Trillion หรือก็คือส่วนในล้านล้านส่วน 

(‱) ภาษาอังกฤษเรียก Part Per Ten Thousand หากว่าท่านไป

เจอสัญลักษณ์อันนี้จะหมายถึงส่วนในหมื่นส่วน คือมันจะมีศูนย์กลม

ๆ ด้านล่างเพิ่มขึ้นมาอีกสองอัน เวลาเรียกก็ให้เรียกเต็ม ๆ ไปว่า พาร์

เพอร์เท็นทาวเซ็นหรือใช้ตัวอักษรนี้ได้เลย

       สรุปก็จะมีสองสัญลักษณ์นี้ที่ควรจะสังเกตุให้ดีเพื่อไม่ให้เกิด

ความผิดพลาดในการอ่านค่า ในส่วนของค่าอื่น ๆ แล้วจะก็จะใช้

สัญลักษณ์เป็นตัวอักษร อาทิเช่น pcm(ย่อมาจากคำว่า Percent

Mille) ก็จะหมายถึงส่วนในแสนส่วน, ppm(ย่อมาจากคำว่า Part

Per million) ก็จะหมายถึงส่วนในล้านส่วนและ ppb(Part Per

billion) ก็จะหมายถึงส่วนในพันล้านส่วน

น้ำทะเล

      ท่านเคยสงสัยบ้างหรือไม่ว่าทำไมน้ำทะเลจึงมีความเค็ม ความ

เค็มของน้ำทะเลและมหาสมุทรเกิดจากการเจือปนจากแหล่งเกลือแร่

ธรรมชาติคือจะอยู่ในหินหรือชั้นหิน ทั้งที่อยู่ใต้ท้องทะเลหรือ

มหาสมุทรเอง และที่ถูกชะล้างจากผืนแผ่นดินลงไปสู่ทะเลและ

มหาสมุทร สำหรับบนผืนดิน เมื่อใดที่น้ำไหลไปตามลำธาร, แม่น้ำ

น้ำจะเซาะเอาเกลือแร่ที่อยู่ในหินหรือดินที่อยู่ใต้ท้องน้ำไปด้วย

ซึ่งน้ำจากแม่น้ำทุกสายบนโลกปลายทางของมันก็จะเป็นทะเลคือ

สุดท้ายน้ำจืดก็จะออกสู่ทะเล ในความจริงแล้วน้้ำจืดที่ออกจากปาก

แม่น้ำนี้ จะมีความเค็มอยู่เช่นกันเนื่องจากว่าระยะทางที่แม่น้ำเดิน

ทางมาได้สะสมเกลือแร่ที่อยู่ในชั้นหินหรือชั้นดินมาตลอด แต่

เนื่องจากว่าความเค็มที่สะสมมานี้อยู่ในระดับที่น้อยมากจึงอนุโลมว่า

น้ำที่ออกจากปากแม่น้ำสู่ทะเลหรือมหาสมุทรเป็นน้ำจืด 

      เพียงแต่ว่าบนโลกใบนี้ไม่ได้มีเพียงแม่น้ำสายเดียวที่ไหลลงสู่

มหาสมุทร เพราะว่าปลายทางของแม่น้ำทุกสายบนโลกใบนี้ซึ่งมี

จำนวนมากมายต่างก็ไหลลงสู่ทะเลหรือมหาสมุทรตลอดเวลาไม่เคย

หยุดและก็กินเวลามานานแสนนานแล้ว อาจจะเกินกว่าพันล้านปี

เพราะว่าโลกของเรานี้จากการตรวจสอบของนักวิทยาศาสตร์แล้ว

พบว่ามีอายุนานถึง 4,540 ล้านปี(บวกลบ 50 ล้านปี) แน่นอนที่สุด

ว่าเมื่อน้ำจากบนบกไหลลงสู่ทะเล ก็ย่อมจะมีการระเหยจากน้ำใน

ทะเลขึ้นมาสู่อากาศจากความร้อนจากแสงอาทิตย์ น้ำระเหยได้แต่ว่า

เกลือแร่ที่ละลายอยู่ในน้ำยังคงอยู่ในน้ำเช่นเดิม ก็เนื่องด้วยว่าเกลือ

ที่สะสมอยู่ในน้ำทะเลนี้ไม่สามารถหายไปหรือว่าระเหยไปไหนได้

และก็มีเกลือแร่รุ่นใหม่ ๆ เติมเข้ามาเรื่อย ๆ เพราะฉะนั้นน้ำในทะเล

หรือมหาสมุทรจึงเค็มขึ้นเรื่อย ๆ ทีละเล็กทีละน้อย หรือเพิ่มระดับ

ความเค็มขึ้นเรื่อย ๆ ตลอดเวลาที่ผ่าน ๆ มา 

      ความเค็มจากเกลือที่อยู่ในน้ำทะเลมาจากเกลือหลายประเภท เช่น

โปแตสเซียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม แต่ที่หลัก ๆ ที่เจอเลยภาษา

อังกฤษจะเรียกว่า Sodium Chloride(โซเดียมคลอไรด์) 

        ความเค็มของน้ำทะเลในภาษาอังกฤษจะเรียกว่า ค่า "Salinity"

ซึ่งค่า Salinity ในน้ำทะเลนี้จะเปลี่ยนแปลงได้ไม่จำเป็นว่าจะต้อง

คงที่เสมอไป คือหากว่าน้ำทะเลในบริเวณนั้นมีการระเหยไปมาก

ความเค็มหรือค่า Salinity ของน้ำทะเลบริเวณนั้นก็จะเพิ่มขึ้นด้วย

หรือถ้าหากว่าน้ำทะเลในบริเวณนั้นมีฝนตกลงมาเพิ่ม หรือมีน้ำจืด

เติมเข้ามามากค่า Salinity ของน้ำทะเลบริเวณนี้ก็จะลดลงไปด้วย

บริเวณปากแม่น้ำซึ่งเป็นทางออกสู่ทะเลหรือมหาสมุทรหากนำน้ำ

ทะเลบริเวณทางออกของแม่น้ำมาวัดค่า Salinity ค่าที่ได้ก็จะวัดได้

น้อยเช่นกันเพราะว่ามีปริมาณน้ำจืดมหาศาลไหลเข้ามาปนกับน้ำ

ทะเลบริเวณนั้นตลอดเวลา 

      ทั้งนี้แล้วภูเขาน้ำแข็ง(Icebergs) และธารน้ำแข็ง(Glaciers) ก็

เป็นแหล่งน้ำจืดอีกแหล่งที่สามารถเพิ่มลงไปในมหาสมุทรได้ ซึ่งก็

จะไปลดปริมาณความเค็ม(Salinity) ในน้ำทะเลได้ ฉะนั้นหากว่ามี

ธารน้ำแข็งหรือภูเขาน้ำแข็งที่ไหลลงสู่ทะเลบริเวณใด ก็ย่อมจะ

ทำให้น้ำทะเลในบริเวณนั้นมีความเค็มที่ลดลงไปด้วย กล่าวโดยสรุป

ปัจจัยที่ผลต่อความเค็มของน้ำในทะเลหรือมหาสมุทรก็จะเป็นดังนี้

       ในทางสมุทรศาตร์การวัดความเค็ม(Salinity) ของน้ำในทะเล

หรือมหาสมุทรจะมีหน่วยวัดเฉพาะคือจะอธิบายถึงว่าใน 1000 กรัม

ของน้ำบริสุทธิ์นี้มีเกลือละลายอยู่กี่กรัม ก็ยกตัวอย่างเช่น หากว่าใน

1000 กรัมของน้ำนี้มีเกลือละลายอยู่ 35 กรัม ก็จะสรุปได้ว่า ค่า

ความเค็ม(Salinity) ของน้ำนี้จะมีค่าเท่ากับ 35 ส่วนใน 1000 ส่วน

หรือก็คือ 35 ‰ (ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น) 

