น้ำขึ้น-น้ำลง

น้ำขึ้นน้ำลงน้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์


สามารถดูข้อมูล ตารางการขึ้นลงของน้ำได้จากลิ้งที่อยู่ด้านล่าง

http://www.nemotour.com/gen/hightide/map.htm

http://www.navy.mi.th/hydro/services.htm



ถึงแม้ว่าดาวอาทิตย์จะมีมวล 27 ล้านเท่าของดวงจันทร์ แต่ดวงอาทิตย์ อยู่ห่างจากโลก 93 ล้านไมล์ ส่วนดวงจันทร์ที่เป็นบริวารของโลกนั้น อยู่ห่างจากโลกเพียง 240,000 ไมล์ ดังนั้นดวงจันทร์ จึงส่งแรงดึงดูดมายังโลกมากกว่าดวงอาทิตย์ และน้ำที่เกิดจากแรงดึงดูดของดวงอาทิตย์จะสูงเพียง ร้อยละ 46 ของระดับน้ำที่สูงจากแรงดึงดูดของดวงจันทร์


น้ำซึ่งเป็นของเหลว

เมื่อถูกแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ ในขณะที่ดวงจันทร์โคจรผ่านบริเวณนั้น น้ำก็จะสูงขึ้น ไปในทิศทางเดียวกับที่ดวงจันทร์ปรากฏ และบนผิวโลกในด้านตรงข้ามกับดวงจันทร์ น้ำจะสูงขึ้นด้วย เพราะอำนาจดึงดูดของดวงจันทร์ กับของโลกไปรวมกันในทิศทางนั้น และในตำแหน่งที่คนเห็นดวงจันทร์ อยู่สุดลับขอบฟ้า ตรงนั้นน้ำจะลดลงมากที่สุด จึงเท่ากับว่ามีน้ำขึ้น น้ำลง สองแห่งบนโลกในเวลาเดียวกัน


น้ำจะขึ้นสูง เต็มที่ทุกๆ 12 ชั่วโมง

โดยประมาณ และหลังจากน้ำขึ้นเต็มที่แล้ว ระดับน้ำจะเริ่มลดลง ใช้เวลาประมาณ 6 ชั่วโมง แต่เนื่องจากดวงจันทร์หมุนรอบโลกจากตะวันตกไปตะวันออก หนึ่งรอบกินเวลาประมาณ 29 วัน น้ำขึ้นและน้ำลงจึงช้ากว่าวันก่อน ไปประมาณ 50 นาที หรือพูดอีกอย่างหนึ่งว่า ในหนึ่งวัน หรือ 24 ชั่วโมง 50 นาที น้ำจะสูงขึ้น และลดลง 2 ค

ความแตกต่างระหว่าง

ระดับน้ำสูงสุดกับระดับน้ำต่ำสุด แต่ละแห่งบนโลกจะไม่เท่ากัน โดยเฉลี่ยจะขึ้นหรือลงประมาณ 3-10 ฟุต ซึ่งสาเหตุประการหนึ่งเกิดจากตำแหน่งของดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์


เมื่อโลก และดวงจันทร์กับดวงอาทิตย์ มาอยู่ในแนวเดียวกัน

ไม่ว่าดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์จะอยู่ข้างเดียว หรือคนละข้างกับโลก น้ำจะสูงขึ้นกว่าปกติ เรียกว่า น้ำเกิด (spring tide) ซึ่งจะเกิดขึ้นเดือนละ 2 ครั้ง คือใกล้วันขึ้น 15 ค่ำ และวันแรม 15 ค่ำ

และเมื่อใดที่ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ อยู่ในแนวตั้งฉาก ซึ่งกันและกัน ระดับน้ำจะไม่สูงขึ้น แต่จะอยู่ในระดับเดิม ไม่ขึ้นไม่ลง เรียกว่า น้ำตาย จะเกิดขึ้นเดือนละ 2 ครั้ง เช่นเดียวกับน้ำเกิด คือใกล้วันขึ้น 8 ค่ำ และวันแรม 8 ค่ำ


ส่วนอีกสาเหตุหนึ่ง

ที่น้ำขึ้นมากขึ้นน้อย ลงมากลงน้อย เกี่ยวกับขนาดรูปร่างและความลึกของท้องมหาสมุทรด้วย อย่างเช่นเกาะแก่งต่างๆ จะต้านการขึ้นลงของกระแสน้ำได้มาก ในหมู่เกาะตาฮิติ ระดับน้ำจะขึ้นสูงเพียง 1 ฟุตเท่านั้น แต่บริเวณแผ่นดินที่เป็นรูปกรวย หันปากออกไปสู่ทะเล จะรับปริมาณของน้ำได้มาก เช่นปากอ่าวของแคว้น โนวาสโคเตียน แห่งแคนดีทางตะวันออกของอเมริกาเหนือ น้ำจะขึ้นสูงถึง 40 ฟุต


..........................................๖_๖..........................................

