ฟิสิกส์ของเรืออับปาง คลื่นทะเลอาจไม่ใช่สาเหตุหลัก และเสื้อชูชีพเพิ่มโอกาสรอดตายได้จริง
“เรือหลวงสุโขทัยอับปางกลางอ่าวไทย ลูกเรือสูญหายกว่า 30 ชีวิต”
2
ผมเห็นข่าวนี้ครั้งแรกทางโทรทัศน์ตอนรุ่งสางของวันที่ 19 ธันวาคม 2565 พอฟังจบก็รู้สึกตกใจ เมื่อทราบว่าลูกเรือที่สูญหายไปหลายคนอาจกำลังลอยคออยู่กลางทะเล โดยไม่มีอุปกรณ์ช่วยชีวิตอย่างห่วงยางและเสื้อชูชีพติดตัว ดังนั้น ผมจึงอยากชวนผู้อ่านมาเรียนรู้สาระพื้นฐานเกี่ยวกับฟิสิกส์ของเรือ ความแปรปรวนของท้องทะเล และการเอาตัวรอดเมื่อเรืออับปาง ด้วยภาษาที่เข้าใจง่ายและไม่มีสมการที่ชวนปวดหัวครับ
4
ท้องทะเลเป็นสถานที่ที่สวยงามและน่าหวั่นเกรงในเวลาเดียวกัน เพราะใต้ผืนน้ำสีครามนั้นมืดมิด เย็นเยียบ และอาจมีสัตว์อันตรายเร้นกายอยู่เบื้องล่าง
2
สมัยเป็นนักศึกษา ผมเคยเรียนวิชาโบราณคดีใต้น้ำ (underwater archaeology) และวิชาธรณีฟิสิกส์ทางทะเล (marine geophysics) จำได้ว่าก่อนออกภาคสนามจะต้องฝึกว่ายน้ำ ดำน้ำ การปฐมพยาบาล การช่วยฟื้นคืนชีพ การปฏิบัติตนขณะอยู่บนเรือ การเอาตัวรอดในสถานการณ์ฉุกเฉิน รวมถึงต้องเรียนวิชาอุตุนิยมวิทยาทางทะเล (marine meteorology) และวิชาสมุทรศาสตร์ (oceanography) เพื่อให้สามารถประเมินลมฟ้าอากาศ (weather) และความแปรปรวนของทะเล ณ ช่วงเวลาต่างๆ ได้อย่างแม่นยำ
12
การสำรวจใต้น้ำ (underwater survey) เพื่อค้นหาโบราณวัตถุ (artifact) หรือการศึกษาภูมิทัศน์ใต้น้ำ (underwater landscape) เป็นเพียงส่วนหนึ่งของการทำงาน เพราะนักโบราณคดีใต้น้ำหรือนักธรณีฟิสิกส์ทางทะเลจะต้องใช้ชีวิตอีกส่วนหนึ่งอยู่บนเรือ หากลมฟ้าอากาศเป็นใจก็จะทำงานได้อย่างราบรื่น แต่ถ้าวันใดท้องทะเลแปรปรวนอย่างกะทันหัน เราก็อาจติดอยู่กลางทะเลนานหลายชั่วโมงหรืออาจนานหลายวัน นั่นหมายความว่าความปลอดภัยในชีวิตของเราต้องฝากไว้กับ ‘เรือ’ และ ‘คนควบคุมเรือ’ นั่นเอง
8
จากเหตุผลข้างต้น นักวิทยาศาสตร์บางคนจึงสนใจวิชาวิศวกรรมเรือ (naval engineering) ซึ่งศึกษาเกี่ยวกับการออกแบบ การสร้าง การบำรุงรักษา การทำงานของเรือ และการเดินเรือ (marine navigation) ด้วยระบบจีพีเอส ดาวเทียม และคอมพิวเตอร์ที่ทันสมัย
2
