กระแสน้ำในมหาสมุทร เกิดขึ้นได้อย่างไร และมีอิทธิพลต่อระบบนิเวศในโลกอย่างไร

กระแสน้ำในมหาสมุทร การไหลเวียนแห่งชีวิต

กระแสน้ำในมหาสมุทร และสายพานแห่งมหาสมุทร
(The Great Ocean Conveyor Belt)

กระแสน้ำในมหาสมุทร (Ocean Currents) มีทิศทางการไหลเวียนและหลักการในการเคลื่อนที่เฉกเช่นเดียวกับกระแสลมในชั้นบรรยากาศ หากแต่การไหลเวียนของกระแสน้ำนั้นมีภูมิประเทศหรือพื้นแผ่นดินที่ครอบคลุมราว 1 ใน 3 ของพื้นผิวโลกเป็นอุปสรรคขวางกั้น ส่งผลให้กระแสน้ำในมหาสมุทรไม่ปรากฏรูปแบบการไหลเวียนที่ชัดเจนเหมือนดังการเคลื่อนที่ของกระแสลมในชั้นบรรยากาศโลก

ซึ่งปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อทิศทางและลักษณะการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรทั่วโลก ได้แก่แรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity) และลมประจำถิ่นหรือกระแสลมจากการเคลื่อนที่หมุนรอบตัวเองของโลก (Coriolis Effect) ซึ่งส่งผลต่อการไหลของน้ำบริเวณพื้นผิวมหาสมุทร โดยเฉพาะอิทธิพลจากลมสินค้า (Trade Winds) ที่ทำให้กระแสน้ำในมหาสมุทรบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก และกระแสน้ำในมหาสมุทรแทบขั้วโลกเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออก อีกทั้ง ยังส่งผลให้การไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรทางฝั่งซีกโลกเหนือมีทิศทางการเคลื่อนที่หมุนไปตามเข็มนาฬิกา และในทางกลับกัน กระแสน้ำในมหาสมุทรทางฝั่งซีกโลกใต้ จะมีทิศทางการเคลื่อนที่โดยหมุนย้อนทวนเข็มนาฬิกานั่นเอง

กระแสน้ำในมหาสมุทร, มหาสมุทร, กระแสน้ำ, การเกิดกระแสน้ำ,

นอกจากนี้ ประกอบกับรูปร่างลักษณะของโลก ซึ่งเป็นทรงกลมสมบูรณ์ จึงส่งผลให้น้ำทะเลในแต่ละบริเวณของมหาสมุทรได้รับความร้อนและแสงแดดไม่เท่ากัน พลังงานจากดวงอาทิตย์จะตกกระทบบริเวณเส้นศูนย์สูตรมากกว่าบริเวณอื่น ๆ ดังนั้น น้ำทะเลบริเวณเส้นศูนย์สูตรจึงมีอุณหภูมิสูงกว่า ส่งผลให้โมเลกุลของน้ำเกิดการแยกตัวออกห่างจากกัน น้ำทะเลที่มีอุณหภูมิสูงจึงลอยตัวขึ้นเกิดเป็น “กระแสน้ำอุ่น” (Warm Currents)

ในขณะที่บริเวณขั้วโลก น้ำทะเลมีอุณหภูมิต่ำ มีความหนาแน่นสูงจึงเกิดการจมตัวลงเกิดเป็น “กระแสน้ำเย็น” (Cold Currents) ดังนั้น ความแตกต่างด้านอุณหภูมิและความหนาแน่นของน้ำจึงส่งผลให้เกิดการไหลเวียน หรือการเข้าแทนที่ของกระแสน้ำตามธรรมชาติที่เรียกว่า “แถบสายพานยักษ์” หรือ “สายพานแห่งมหาสมุทร” (Great Ocean Conveyor Belt) ซึ่งขับเคลื่อนกระแสน้ำในมหาสมุทรทั่วโลกจากความแตกต่างทางด้านอุณหภูมิและความเค็ม อย่างเช่น น้ำทะเลความหนาแน่นสูง อุณหภูมิต่ำที่จมตัวลงบริเวณมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ (เส้นสีน้ำเงิน) จะมีทิศทางการไหลตามท้องสมุทรไปทางใต้ ก่อนเลี้ยวไปทางตะวันออกผ่านมหาสมุทรอินเดีย ซึ่งทำให้อุณหภูมิของน้ำสูงขึ้น ก่อนลอยตัวขึ้นกลายเป็นกระแสน้ำอุ่น

