เรื่องระบบน้ำของโลก [หน้า 2/3]

เรื่องระบบน้ำของโลก [หน้า 2/3]

น้ำใต้ดิน หรือน้ำบาดาล อยู่ลึกลงไปมักมีความใส จากระบบกรองทางธรรมชาติ

น้ำใต้ดินที่ซึมเข้าสู่ลำธาร ในระบบธรรมชาติ

น้ำใต้ดินในเขตอุตสาหกรรม ในเมืองอาจปนเปื้อนสารพิษ

น้ำที่ซ่อนอยู่ในใต้ดิน (Ground water) การที่น้ำไหลซึมลงสู่ชั้นใต้ดิน เพียงลึกไม่กี่เมตร มีความใสเย็นจืด แต่อาจไม่ใช่ ทั้งหมดเพราะ แหล่งน้ำมีพื้นที่กว้างใจไพศาลใต้ผิวโลก ในความเป็นจริงใต้ผิวโลก มีน้ำมากเป็นหลายพันเท่า ของแม่น้ำและทะเลสาบน้ำจืดบนพื้นโลก บางแหล่งน้ำ ซ่อนตัวอยู่ใต้เนินเขา ภูเขาที่ราบสูง แม้แต่ใต้ทะเลทราย แหล่งประเภทนี้มักเข้าถึงยาก มักมีความบริสุทธิ์โดย ไม่ต้องกลั่นกรอง อาจพบ ความแตกต่างได้จากการวัดค่าเท่านั้น และอยู่ในพื้นที่ปิด เช่น ใต้ถ้ำลึกหลายพัน ฟิตเป็นหนองน้ำใต้ดิน จนบางพื้นที่แห้งคอดไปบ้าง ด้วยอายุหลายร้อยปี ยิ่งลึกลง ไปอายุของน้ำที่ถูกกักไว้ใต้ดิน มีอายุนับพันปี น้ำที่อยู่ใต้ดินจะซ่อนตัวอยู่ ในช่องหินแอ่งหิน เหมือนเป็นโพรง โดยด้านล่างเป็น พื้นหิน จึงเหมือนบ่อขนาดใหญ่กักน้ำไว้ ขณะเดียวกันแร่ธาตุต่างๆชั้นลึกของโลก ละลายตัวออกมาผสมปนเปของไอน้ำ จากช่องว่างใต้ดิน ซึ่งเกิดการบีบอัดของ น้ำหนักหินชั้นลึกมากของโลก สามารถพบน้ำจากระดับความลึก นับหลายกิโลเมตรใต้ผิวโลก ข้อสำคัญน้ำใต้ดิน เป็นส่วนหนึ่งของวัฐจักรน้ำจากฝนตก สงบนิ่งอยู่ในดิน จนกระทั่งเป็นพื้นที่กว้างอิ่ม ไปด้วยน้ำ น้ำเข้าไปสะสมทุกช่องว่างระหว่างเม็ดดินและทราย น้ำใต้ดินนั้น เคลื่อนตัวอย่างช้าๆ ต่ำลง (Downward angle) ด้วยแรงดึงดูดโลก ท้ายที่สุดหยุดนิ่ง ซึมไหลไปสู่ก้นลำธาร บึง ทะเล มหาสุทรได้ ดังนั้นมีเหตุผลสอง ประการ ที่เกี่ยวข้องกับระบบน้ำใต้ดิน ระหว่าง Gravity และ Bedrock แรงดึงดูดจากจุดศูนย์กลางโลก ดึงดูดน้ำบนพื้นผิวโลกและน้ำที่อยู่ใน Bedrock (พื้นหินแข็งชั้นล่าง) โดยพื้นหินนั้น เป็นลักษณะของ Solid granite (เม็ดหินแข็ง) อัดตัวลงมาจากน้ำหนักน้ำจนแน่น ปราศจากการควบคุม อาจเป็นการอัดไปด้วย หินตะกอน (Loose sediments) หรือหินต่างๆไม่มีขีดจำกัดของวัตถุดิบและขนาด อาจประกอบด้วย หิน กรวด ทราย โคลน โดยอยู่อย่างกระจัดกระจายทั่วไป เกิดขึ้นด้วยลักษณะรุนแรง ด้วยแรงผลักน้ำลงสู่ด้านล่าง แต่โครงสร้าง Bedrock ขึ้นอยู่กับ เงื่อนไขประเภทของหิน เช่น Sandstone (หินทราย) Granite (หินแข็ง) Limestone (หินปูน) มากบ้างน้อยบ้าง ของช่องว่างในแต่ละแหล่งน้ำใต้ดิน เพราะฉะนั้น Bedrock มักจะมีโอกาส ปลิกแตก เปลี่ยนสภาพช่องว่างของน้ำที่มีน้ำ เต็มเปี่ยมได้ ทั้งนี้ส่วนมากโพรงน้ำใต้ดินขนาดใหญ่ มีน้ำเต็มเปี่ยมที่สำรวจพบมัก จะเป็น Limestone แม้ภายใต้อาจเป็นรูหินโปร่งน้ำซึมออกได้ Gravity ไม่มีทางที่จะดึงดูดน้ำทั้งหมด ลงสู่จุดศูนย์กลางโลกได้ เพราะ Bedrock บางแห่งชั้นลึี่กมีหิน เช่น Granite หรือ มีบริเวณที่น้ำลอดแทงทะลุยาก เช่น ดินเหนียว (Clay) อยู่ในชั้นใต้ก็สามารถหน่วง ให้น้ำเคลื่อนไหวช้าลง เหตุี่ความแตกต่างจากระดับความลึก ทำให้ยากลำบากของ การซึมไหลลง