            ก็ลองมาดูค่าความเค็ม(Salinty) ของมหาสมุทรที่ได้มีการ

บันทึกไว้จเป็นดังนี้

- มหาสมุทรแอตแลนติก จะมีค่าความเค็มอยู่ในช่วง 36 - 37‰

- มหาสมุทรแปซิฟิก จะมีค่าความเค็มอยู่ในช่วง 34 - 37‰

- ทะเลเมดิเตอร์เรเนียน จะมีค่าความเค็มอยู่ที่ประมาณ 38‰

- มหาสมุทรอินเดีย จะมีค่าความเค็มอยู่ในช่วง 32 - 37‰

         ก็สรุปโดยเฉลี่ยจะอยู่ที่ 35‰ สำหรับน้ำทะเลโดยทั่วไป

     ภาพด้านล่างนี้ท่านจะมองเห็นว่ามีหลากหลายสีเช่น สีน้ำเงิน สี

ฟ้า สีแดง สีเขียว สีเหลือง จุดใดก็ตามแต่ในทะเลหรือมหาสมุทรที่มี

ค่าความเค็มเท่ากันในภาษาอังกฤษจะเรียกว่า Isohalines ซึ่งท่าน

จะสามารถดูได้ตามภาพด้านล่างนี้ 

            บางสถานที่บนโลกใบนี้มีความเค็มของน้ำทะเลสูงอย่างผิดปกติ

อาจจะเนื่องด้วยตั้งอยู่ในภูมิภาคที่มีอากาศร้อนมากมีการระเหยของ

น้ำมากกว่าปกติ และยังเป็นพื้นที่ที่ไม่มีแม่น้ำไหลผ่านหรือเป็นปาก

แม่น้ำให้แม่น้ำไหลลง สถานที่แห่งนี้ที่เด่น ๆ ที่มีการบันทึกก็เช่น

ทะเลแดง Red Sea 

             ซึ่งสามารถวัดความเค็มของน้ำทะเลที่ทะเล red sea นี้ได้สูงถึง

41‰ ซึ่งมากกว่าเฉลี่ยน้ำทะเลทั่วไปที่ 35 ‰

  ทะเล Dead Sea เป็นอีกสถานที่หนึ่งที่มีน้ำจืดไหลลงมาน้อยมาก

และอยู่ในภูมิภาคที่มีอากาศร้อนมาก ท่านเชื่อหรือไม่ว่าค่าความ

เค็ม(Salinity) ที่วัดได้ที่ทะเลสาป Dead Sea นี้สามารถวัดได้ถึง

332‰ หรือถ้าทำเป็นเปอร์เซ็นต์น่าจะง่ายกว่าคือวัดได้ 33.2%

      ในขณะเดียวกันมีทะเลบางแห่งที่มีค่าความเค็มน้อยอย่างผิดปกติ

ก็เช่นทะเลบอลติก(Baltic Sea) ทะเลแห่งนี้อยู่ใกล้กับขั้วโลกเหนือ

มีฝนตกปานกลางและเป็นทางออกของปากแม่น้ำหลายแห่งเหมือน

กัน ท่านเชื่อหรือไม่ว่าความเค็มที่วัดได้ที่ทะเลบอลติกนี้วัดได้เท่ากับ

7 ‰ ซึ่งถือว่าน้อยมากถ้าเทียบกับค่าเฉลี่ยความเค็มของทะเลปกติ

ที่ 35 ‰ 

         ปริมาณความเค็ม(Salinity) ของน้ำในมหาสมุทรตามที่ได้กล่าว

มาข้างต้นนั้น เป็นค่าความเค็มที่วัดบริเวณผิวน้ำหรือวัดจากน้ำที่มี

ระดับความลึกไม่มากนัก แต่ท่านครับ น้ำในทะเลหรือมหาสมุทรที่

เรามองเห็นกันทั่ว ๆ ไป จริง ๆ แล้วมันเป็นน้ำที่แยกชั้นกันอยู่ครับ

ซึ่งมองด้วยตาเปล่าไม่เห็นเพราะว่ามันเป็นสีใส แต่ถ้าหากว่าเราผสม

สีลงไปแล้วจะเห็นได้อย่่างชัดเจนขึ้น ก็อยากจะอธิบายแบบสรุป ๆ

ไปตามคลิปครับ

    ถ้าหากว่าเรานำน้ำบริสุทธิ์มีความเค็มเป็นศูนย์มาจำนวนหนึ่งใส่สี

ผสมอาหารสีเหลืองไว้ แล้วก็นำน้ำที่มีความเค็มสัก 3.5 เปอร์เซ็นต์

มาจำนวนหนึ่งใส่สีน้ำเงินไว้ แล้วกั้นน้ำทั้งสองไว้ หากว่าเรายกแผ่น

กั้นออกแล้ว สิ่งที่เกิดขึ้นจะเป็นดังนี้ 

    น้ำเกลือจะหนักกว่า จะไปอยู่ที่ด้านล่างในขณะที่น้ำเปล่าจะอยู่ด้าน

บน แล้วที่น่าสังเกตุก็คือมันจะเกิดคลื่นอยู่ด้านล่างคือคลื่นจะ

เคลื่อนที่ไป ๆ มา ๆ ซ้ายขวา จนไปชนกับด้านข้างของภาชนะใน

ส่วนของน้ำที่หนักกว่าคือน้ำที่อยู่ด้านล่าง ซึ่งอีกจุดหนึ่งที่น่าสังเกตุ

ก็คือระหว่างชั้นน้ำเปล่ากับชั้นน้ำเกลือจะเกิดชั้นของน้ำขึ้นมาอีกชั้น

หนึ่ง(ในภาพจะเห็นเป็นสีเขียวอ่อน) คือจะเป็นส่วนผสมของชั้นของ

น้ำเปล่ากับชั้นของน้ำเกลือ แถบสีเขียวอ่อนนี้ภาษาอังกฤษจะเรียก

ว่า พิคโนคลาย(Pycnocline) ซึ่งผมจะขออธิบายต่อไปภายหลัง 

      ถ้าท่านดูไปตามคลิปแล้วจะพบว่าคลื่นที่ว่านี้ จะมองไม่เห็นจาก

ผิวน้ำด้านบนเลย คือผิวน้ำด้านบนจะนิ่งมากมองเหมือนว่าน้ำ

ทั้งหมดอยู่ในสภาพที่หยุดนิ่ง ซึ่งสิ่งนี้หากว่าเราไม่ได้มีการผสมสีลง

ไปในน้ำแล้ว จะมองไม่ออกอย่างเด็ดขาด 

       ซึ่งถ้าจะให้เห็นชัดขึ้น เราจะกั้นน้ำที่ผสมกันอยู่นี้ แล้วคนให้

ผสมกันให้ดี ๆ จากนั้นยกแผ่นกั้นออก

        น้ำที่เป็นสีเขียวซึ่งมีความเค็มอยู่ระหว่างน้ำจืดกับน้ำเค็มมาก จะ

มากั้นอยู่ระหว่างชั้นน้ำทั้งสอง คืออยู่ตรงกลางจากนั้นก็จะเกิดคลื่น

ที่เคลื่อนที่ไป ๆ มา ๆ ซึ่งคลื่นนี้ก็จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่าหากมอง