กระแสน้ำในมหาสมุทร, มหาสมุทร, กระแสน้ำ, การเกิดกระแสน้ำ,

ขณะที่น้ำทะเลความหนาแน่นต่ำ อุณหภูมิสูงจากมหาสมุทรแปซิฟิก (เส้นสีส้ม) จะมีทิศทางการไหลตรงกันข้าม โดยกระแสน้ำอุ่นจะเคลื่อนที่ผ่านมหาสมุทรอินเดียลงมาทางมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ ก่อนไหลย้อนกลับมาทางมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ นอกจากนี้ การระเหยของน้ำยังส่งผลให้น้ำทะเลมีความเค็มสูงขึ้น ประกอบกับการเดินทางเข้าใกล้ขั้วโลกที่ทำให้อุณหภูมิของน้ำลดต่ำลง กระแสน้ำจมตัวลงอีกครั้ง เกิดเป็นวงจรการไหลเวียนของน้ำโดยสมบูรณ์ ซึ่งในธรรมชาติ กระแสน้ำในมหาสมุทรใช้เวลาราว 500 ถึง 2,000 ปี ในการไหลเวียนจนครบ 1 รอบ

รูปแบบการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรสามารถจำแนกออกเป็น 2 ลักษณะ ดังนี้

กระแสน้ำบริเวณพื้นผิวมหาสมุทร (Surface Currents) มีทิศทางการไหลตามกระแสลมและความแตกต่างของอุณหภูมิผิวน้ำเป็นตัวขับเคลื่อน ซึ่งกระแสน้ำบริเวณพื้นผิวมหาสมุทรมักนำความร้อนจากเขตอบอุ่นไปยังเขตขั้วโลก และส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศและระบบนิเวศพื้นที่ชายฝั่ง แต่อย่างไรก็ตาม อิทธิพลของกระแสลมส่งผลกระทบต่อกระแสน้ำในมหาสมุทรที่ระดับความลึกราว 1 กิโลเมตร ดังนั้น การไหลเวียนของกระแสน้ำผิวพื้นมีอิทธิพลต่อน้ำในมหาสมุทรเพียงร้อยละ 10 เท่านั้น

กระแสน้ำลึก (Deep Currents) มีความหนาแน่นของน้ำทะเลเป็นปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ เนื่องจากน้ำทะเลในแต่ละบริเวณได้รับความร้อน (Thermo) จากแสงอาทิตย์และมีความเค็มหรือปริมาณเกลือ (Haline) ในน้ำทะเลไม่เท่ากัน หรือที่เรียกว่า “เทอร์โมฮาลีน” (Thermohaline) ซึ่งในธรรมชาติ น้ำทะเลที่มีความหนาแน่นสูงมักไหลไปแทนที่น้ำทะเลที่มีความหนาแน่นต่ำกว่า โดยการไหลเวียนของกระแสน้ำเช่นนี้ ส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศในระยะยาว และมีอิทธิพลต่อน้ำในมหาสมุทรมากถึงร้อยละ 90

ปัจจัยอื่น ๆ ที่ส่งผลต่อการไหลของกระแสน้ำในมหาสมุทร

  • ความแตกต่างของระดับน้ำทะเล
  • ความหนาแน่นและอุณหภูมิ
  • แรงผลักของลมประจำฤดูและลมประจำถิ่นที่กระทำต่อพื้นผิวน้ำ
  • ปรากฏการณ์น้ำขึ้น-น้ำลง
  • แรงสั่นสะเทือนจากการเกิดแผ่นดินไหวหรือภูเขาไฟปะทุใต้ท้องทะเล

อิทธิพลของกระแสน้ำในมหาสมุทร

กระแสน้ำในมหาสมุทรมีอิทธิพลต่ออุณหภูมิและสภาพภูมิอากาศบนพื้นโลกอย่างมาก จากการนำพาความร้อน ความชื้น รวมถึงความเย็นไปยังพื้นที่ต่าง ๆ ทั่วโลก

