________
สวัสดีวันลอยกระทง .. ทุกคนเคยสังเกตหรือไม่!? ว่าทำไมกระทงถึงลอยได้? มันเกี่ยวกับน้ำ วัสดุ หรือวัตถุหรือไม่? แล้วทำไมทุกวันขึ้น 15 ค่ำแบบนี้ ทำไมถึงมีระดับน้ำที่ขึ้นสูงมาก ๆ และลงยังต่ำมาก ๆ อีกด้วย?? ปรากฏการณ์แบบนี้เรียกว่าอะไร และเกิดขึ้นได้อย่างไร? ไปหาคำตอบกัน
ลอยกระทง เป็นประเพณีไทยที่สืบทอดต่อกันมาอย่างช้านาน และจัดขึ้นทุกๆปีในคืนวันเพ็ญขึ้น ๑๕ ค่ำเดือน ๑๒ ซึ่งเป็นวันที่ “พระจันทร์เต็มดวง”และเป็นช่วงที่ “น้ำหลากเต็มตลิ่ง” โดยจะมีการนำดอกไม้ ธูป เทียนหรือสิ่งของใส่ลงในสิ่งประดิษฐ์รูปต่าง ๆ ที่ลอยน้ำได้ เช่น กระทง เรือ แพ ดอกบัว ฯลฯ แล้วนำไปลอยตามลำน้ำ โดยมีวัตถุประสงค์และความเชื่อต่างๆกัน แต่เราเคยสงสัยหรือสังเกตกันหรือไม่ว่า ทำไมกระทงเหล่านั้นถึงลอยน้ำได้ เรื่องนี้สามารถอธิบายได้ด้วยหลักทางฟิสิกส์ที่เรียกว่า “แรงลอยตัวหรือแรงพยุงและความหนาแน่นของวัตถุ”
สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) หรือ (สดร.) เปิดเผยข้อมูลผ่านสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติว่า ดวงจันทร์เต็มดวงเป็นปรากฏการณ์ที่ดวงจันทร์หมุนโคจรรอบโลกในจังหวะโลกมองเห็นดวงจันทร์ที่รับแสงจากดวงอาทิตย์นั้นเต็มดวงที่สุด เราจึงมองเห็นดวงจันทร์ได้เต็มดวง ส่วนดวงจันทร์ก็ดึงดูดโลก(โลกก็ดึงดูดดวงจันทร์) และส่วนที่เป็นน้ำพระจันทร์ก็จะส่องไปกระททบกับน้ำ เราก็เลยเห็นน้ำมีปริมาณมากขึ้น ใครที่อยู่ชายฝั่งก็เรียกว่า “น้ำขึ้น” นั่นเอง
พระจันทร์เต็มดวงหรือ ปรากฏการณ์จันทรุปราคา เป็นปรากฏการณ์ที่ดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ โคจรมาอยู่ในแนวระนาบเดียวกัน มีโลกอยู่ตรงกลางระหว่างดวงอาทิตย์กับดวงจันทร์ ขณะที่ดวงจันทร์โคจรผ่านเข้าไปในเงามืดของโลก ผู้สังเกตบนโลกจะมองเห็นดวงจันทร์เว้าแหว่งไปทีละน้อยจนดวงจันทร์เข้าไปอยู่ในเงามืดทั้งดวงเกิดเป็นปรากฏการณ์จันทรุปราคาแบบเต็มดวง และเริ่มมองเห็นดวงจันทร์เว้าแหว่งอีกครั้งหนึ่ง เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่ออกจากโลก
แต่จะมีใครบ้างที่สังเกตและตั้งคำถามว่า ทำไมกระทงถึงลอยน้ำได้ และจะมีสักกี่คนที่รู้คำตอบของคำถามนี้จริง ๆ หลายคนอาจตอบว่าเพราะมันมีน้ำหนักเบา แต่ถ้าลองนึกภาพของเรือบรรทุกเครื่องบิน ซึ่งมีเครื่องบินหลายลำที่มีน้ำหนักมากกว่ากระทงหลายเท่าจอดรวมกันอยู่บนเรือ คงต้องกลับมาคิดใหม่ เพราะหากการลอยเหนือผิวน้ำเป็นเรื่องของน้ำหนักจริง ทำไมพาหนะที่มีน้ำหนักมากขนาดนี้ถึงไม่จมลงไปใต้น้ำ ในทางกลับกันของบางอย่างที่มีน้ำหนักไม่มากเท่าเรือกลับไม่สามารถลอยน้ำได้ คำอธิบายสำหรับเรื่องนี้ทางฟิสิกส์เราเรียกว่า "แรงลอยตัวหรือแรงพยุง" (Buoyancy Force)
แรงพยุง (Buoyant force) หรือ แรงลอยตัว คือแรงลัพธ์ของธรรมชาติที่เกิดจากการต่อต้านของของไหล (Fluids) ซึ่งเป็นได้ทั้งของเหลวและก๊าซ กระทำต่อวัตถุโดยรอบ หรือส่วนของวัตถุซึ่งจมอยู่ในของไหลนั้นๆ กับแรงโน้มถ่วง (Gravitational force) ของโลก ส่งผลให้วัตถุสามารถลอยตัวหรือจมลงในของไหลนั้นๆ โดยผลลัพธ์ของแรงพยุงที่มีต่อวัตถุซึ่งจมอยู่ในของไหล เกิดขึ้นได้ใน 3 ลักษณะ คือ