ลงมาจากด้านบน น้ำด้านบนยังคงนิ่งมาก ซึ่งหากไม่ได้ใส่สีลงไปก็

จะยังคงสังเกตุไม่ได้อยู่ดี

อยากจะให้ท่านดูคลิปนี้ครับ 

         ในคลิปนี้ผู้บรรยายไม่ได้ผสมสีใด ๆ ลงไปในชั้นของน้ำจืดและ

ชั้นของน้ำเค็ม แต่ท่านได้นำมาจืดมาผสมกับน้ำเค็มแล้วใส่สีเขียวลง

ไป จากนั้นก็ยกแผ่นกั้นขึ้น น้ำจืดหรือน้ำที่มีความเข้มข้นของเกลือ

น้อยกว่าเมื่อมาผสมกับน้ำที่มีความเข้มข้นของเกลือมากกว่าจะเกิด

เป็นชั้นน้ำขึ้นมาอีกชั้นที่กั้นระหว่างชั้นของน้ำที่มีความเข้มข้นของ

เกลือต่ำและชั้นของน้ำที่ความเข้มข้นของเกลือสูงเรียกว่า พิคโน

คลาย(Pycnocline) พิคโนคลายนี้จะไม่สามารถเคลื่อนที่ขึ้นไปด้าน

บนได้เพราะว่ามีความเข้มข้นความถ่วงจำเพาะที่มากกว่าน้ำจากด้าน

บนและทั้งนี้ก็ไม่สามารถจะเคลื่อนที่ลงไปที่ชั้นล่างซึ่งเป็นน้ำเค็มจัด

ได้เพราะว่ามีความเข้มข้นความถ่วงจำเพาะที่ต่ำกว่าน้ำจากด้านล่าง

แต่เนื่องจากว่าน้ำมีสภาพเป็นของเหลวไม่ใช่ของแข็งมันจำเป็นต้อง

มีการเคลื่อนที่ไม่หยุดนิ่ง การเคลื่อนที่ของมันจึงถูกบีบให้เคลื่อนที่

แบบจำกัด คือเคลื่อนที่แบบไปข้าง ๆ คือจากซ้ายไปขวา ซึ่งเมื่อไป

กระบกับข้างภาชนะก็เคลื่อนที่กลับมาคือจากขวามาซ้าย และที่

แปลกมาก ๆ ก็คือลูกคลื่นของ พิคโนคลาย(Pycnocline) นี้

พิจารณาแล้วเป็นลูกคลื่นที่มีความใหญ่มากทีเดียวเพราะว่าเป็นคลื่น

ของน้ำจำนวนมากที่ถูกบีบอัดให้เคลื่อนที่อย่างจำกัดในทิศทางเดียว

คือจากซ้ายไปขวา มันไม่สามารถจะไปในทิศอื่นได้ น้ำในชั้นนี้จึงมา

รวมกันเป็นมวลน้ำก้อนใหญ่ ซึ่งมองไม่เห็นได้จากน้ำด้านบน(น้ำ

ด้านบนนิ่งมาก) ซึ่งหากไม่ได้มีการผสมสีลงไปในน้ำแล้วจะมองไม่

เห็นเหตุการณ์นี้ได้อย่างเด็ดขาด คลื่นในชั้นของ พิคโน

คลาย(Pycnocline) เคลื่อนที่ได้ไม่เร็วเหมือนคลื่นบนผิวน้ำเพราะว่า

คลื่นบนผิวน้ำมีกระแสลมช่วยพัดด้วย แต่ท่านเชื่อนหรือไม่ว่าความ

สูงของคลื่น พิคโนคลาย(Pycnocline) ใต้ท้องมหาสมุทรอาจจะสูง

ได้เป็นสิบหรือบางทีเป็นร้อยเมตรเลยเพียงแต่เคลื่อนที่ช้ากว่า

เท่านั้นเอง(คลื่นใต้มหาสมุทรสูงได้เท่ากับตึกเลย)  

             คลื่นในมหาสมุทรที่นักโต้คลื่นเล่น ๆ กัน ถ้าไปเทียบกับ

คลื่นใต้น้ำแล้วถือได้ว่าเล็กมากครับ คลื่นที่เคลื่อนที่อยู่ใต้น้ำใหญ่

กว่ามาก 

       อาจารย์ท่านนี้อธิบายว่า ลูกคลื่นที่อยู่บนน้ำนี้มีขนาดเล็กและ

เคลื่อนที่เร็ว อันเนื่องจากลมและด้านบนสุดของน้ำในมหาสมุทรก็จะ

เป็นอากาศซึ่งทำให้ลูกคลื่นที่เกิดขึ้นถึงจะเคลื่อนที่เร็วแต่ก็ยังมีลูก

คลื่นที่เล็กกว่ามากหากไปเทียบกับคลื่นใต้น้ำมหาสมุทร(Internal

Waves) เพียงแต่เคลื่อนที่ช้ากว่าแต่ใหญ่เท่าตึกได้เลย ในความ

เป็นจริงน้ำจากด้านล่างมหาสมุทรกับน้ำจากด้านบนมหาสมุทรไม่ถึง

กับจะแยกกันสนิทหรือผสมกันไม่ได้ เพราะว่าตามธรรมชาติมีปัจจัย

ลมที่อยู่ด้านบนผิวน้ำเป็นตัวช่วย น้ำจากด้านล่างหากจะขึ้นมาด้าน

บนได้จำเป็นต้องอาศัยลมในมหาสมุทรเป็นตัวช่วย ซึ่งจะเป็นการนำ

สารอาหารจากด้านล่างขึ้นมาด้านบนด้วยซึ่งจำเป็นต่อการ

สังเคราะห์แสงของพืช 

     ตามทฤษฎีที่เรียน ๆ กันมาในระดับชั้นมัธยมปลายหรือ

มหาวิทยาลัย คลื่นจะเกิดขึ้นได้จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดคลื่น เช่นมี

