TAT License No. 12/01654

กระแสน้ำพาเราไปได้เร็วแค่ไหน

ในระหว่างการดำน้ำนั้น ความรู้สึกของเรา ต่อกระแสน้ำที่ค่อนข้างแรง อาจมีส่วนทำให้เรารู้สึกตื่นเต้น กังวล ไปจนถึงขั้น ตึงเครียด ซึ่งอาจนำไปสู่สถานการณ์ อันไม่พึงประสงค์ และเป็นอันตรายได้ ทั้งที่ความรู้สึก หรือความเข้าใจ บางประการนั้น อาจต่างจากความเป็นจริงเป็นอย่างมาก ดังนั้น ความเข้าใจอย่างถูกต้อง ต่อธรรมชาติของกระแสน้ำ จึงน่าจะเป็นประโยชน์ ต่อนักดำน้ำบ้าง ไม่มากก็น้อย

ความเข้าใจประการที่ 1 เพียงไม่กี่วินาที เราก็คงหลุดลอยไปไกลหลายเมตรจากจุดเดิม

โดยปกติ กระแสน้ำที่เกิดขึ้น ในอ่าว จะมีความรุนแรงมากกว่า ในพื้นที่แบบทะเลเปิด เนื่องจาก อ่าวมักมีความลึกน้อยกว่า (เพราะมีการสะสมของตะกอน) มีร่องน้ำต่างๆ คอยรีดเค้น และเบี่ยงเบนทิศทาง มากกว่า และได้รับอิทธิพลจาก น้ำขึ้นน้ำลง ในแต่ละวัน รวมถึงกระแสน้ำจากแม่น้ำในแต่ละฤดูกาล มากกว่าด้วย

จากข้อมูล การวิจัยเรื่องกระแสน้ำในอ่าวไทย[1] พบว่า ความเร็วสูงสุดที่เคยวัดได้ อยู่ราวๆ 1 knot หรือประมาณ 51 ซ.ม. ต่อวินาที แต่เราคงไม่ได้ดำน้ำ ในกระแสน้ำเช่นนี้ บ่อยนัก

เราอาจจะลองคาดคะเนความเร็วของกระแสน้ำ ในระหว่างดำน้ำอยู่ได้ โดยสังเกตการเคลื่อนที่ของตะกอน ขณะที่ตัวเราหยุดนิ่งดู เท่าที่ผมเคยสังเกตมา ก็อยู่ราวๆ 10 - 20 ซ.ม. ต่อวินาทีเท่านั้น (ไม่นับตอนน้ำนิ่งนะครับ) ซึ่งความรู้สึกก็บอกว่า กระแสน้ำแรงทีเดียวเชียวล่ะ

สมมติว่า ถ้าเราอยู่ในกระแสน้ำนั้น แล้วเราจะไหลไปกับกระแสน้ำด้วยความเร็วเท่ากัน ก็แสดงว่า เราจะไหลไปได้ราว 20 ซ.ม. ต่อวินาที หรือ 5 วินาทีต่อ 1 เมตร หรือ นาทีละ 12 เมตร ซึ่งช้ากว่าการเดินอย่างช้าที่สุดของเราด้วยซ้ำไป

สำหรับนักดำน้ำที่เรียนรู้ การกะระยะทางใต้น้ำ โดยใช้การตีฟินของตนเอง มาแล้ว (เช่นในหลักสูตร Advanced Open Water) ก็คงพอจะจำได้ว่า การตีฟิน 1 ครั้ง จะพาเราไปได้เร็วแค่ไหน โดยเฉพาะ ถ้าใน 1 รอบนั้น เราตีฟินได้ประสิทธิภาพเต็มที่

ความเข้าใจประการที่ 2 ถ้าเราอยู่เฉยๆ เราจะไหลไปตามกระแสน้ำด้วยความเร็วเท่ากัน

เป็นเรื่องธรรมดามาก ที่เราจะมีความเข้าใจแบบนี้ ซึ่งก็ไม่เว้นแม้แต่ Divemaster หรือ Instructor ด้วย ไม่ใช่เฉพาะ นักดำน้ำมือใหม่ เท่านั้นหรอกครับ แต่ถ้าได้ลองสังเกตกันดีๆ จะพบว่านี่เป็นความเข้าใจที่ไม่ตรงกับความเป็นจริง