กระแสน้ำอุ่น : กระแสน้ำที่มีอุณหภูมิสูงกว่าน้ำทะเลบริเวณโดยรอบ เช่น กระแสน้ำอุ่นกัลฟ์สตรีม ทางชายฝั่งตะวันออกของทวีปอเมริกาเหนือ (Gulf Stream) และกระแสน้ำคูโรชิโอะ (Kuroshio Current) จะนำพาความอบอุ่นและความชื้นไปสู่พื้นแผ่นดินโดยรอบ ทำให้อุณหภูมิเหนือผิวดินอบอุ่นขึ้น มีความชื้นในอากาศเพิ่มมากขึ้น ความกดอากาศลดต่ำลง ภูมิประเทศบริเวณนั้นจึงกลายเป็นเขตอบอุ่นและอุดมสมบูรณ์

กระแสน้ำเย็น : กระแสน้ำที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าน้ำทะเลบริเวณโดยรอบ เช่น กระแสน้ำเย็นเปรู (Peru Current) และกระแสน้ำแคลิฟอร์เนีย (California Current) บริเวณชายฝั่งทะเลตะวันตกของสหรัฐอเมริกา นำพาความเย็นและแห้งแล้งไปยังพื้นแผ่นดินโดยรอบ ทำให้ระดับอุณหภูมิและความชื้นบริเวณชายฝั่งในเขตละติจูดต่ำลดลง เกิดความกดอากาศสูง เกิดฝนตกไม่มากนัก ส่งผลให้ภูมิประเทศในบริเวณดังกล่าวแห้งแล้งหรือกลายเป็นทะเลทราย เช่น ทะเลทรายคาลาฮารี (Kalahari Desert) ในแอฟริกาใต้ เป็นต้น

กระแสน้ำในมหาสมุทร, มหาสมุทร, กระแสน้ำ, การเกิดกระแสน้ำ,

Kalahari Desert

นอกจากนี้ บริเวณที่มีกระแสน้ำเย็นและกระแสน้ำอุ่นไหลมาบรรจบกัน ยังก่อให้เกิดความอุดมสมบูรณ์ทางทะเลเพิ่มสูงขึ้นอีกด้วย เช่น บริเวณที่กระแสน้ำอุ่นคูโรชิโอะ (Kuroshio) มาบรรจบกับกระแสน้ำเย็นโอยะชิโอะ (Oyashio) ในประเทศญี่ปุ่น (Kuril Bank) เกิดเป็นแหล่งปลาชุกชุมที่เรียกว่า “คูริลแบงก์” (Kuril Bank)

Grand Banks

หรือ บริเวณที่กระแสน้ำแลบราดอร์ (Labrador Current) มาบรรจบกับกระแสน้ำอุ่นกัลฟ์สตรีม (Gulf Stream) ในมหาสมุทรแอตแลนติก เกิดเป็น “แกรนด์แบงส์” (Grand Banks) ที่อุดมไปด้วยปลาและสัตว์น้ำมากมาย ซึ่งนำรายได้จำนวนมหาศาลมาสู่ชาวประมงท้องถิ่นอีกด้วย

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

National Geographic Society – https://www.nationalgeographic.org/article/ocean-conveyor-belt/
National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) – https://www.noaa.gov/education/resource-collections/ocean-coasts/ocean-currents
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ – http://nstda.or.th/rural/public/100%20articles-stkc/87.pdf
ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (LESA) – http://www.pw.ac.th/emedia/media/science/lesa/7/circulation_sea/circulation_sea/circulation_sea.html


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ปรากฏการณ์ทะเลกรด (Ocean Acidification)

 

เรื่องแนะนำ

ที่ใต้ทะเลลึก ผมของเมร่าไม่มีทางเป็นสีแดง

เข้าใจได้ว่าหากฮอลลีวูดสร้างภาพยนตร์ตามหลักวิทยาศาสตร์ ความสนุกเร้าใจคงหายไปเป็นกอง อย่างไรก็ดีเป็นโอกาสที่คุณผู้อ่านจะได้ศึกษาว่าโลกแห่งความเป็นจริงแตกต่างจากในหนังอย่างไร