ทำไมดวงจันทร์ถึงทำให้เกิดน้ำขึ้น-น้ำลงบนโลก?

ดวงจันทร์และโลกดึงดูดซึ่งกันและกัน และจะอยู่ใกล้กันถ้าโลกและดวงจันทร์ไม่ได้หมุนรอบจุดศูนย์กลางของตัวมันเอง การหมุนจะผลักโลกและดวงจันทร์ออกจากกันและป้องกันรวมตัวกัน แรงดึงของดวงจันทร์จะมีความแรงมากบนพื้นผิวโลกบริเวณที่หันหน้าไปหามัน และจะอ่อนลงในบริเวณที่อยู่ตรงข้ามกับมัน ความแตกต่างนี้เองทำให้เกิดแรงดึงพิเศษที่ดึงดวงจันทร์ในบริเวณที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์และผลักดันดวงจันทร์ออกไปด้วยแรงที่เท่ากันในด้านที่ไกลที่สุด (ด้านตรงกันข้าม) น้ำจะสูงขึ้นบริเวณที่ใกล้และไกลจากดวงจันทร์ แต่น้ำจะลดลงในบริเวณระหว่างจุดสองจุดนี้ เพราะฉะนั้น น้ำขึ้นจึงเกิดขึ้นทั้งด้านที่อยู่ใกล้และไกลจากดวงจันทร์ในเวลาเดียวกัน และเมื่อโลกหมุนก็จะทำให้พื้นที่หนึ่งเกิดน้ำขึ้น 2 ครั้งต่อวัน ดวงอาทิตย์ก็สร้างน้ำขึ้น-น้ำลงด้วยวิธีเดียวกัน แต่ดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกมากกว่าจึงทำให้มีความสำคัญมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 2 เท่า






(คลิ๊กที่ภาพเพื่อดูภาพเคลื่อนไหว)




เนื่องจากโลกมีรูปร่างคล้ายกับลูกบอล แรงดึงที่เกิดขึ้นบริเวณพื้นผิวจึงมีความหลากหลายในเรื่องความแรงจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง และนี้ก็ทำให้เกิดความสูงของน้ำขึ้นที่แตกต่างกันในแต่ละที่ ความหลากหลายของน้ำขึ้น-น้ำลงมีความซับซ้อนจากความจริงที่ว่า การเอียงของโลกที่หันหน้าเข้าหาดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเดือนและปี ความลึกของมหาสมุทรที่มีความแตกต่างกันมาก และพื้นดินที่ถูกน้ำไหลเข้ามา ในบางพื้นที่ ปัจจัยต่างๆ เหล่านี้ทำให้เกิดน้ำขึ้น-น้ำลงเพียงหนึ่งครั้งต่อวัน และในพื้นที่อื่นๆ จะมีน้ำขึ้นที่สูงมาก


น้ำขึ้น-น้ำลง และคลื่น

น้ำขึ้น-น้ำลงมีความสำคัญต่อระบบนิเวศวิทยาชายฝั่งเป็นอย่างมาก การขึ้นและลงของน้ำวันละ 1 หรือ 2 ครั้ง
ทำให้ชายฝั่งจมน้ำและโผล่สลับกันอยู่ตลอดเวลาโดยไม่มีวันหยุด มีผลต่อชีวิตสัตว์และพืชทะเลมากมาย

บริเวณชายฝั่งที่น้ำท่วมถึง จะมีสิ่งมีชีวิตเลือกอาศัยอยู่เป็นแนวค่อนข้างชัดเจน เช่นปาการัง ป่าชายเลน เป็นต้น

นอกจากนี้มนุยษ์ก็เป็นสิ่งมีชีวิตหนึ่งงที่ตั้งที่อยู่อาศัยอยู่ริมฝั่ง และมักจะได้รับผลกระทบจากน้ำขึ้น-น้ำลงอยู่เป็นประจำ
เช่น กรุงเทพฯ มักจะถูกน้ำท่วมหนักในเดือนพฤศจิกายน