ลม มีการสัมผัสกับน้ำ มีการตีน้ำ แต่คลื่นที่เห็นในคลิปนี้เกิดขึ้นมา

โดยไม่ได้มีการไปทำอะไรกับน้ำ เพียงแต่มันเกิดจากน้ำที่มีความ

หนาแน่นไม่เท่ากันมาผสมเข้าด้วยกันแล้วเกิดการแยกชั้น

   กราฟด้านล่างนี้แสดงถึงความหนาแน่นของน้ำในมหาสมุทรที่

เปลี่ยนไปที่ระดับความลึกต่าง ๆ จากกราฟในแนวนอนด้านบน

1.02, 1.025, 1.03 g/cm³ หมายถึงค่าความหนาแน่นของน้ำใน

มหาสมุทร ส่วนในนวตั้งด้านซ้ายมือ 0, 500, 1000, 1500, 2000,

2500 เมตร จะหมายถึงระดับความลึก จากกราฟนี้แล้วจะพบว่าน้ำ

ในมหาสมุทรที่มีความหนาแน่นสูงจะอยู่ที่ระดับความลึกมาก ๆ คือ

ตั้งแต่ 500 เมตรลงไปจนถึงใต้มหาสมุทรซึ่งก็ค่อนข้างจะคงที่ ส่วน

น้ำที่มีความหนาแน่นเปลี่ยนแปลงมาก ๆ จะอยู่ที่ระดับตั้งแต่ผิวน้ำไป

จนถึงระดับความลึกประมาณ 300 - 450 เมตร ซึ่งจุดของน้ำใน

มหาสมุทรที่จะเกิดเหตุการณ์พิคโนคลาย ตามกราฟแล้วจะเริ่มที่

ระดับความลึกประมาณ 10 เมตรถึงโดยประมาณ 450 เมตรนั่นเอง

Thermal  Stratification

     สำหรับการแยกชั้นของน้ำแล้ว อีกองค์ประกอบหนึ่งก็จะเป็นเรื่อง

ของอุณหภูมิครับ อุณหภูมิของน้ำที่เย็นกว่าจะทำให้น้ำมี

ความถ่วงจำเพาะมากขึ้น(เล็กน้อย) ฉะนั้น น้ำที่เย็นกว่าจะลงไปอยู่

ด้านล่างส่วนน้ำที่อยู่ด้านบนจะเป็นน้ำที่อุ่นกว่า ในการทดลองข้าง

ต้นที่เห็นว่าน้ำที่เค็มจัดลงไปอยู่ที่ด้านใต้ของตู้ปลา ตรงนี้ถึงจะไม่ได้

มีการวัดอุณหภูมิแต่ก็แทบจะสรุปได้เลยว่า ชั้นน้ำเค็มสีน้ำเงินนี้จะมี

อุณหภูมิที่ต่ำกว่าชั้นน้ำด้านบนสีเหลืองไปด้วย 

       แต่ หากว่าน้ำที่นำมาทดลองนี้เป็นน้ำประเภทหรือชนิดเดียวกัน

มีความเข้มข้นเท่ากันแล้ว น้ำที่เย็นกว่าก็ยังคงจะอยู่ด้านล่างและน้ำ

ที่อุ่นกว่าก็ยังคงจะอยู่ด้านบนอยู่ดีครับ ตรงนี้สามารถพิสูจน์ได้เลย

คือหากท่านที่ว่ายน้ำได้แข็ง ทดลองว่ายหรือดำน้ำลงไปในสระหรือ

แม่น้ำที่มีความลึกพอประมาณ น้ำที่อยู่ที่ชั้นล่างของแม่น้ำจะเย็น

กว่าน้ำที่อยู่ด้านบนอย่างเห็นได้ชัดเจน ถึงแม้อากาศด้านบนจะมี

อุณหภูมิสูงสักเท่าใดก็ตาม น้ำที่อยู่ที่ความลึกมาก ๆ จะยังคงเย็นอยู่

     การทดลองนี้นำน้ำที่มีลักษณะเดียวกันความเข้มข้นเดียวกันทุก

ประการมาทดลอง โดยให้อุณหภูมิกับน้ำที่ไม่เท่ากันจากนั้นใส่สี

ผสมอาหารลงไป ปล่อยน้ำที่อุณหภูมิไม่เท่ากันให้ผสมกันเองโดย

ไม่มีการคน น้ำที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจะลงไปอยู่ด้านล่าง(สีฟ้า) ส่วนน้ำ

ที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจะอยู่ด้านบน(สีส้ม)

       ก็โดยธรรมชาติน้ำที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าก็จะมีความถ่วงจำเพาะสูง

กว่า ก็คือจะหนักกว่าน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกว่าซึ่งจะมีความถ่วงจำเพาะ

ที่ต่ำกว่านั่นเอง

   ในธรรมชาติอุณหภูมิของน้ำเกิดความแตกต่างกันได้อย่างไร คำ

ตอบคือเกิดจากปัจจัยของอุณหภูมิจากอากาศ หรือแสงอาทิตย์

นั่นเอง

    แหล่งน้ำที่แสงอาทิตย์ที่ส่องลงไปยังผิวน้ำตลอดเวลา ทำให้น้ำ

ด้านบนอุ่นขึ้นเรื่อย ๆ และเริ่มอุ่นลึกลงไปเรื่อย ๆ ในขณะที่น้ำด้าน

ล่างยังคงเย็นอยู่

      ซึ่งเมื่อแสงอาทิตย์ส่องลงไปจนถึงจุด ๆ หนึ่ง ถ้าหากเป็นแหล่ง

น้ำที่มีความลึกมาก ๆ เช่น มหาสมุทรหรือทะเลลึก แสงอาทิตย์จะเริ่ม

ส่องลงไปได้ยากหรือส่องลงไปไม่ได้ โดยประมาณแสงอาทิตย์จะ

สามารถส่องลงไปใต้น้ำได้โดยประมาณ 100 ถึง 1000 เมตรกว่า ๆ

ซึ่งแถบ ๆ นี้จะเป็นจุดที่อุณหภูมิจะเปลี่ยนจากน้ำอุ่นเป็นน้ำเย็นอย่าง

รวดเร็ว แถบที่เป็นส่วนผสมของอุณหภูมิระหว่างน้ำอุ่นกับน้ำเย็น ใน

ภาษาอังกฤษจะเรียกว่า เทอร์โมคลาย(Thermocline)

  ซึ่งแถบของ Thermocline นี้เองเช่นกันที่จะสามารถทำให้เกิด

คลื่นใต้น้ำได้ (Internal Waves) 

   กล่าวโดยสรุปทั้ง Thermocline และ Pycnocline เกิดขึ้นมาได้ก็

เพราะว่าของเหลวที่ความหนาแน่นไม่เท่ากันมาเจอกัน หรือผสมกัน

ก็เช่นน้ำที่มีความเค็มมากกว่าจะมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำที่มี

ความเค็มน้อยกว่า และน้ำที่มีอุณหภูมิที่เย็นกว่าก็จะมีความหนาแน่น

มากกว่าน้ำที่มีอุณหภูมิที่อุ่นกว่า

ซึ่งทำให้เกิดการแยกชั้น และจุดที่แยกชั้นจะเป็นแถบที่เป็นส่วนผสม

ของความหนาแน่นของของเหลวทั้งสอง เรียก Transition Zone

แถบที่เป็น Transition Zone(ก็คือ Thermocline และ

Pycnocline) เป็นคลื่นที่สามารถจะเคลื่อนที่ได้โดยเคลื่อนที่อยู่ใต้

น้ำ ไม่สามารถมองเห็นได้จากด้านบน Transition Zone นี้ก็คือตัว

กำหนดสภาพอากาศในมหาสมุทรที่มีต่อโลกเรานั่นเอง

อธิบายไปตามกราฟด้านล่างนี้จะเข้าใจได้ดียิ่งขึ้น

   ตัวเลขด้านบนสุดแกนนอน 0, 5, 10, 15, 20 จะแทนถึงอุณหภูมิ

ของน้ำในมหาสมุทร ส่วนตัวเลขด้านซ้ายมือแกนตั้ง 0, 1000,

2000, 3000, 4000 จะแทนถึงความลึกของมหาสมุทรจากผิวน้ำลง

ไปใต้น้ำ 

           ซึ่งพิจารณาจากกราฟแล้วจะพบว่า น้ำในมหาสมุทรที่ระดับ

ความลึกต่ำกว่า 500 เมตรไปจนถึง 4000 เมตร(ดูแกนตั้งซ้ายมือ)

อุณหภูมิของน้ำจะค่อนข้างคงที่ คืออยู่ที่ประมาณ 2 - 4 องศา

เซลเซียส แต่ถึงแม้น้ำในมหาสมุทรจะอยู่ที่ระดับความลึกมากเพียง

ใด อุณหภูมิของน้ำก็จะยังไม่ถึง 0 องศาเซลเซียส จุดที่ลึกที่สุดใน

มหาสมุทรจะอยู่ที่ความลึกโดยประมาณ 11000 เมตร แต่ว่าน้ำที่

ความลึกขนาดนี้ก็ยังคงที่อยู่ที่ประมาณ 2 - 4 องศาเซลเซียสนั่นเอง

ซึ่งถ้าหากว่าอุณหภูมิของน้ำในมหาสมุทรลดลงจนถึง 0 องศา

เซลเซียสหรือไปอยู่ที่อุณหภูมิติดลบก็จะทำให้น้ำกลายเป็นน้ำแข็ง

ซึ่งก็จะทำให้พืชและสัตว์ใต้มหาสมุทรตายหมด และอุณหภูมิบนโลก

ก็จะผิดเพี้ยนไปหมดเพราะว่าน้ำในมหาสมุทรทั้งหมดได้กลายเป็น

ชั้นของน้ำแข็งไปแล้ว กระแสน้ำก็จะหยุดการไหลการระเหยของน้ำ

ก็จะช้าลง สิ่งมีชีวิตบนผืนโลกก็จะได้รับผลกระทบไปด้วย

   จากกราฟนี้แล้ว ชั้นความลึกของน้ำที่จะเกิดเหตุการณ์

Thermocline จะอยูที่แถบความลึกโดยประมาณ 0 - 500 เมตร(ดู

แถบสีเหลืองอ่อน)

แถบนี้พูดโดยง่ายก็คือเป็นแถบความลึกของน้ำในมหาสมุทรที่

แสงแดดจากด้านบนพอจะส่องลงมาถึงนั่นเอง จึงทำให้อุณหภูมิของ

น้ำในแถบนี้สูงขึ้นมากกว่า 4 องศาเซลเซียส

กราฟด้านล่างนี้เป็นอุณหภูมิของน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกระดับ

ต่าง ๆ จากชายฝั่งรัฐฟลอริด้าไปยังทวีปอัฟฟริกา

       น้ำในระดับลึกที่อยู่ใต้มหาสมุทรลงไปหลาย ๆ กิโลเมตร ในทาง

วิทยาศาสตร์เรียกว่าเป็น Thermally Stable Regions บนโลกก็ได้

คือเป็นจุดจุดหนึ่งบนโลกที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลงน้อยมาก ไม่ว่าจะ