ในขณะที่บางคนอาจสนใจวิชาการเดินเรือเชิงดาราศาสตร์ (celestial navigation) ซึ่งเป็นความรู้สมัยโบราณที่อาศัยเข็มทิศ แผนที่ท้องฟ้า (sky map) กล้องโทรทรรศน์ (telescope) แอสโทรแลบ (astrolabe) ควอดรันต์ (quadrant) ครอสตาร์ฟ (cross staff) และเซกซ์แทนต์ (sextant) ในการระบุตำแหน่งและทิศทางของเรือ แม้คนส่วนใหญ่จะถือว่าวิชานี้ ‘ตกยุค’ และ ‘ไม่เป็นที่นิยม’ แล้วก็ตาม
4
การเดินเรือเชิงดาราศาสตร์ในศตวรรษที่ 17 | photo: Jefferys, Charles
/ เรือลอยน้ำได้อย่างไร? /
ความรู้ด้านการออกแบบเรือและการเคลื่อนไหวของเรือขณะลอยน้ำนั้นซับซ้อนมาก แต่เราสามารถทำความเข้าใจเรื่องนี้อย่างง่ายๆ ด้วยความรู้วิทยาศาสตร์ระดับมัธยม เพราะสิ่งที่กำหนดว่า วัตถุชนิดใดจะลอยหรือจมน้ำก็คือ ความหนาแน่น (density) ซึ่งหาค่าได้จากการนำมวลของวัตถุมาหารด้วยปริมาตรของสิ่งนั้น ถ้าวัตถุมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ วัตถุนั้นก็จะลอย ในทางกลับกัน ถ้าวัตถุมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำ มันก็จะจม ส่วนวัตถุที่มีความหนาแน่นใกล้เคียงกับน้ำจะลอยปริ่มน้ำ
1
ความหนาแน่นของวัตถุกับการลอยน้ำ | photo: https://manoa.hawaii.edu/
หลักการของอาร์คิมีดีส (Archimedes’ principle) อธิบายแรงที่กระทำต่อเรือที่กำลังลอยน้ำว่า “วัตถุที่จมในของเหลวทั้งก้อน หรือจมเพียงบางส่วน จะได้รับแรงกระทำจากของเหลวนั้น โดยขนาดของแรงจะมีค่าเท่ากับน้ำหนักของของเหลวที่ถูกวัตถุนั้นแทนที่” แรงดังกล่าวคือ แรงลอยตัว (buoyant force) ที่ช่วยพยุงวัตถุเอาไว้นั่นเอง
1
แรงโน้มถ่วงและแรงลอยตัวที่กระทำต่อเรือ photo: www.bibalex.org
การไหลของน้ำและการเปลี่ยนแปลงของความดันที่กระทำต่อเรือ photo: www.bibalex.org
นอกจากนี้ แรงที่กระทำต่อเรือที่ลอยอยู่นิ่งๆ กับเรือที่กำลังแล่นก็แตกต่างกัน เรือที่กำลังเคลื่อนที่จะถูกอธิบายผ่านหลักการของแบร์นูลลี (Bernoulli’s principle) ได้ว่า “เมื่อของไหลที่กำลังเคลื่อนที่มีอัตราเร็วเพิ่มขึ้น ความดันของของไหลจะลดลง และหากอัตราเร็วของของไหลลดลง ความดันของของไหลจะเพิ่มขึ้น” ดังนั้น ความดันที่เปลี่ยนแปลงไปจะมีผลต่อการเคลื่อนที่ของเรือ
3
การเคลื่อนไหวของเรือ (ship motion) มีทั้งหมด 6 แบบ เรียกว่า ‘6 องศาแห่งความอิสระ’ (six degrees of freedom) ซึ่งจัดกลุ่มได้เป็น 2 ลักษณะ คือ
1
การเคลื่อนไหวตามแนวการหมุน (rotational) ได้แก่ การโคลงทางด้านข้าง (roll) การโยกขึ้น-โยกลงตามแนวหัวเรือ-ท้ายเรือ (pitch) และการส่ายไปทางซ้าย-ทางขวาตามแนวหัวเรือ-ท้ายเรือ (yaw)