ไม่มีใครสามารถอธิบายได้ว่า น้ำขึ้น-น้ำลงเกิดจากอะไร มีแต่เพียงข้อคิดเห็นและความเชื่อต่าง ๆ นานา
จนกระทั่งถึงสมัยของ Sir Isaac Newton (1642-1727) ความรู้ในเชิงวิทยาศาสตร์ได้ถูกนำมาอธิบาย
การเกิดน้ำขึ้น-น้ำลงเป็นครั้งแรก ในตำรา Principia Mathematica of 1687 ท่านได้แสดงให้เห็นว่า
น้ำขึ้น-น้ำลง เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างโลกกับดวงดาวอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากดวงจันทร์และดวงอาทิตย์




แรงที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง

แรงที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง โดยทฤษฎีเป็นแรงดึงดูดของดาวทุกดวงในระบบสุริยจักรวาลที่กระทำต่อโลก
แต่มักคิดเฉพาะแรงจากดวงจันทร์เพราะอยู่ใกล้และแรงจากดวงอาทิตย์เพราะมีขนาดใหญ่
หาได้จากสมการของนิวตัน (Law of gravitational attraction)

แรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง


F = G(M1M2/R กำลัง 2)


เมื่อ F = แรงดึงดูดที่มวล M1 กระทำต่อ M2
G = Universal constant of gravitation =6.67x10-8 cm3g-1sec-2
M1M2 = มวลของวัตถุที่ดึงดูดกัน
R = ระยะทางระหว่างจุดศูนย์กลางของวัตถุทั้งสอง


ในที่นี้นิวตันสมมติว่า

โลกปกคลุมด้วยน้ำทั้งหมด
โลกมิได้หมุนรอบตัวเอง
ทะเลเรียบสงบ ไม่กระแสน้ำชนิดใด ๆ


จากสมการโลกและดวงจันทร์จะมีแรงดึงดูดระหว่างกัน ในขณะเดียวกันโลกและดวงจันทร์จะมีแรงหนีศูนย์กลางต่อกัน
เนื่องจากดวงจันทร์โคจรรอบโลกคอยทำให้โลกและดวงจันทร์ห่างกันเมื่อเป็นเช่นนี้โลกและดวงจันทร์
จะมีศูนย์กลางร่วมกันอยู่แห่งหนึ่งเรียกว่า “Center of mass” ถ้าโลกและดวงจันทร์มีขนาดเท่ากันศูนย์กลางร่วม
จะอยู่กึ่งกลางระหว่างดาวทั้งสอง
แต่เนื่องจากดวงจันทร์มีน้ำหนักประมาณ 1/82 ของน้ำหนักโลก ศูนย์กลางร่วมจึงต้องเลื่อนเข้าหาวัตถุที่หนักกว่า
โดยการคำนวณพบว่าศูนย์กลางร่วมจะอยู่ห่างจากใจกลางโลกประมาณ 4700 ก.ม.
ที่ศุนย์กลางร่วมนี้แรงดึงดูดจะเท่ากับแรงหนีศูนย์กลางพอดี ทำให้ผิวโลกได้รับแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ไม่เท่ากันทุกจุด
ด้านที่อยู่ใกล้ดวงจันทร์จะมากที่สุด ด้านตรงข้ามจะน้อยที่สุด
ในขณะที่แรงหนีศูนย์กลางบนผิวโลกถือว่าเท่ากันทุกจุดเนื่องจากจุดศูนย์กลางร่วมอยู่ใกล้ใจกลางโลกมาก ดังนั้น

ด้านชิดดวงจันทร์ แรงดึงดูดจากดวงจันทร์มากกว่าแรงหนีศูนย์กลาง น้ำบนผิวโลกจะถูกดึงเข้าหาดวงจันทร์
ด้านตรงข้าม แรงหนีศูนย์กลางจะมากกว่าแรงดึงดูด น้ำบนผิวโลกจึงถูกเหวี่ยงออก

ผลรวมของแรงเหวี่ยงและแรงดึงดูดทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Equilibrium tide คือ
น้ำขึ้นทางด้านติดดวงจันทร์ ทางด้านตรงข้ามพร้อมกันโดยสมมติว่าพื้นน้ำปกคลุมโลกทั้งหมดไม่มีแผ่นดิน
รูปทรงของโลกจะเปลี่ยนจากทรงกลมเป็นมีลักษณะคล้ายไข่ ส่วนที่เป็นของแข็งของโลกก็ได้รับอิทธิพลจากแรงนี้เช่นกัน
แต่น้อยกว่าส่วนที่เป็นของเหลว