ความหนาแน่น (Density) คือ อัตราส่วนระหว่างมวล (Mass) และปริมาตร (Volume) ของวัตถุ ซึ่งในธรรมชาติหากวัตถุมีความหนาแน่นมากกว่าย่อมมีน้ำหนักมากกว่าในปริมาตรที่เท่ากัน โดยทั่วไปแล้ว เรามักคิดว่าวัตถุที่มีน้ำหนักมาก ควรจมลงในของเหลวมากกว่าวัตถุที่มีน้ำหนักเบากว่า แต่ตามหลักการทางวิทยาศาสตร์นั้น หากวัตถุมีน้ำหนักเท่ากัน แต่มีความหนาแน่นและขนาดที่ต่างกัน หรือทำมาจากวัสดุที่ต่างกัน ล้วนส่งผลต่อการจมลงและลอยตัวขึ้นของวัตถุในของเหลว นอกจากนี้ ความหนาแน่นของของเหลวเองล้วนส่งผลต่อแรงพยุงที่เกิดขึ้นอีกด้วย
กฎของอาร์คิมิดีสเสนอแนวคิดเรื่องแรงพยุงไว้ว่า “วัตถุที่จมลงหรือมีบางส่วนจมอยู่ในของไหลจะมีแรงลอยตัวยกวัตถุชิ้นนั้นขึ้น โดยที่ขนาดของแรงดังกล่าวจะมีขนาดเท่ากับน้ำหนักของของไหลในปริมาตรเท่ากับปริมาตรวัตถุส่วนที่จมลงหรือถูกแทนที่”
เป็นแรงดันที่ของเหลวกระทำต่อวัตถุในทิศทางตรงกันข้ามกับน้ำหนักของวัตถุ ตามธรรมชาติแล้ววัตถุจะถูกดึงลงด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก (Gravity force) แต่ด้วยแรงลอยตัวนี้เองที่ทำให้วัตถุไม่จมลงไป นอกจากนี้ การลอยตัวของวัตถุยังขึ้นอยู่กับความหนาแน่น (Density) ของวัตถุนั้นและของเหลวที่วัตถุนั้นอยู่อีกด้วย
ดังนั้น การที่กระทงสามารถลอยตัวอยู่ในน้ำได้ เนื่องจาก วัสดุหรือสิ่งที่เรานำมาใช้ในการทำกระทงนั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ และน้ำก็มีแรงดันวัตถุให้ลอยขึ้นมาซึ่งก็คือ แรงลอยตัวหรือแรงพยุง นั่นเอง โดยแรงนี้จะขึ้นอยู่กับปริมาณของน้ำที่ถูกวัตถุนั้นแทนที่ ยิ่งถ้ากระทงมีปริมาตรหรือพื้นที่ผิวสัมผัสกับน้ำมากเท่าไหร่ ความหนาแน่นของกระทงจะยิ่งลดลง แรงลอยตัวหรือแรงพยุงก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น กระทงจึงสามารถลอยตัวอยู่บนผิวน้ำได้ ดังนั้น หากเราทำกระทงให้มีขนาดใหญ่ และมีขอบโค้งขึ้นมาเหมือนกับเรือ กระทงนั้นก็จะยิ่งลอยตัวได้ดีเลยทีเดียว
เมื่อเราสังเกตระดับน้ำทะเลในมหาสมุทรจะพบว่า ระดับน้ำทะเลมีการเปลี่ยนแปลงไปในแต่ละช่วงเวลาในรอบวัน เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “น้ำขึ้น น้ำลง (tide)” ซึ่งปรากฏการณ์นี้เกิดจากผลของแรงไทดัล (tidal force) ซึ่งเป็นแรงที่เกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วงหรือแรงดึงดูดระหว่างโลกและดวงจันทร์
แม้ดวงอาทิตย์จะอยู่ไกลจากโลก แต่เนื่องจากดวงอาทิตย์มีมวลมาก แรงโน้มถ่วงจึงมีผลต่อระดับน้ำเช่นกัน โดยประมาณวันแรม 15 ค่ำและขึ้น 15 ค่ำ ตำแหน่งของดวงจันทร์จะโคจรมาอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกันกับดวงอาทิตย์เป็นผลให้แรงไทดัลจากดวงอาทิตย์เสริมแรงกับดวงจันทร์ ในวันนี้จึงเป็นวันที่ระดับน้ำขึ้นสูงสุดและลงต่ำสุดแตกต่างกันมาก ทำให้ระดับน้ำสูงขึ้นมากกว่าปกติ เรียกว่า วันน้ำเกิด (spring tides)
ส่วนประมาณวันแรม 8 ค่ำและขึ้น 8 ค่ำ ตำแหน่งของดวงจันทร์โคจรมาอยู่ในแนวตั้งฉากกับดวงอาทิตย์ ซึ่งแรงไทดัลไม่เสริมกัน ในวันนี้จึงเป็นวันที่ระดับน้ำขึ้นสูงสุดและลงต่ำสุดไม่แตกต่างกัน โดยระดับน้ำจะสูงขึ้นน้อยกว่าปกติ เรียกว่า วันน้ำตาย (neap tides) เพราะฉะนั้นแล้ว ในทุกๆวันลอยกระทงจึงมักจะเกิดน้ำขึ้น น้ำลง ตามเพลงที่เราเคยได้ยินว่า "วันเพ็ญเดือนสิบสอง น้ำนองเต็มตลิ่ง" นั่นเอง!