การเคลื่อนไหวตามแนวการเลื่อนตำแหน่ง (translational) ได้แก่ การเลื่อนไปด้านหน้า-ด้านหลัง (surge) การเลื่อนไปทางซ้าย-ทางขวา (sway) และการเลื่อนขึ้น-เลื่อนลง (heave)
1
รูปแบบการเคลื่อนไหวของเรือ | photo: Jmvolc
รูปแบบการเคลื่อนไหวของเรือ | photo: Jmvolc
เมื่อทราบรูปแบบการเคลื่อนไหวของเรือเรียบร้อยแล้ว อยากให้ผู้อ่านลองจินตนาการถึงเรือ 2 ลำที่มีหน้าตาเหมือนกันเปี๊ยบ เรือลำแรกลอยนิ่งอยู่กลางน้ำ ส่วนเรือลำที่สองกำลังแล่นด้วยอัตราเร็วค่าหนึ่ง เราจะพบว่าท้องของเรือที่ลอยอยู่นิ่งๆ จะจมน้ำน้อยกว่าท้องของเรือที่กำลังแล่น
4
สาเหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะอัตราเร็วของน้ำที่ไหลผ่านแต่ละตำแหน่งของเรือมีค่าไม่เท่ากัน ความดันที่กระทำต่อแต่ละตำแหน่งของเรือจึงมีค่าไม่เท่ากันด้วย ค่าความดันที่แตกต่างกันนี้คือสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เรือลอยขึ้น จมลง หรือเบนไปจากแนวการเคลื่อนที่เดิม
2
เราเรียกส่วนของเรือที่จมอยู่ในน้ำจนถึงพื้นท้องน้ำว่า ค่ากินน้ำลึก (draft) และเรียกความแตกต่างของค่ากินน้ำลึกระหว่างเรือที่ลอยนิ่งกับเรือที่กำลังแล่นว่า สควอท (squat)
2
การเกิดสควอทของเรือ | photo: Walké & Sémhur
เรือในทะเลจะเอียงไปทางด้านข้างจากความไม่สมดุลของน้ำหนักภายในเรือที่เราเรียกว่า ลิสต์ (list) บางครั้งเรือก็เอียงไปทางด้านข้างเพราะคลื่นลม เราเรียกว่า ฮีล (heel) ส่วนการเอียงตามแนวยาวของหัวเรือ-ท้ายเรือ เราจะเรียกว่า ทริม (trim)
1
การเกิดลิสต์ (ซ้าย) และฮีล (ขวา) | photo: www.plato.is/
การเกิดทริมของเรือ | photo: Kerim Ziylan and Selçuk Nas
สิ่งสำคัญที่ต้องคำนึงถึงคือ เสถียรภาพของเรือ (ship stability) เรือที่ลอยอยู่ในน้ำนิ่งอย่างปลอดภัย เรียกว่า เสถียรภาพสมบูรณ์ (intact stability) แต่เรือที่กำลังลอยแบบสมดุล (equilibrium) สามารถเปลี่ยนไปสู่การลอยแบบเอียงได้ โดยการเอียงจะแบ่งออกเป็น
4
  • 1.
    สมดุลเสถียร (stable equilibrium) หมายถึง ภาวะที่เรือกำลังเอียง แต่ยังสามารถกลับมาตั้งตรงตามปกติได้
  • 2.
    สมดุลเป็นกลาง (neutral equilibrium) หมายถึง ภาวะที่เรือกำลังเอียงและไม่สามารถกลับมาตั้งตรงตามปกติ แต่ยังสามารถรักษาสมดุลไม่ให้คว่ำได้
  • 3.