เอาง่ายๆ ว่า ระหว่างที่คุณดำน้ำในกระแสน้ำ ตะกอนเล็กๆ ที่ล่องลอยอยู่ในกระแสน้ำเดียวกันนั้น ไหลผ่านตัวคุณไป เร็วกว่าการเคลื่อนที่ของตัวคุณเอง จริงหรือไม่ (เมื่อตัวคุณหยุดนิ่ง ไม่ทำอะไร ปล่อยให้กระแสน้ำ กระทำการต่างๆ ต่อร่างกายคุณอย่างเต็มที่) นั่นก็แสดงให้เห็นแล้วกว่า ตัวคุณเองเคลื่อนที่ตามกระแสน้ำไป ช้ากว่าความเร็วของกระแสน้ำ อย่างแน่นอน และถ้าข้อความนี้เป็นจริง ตะกอนเล็กๆ ที่เรากำลังใช้เป็นตัวแทนของกระแสน้ำอยู่นั้น ก็ต้องเคลื่อนที่ตามไป ช้ากว่ากระแสน้ำจริงอีกด้วย

แต่ถ้าคุณยังไม่มั่นใจในเรื่องนี้ หรือต้องการตัวเลขที่ใกล้เคียงความเป็นจริงที่สุด ทฤษฎีทางฟิสิกส์มีคำตอบให้เรา มานานกว่าร้อยปีแล้ว

มาคำนวณความเร็วจริงกันดีกว่า

สูตรคำนวณแรงของของไหล[2] ที่กระทำกับตัวเรา เป็นดังสมการต่อไปนี้

Fd คือ แรงลากที่เกิดขึ้น
ρ คือ ความหนาแน่นของของไหล สำหรับน้ำทะเล ก็ 1,030 kg/m3
v คือ ความเร็วสัมพัทธ์ระหว่างเรากับของไหล คิดกันคร่าวๆ ก็ 20 cm/s หรือ 0.2 m/s
A คือ พื้นที่หน้าตัดของตัวเราต่อทิศทางของของไหล
Cd คือ สัมประสิทธิ์การลาก ซึ่งแตกต่างกันไปตามรูปร่างของวัตถุ เช่น วัตถุสี่เหลี่ยมแข็งตัน ใช้ค่า Cd 2.1,
วัตถุทรงกลม ใช้ 0.1 - 0.4

สำหรับพื้นที่หน้าตัด ของมนุษย์ใส่ชุดดำน้ำ คำนวณคร่าวๆ ก็ประมาณ 0.2 - 0.3 m2 ผมขอเลือกค่าสูงเลยละกัน ส่วนสัมประสิทธิ์การลาก เรามีเพียงรูปร่างอ้างอิง 2 - 3 แบบ[3] คือ นักว่ายน้ำ 1.0, นักเล่นสกี 1.0 - 1.1, รถแข่งทั่วไป 0.7 - 1.1 ผมก็ขอเหมาเอาว่า นักดำน้ำอย่างเราๆ ดำในท่านอน streamline ก็น่าจะราวๆ 1.0 เหมือนกัน แทนค่าต่างๆ จนครบถ้วนแล้ว จะได้ผลลัพธ์เป็นแรงที่กระทำกับนักดำน้ำ มีค่าเท่ากับ 6 - 7.5 นิวตัน

ความหมายของผลลัพธ์

จากตัวเลขนี้ ต้องจับใส่สูตร การเคลื่อนที่แนวเส้นตรง F = ma (มีมวลของนักดำน้ำ มาเกี่ยวข้องด้วย) และ v = u + at แบบที่นักเรียนม.ปลาย สายวิทย์ คุ้นเคยกันดี จะได้ว่า แรงที่เกิดขึ้นนี้ จะทำให้ นักดำน้ำ มวล 60 kg เคลื่อนที่ไปด้วยความเร่ง ราว 0.10 - 0.13 m/s2

ถ้าเริ่มต้นจาก หยุดนิ่ง (u = 0 m/s) ผ่านไป 1 วินาที นักดำน้ำก็จะมีความเร็ว ไปตามกระแสน้ำ ประมาณ 0.1 m/s หรือ 10 ซ.ม. ต่อวินาที และเมื่อผ่าน 2 วินาที นักดำน้ำ ก็จะมีความเร็ว เท่ากับกระแสน้ำ คือ 0.2 m/s ... จริงหรือ?