กลางวันหรือกลางคืน ไม่ว่าบนผืนแผ่นดินบนโลกจะเป็นฤดูกาลไหน

ไม่ว่าอุณหภูมิบนผืนแผ่นดินโลกจะเปลี่ยนแปลงไปสักเพียงใด แต่

ว่าอุณหภูมิของน้ำใต้มหาสมุทรจะยังค่อนข้างคงที่เสมอ จากการ

ตรวจสอบของนักวิทยาศาสตร์แล้วพบว่าในรอบปี อุณหภูมิในระดับ

น้ำลึกในมหาสมุทรเปลี่ยนแปลงไปมาอยู่ระดับแค่ประมาณครึ่งองศา

เซลเซียสเท่านั้นเอง 

      ไม่เพียงเท่านั้น น้ำที่อยู่บนผิวมหาสมุทรบนโลก ณ จุดต่าง ๆ

เป็นไปได้ว่าจะมีอุณหภูมิที่ไม่เท่ากัน คือน้ำที่อยู่บนผิวมหาสมุทร

โลกในเขตร้อน น้ำก็ย่อมจะอุ่นกว่ามีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำที่อยู่บนผิว

มหาสมุทรในเขตหนาวหรือขั้วโลก แต่หากท่านดูตามกราฟด้านล่าง

นี้แล้วจะพบว่า ไม่ว่าน้ำบนผิวมหาสมุทรนั้นจะอยู่ในเขตใดบนโลก

ก็ตามแต่ อุณหภูมิของน้ำใต้มหาสมุทรในระดับลึกก็ยังจะเรียกได้ว่า

คงที่ มีความใกล้เคียงกันมากคือห่างกันน้อยมากไม่ว่าจะอยู่ในเขต

ร้อนหรืออยู่ในเขตหนาวคือเฉลี่ย 2 - 4 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงไม่