    สมดุลไม่เสถียร (unstable equilibrium) หมายถึง ภาวะที่เรือกำลังเอียง ไม่สามารถกลับมาตั้งตรงได้ และมีการเอียงมากขึ้นเรื่อยๆ จนสุ่มเสี่ยงต่อการล่มหรืออับปาง
2
กรณีที่เรือเริ่มสูญเสียการทรงตัวเนื่องจากเกิดความเสียหาย น้ำท่วมภายใน หรือเกิดการเกยตื้น เราเรียกสถานะดังกล่าวว่า เสถียรภาพแบบเสียหาย (damaged stability) แต่เรือขนาดใหญ่จะมีการแบ่งพื้นที่ภายในออกเป็นส่วนๆ โดยมีผนังและประตูกั้น เรียกว่า คอมพาร์ตเมนต์ (compartment) เพื่อทำหน้าที่ ‘ขัง’ ไม่ให้น้ำที่ทะลักเข้ามาไหลไปยังส่วนอื่นๆ ภายในเรือ
3
/ ความแปรปรวนของท้องทะเล /
1
การประเมินสภาวะคลื่นลมก่อนนำเรือออกสู่ทะเลเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง หากทะเลสงบนิ่งก็ไม่มีอะไรน่าห่วง แต่บ่อยครั้งทะเลมักจะแปรปรวนขึ้นมาดื้อๆ โดยความสูงของคลื่นทะเลจะแปรผันตรงกับความเร็วของลมที่พัดผ่านผิวน้ำอย่างต่อเนื่องในทิศทางเดียวกัน
ส่วนการไหลของกระแสน้ำจะได้รับอิทธิพลจากแรงลม อุณหภูมิ ความเค็ม ความหนาแน่น ขอบของแผ่นดิน ลักษณะของพื้นทะเล และการหมุนรอบตัวเองของโลก โดยความสูงของคลื่นทะเลจะถูกรายงานด้วยสภาวะทะเล (sea state) มาตราทะเลดักลาส (Douglas sea scale) และมาตราโบฟอร์ต (Beaufort scale)
2
รหัสสภาวะทะเลขององค์การอุตุนิยมวิทยาโลก | photo: The World Meteorological Organization
บางครั้งอาจเกิด ‘คลื่นยักษ์’ ที่สูงกว่าคลื่นปกติหลายเท่าอย่างฉับพลันทันด่วน เรียกว่า คลื่นคลั่ง (rogue wave) ซึ่งจะแตกต่างจากสึนามิ (tsunami) ที่เกิดจากแรงหรือพลังงานที่กระทำต่อมวลน้ำทะเลอย่างรุนแรงและกะทันหัน อาทิ ดินถล่ม แผ่นดินไหว ภูเขาไฟปะทุ การเปลี่ยนแปลงความดันบรรยากาศ อุกกาบาตตก และการทดลองระเบิดนิวเคลียร์
1
คลื่นคลั่งที่มีความสูง 18.3 เมตร เข้าจู่โจมเรือที่ South Carolina | photo: https://oceanservice.noaa.gov/
แต่สำหรับเรือหลวงสุโขทัย ผมประเมินว่า ‘มีโอกาสค่อนข้างน้อย’ ที่เรือลำนี้จะอับปางเพราะคลื่นทะเลเพียงปัจจัยเดียว ดังนั้น เหตุสลดครั้งนี้ ‘อาจ’ มีสาเหตุอื่นร่วมด้วย อาทิ ความผิดพลาดในการบังคับเรือ อุปกรณ์ในเรือไม่พร้อมใช้งาน เรือมีอายุการใช้งานมาก เรือขาดการซ่อมบำรุง เรือมีความเสียหายอยู่ก่อน เรือพุ่งชนกับวัตถุบางอย่างจนเสียหาย หรือเกิดจากหลายสาเหตุร่วมกัน
2