ถ้าเส้นเชื่อมศูนย์กลางของโลก-ดวงจันทร์-ดวงอาทิตย์ อยู่แนวเดียวกันหรือประมาณขึ้น 15 ค่ำ และแรม 15 ค่ำ
ความสูงของน้ำเวลานั้นเกิดจากผลบวกของแรงดึงจากทั้งดวงจันทร์และดวงอาทิตย์น้ำจะสูงที่สุดได้ประมาณ 52 ซ.ม.
น้ำขึ้นน้ำลงช่วงนี้ เรียกว่า “น้ำเกิด”(Spring tide)
ถ้าเส้นเชื่อมศูนย์กลางตั้งฉากกันหรือประมาณขึ้นและแรม 7-8 ค่ำ แรงทั้งสองจะแย่งน้ำกัน
น้ำขึ้นน้ำลงช่วงนี้เรียกว่า “น้ำตาย”(Neap tide)
ขอย้ำว่าเวลาน้ำตาย หมายถึง เมื่อพิสัยของน้ำขึ้นสูงสุดกับน้ำลงต่ำสุดน้อยที่สุด น้ำเกิดและน้ำตายเกิดสลับกันทุกสัปดาห์

น้ำขึ้นน้ำลงบนผิวโลก (The earth tide)

เรื่องของน้ำขึ้นน้ำลงตามทฤษฎีโดยสมมติว่าโลกปกคลุมด้วยน้ำทั้งหมด ไม่มีแผ่นดินอยู่เลย
แต่น้ำขึ้นน้ำลงบนโลกจริง ๆ มิได้เป็นไปตามทฤษฎี ทั้งนี้มีปัจจัยหลายอย่างเข้ามาเกี่ยวข้อง
เช่น โลกมีแผ่นดินกระจัดกระจายอย่างไม่เป็นระเบียบ ความกว้างความยาวและความลึกของแหล่งน้ำไม่สม่ำเสมอ
คลื่นที่เกิดจากน้ำขึ้นน้ำลงจึงมีความเร็วคลื่นไม่สม่ำเสมอกัน และมีปัจจัยของแรงเสมือนเข้ามาเกี่ยวข้อง

น้ำขึ้นน้ำลงจึงมีลักษณะแตกต่างกัน โดยหลักกว้าง ๆ พอจะแบ่งน้ำขึ้นน้ำลงออกได้เป็น 3 แบบ

Diurnal tide มีน้ำขึ้นน้ำลงอย่างละ 1 ครั้งใน 1 วัน บริเวณต่าง ๆ ที่มีน้ำขึ้นน้ำลงแบบนี้มี Amplitudes
แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับมุมที่ดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ทำกับจุดนั้น ๆ พบในอ่าวเม็กซิโกเอเชียตะวันออกเฉียงใต้
Semidiurnal tide น้ำขึ้น 2 ครั้ง และน้ำลง 2 ครั้งใน 1 วัน น้ำขึ้นหรือน้ำลงครั้งแรกมักจะเท่ากับ
น้ำขึ้นหรือน้ำลงครั้งที่ 2 น้ำขึ้นน้ำลงแบบนี้ใกล้เคียงกับทฤษฎีมาก เปลี่ยนแปลงตามตำแหน่งของดวงจันทร์
ที่สัมพันธ์กับตำแหน่งของดวงอาทิตย์ พบทั่วไปในมหาสมุทรแอตแลนติค ฝั่งอเมริกาและยุโรป
Mixed tide เป็นแบบผสมระหว่างแบบที่ 1 กับแบบที่ 2 เวลาที่ทั้งดวงจันทร์และดวงอาทิตย์
เข้าใกล้แนวเส้นศูนย์สูตรโลก น้ำขึ้นน้ำลงจะคล้ายแบบที่ 2 มาก แต่เวลาที่ดวงจันทร์ทำมุมกับเส้นศูนย์สูตรโลกมาก
น้ำขึ้นน้ำลงจะปรากฏเป็นแบบที่ 1 มากกว่า พบทั่วไปบริเวณฝั่งเม็กซิโกของอเมริกา
คลื่นมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดต่อระบบนิเวศน์ชายฝั่งโดยเฉพาะอย่างยิ่งทางด้านธรณีวิทยาชายฝั่ง
หาดทราย และลักษณะชายฝั่งที่ปรากฏให้เราเห็นในธรรมชาติ อาจกล่าวได้ว่าเป็นผลงานของคลื่นทั้งสิ้น
โดยหลักการคลื่นจะพยายาม”รักษาสมดุลหรือความมั่นคงของฝั่งนั้นเอาไว้”
ฉะนั้นกิจกรรมใด ๆ ที่เกิดขึ้นในทะเลโดยน้ำมือมนุษย์ เช่น การสร้างท่าเทียบเรือ สิ่งกำบังหรือป้องกัน
ล้วนเป็การกระทำที่ทำลายหรือขัดขวางความสมดุลของธรรมชาติที่ได้สร้างขึ้น
ในเวลาอันสั้นชายฝั่งในบริเวณนั้นหรือใกล้เคียง จะถูกคลื่นทำให้เปลี่ยนแปลงไปจากเดิม
เกิดการพังทะลายและการงอกของฝั่ง ในที่ใหม่ ทั้งนี้เพื่อเรียกความสมดุลให้กลับคืนมาใหม่