‘การลอยกระทง’ เป็นประเพณีที่ควรค่าแก่การอนุรักษ์ และในปัจจุบันก็ควรที่จะให้ความสำคัญกับการรักษาสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก เพราะวัสดุจากกระทงนั้น สร้างมลพิษและทำลายสิ่งแวดล้อมมากขึ้น จึงต้องมีการคัดสรรกระทงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและในยุคที่มีเทคโนโลยีเข้ามา ก็มีส่วนสำคัญในการช่วยให้ประเพณียังคงอยู่และไม่หายไป
มาดูกันดีกว่าว่า กระทงแต่ละชนิดนั้น มีข้อดีข้อเสียต่างกันอย่างไรบ้าง? แล้วเราควรจะทำอย่างไร ถ้าอยากลอยกระทงเพื่อเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมให้มากที่สุด!
การลอยกระทงแต่ละครั้งจะส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมทั้งในน้ำและบนบก รวมถึงทางอากาศเป็นจำนวนมาก ทั่งซากกระทงที่ลอยเกลื่อนเต็มแม่น้ำ กว่าจะใช้เวลาย่อยสลาย ต้องใช้เวลานานมากถึง 3 วัน ก่อให้เกิดมลพิษต่างๆ คือ
ข้อดี - ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ ลดการใช้วัสดุสังเคราะห์อื่นๆทำให้เกิดการลดภาวะเรือนกระจก ลดภาวะโลกร้อน
ข้อเสีย - ถ้ามีจำนวนมากไปทำให้เกิดการเน่าเปื่อย ส่งกลิ่นเหม็นเป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำและสิ่งแวดล้อม และใช้เวลาย่อยสลายถึง 14 วัน
ข้อดี - ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ
ข้อเสีย - ใช้เวลาย่อยสลายนานประมาณ 3 วัน อาจมีคราบไขมันลอยบนผิวน้ำ ทำให้น้ำเน่าเสียได้
ข้อดี - ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ มีขนาดเล็กกลืนกับแม่น้ำ
ข้อเสีย - ถ้ามีจำนวนมากไปก็จะทำให้เกิดการเน่าเปื่อย ส่งกลิ่นเหม็นเป็นอันตรายต่อสัตว์น้ำและสิ่งแวดล้อม ใช้เวลาย่อยสลายถึง 14 วัน
ข้อดี - สามารถทำได้ง่ายเมื่อลอยแล้วกลายเป็นน้ำจะไม่มีขยะตกค้าง แต่ต้องไม่ใส่ธูปเทียนอะไรลงไปเลย
ข้อเสีย - ไม่สะดวกในการขนย้าย เนื่องจากน้ำแข็งละลายง่าย
ข้อดี - น้ำหนักเบาสามารถลอยน้ำได้นาน
ข้อเสีย - ใช้เวลาย่อยสลายค่อนข้างนาน ประมาณ 2-5 เดือน !!
ข้อดี - น้ำหนักเบาสามารถลอยน้ำได้นาน
ข้อเสีย - ใช้เวลาย่อยสลายตามธรรมชาตินานมากกว่า 500 ปี จึงต้องใช้วิธีการจัดการด้วยวิธีต่างๆไม่ว่าจะเป็นการฝังกลบ การนำไปรีไซเคิล และการเผา แต่ก็จัดการได้ยาก เพราะเมื่อนำไปฝังกลบจะเปลืองเนื้อที่ฝังกลบ หากนำไปเผาจะเกิดก๊าซเรือนกระจก
.
ท้ายที่สุดแล้ว ประเพณีลอยกระทง ก็ยังคงอยู่คู่คนไทยมาอย่างยาวนาน แต่หากเราจะรักษ์โลกและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น เทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ก็เป็นอีกดหนึ่งทางเลือกที่จะช่วยให้เราเข้าร่วมประเพณีได้อย่างมีความสุข วันนี้ใครจะไปลอยกระทงก็อย่าลืมทำตามวิธีที่แนะนำไปกันนะ
#CMUSTeP #MakeInnovationSimple #CreativeSTeP #Loykrathong #ลอยกระทง #ประเพณีลอยกระทง #กระทง #สิ่งแวดล้อม #รักษ์โลก
ขอบคุณแหล่งที่มา :
Nsm.or.th
Ngthai.com
Engineering.com. Buoyant Forces and Archimedes' Principle.
NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