คำตอบ คือ ไม่... เพราะแรงลาก ไม่ได้มีปริมาณคงที่เช่นนั้น... ลองนึกถึง ความเป็นจริงว่า ถ้าแรงลากมีค่าคงที่ ความเร่งของนักดำน้ำจะคงที่ด้วย แล้วนักดำน้ำ ก็จะมีความเร็วเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนไหลไปได้ เร็วกว่ากระแสน้ำ ในที่สุด ซึ่งเป็นไปไม่ได้

สิ่งที่เกิดขึ้นจริงคือ แรงลากที่เกิดขึ้น มีผลทำให้ ความเร็วของนักดำน้ำเพิ่มขึ้น ในขณะที่ ความเร็วสัมพัทธ์กับกระแสน้ำ ลดลงเรื่อยๆ แรงลากจึงลดลงตามไปด้วย เช่น เมื่อนักดำน้ำมีความเร็วเป็น 0.1 m/s แรงลากจะอยู่ที่ประมาณ 1.5 นิวตัน ทำให้เกิดความเร่งเพียง 0.03 m/s2 ความเร็วของนักดำน้ำ จะเพิ่มขึ้น ในอัตราที่ช้าลง แรงลากที่ว่านี้ จะลดลงจนเป็นศูนย์ เมื่อความเร็วของนักดำน้ำ เท่ากับกระแสน้ำ ... แต่นั่นก็กินเวลานานมากทีเดียว

นี่หมายความว่า หากความเร็วเฉลี่ยอยู่ที่ราว 10 ซ.ม. ต่อวินาที เราก็เคลื่อนที่ไปได้ นาทีละ 6 เมตรเท่านั้นเอง!

ประโยชน์ที่น่าจะนำไปใช้ได้

หากเชื่อตามที่เล่ามานี้ รวมถึง ทฤษฎีมากมาย ที่ยกมาชักแม่น้ำทั้งห้า ให้ฟัง (แม้อาจจะเข้าใจบ้าง ไม่เข้าใจบ้างก็ตาม) อย่างน้อยประโยชน์ที่ท่านน่าจะได้เอาไปใช้ ก็คือ

  1. ลดความกังวลใจ หรือความตึงเครียด ขณะต้องดำน้ำในกระแสน้ำรุนแรง เพราะรู้แล้วว่า กระแสน้ำ จะพาเราไปไหน ไม่ได้ไกลมากมาย ในช่วงเวลาหลายๆ วินาทีนั้น
  2. ลดความเหน็ดเหนื่อย จากการดำน้ำในกระแสน้ำ เพราะรู้แล้วว่า ไม่จำเป็นจะต้องตีฟินตลอดเวลา เพื่อสู้กับกระแสน้ำรุนแรง แต่เราสามารถหยุดนิ่งได้ เป็นระยะๆ
  3. นำไปพัฒนาเทคนิคการดำน้ำ ในกระแสน้ำรุนแรง ที่เหมาะกับตนเองได้

ความเข้าใจประการสุดท้าย คนอ้วน ถูกกระแสน้ำพาไปได้เร็วกว่า คนผอม

เหตุผลที่เข้าใจกันดี ก็เพราะ คนอ้วนมีรูปร่างต้านน้ำ และมีพื้นที่ผิวสัมผัสกับน้ำ มากกว่า คนผอม ... แต่! อย่าเพิ่งเชื่อใครครับ มั่นใจในตัวเองไว้ อ้วนๆ อย่างเรา ก็ดำน้ำในกระแสได้ โดยไม่ต้องกังวลเช่นกัน ใครมากระแนะกระแหน ก็ยกสมการข้างบนนี้ ให้ดู แล้วอธิบายให้เค้าฟังชัดๆ ไปเลยว่า มันอยู่ที่น้ำหนักตัวด้วยต่างหาก ยิ่งหนักมาก กระแสน้ำยิ่งลากไปไม่ไหวหรอก เชื่อสิ!

เขียนโดย ศุภพงษ์ อารีประเสริฐกุล (FreedomDIVE.com)
เอกสารอ้างอิง 1. สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ, สาระวิทยาศาสตร์ทางทะเล, พ.ศ. 2546
2. Wikipedia: Drag Equation
3. Wikipedia: Drag Coefficient
นำเสนอ 01 ส.ค. 2550
ปรับปรุงล่าสุด 21 ส.ค. 2550