การค้นพบครั้งสำคัญของวงการวิทยาศาสตร์ปี 2019

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงการอุดมศึกษาวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) ร่วมกับ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล สำรวจความคิดเห็นออนไลน์ของบุคลากร ประกอบด้วยนักวิจัย อาจารย์และผู้เกี่ยวข้องเกี่ยวกับ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยีและนวัตกรรมระดับโลก ที่เกิดขึ้นในปี 20189 โดยมีผู้ตอบแบบสำรวจในแวดวงวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทั้งหมดรวม 269 คน โดยสรุปผลการสำรวจข่าววิทยาศาสตร์แห่งปี 2019 10 อันดับแรก เรียงตามลำดับดังนี้คือ ภาพถ่ายแรกของหลุมดำ เมื่อเดือนเมษายน 2019 ผู้อำนวยการ EHT (Event Horizon Telescope) ประกาศผลสำเร็จของคณะนักวิจัยใน 7 ประเทศและผลงานวิชาการหลายฉบับที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Astrophysical Journal Letters รวมทั้งภาพถ่ายหลุมดำมวลมหาศาลเป็นพิเศษ (เท่ากับ 6.5 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ของเรา) ที่อยู่ใกล้กับกาแล็กซี M87 โดยหลุมดำที่ค้นพบอยู่ห่างจากโลก 5.5 ล้านปีแสง วิธีการถ่ายภาพวัตถุที่อยู่ไกลและมองไม่เห็น ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เท่ากับโลก แต่ EHT แก้ปัญหาโดยใช้ชุดกล้องนับสิบตัวที่กระจายอยู่ทั่วโลก และใช้เวลาราวสองปีในการถ่ายภาพ วิเคราะห์ และประมวลผล […]

หมีขอไม่ใช่หมี! และยังมีอีกเพียบที่ชื่อสามัญไม่ตรงความจริง

บางครั้งชื่อสามัญที่ใช้เรียกชื่อสัตว์ก็สร้างความสับสน เมื่อหมีขอไม่ใช่หมี แพนด้าแดงไม่ได้เป็นญาติกับแพนด้ายักษ์ และม้าน้ำก็ไม่ได้มีความเกี่ยวข้องใดๆ กับม้าเลย

นวัตกรรมใหม่ช่วยสัตว์ใต้ทะเลลึกขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างปลอดภัย

นวัตกรรมใหม่ช่วยสัตว์ใต้ทะเลลึกขึ้นสู่ผิวน้ำอย่างปลอดภัย อุปกรณ์ชิ้นนี้เป็นผลงานการประดิษฐ์ของสถาบันวิทยาศาสตร์แคลิฟอร์เนียร่วมกับพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำมอนเทอเรย์เบย์ ซึ่งจะช่วยในการเก็บตัวอย่างสัตว์ใต้ทะเลลึกให้พวกมันขึ้นสู่ผิวน้ำได้อย่างปลอดภัย นวัตกรรมใหม่นี้เป็นท่อแรงดันที่มีชื่อสั้นๆ ว่า SubCAS เนื่องจากการที่บรรดาสัตว์น้ำใต้ทะเลลึกเหล่านี้อาศัยอยู่ที่ระดับความลึกมากกว่า 30 เมตร การเปลี่ยนแปลงความดันขณะขึ้นสู่ผิวน้ำเมื่อนักวิทยาศาสตร์เก็บพวกมันไปยังห้องปฏิบัติการอาจกลายเป็นเรื่องอันตรายต่ออวัยวะภายในได้ ดังนั้นหลักการทำงานของ SubCAS คือช่วยลดการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างรวดเร็ว ด้วยฟองอากาศที่ล้อมรอบกระบอกบรรจุตัวอย่าง เมื่อนักดำน้ำดำลงไปยังความลึกราว 55 เมตร พวกเขาจะนำกระบอกบรรจุตัวอย่างสอดเข้าไปในกระบอกที่ใหญ่กว่า และใส่ฟองอากาศเข้าไปให้อยู่ในช่องงว่างระหว่างสองกระบอก เพื่อสร้างห้องปรับความดันขึ้นมา ตัวอย่างสิ่งมีชีวิตใต้ทะเลลึกจะถูกบรรจุเข้าไปในกระบอกขนาดเล็ก เมื่อนักดำน้ำขึ้นสู่ผิวน้ำ ฟองอากาศจะขยายและรักษาความดันภายในกระบอกไว้ และเมื่อนักดำน้ำดำถึงระดับความลึก 30 เมตรจากผิวน้ำ พวกเขาจะค่อยๆ ปล่อยฟองอากาศออกมา กระบวนการนี้ใช้เวลาราว 2 – 3 วัน ตัวอย่างที่ถูกจับมาได้จึงจะสามารถปรับตัวเข้ากับความดันใหม่ใกล้ผิวน้ำ   อ่านเพิ่มเติม ทำไมสัตว์น้ำใต้ทะเลลึกจึงมักมีสีดำ?