คลื่นที่เกิดขึ้นในมหาสมุทรมีหลายรูปแบบแล้วแต่จะเรียก(แล้วแต่หลักเกณฑ์ที่ใช้เป็นข้อกำหนด) เช่น มีทั้ง

คลื่นที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้า (Progressive waves) และอยู่กับที่ (Standing waves)
คลื่นสั้น (Short waves) และคลื่นยาว (Long waves)
มองเห็นด้วยตา (Wind waves) และมองไม่เห็น (Internal waves,Tides)
คลื่นน้ำตื้น (Shallow-water waves) และคลื่นน้ำลึก (Deep-water waves)
คลื่นอิสระ (Free waves) และคลื่นในควบคุม (Forced waves)

รายละเอียดคลื่นเหล่านี้มีธรรมชาติแตกต่างกันไป ปัจจัยที่ทำให้คลื่น
ในธรรมชาติไม่เหมือนกันคือสาเหตุของการเกิดคลื่น

เรื่องคลื่น รูปคลื่น

คลื่นอาจเกิดขึ้นได้จากสาเหตุดังต่อไปนี้

ลม
แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระบิด แผ่นดินใต้น้ำถล่ม
แรงดึงดูดจากดวงอาทิตย์และดวงจันทร์
การเปลี่ยนแปลงความกดอากาศ
ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างมวลน้ำชั้นบนและล่าง
เมื่อกระแสน้ำไหลผ่านพื้นท้องทะเลซึ่งไม่เรียบ

คลื่นที่ปรากฏให้เราเห็นเป็นประจำทุกวัน เป็นคลื่นที่เกิดจากลมเป็นส่วนใหญ่ (Wind waves)
ส่วนคลื่นที่เกิดจากสาเหตุอื่นเรามักมองไม่เห็นเพราะเกิดขึ้นระหว่างชั้นของน้ำ (Internal waves)
หรือเป็นคลื่นที่มียอดคลื่นเตี้ยมากและมีคาบของคลื่นยาวนาน (Tides,Tsunami)


ชนิดและการเกิดของคลื่นเนื่องจากลม

ลมเป็นสาเหตุหลักที่ก่อให้เกิดคลื่นในน้ำระดับผิวหน้า น้ำทะเลซึ่งมีความหนืดเมื่อถูกลมพัดผ่านน้ำผิวหน้า
“จะยืด” ออกตามแรงลมแล้วจะ “หด” ตัวกลับเพื่อรักษาสมดุลด้วยแรงตึงผิว ทั้งนี้น้ำก็มีลักษณะคล้ายวัตถุยืดหยุ่น
โดยการยืดและหด เนื่องจากแรงดังกล่าวทำให้ผิวหน้าโค้งขึ้นและโค้งลงเกิดคลื่นขนาดเล็กขึ้นในที่สุด

คลื่นขนาดเล็กเหล่านี้จะปรากฏให้เห็นเมื่อมีลมพัดเท่านั้น ถ้าลมหยุดพัดคลื่นเหล่านี้จะสลายตัวเกือบทันที
พูดอีกแง่หนึ่งว่าเป็นคลื่นที่มีอายุสั้น ต่อเมื่อมีลมพัดต่อเนื่องกันเป็นเวลานานพอสมควร คลื่นเหล่านี้จะค่อย ๆ
ขยายโตขึ้นเพราะน้ำผิวหน้าที่ขรุขระเนื่องจากมีคลื่นขนาดเล็ก ๆ จะมีพื้นที่ผิวในส่วนที่จะรับลมเพิ่มขึ้น(ส่วนนูน)

คลื่นที่ขยายตัวมีชื่อใหม่ว่า Sea หมายถึงคลื่นที่ยังอยู่ในบริเวณที่มีลมพัด มีความยาวคลื่นสั้นและยอดคลื่นแหลม
ผิวน้ำในตอนนี้สับสนวุ่นวายและเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ในระยะไกลเราจึงมักเห็นผิวน้ำมีลักษณะเป็นหลุม เนิน เหลี่ยม
คล้าย “เพชร” เหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะว่า โดยธรรมชาติลมพัดด้วยความเร็วและทิศทางที่ไม่แน่นนอน