เป็นเรื่องแปลกที่จะเห็นปลาวาฬบางชนิดที่ปกติมีถิ่นอาศัยอยู่ในเขต

หนาวถึงหนาวจัด มาว่ายน้ำอยู่ในทะเลหรือมหาสมุทรเขตร้อน

เนื่องจากปลาวาฬเป็นสัตว์ใหญ่ พำนักและหากินในเขตน้ำลึกเพราะ

ฉะนั้นแล้วอุณหภูมิของน้ำจึงไม่ใช่ปัญหาใหญ่ เพราะว่าที่ในเขตน้ำ

ลึกถึงจะอยู่ในเขตร้อน น้ำในมหาสมุทรก็ยังคงเย็นมากอยู่ดี

จากกราฟด้านล่างนี้ หากว่านำกราฟของการเกิดปรากฎการณ์ พิค

โนคลาย กับกราฟของการเกิดปรากฎการณ์ เทอร์โมคลาย มาเทียบ

กันแล้วจะพบว่ากราฟทั้งสองนี้เป็นกราฟที่กลับข้างกัน(inverse

กัน) แต่สิ่งที่เหมือนกันคือความคงที่หากอยู่ที่ระดับความลึกมาก ๆ

และปรากฎการณ์ที่จะเกิดเหตุการณ์ พิคโนคลายและเทอร์โมคลาย

จะอยู่ที่ระดับความลึกไม่ลึกมากนัก คือตั้งแต่ 10 - 450 เมตร ซึ่งก็

คือจุดที่จะเกิดคลื่นใต้น้ำ(Internal Waves) ซึ่งทำให้โลกของเรา

เกิดการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศนั่นเอง

   ที่กล่าวมาข้างต้นทั้งหมดก็จะเป็นระบบนิเวศน์ในมหาสมุทรน้ำลึก

ซึ่งก็จะเป็นน้ำทะเลคือมีความเค็มและมีอุณหภูมิที่ต่างกันค่อนข้าง

มาก เรียกว่าเป็นระบบนิเวศน์ใหญ่ แต่ถ้าหากเป็นระบบนิเวศน์ของ

แม่น้ำที่อยู่บนผืนแผ่นดิน ทะเลสาปน้ำจืดที่อยู่บนผืนแผ่นดิน ซึ่งเป็น

ทะเลสาปหรือแม่น้ำที่มีความลึกพอประมาณถึงลึกมากแล้ว ระบบ

นิเวศน์การไหลเวียนของน้ำในทะเลสาปหรือแม่น้ำอาจจะเป็นอีก

ลักษณะหนึ่งครับ

        คลิปด้านบนนี้เป็นคลิปที่มีความน่าสนใจมาก เป็นคลิปที่เกี่ยวกับ

ระบบนิเวศน์ในทะเลสาปน้ำจืดที่มีความลึกพอสมควรและอยู่บริเวณ

เขตอบอุ่นของโลก ก็คือจะเน้นระบบนิเวศน์ในส่วนของอุณหภูมิที่จะ

เปลี่ยนไป ซึ่งจะมีผลต่อชั้นน้ำหรือกระแสของมันที่อยู่ใต้ทะเลสาป

เขตอบอุ่นของโลกจะมีภูมิอากาศได้ทุกแบบก็ว่าได้ คือ ในฤดูร้อนจะ

มีอุณหภูมิอุ่นหรือร้อนแทบจะเทียบเท่ากับพื้นที่ในประเทศในเขต

ร้อนเลย ในขณะเดียวกันในฤดูหนาวก็สามารถที่จะมีอุณหภูมิเย็น

เท่ากับพื้นที่ในเขตหนาวได้เลย เช่น มีหิมะตก มีฝนน้ำแข็ง พื้นที่ใน

เขตอบอุ่นถ้ามองไปตามแผนที่โลกก็จะอยู่บริเวณด้านกลาง ๆ ของ

โลกคือเป็นแถบประเทศที่อยู่ระหว่างด้านเหนือสุดและเส้นกึ่งกลาง

โลก และประเทศที่อยู่ระหว่างด้านใต้สุดและเส้นกึ่งกลางโลก

    คลิปที่อาจารย์ฝรั่งท่านนี้อธิบายมีความน่าสนใจครับ อาจารย์ท่าน

นี้ชื่อ ด็อกเตอร์ Stan Gregory เพราะว่าท่านได้จำลองระบบนิเวศน์

ของทะเลสาปในเขตน้ำอุ่นมาให้ดู ซึ่งตรงนี้หากเราไปมองในระบบ

นิเวศน์จริง ๆ คือไปมองในทะเลสาปจริง ๆ แล้ว บางคำถามจะไม่

สามารถตอบได้เพราะว่ามองไม่เห็นภาพที่เกิดขึ้นในทะเลสาปจริง 

    ก็คืออาจาย์ท่านได้ใส่น้ำธรรมดาที่อุณหภูมิประมาณ 6 องศา

เซลเซียสลงไปในอ่างน้ำใสใบหนึ่ง จากนั้นที่ด้านบนของผิวน้ำได้ให้

ความร้อนอย่างอ่อน ๆ ทิ้งไว้ประมาณสองชั่วโมง ซึ่งตอนนี้แล้วหาก

มองด้วยตาเปล่าจะมองไม่เห็นความแตกต่างใด ๆ เลย แต่ถ้าหาก

ทดลองนำนิ้วมือไปสัมผัสดูบริเวณผิวของอ่างน้ำใสใบนี้ จะบอกได้

เลยว่าอุณหภูมิในอ่างน้ำใบนี้ไม่เท่ากัน โดยที่อุณหภูมิทางด้านล่าง

จะเย็นกว่าและจะเย็นน้อยลงเรื่อย ๆ ขึ้นไปทางด้านบนสุดซึ่งจะมี

อุณหภูมิที่อุ่นกว่า ซึ่งอุณหภูมิของทะเลสาปประมาณนี้จะอยู่ในช่วง

เดือน ก.ค. - ส.ค. ในเขตอบอุ่น 

    ตามทฤษฎีและการทดลองจริงทางวิทยาศาสตร์แล้ว อุณหภูมิ

ของน้ำจืดสะอาดจะมีความหนาแน่นมากที่สุดที่ประมาณ 4 องศา

เซลเซียส(คือประมาณ 0 - 4 องศาเซลเซียส จะมีความหนาแน่น

มาก) ซึ่งหากว่าอุณหภูมิของน้ำสูงกว่านี้ความหนาแน่นของน้ำจะ

เริ่มน้อยลง ซึ่งนั้นก็หมายถึงว่าที่อุณหภูมิด้านบนของทะเลสาปน้ำจะ

มีความหนาแน่นที่น้อยกว่าด้านล่าง เพราะฉะนั้นแล้วถึงแม้ด้วยตา

เปล่าเราจะมองเห็นน้ำในอ่างใบนี้เป็นเนื้อเดียวกันหมด แต่ในความ

เป็นจริงแล้วน้ำในอ่างนี้มันแยกชั้นกันอยู่คือที่อุณหภูมิอุ่นกว่าจะอยู่

ด้านบน ที่เย็นกว่าจะอยู่ด้านล่าง 

    ซึ่งในโลกของความเป็นจริงแล้ว จะมีปัจจัยเรื่องของลมตาม

ธรรมชาติ ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปมาตลอดเวลาเหนือผิวน้ำซึ่งปัจจัยเรื่อง

ของลมนี้เองที่เป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญในการผสมกันของน้ำในทะเล

สาป

  อาจารย์ท่านได้ตักน้ำลงด้านบนสุดของอ่างใบนี้ซึ่งเป็นน้ำที่มี

อุณหภูมิอุ่นที่สุดมาใส่บีกเกอร์ จากนั้นได้ใส่สีน้ำเงินเข้มลงในน้ำนี้

คนให้เข้ากัน แล้วเทกลับลงไปในอ่างน้ำใบนี้ จากนั้นก็ใช้ผสมน้ำนี้

ให้เข้ากันอีกครั้งด้วยปัจจัยของลม(ซึ่งใช้ไดร์เป่าผม เลียนแบบลมที่

เกิดขึ้นตามธรรมชาติ) 

   สิ่งที่เกิดขึ้นในตอนนี้คือ ท่านจะเห็นน้ำแยกชั้นกันอย่างชัดเจน คือ

สีน้ำเงินที่เทลงไปจะไม่ผสมรวมกันกับน้ำทั้งหมดที่อยู่ในอ่างใบนี้ ก็

เนื่องจากว่าตอนที่ตักน้ำขึ้นมาผสมสี ได้ตักเอาน้ำบริเวณผิวบนซึ่ง

เป็นน้ำที่อุ่นที่สุด เพราะฉะนั้นแล้วสีที่ผสมลงไปก็จะเป็นตัวแทนของ

น้ำอุ่นนั่นเอง ส่วนบริเวณด้านล่างที่เห็นน้ำยังคงใสอยู่ก็จะเป็น

บริเวณน้ำเย็นหรือน้ำที่มีอุณหภูมิที่น้อยกว่า สรุปให้เข้าใจง่าย ๆ ก็

คือน้ำที่อุณภูมิสูงกว่าหรือน้ำอุ่น จะแยกชั้นกับน้ำที่มีอุณหภูมิที่ต่ำ

กว่าหรือน้ำเย็น ซึ่งตรงนี้แล้วจะสามารถแบ่งแยกอุณหภูมิของน้ำใน

อ่างใสใบนี้ได้เป็นสามส่วนคือ ส่วนแรกจะอยู่ที่ด้านบนสุดมีอุณหภูมิ

ที่สูงที่สุดและมีความหนาแน่นน้อยที่สุดภาษาอังกฤษเรียก

Epilimnion ส่วนที่สองจะมีอุณภูมิเริ่มเปลี่ยนจากอุณหภูมิสูงไปยัง

อุณหภูมิต่ำคือในอ่างใบนี้จะอยู่ตรงกลาง ๆ ของอ่างเรียกว่า

Metalimnion ซึ่งบริเวณนี้จะมีอุณหภูมิอยู่กลาง ๆ คือไม่สูงและไม่

ต่ำมากทั้งนี้ความหนาแน่นก็เช่นเดียวกันคือมีความหนาแน่นไม่สูง

และไม่ต่ำมาก ในขณะที่ด้านล่างสุดของอ่างน้ำใบนี้ จะเป็นบริเวณที่

น้ำมีอุณหภูมิต่ำที่สุดและมีความหนาแน่นมากที่สุดด้วย ภาษา

อังกฤษเรียก Hypolimnion 

   เพื่อเป็นการพิสูจน์สมมติฐานและพิสูจน์ความถูกต้อง ก็ทำได้โดย

การนำเทอร์โมมิเตอร์ลงไปวัดอุณหภูมิ ณ จุดต่าง ๆ ในน้ำนี้ ซึ่งหาก

ท่านได้ชมการวัดอุณหภูมิของน้ำ ณ จุดต่าง ๆ ซึ่งอาจารย์ท่านจะ

แบ่งเป็น 12 ยูนิตแล้วท่านจะพบว่า อุณหภูมิของน้ำที่จุดต่าง ๆ ทั้ง

12 จุดจะไม่เท่ากัน แต่อาจจะมีบางจุดที่อุณหภูมิเท่ากันได้ซึ่งที่จะ

เห็นได้อย่างชัดเจนที่สุดคือจุดที่น้ำใส่สีและผสมกันอยู่ด้านบน

  ซึ่งที่จุดจุดนี้อุณหภูมิจะอยู่ที่ประมาณ 27.4 องศาเซลเซียสก็คือ

ยูนิตการวัดที่ 0, 1, 2 และ 3 ซึ่งตรงนี้จากการทดลองและตาม

ทฤษฎีจึงสามารถสรุปได้ว่า น้ำที่อุณหภูมิเดียวกันจะสามารถรวมอยู่

ในชั้นเดียวกัน ซึ่งน้ำที่อุณหภูมิต่างกันจะไม่รวมกันเป็นเนื้อเดียวกัน

ได้หากว่าอุณหภูมิของน้ำที่ต่างกันยังไม่อยู่ในระดับอุณหภูมิ

เดียวกัน

   การทดลองต่อไปที่ดูแล้วมีความน่าสนใจมากเช่นกัน จะเป็นการ

ทดลองที่จะลองเปลี่ยนอุณหภูมิของน้ำในอ่างนี้ โดยเป็นการเปลี่ยน

ให้อุณหภูมิเย็นลง ซึ่งในที่นี้จะใช้น้ำแข็งธรรมดาใส่ลงไป การ

เปลี่ยนแปลงอุณหภูมิให้เย็นลงนี้ตามธรรมชาติจะเกิดขึ้นก็เมื่อ

ฤดูกาลบนโลกเปลี่ยนไป เช่นฤดูร้อนเปลี่ยนเป็นฤดูใบไม้ผลิ, ฤดู

ใบไม้ร่วง ซึ่งอุณหภูมิของน้ำในทะเลสาปก็จะเริ่มเปลี่ยนไปด้วยเช่น

กัน หรือเกิดจากปรากฎการณ์อื่น ๆ เช่นมีก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่จา

กกราเซียแตกออกแล้วหลุดออกมาลงทะเลสาป หรือถ้าในทะเลก็

อาจจะเกิดภูเขาน้ำแข็งขนาดใหญ่หลุดออกมาจากผืนแผ่นดินแล้ว

ลอยออกกลางทะเล

   การทดลองเมื่อมีก้อนน้ำแข็งหย่อนลงไปในน้ำนี้แล้วมีความน่า

สนใจมาก ๆ ครับ ซึ่งเหตุการณ์นี้หากไปสังเกตุกันเองตามธรรมชาติ

แล้วจะไม่สามารถมองเห็นได้ หรือจะอธิบายไม่ได้ว่าทำไมเป็นเช่น

นั้น หากไม่ได้แยกออกมาทำการทดลองย่อยแบบนี้แล้วบางทีมอง

ภาพไม่เห็นได้ ซึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อใดก็ตามมีการหย่อนก้อนน้ำแข็งลง