/ การเอาตัวรอดจากเรืออับปาง /
1
ปกติแล้วเรือขนาดใหญ่จะมีเรือเล็ก แพช่วยชีวิต เสื้อพยุงตัว เสื้อชูชีพ ห่วงยาง และอุปกรณ์อื่นๆ เตรียมพร้อมไว้เสมอ
1
หากประเมินแล้วว่าเรือกำลังจะอับปางอย่างแน่นอน สิ่งที่ต้องทำอย่างแรกคือการตั้งสติ สวมอุปกรณ์ช่วยชีวิต สูดลมหายใจลึกๆ เก็บอากาศให้เต็มปอด แล้วกระโดดออกไปให้พ้นจากเรือในแนวดิ่ง โดยให้เท้าที่แนบชิดกันสัมผัสกับผิวน้ำก่อนส่วนอื่นของร่างกายเพื่อลดแรงปะทะ (แต่ห้ามกระโดดทางด้านท้ายเรือ เพราะอาจถูกกระแสน้ำที่ปั่นป่วนดูดเข้าไปใต้ท้องเรือ หรือได้รับบาดเจ็บจากใบพัดเรือ) จากนั้นทรงตัวในน้ำให้มั่น แล้วว่ายน้ำออกห่างจากเรือ เพราะเรือที่กำลังจมอาจมีห้วงน้ำหมุนวนที่ดูดสิ่งต่างๆ ตามลงไป
13
เมื่อว่ายน้ำออกห่างจากเรือจนพ้นระยะอันตราย ให้ลอยตัวอยู่เหนือน้ำเพื่อประหยัดพลังงานและควรหันหลังให้คลื่นเพื่อป้องกันคลื่นซัดน้ำเข้าปาก จากนั้นสำรวจทิวทัศน์รอบตัว หากพบว่าลอยอยู่ใกล้ชายฝั่งให้ว่ายน้ำเข้าหาชายฝั่งหรือส่งสัญญาณขอความช่วยเหลือ (เสื้อชูชีพมักจะมีนกหวีดห้อยติดอยู่ด้วย) กรณีที่อยู่ไกลจากชายฝั่งควรปล่อยตัวให้ลอยไปตามกระแสน้ำเพื่อรอการช่วยเหลือ เพราะการว่ายน้ำสวนทางกับคลื่นจะทำให้หมดแรงอย่างรวดเร็ว และหากมีผู้ประสบภัยคนอื่นลอยอยู่ใกล้กันก็ควรรวมกลุ่มเพื่อช่วยเหลือกัน
6
เรื่องความสำคัญของเสื้อชูชีพก็มีประเด็นที่น่าสนใจนะครับ เพราะงานวิจัยเรื่อง การวิเคราะห์การสวมเสื้อชูชีพ, ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม และกิจกรรมที่มีผลต่ออัตราการเสียชีวิตจากอุบัติเหตุทางทะเล (An analysis of lifejacket wear, environmental factors, and casualty activity on marine accident fatality rates) ของคณะนักวิทยาศาสตร์จากประเทศอังกฤษและประเทศนิวซีแลนด์ นำโดย เซบาสเตียน จอห์น พิตแมน (Sebastian John Pitman) ที่ตีพิมพ์เมื่อไม่นานมานี้ ระบุว่า
8
“ผลการตรวจสอบอุบัติเหตุทางน้ำจำนวนมากตลอด 6 ปีที่ผ่านมา พบว่า การสวมเสื้อชูชีพที่เพิ่มขึ้นสัมพันธ์กับการเสียชีวิตที่ลดลง โอกาสการเสียชีวิตในฤดูหนาวจะมีมากกว่าช่วงเวลาอื่น และอุบัติเหตุทางเรือเป็นกรณีเสี่ยงที่อันตรายที่สุด”
3
งานวิจัยดังกล่าวเน้นย้ำว่า การสวมเสื้อชูชีพช่วยเพิ่มโอกาสในการรอดชีวิตจากอุบัติเหตุทางน้ำได้มากถึง 94 เปอร์เซ็นต์เลยทีเดียว!!