ในช่วงเวลาหนึ่งความเร็วและทิศทางอาจเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้ในบางครั้งลมยังเคลื่อนที่ในลักษณะหมุน เวียนซ้าย
เวียนขวา แล้วแต่กรณี คลื่นขนาดเล็กอาจซ้อนอยู่ในคลื่นขนาดใหญ่กว่า คลื่นที่ความเร็วกว่าเคลื่อนที่ทับคลื่นที่ช้ากว่า
คลื่นชนกันแล้วสลายตัวบางส่วน ทำให้ส่วนที่เหลือมีทรวดทรงไม่สมประกอบ ฯลฯ

ต่อมา Sea ซึ่งมีหลายขนาดและความเร็วต่างกัน จะค่อย ๆ ปรากฎทรวดทรงให้เห็นชัดขึ้นกล่าวคือ
พวกที่มีความเร็วมากกว่าจะวิ่งล้ำหน้าพวกที่มีความเร็วน้อยกว่า นับเป็นการแยกคลื่นหลายชนิด
ซึ่งเกิดพร้อมกันออกจากกันตามธรรมชาติ คลื่นที่แยกออกจากกันแล้วจะมียอดคลื่น (Crest) และท้องคลื่น (Trough)
ดีขึ้นกว่าเดิม เรียกคลื่นในตอนนี้ว่า Swell หมายถึง คลื่นที่เกิดขึ้นนอกเขตลมพัด ยอดคลื่นเตี้ยและมนกลมกว่าเดิมเล็กน้อย

โดยธรรมชาติของคลื่น คลื่นที่คอย ๆ โตขึ้นในขณะที่มีลมพัดจะได้รับพลังงานจากลมเพิ่มขึ้น คลื่นจึงค่อย ๆ มีความเร็วเพิ่มขึ้น
ในตอนแรกคลื่นเคลื่อนที่ช้ากว่าลมต่อมาจะเท่ากับลมและในที่สุดจะเร็วกว่าลม ด้วยเหตุนี้คลื่นจึงเคลื่อนที่ออกนอกเขตที่มีลมพัดได้
ในธรรมชาติเราจึงเห็นคลื่นเคลื่อนที่นำหน้าลมหรือเคลื่อนที่เข้าหาฝั่งได้อย่างอิสระโดยไม่มีลมพัดเลย
จึงอาจเรียก Swell ว่าเป็น Free waves


ผู้ที่อาศัยอยู่ริมฝั่งอาจใช้ Swell เป็นเครื่องเตือนภัยได้ ในยามใดที่เห็นคลื่นวิ่งเข้าหาฝั่งมีความยาวนานผิดปกติ
ให้สันนิฐานว่าอาจมีพายุหรือใต้ฝุ่นกำลังก่อตัวขึ้น ในสภาพที่ทะเลกำลังเปลี่ยนจากสงบไปเป็นถูกพายุพัดรุนแรง
จะมีคลื่นลูกแรกซึ่งมีความเร็วผิดปกติถึงฝั่ง บอกเหตุร้ายว่าคลื่นที่มีความเร็วสูงมากกว่านี้กำลังตามมา

ในบริเวณที่มี Swell ผิวน้ำทะเลจะลดความสับสนและขรุขระลงไปมาก เราเริ่มมองเห็นคลื่นเคลื่อนที่อย่างเป็นระบบ
ด้วยขนาดและความเร็วต่างกัน ซึ่งจะเคลื่อนที่ตามหลังกันเป็นขบวนหรือเป็นกลุ่ม มีลักษณะเฉพาะ

คลื่นที่นำหน้าอาจสลายตัวเมื่อสะดุดความตื้น(เช่นเกาะใต้น้ำ สันทรายใต้น้ำ ฯลฯ) ในขณะที่คลื่นที่อายุน้อย ๆ
จากแนวหลังวิ่งติดตามขึ้นแทนที่คลื่นที่หายไปโดยลักษณะนี้เราจะเห็นคลื่นตลอดเวลา


ในขณะ Swell เคลื่อนที่จากจุหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง จะมีแรงพวกหนึ่งคอยทำให้คลื่นเปลี่ยนแปลงความสูง
คลื่นจะค่อย ๆ เตี้ยลงยอดคลื่นจะมนกลมสวยงามขึ้นเรื่อย ๆ คลื่นที่มีอายุน้อยยอดคลื่นจะชันกว่าคลื่นที่มีอายุมาก
แรงที่ว่าได้แก่ แรงตึงผิว (Surface tension) และแรงดึงดูดของโลก (Gravity)