ไป ซึ่งในที่นี้ตามธรรมชาติอาจจะหมายถึงมีก้อนน้ำแข็งขนาดใหญ่

หรือเล็กหลุดลอยลงสู่แม่น้ำ ทะเล ทะเลสาป

     เมื่อใดก็ตามแต่ที่มีก้อนน้ำแข็ง หรือมีวัตถุใด ๆ ที่จะทำให้น้ำใน

บริเวณนั้นมีอุณหภูมิที่เปลี่ยนไป โดยเฉพาะหากเป็นการเปลี่ยนไป

ในลักษณะที่จะทำให้อุณหภูมิบริเวณนั้นเย็นลงแล้ว น้ำที่อยู่บริเวณ

โดยรอบวัตถุนี้ก็จะเปลี่ยนอุณหภูมิไปด้วย โดยอาจจะเป็นการ

เปลี่ยนอุณหภูมิในลักษณะไป ๆ มา ๆ ยกตัวอย่างเช่น หากมีก้อนน้ำ

แข็งขนาดใหญ่พอประมาณสักก้อนหลุดจากธารน้ำแข็งแล้วไหลลง

สู่ทะเลสาปน้ำจืดปกติ หากเรานำเทอร์โมมิเตอร์จุุ่มลงไปวัดอุณหภูมิ

ด้านล่างของก้อนน้ำแข็งนี้โดยจุ่มวัด ณ จุด ๆ หนึ่งโดยให้หัว

เทอร์โมมิเตอร์อยู่ในลักษณะคงที่แล้ว จะพบว่าอุณหภูมิที่อยู่ใต้ก้อน

น้ำแข็งนี้จะเปลี่ยนไปเปลี่ยนมาไม่คงที่ ทั้ง ๆ ที่หัววัดอุณหภูมิก็ยังอยู่

ในจุดจุดเดิม ตรงนี้แล้วหากไม่ได้แยกย่อยออกมาทำการทดลอง

แล้วก็จะทำให้เกิดความงุนงงและไม่สามารถอธิบายได้

   ซึ่งจากการทำการทดลองย่อยให้อยู่ในอ่างน้ำที่ใสและมองเห็นได้

ชัดเจนด้วยตาเปล่า ซึ่งอ่างน้ำนี้เป็นสมมติของทะเลสาป จะพบว่า

เมื่อใดที่มีก้อนน้ำแข็งหลุดเข้าไปอยู่บนผืนน้ำที่มีอุณหภูมิที่อุ่นกว่า

ก้อนน้ำแข็งนี้แล้ว ก้อนน้ำแข็งนั้นก็จะละลายลงอย่างช้า ๆ ซึ่งตาม

ทฤษฏี น้ำบริเวณที่อยู่รอบ ๆ ก้อนน้ำแข็งนี้ก็จะเย็นลงอย่างช้า ๆ

ด้วยเนื่องจากการละลายเป็นอย่างช้า ๆ น้ำที่เย็นลงนั่นหมายถึงน้ำ

นั้นหรือน้ำในบริเวณนั้นจะเริ่มมีความถ่วงจำเพาะที่สูงขึ้น ซึ่งน้ำ

บริเวณนั้นก็จะเริ่มประพฤติตัวลงไปอยู่ด้านล่าง แต่เมื่อใดก็ตามที่

อุณภูมิที่เย็นลงไปชนกับอุณหภูมิระดับเดียวกันหรือไปชนกับ

อุณหภูมิที่ต่ำกว่าแล้ว น้ำนั้นก็จะลงไปต่อไม่ได้แต่จะกลับขึ้นมายัง

จุด ๆ เดิมหรือจุดที่มีอุณหภูมิเท่ากับมันนั่นเอง ซึ่งในการทดลองใน

คลิปนี้ก็จะทำให้เรามองเห็นเป็นลักษณะคล้าย ๆ ควัน(สีน้ำเงิน)

เคลื่อนที่ลงไปด้านล่างของก้อนน้ำแข็ง จากนั้นก็เคลื่อนที่กลับขึ้นมา

อีกทีและเป็นเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ 

Seiche

     เหตุการณ์เหตุการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้นในทะเลสาปหรือแหล่งน้ำที่

โดยปกติสังเกตุเห็นได้ยากมาก หากไม่นำมาย่อยทำการทดลอง

แล้วแทบจะสังเกตุเห็นไม่ได้ เหตุการณ์นี้เรียกว่าการเกิด

Seiche(เสจ) เหตุการณ์นี้เกิดจากปัจจัยของลมที่มีความแรงพอ

ประมาณเคลื่อนที่ตามธรรมชาติผ่านผิวน้ำหรือน้ำบริเวณนั้นไม่สัก

พักแล้วจู่ ๆ ลมนั้นก็หยุดอย่างกะทันหัน ตรงนี้ในการทดลองอาจารย์

ท่านได้ทดลองใช้ไดร์เป่าผม เป่าน้ำในอ่างทางผิวน้ำด้านบนไปยัง

ทิศทางหนึ่งทิศทางเดียวคือจากซ้ายไปขวา จากนั้นก็หยุดลมอย่าง

กะทันหันคือทำให้คล้ายกับเหตุการณ์ตามธรรมชาติที่สุด 

สิ่งที่ปรากฎที่เห็นได้คือ 

   ในกรณีที่ไปวัดอุณหภูมิของน้ำใต้ผิวน้ำเพื่อบันทึกค่าแล้วพบว่าที่

จุด ๆ เดียวกันและความลึกเดียวกันที่ทำการวัด เพียงเวลาผ่านไปแค่

สักครึ่งชั่วโมง ทำไมอุณหภูมิของน้ำที่ความลึกบริเวณเดียวกันนี้ ที่

จุด ๆ เดียวกันนี้ ถึงแตกต่างค่อนข้างมาก ตรงนี้หากไม่นำการ

ทำการทดลองย่อยแล้วบางครั้งเราจะตอบคำถามนี้ไม่ได้ อันนี้ก็เป็น

เพราะว่าตอนที่เราวัด เราไปวัดตรงบริเวณ Seiche นั่นเองซึ่งเมื่อใด

ที่ Seiche เคลื่อนที่ผ่านไปแล้วกลับไปวัดอีกที อุณหภูมิที่อ่านได้จึง

ต่างกันค่อนข้างมากทั้งที่วัดอยู่ในบริเวณเดียวกันที่ความลึกเดียวกัน

     เมื่อใดก็ตามที่มีปัจจัยของลมพัดผ่านผิวน้ำ ถ้าลมที่พัดผ่านมี

ความแรงพอประมาณถึงแรงมากแล้ว จะทำให้น้ำเกิดการเคลื่อนที่

ไปในทิศทางที่ลมนั้นเคลื่อนที่ด้วยซึ่งอาจจะสังเกตุเห็นได้ยากด้วย

ตาเปล่า จะสังเกตุเห็นได้บริเวณผิวน้ำว่ามีระลอกหรือคลื่นของน้ำ

เคลื่อนที่ แต่ในความเป็นจริงแล้ว จะมีมวลน้ำส่วนหนึ่งที่อยู่ใต้ผิวน้ำ

นี้ลงไปเคลื่อนที่ตามไปด้วยซึ่งตรงนี้จะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ซึ่ง

ตรงนี้หากดูไปตามคลิปแล้วจะพบว่าเป็นเช่นนั้นจริง ๆ ซึ่งถึงแม้ว่า

ลมจะหยุดเคลื่อนที่แล้วแต่น้ำยังคงเคลื่อนที่อยู่ไม่ได้หยุดการ

เคลื่อนที่ไปด้วย

    ซึ่งมวลน้ำนี้จะเคลื่อนที่ไปจนชนฝั่ง ๆ หนึ่งแล้วก็จะเคลื่อนที่มาชน

กับอีกฝั่ง ๆ หนึ่ง(ตามภาพ) การเคลื่อนที่กลับไปกลับมามาของน้ำนี้

ภาษาอังกฤษเรียกว่า Seiche ตรงนี้ Seiche จะสามารถแบ่งได้เป็น

External Seiche คือ สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าบนผิวน้ำสังเกตุได้จากขอบบ่อ และ