3
หลังจากเรืออับปาง การออกค้นหาผู้ประสบภัยจะต้องกำหนดขอบเขตพื้นที่ค้นหา ซึ่งเทคโนโลยีที่เข้ามาช่วย ‘ตีกรอบ’ ก็คือภาพถ่ายดาวเทียม แบบจำลองทางอุตุนิยมวิทยา แบบจำลองทางสมุทรศาสตร์ และอุปกรณ์ตรวจวัดคลื่นลมที่แสดงข้อมูลความเร็ว ทิศทาง และอุณหภูมิของอากาศกับน้ำทะเล ทำให้เราสามารถประเมินได้ว่า ผู้ประสบภัยจะถูกพัดลอยไปในทิศทางใด สภาพร่างกายเป็นอย่างไร และควรเตรียมการช่วยเหลืออย่างไร
5
/ การตรวจสอบสาเหตุการอับปางที่ประชาชนควรจับตามอง /
หลังจากเสร็จสิ้นการค้นหาผู้รอดชีวิตและการตรวจสอบเอกลักษณ์บุคคลของผู้เสียชีวิตทางนิติวิทยาศาสตร์ (forensic science) สิ่งต่อไปที่ต้องทำคือ การสืบหาสาเหตุที่ทำให้เรืออับปาง ซึ่งจะต้องทำอย่างถูกต้องและโปร่งใสตามหลักนิติวิศวกรรมศาสตร์ (forensic engineering)
2
กล่าวคือ ต้องค้นหา ตรวจสอบ และวิเคราะห์ความเสียหายของโครงสร้าง วัสดุ ผลิตภัณฑ์ และบริการทางวิศวกรรม ที่ทำให้เกิดการบาดเจ็บหรือการสูญเสีย โดยการสอบถามจากพยานที่รอดชีวิต ตรวจสอบหลักฐานแวดล้อม และสำรวจซากเรือที่จมอยู่ใต้ทะเล รวมถึงอาจพิจารณากู้ซากเรือขึ้นมาบนบก เนื่องจากภายในเรืออาจมีน้ำมัน โลหะหนัก และสารพิษที่เป็นอันตรายต่อระบบนิเวศทางทะเลปะปนอยู่เป็นจำนวนมาก
2
หากย้อนกลับไปดูวีรกรรมของกองทัพไทย เราจะพบท่าทีส่อทุจริตนานัปการ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องตรวจระเบิดลวงโลก ปืนหาย รถถังเจ๊ง เรือเหาะฟีบ เครื่องบินตก และพลทหารถูกเอารัดเอาเปรียบ แต่นายทหารระดับสูงกลับแทบไม่เคยถูกตรวจสอบและลงโทษอย่างจริงจังเลยสักครั้ง แม้ว่าหลายเรื่องจะเป็นเหตุให้มีคนได้รับบาดเจ็บ พิการ หรือเสียชีวิตก็ตาม ปัญหาเหล่านี้สะท้อนให้เห็นว่า การที่บรรดานายพลนำเงินภาษีของประชาชนไปซื้ออาวุธสงครามมาสะสมและเกณฑ์ลูกหลานคนอื่นมาเป็นบ่าวรับใช้ ไม่ได้ทำให้กองทัพไทยยิ่งใหญ่เกรียงไกรแต่อย่างใด
26
ผมหวังว่าความจริงเรื่องสาเหตุการอับปางของเรือหลวงสุโขทัยจะไม่จมดิ่งลงสู่ก้นทะเลที่มืดมิดพร้อมกับตัวเรือ เพราะดูเหมือนว่าการงมเข็มในมหาสมุทรจะง่ายดายยิ่งกว่าการตรวจสอบความโปร่งใสและการทวงถามความรับผิดชอบจากกองทัพไทยเสียอีก
28
text: สมาธิ ธรรมศร
1
อ้างอิง
  • 120
โฆษณา