โดยหลักการแรงทั้งสองนี้จะพยายามทำให้ผิวน้ำคืนสู่สภาพปกติ คลื่นขนาดเล็กที่มีความยาวคลื่นมากกว่า 1.7 ซ.ม.
หรือเป็นคลื่นที่มีคาบนานตั้งแต่ 1วินาที ถึง 5 นาที แรงดึงดูดของโลกจะเข้ามาเกี่ยวข้องและมีอำนาจเหนือแรงตึงผิว
จึงอาจเรียก Swell ว่าเป็น Gravity waves ได้ คลื่นที่เราเห็นในมหาสมุทรส่วนใหญ่เป็นคลื่นประเภทนี้

คลื่นในกลุ่มของ Swell มีความยาวคลื่นมากน้อยต่างกัน คลื่นที่ยาวกว่าจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่า
นับเป็นการจัดขบวนของคลื่นตามความเร็ว

ขบวนของคลื่นเหล่านนี้สามารถเดินทางได้ไกลมากสามารถวิ่งข้ามมหาสมุทรหรือวิ่งจากซีกโลกใต้
สู่ซีกโลกเหนือได้อย่างสบายตัวอย่าง เช่น

จากตอนเหนือของมหาสมุทรแอตแลนติคถึงฝั่งประเทศมอรอคโค 3000 ก.ม.
จากตอนใต้มหาสมุทรแอตแลนติคถึงฝั่งประเทศอังเกฤษ 10000 ก.ม.
จากใกล้แอตแลนติคถึงฝั่งของรัฐอลัสกา 10000 ก.ม.

การที่ Swell เคลื่อนที่ได้ไกลมากก็เพราะ

มีความเร็วพอตัว
ยอดคลื่นเตี้ยและมนกลมทรงตัวได้ดี ไม่แตกกระจายง่ายและสูญเสียพลังงานน้อย
แรงตึงผิวและแรงดึงดูดของโลกมีอำนาจในการ “ฉุดลาก” น้อยเพราะคลื่นเตี้ย


เมื่อ Swell เคลื่อนที่เข้าหาฝั่ง คือเปลี่ยนจากน้ำลึกเป็นบริเวณน้ำตื้น การเปลี่ยนแปลงระดับความลึก
จะรบกวนการเคลื่อนที่ ในตำแหน่งใหม่นี้ Swell อาจถูกทำลายโดยลมที่ตัดสวนทางการเคลื่อนที่ของคลื่น
หรือโดยคลื่นด้วยกันเองที่เคลื่อนที่สวนทางหรือผ่านกลาง ณ ความลึกอันหนึ่ง Swell จะก่อตัวกลายเป็น
คลื่นขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Surf ซึ่งเป็นการคลื่นที่ของมวลน้ำพร้อมกับการเคลื่อนที่ของพลังงาน

การเคลื่อนที่ของมวลน้ำในรูป Surf มีหลายลักษณะขึ้นอยู่กับรูปร่างของพื้นท้องทะเล
ที่รู้จักกันโดยทั่วไป ได้แก่

Spilling type

Plunging type

Surging type

Collapsing type


แบบแรก เป็นแบบที่พบเห็นทั่วไป สังเกตเห็นได้ไม่ยากด้านข้างทั้งสองของคลื่นเว้าจึงทำให้ยอดคลื่นสูงมีปลายแหลม
เป็นเหตุให้ปลายยอดเสียการทรงตัวได้ง่าย เมื่อลมพัดหรือสะดุดพื้น น้ำจะแตกกระจายมองเห็นขาวเป็นแนวขนานฝั่ง
ในแนวตื้นถัดจากแนวจะมีการแตกกระจายของคลื่นโดยลักษณะนี้ยอดคลื่นจะค่อยลดความสูงลงจนสลายไป


แบบที่สองสังเกตเห็นได้ชัดเจนกว่าแบบแรกคือ ยอดคลื่นจะโค้งงอไปข้างหน้า ด้านหลังนูนในขณะที่ด้านเว้า
และส่วนที่เว้ามักเป็น “หลุม” อากาศ ดังนั้นเมื่อคลื่นแตกน้ำจะกระจายสู่อากาศพร้อมกับเห็นฟองอากาศขาวเด่นชัด
ทรวดทรงของยอดคลื่นอ้วนเตี้ยมีความชันน้อยมาก Surf แบบนี้เกิดจาก Swell ที่ค่อนข้างมีความยาวคลื่นมาก
วิ่งเข้าหาฝั่งที่มีความชันน้อย แต่ไม่เรียบและไม่เป็นระเบียบ มีก้อนหินกระจายอยู่ทั่วไป แต่ถ้าเกิดขึ้นบนฝั่งที่ชันกว่านี้
คลื่นจะสูงขึ้นกว่าเดิม น้ำบนยอดคลื่นจะถูกผลักดันให้ไหลล้ำหน้า คือซัดสาดไปข้างหน้า
แทนที่จะกระจายขึ้นสู่อากาศเบื้องบน เรียก Surf เหล่านี้ว่า Surging type