Internal Seiche คือ ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเพราะว่า Seiche ที่เกิดขึ้นอยู่ใต้น้ำ

    เหตุการณ์ต่อมาที่น่าสนใจคือ เมื่อใดที่อุณหภูมิของอากาศเริ่ม

เปลี่ยนแปลงไป และมีลมพัดแรงขึ้นเนื่องจากปัจจัยของฤดูกาลที่

กำลังเปลี่ยนไป ถ้าเป็นในเขตอบอุ่นก็จะเป็นในช่วงกลาง ๆ ของฤดู

ร้อนไปจนถึงปลายฤดูร้อน ชั่วโมงกลางวันจะเริ่มน้อยลงและ

อุณหภูมิจะเริ่มเย็นลง อุณหภูมิของน้ำในตอนกลางวันจะยังคงอุ่นอยู่

แต่จะเย็นลงในช่วงค่ำ จะมีผลทำให้น้ำในทะเลสาปนี้เปลี่ยนไปด้วย

    ตามคลิปอาจารย์ท่านเติมน้ำแข็งลงไปเพิ่มขึ้นแล้วเป่าลมลงไป

ด้วย ซึ่งก็จะเป็นการเลียนแบบธรรมชาติฤดูกาลที่เปลี่ยนไป ซึ่งตรง

นี้จะพบว่าสีของน้ำในส่วนของสีน้ำเงินเริ่มขยายลงด้านล่างมากขึ้น

ตรงนี้หมายถึงว่าอุณหภูมิของน้ำในอ่างนี้ระหว่างด้านบนสุดและด้าน

ล่างสุดเริ่มจะมีความแตกต่างกันน้อยลง แต่ยังคงมีความต่างกันอยู่

จึงยังคงแยกชั้นกันอยู่ ซึ่งจากการวัดอุณหภูมิ ณ จุดต่าง ๆ ทั้ง 12

ยูนิตก็พบว่าเป็นเช่นนั้นจริง คืออุณหภูมิจะยังคงต่างกันอยู่แต่จะต่าง

กันน้อยลง(อุณหภูมิเริ่มเข้าใกล้กันมากขึ้น)

       อันดับต่อไป อาจารย์ท่านสมมติว่าฤดูกาลเริ่มเปลี่ยนไปอีก คือ

เปลี่ยนไปเป็นฤดูใบไม้ร่วงซึ่งอากาศจะเย็นลงเรื่อย ๆ ตรงนี้อาจารย์

ท่านสมมติโดยการเติมน้ำแข็งลงไปอีกและเป่าลมเพิ่มอีกปัจจัย ตรง

นี้จะเห็นได้อย่างชัดเจนว่า ชั้นของน้ำจะเริ่มใกล้กันมากขึ้น คือ

สีน้ำเงินที่เห็นจะกระจายลงสู่ด้านล่างมากขึ้น นั่นหมายถึงความต่าง

ระหว่างอุณหภูมิของน้ำระหว่างชั้นบนและชั้นล่างจะน้อยลงไปอีก

ซึ่งตรงนี้แม้แต่ปัจจัยของลมเพียงน้อยนิดก็สามารถทำให้เกิด

Internal Seiche ได้ 

        จนกระทั่งสุดท้ายแล้วเข้าสู่ต้นฤดูหนาว ตรงนี้อากาศจะเย็นลง

เรื่อย ๆ และลมก็จะพัดแรงขึ้นเรื่อย ๆ อาจารย์ท่านก็สมมติโดยการ

ใส่น้ำแข็งเพิ่มเข้าไปอีกและใช้ลมจากไดร์เป่าลงไปอีก ตรงนี้แล้วถ้า

สังเกตุตอนนี้แล้วน้ำทั้งอ่างได้กลายเป็นสีสีเดียวกันแล้ว คือพูดง่าย

ๆ ก็คืออุณหภูมิแทบจะเท่ากันหรือต่างกันก็จะน้อยมาก ซึ่งความหนา

แน่นของน้ำทั้งอ่างนี้แทบจะเท่ากันหมดไปด้วย ตรงจุดนี้แล้วเพียง

แค่ลมพัดมาแค่เล็กน้อย ก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้น้ำในอ่างนี้ผสมกัน

ได้หมดและกลมกลืน ภาษาอังกฤษเรียก Turnover คือเกิดการผสม

กันอย่างสมดุลและหมดทุกส่วน อันเนื่องจากอุณหภูมิเท่ากันและ

ความหนาแน่นก็เท่ากันไปด้วย 

     แบบจำลองนี้เป็นแบบจำลองของทะเลสาปในเขตอบอุ่น ที่เห็นใน

คลิปนี้จะเรียกว่าเป็นการผสมในลักษณะผสมอย่างสมบูรณ์ในครั้ง

เดียวในรอบปี ภาษาอังกฤษเรียก Monomixtic คือน้ำจะแยกชั้น

อุณหภูมิในฤดูร้อนแล้วมาผสมกันได้อย่างพอดีด้วยอุณหภูมิที่ใกล้

เคียงกันในฤดูหนาว เพียงแต่ว่าฤดูหนาวในเขตอบอุ่นมันไม่หนาวจัด

จนทำให้เกิดชั้นน้ำแข็งอย่างหนาขึ้นบริเวณด้านบนของผิวน้ำได้

   ซึ่งตรงนี้หากเป็นทะเลสาปในเขตหนาวแล้ว จะเกิดการผสมกัน

สองครั้งแบบนี้จะเรียกว่า Dimixtic คือ อากาศในเขตหนาวจะ

เปลี่ยนฤดูกาลได้เร็วกว่าเขตอบอุ่น น้ำจะแยกชั้นอุณหภูมิกันในฤดู

ร้อนจากนั้นแค่ประมาณช่วงฤดูใบไม้ร่วงในเขตหนาวอากาศก็หนาว

มากพอที่จะทำให้น้ำทั้งทะเลสาปผสมกันได้บริบูรณ์แล้วไม่จำเป็น

ต้องรอถึงฤดูหนาว แต่เมื่อใดก็ตามที่ถึงฤดูหนาวอากาศด้านบนจะ

เย็นลงเรื่อย ๆ จนน้ำกลายเป็นชั้นน้ำแข็งซึ่งตรงนี้ก็จะทำให้น้ำด้าน

บนเย็นกว่าน้ำด้านล่างเกิดการแยกชั้นกันในช่วงฤดูหนาวอีกครั้ง

หรือพูดง่าย ๆ ถ้าผสมสีลงไปแล้วสีน้ำเงินจะลงไปอยู่ด้านล่างแทน

ส่วนด้านบนก็จะเห็นเป็นน้ำใส น้ำด้านบนกลายเป็นน้ำแข็งในขณะที่

น้ำด้านล่างจะยังคงเป็นน้ำของเหลวอยู่(จะอยู่ที่อุณหภูมิประมาณ 4

องศาเซลเซียส) ตรงนี้น้ำจะเริ่มผสมเป็นเนื้อเดียวกันอุณหภูมิ

เดียวกันอีกครั้งก็ต้องรอให้ฤดูหนาวผ่านไปก่อนน้ำแข็งด้านบนเริ่ม

ละลายลงกลายเป็นน้ำในรูปของเหลว ฉะนั้นน้ำในทะเลสาปก็จะเริ่ม

กลับมาผสมกันเป็นเนื้อเดียวกันอีกครั้งระหว่างน้ำด้านบนและน้ำด้าน

ล่าง ตรงนี้ก็จะเห็นได้ว่าในรอบ 1 ปี น้ำจะผสมเป็นเนื้อเดียวกันสอง

ครั้งคือในช่วงฤดูใบไม้ร่วงและปลายฤดูหนาวจึงเรียกว่าเป็นการ

ผสมสองครั้ง Dimixtic