สำหรับแบบที่ 4 มักเกิดขึ้นบนฝั่งที่ชัน แตกต่างกับแบบอื่น ๆ ค่อนข้างชัดเจน กล่าวคือ
ไม่มีการแตกกระจายของน้ำบนยอดคลื่น แต่จะมีการหักสะบั้นตรงกลาง หรือส่วนล่างของยอดคลื่น
คล้ายกับอาการทรุดตัวพับฐานอะไรบางอย่าง


ปกติ Surf ประกอบด้วยคลื่นที่แตก (Breaker) หลายชนิดเคล้ากันความสูงของ Surf ขึ้นอยู่กับความสูง
และความชันของคลื่นที่วิ่งเข้าหาฝั่ง และยังขึ้นอยู่กับลักษณะพื้นท้องทะเลนอกฝั่งที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่าน ดังนั้น Surf
จึงมีหลายขนาดตั้งแต่ขนาดเล็ก (4-5 ซ.ม.) บนหาดที่เป็นอ่าวปิด จนถึงหลายสิบเมตร (30-40 ม.) บนหาดที่เป็นที่โล่ง

ก่อนจบเรื่อง Surf ขอย้ำว่าความชันของฝั่งมีอิทธิพลมาก คลื่นขนาดใหญ่ (Swells) เมื่อประทะกับฝั่งที่ชันมากทันทีทันใด จะเกิดคลื่นสูงที่รุนแรงน่ากลัวขึ้น คือยอดคลื่นจะโค้งขึ้นและม้วนลง (สู่ท้องคลื่นข้างหน้า) อากาศที่ถูกอัดไว้ในมวลน้ำ
ขณะที่คลื่นม้วนลงระเบิดทำให้เกิดทำให้น้ำกระจายและส่งเสียงดัง ความรุนแรงของคลื่นที่ปะทะฝั่งที่ชันมาก
สร้างความเสียหายให้แก่ชายฝั่งทะเล ทรัพย์สินตลอดชีวิตอยู่ตลอดเวลา


หลังจากที่คลื่นแตกแล้วน้ำที่เคลื่อนที่เข้าใกล้ฝั่งและถูกสะสมอยู่บนฝั่งในรูปของ Surf ชนิดต่าง ๆ
ส่วนนึ่งอาจจะไหลกลับทะเลในระดับล่าง แต่ส่วนใหญ่จะถูกผลักดันให้ไหลไปตามชายฝั่ง
เกิดกระแสน้ำริมฝั่ง(Longshore current) ขนาดของกระน้ำนี้ขึ้นอยู่กับความใหญ่เล็กของ Surf
และมุมที่คลื่นเคลื่อนที่เข้าหาฝั่ง มุมยิ่งเล็กยิ่งเกิดได้มาก

เมื่อกระแสน้ำริมฝั่งไหลไปได้สักระยะหนึ่ง น้ำบางส่วนจะไหลกลับทะเลในรูปของ Rip current
ในหรือใกล้เขต Surf Zone ส่วนในบริเวณน้ำลึก Rip current จะไหลกับทะเลตั้งแต่ผิวจนถึงพื้น
ส่วนในบริเวณนอก ๆ เขต Surf Zone และที่ลึกกว่า Rip current จะไหลกลับทะเลในระดับเหนือพื้นลอดใต้ผิวน้ำ
อาจเป็นร่องลึก ถ้ามองจากภาพถ่ายจะเห็นเป็นสีน้ำเงินเข้ม อาจยาวถึง 300 ม. จากฝั่ง

ตำแหน่งที่ Rip current ชอบเกิด ได้แก่ปลายทางของ Longshore current
และใกล้ ๆ บริเวณที่คลื่นเบนเข้าหากัน ผู้ที่เล่นน้ำริมฝั่งมักได้รับอันตรายจากกระแสน้ำ Rip current
ซึ่งไหลเชี่ยวถึง 1ม./วินาที คนที่เคยมีประสบการณ์แนะนำว่าเมื่อรู้ว่ามีกระแสน้ำพัดพาตัวออกนอกฝั่ง
อย่าตกใจกลัวและพยายามว่ายน้ำทวนกระแส แต่ให้พยายามว่ายน้ำด้านข้างเพื่อให้พ้นเขตทั้งนี้เพราะ Rip current แคบ