Bedrock ขนาดใหญ่

Limestone โพรงน้ำใต้ดิน

ลักษณะ Bedrock ของแอ่งน้ำ มีพื้นหินแข็งโผล่ขึ้นมาเหนือพื้นโดยรอบ

ลักษณะ Bedrock ที่เคยเต็มไปด้วยน้ำ

20 ความเกี่ยวพันของน้ำใต้ดิน (Term ground water) น้ำใช้ของมนุษย์เป็นจำนวนมากถูกเก็บไว้ใต้ดิน เป็นการเคลื่อนไหวของวัฐจักรน้ำ ไปอย่างช้าๆ ส่วนมากเป็นน้ำจากผิวด้านบนของโลก เกิดจากฝนตกค่อยๆซึมลงชั้น พื้นดินบนสุด เรียกว่า Unsaturated zone (เขตไม่อิ่มน้ำ) เป็นลักษณะแหล่งน้ำที่ เปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ชั้นถัดลงมาคือ Saturated zone (เขตอิ่มน้ำ) บริเวณนี้ มีรูโปร่ง รอยแตก ช่องว่างของเม็ดหิน เม็ดทราย นั้นคือ รูปแบบแหล่งของน้ำใต้ดิน ความเกี่ยวพันของน้ำใต้ดิน ลักษณะอื่นคือ Aquifer (พื้นดินหรือพื้นหินที่มีน้ำขัง) โดยปกติ ลักษณะสันฐานเหมือนเป็นที่เก็บน้ำไว้สำหรับบริโภคของประชากรโลก คล้ายคลังน้ำขนาดใหญ่ มีจำนวนปริมาตรที่หยืดหยุ่นในการใช้ในชีวิตประจำวัน จากน้ำใต้ดินแต่ละกรณี บนพื้นผิวโลก บริเวณที่มีน้ำใต้ดินขังอยู่ เรียกว่า Water table (ลุ่มน้ำ) ตกตะกอน ท่วมล้นจากแผ่นดิน ด้วยลักษณะทางธรณีวิทยา อุตุนิยมวิทยา และภูมิประเทศที่ หลากหลาย น้ำจึงเติมเต็มให้มนุษย์ใช้ได้เรื่อยมา ด้วยการซึมของน้ำผ่านดินเข้า มาได้ เป็นลักษณะพิเศษซึ่งหมายความว่าน้ำนั้น ไม่สามารถเคลื่อนไหวไหลออก ได้ เพราะการซึมไหลเข้าซ้ำแล้วซ้ำอีก

Aquifer อาจซ่อนตัวอย ู่เป็นโพรงใต้ดินหลายๆชั้นในพื้นที่เดียวกัน

Aquifer พื้นดินหรือพื้นหินที่มีน้ำขัง ในใต้ดิน

Aquifer มีน้ำขังในโพรงใต้ดินโดยมีน้ำไหลเข้ามาจากน้ำใต้ดิน

Water table บริเวณที่ลุ่มน้ำ

น้ำที่มาจากท้องฟ้า (Precipitation) ความหมายคือน้ำที่ปลดเปลื้องจากเมฆ ด้วยระบบแบบแผนของฝน ฝนลูกเห็บ หิมะ หรือน้ำค้างแข็ง เป็นความเชื่อมโยงของ Water cycle ให้เกิดน้ำจากชั้นบรรยากาศ (Atmospheric) การเกิด Precipitation มักเกิดด้วยลักษณะฝนตกเป็นส่วนมาก เมฆที่ลอยล่องบน ท้องฟ้าภายในบรรจุเต็มไปด้วย ไอน้ำ (Water vapor) และหยดน้ำเล็กๆที่ฟุ้งเป็น กลุ่มหมอก (Cloud droplets) รวมกันขนาดใหญ่เห็นเป็นก้อนเมฆ ทั้งนี้เกิดขึ้นไม่ ขาดสายจากไอน้ำเกาะตัวกัน เป็นของเหลวในอากาศ หากมองใกล้เมฆเหมือนหายไปบางส่วน ด้วยการระเหยตัว แต่ก็บางส่วนหนาทึบ เพราะเกาะหนาจากไอน้ำ โดยจำนวนมากมีเมฆแต่ไม่ตกลงเป็นฝนด้วยเหตุเพราะ ขนาดใหญ่ไม่เพียงพอ หมดกำลังที่เคลื่อนไปรวมตัวกัน การปรากฎตัวของ Precipitation ครั้งแรกเป็นหยดน้ำเล็กๆ เกาะตัวกับละอองฝุ่นที่ เล็กมาก (Tinier dust) เกาะตัวกับสารประกอบของกรด (Salt) หรืออาจเกาะตัวกับ อนุภาคควัน (Smoke particles) ที่เป็นมลพิษ หากบริเวณนั้นเป็นเขตเมืองใหญ่ เขตโรงงานที่ปล่อยควัน เช่น โรงไฟฟ้าถ่านหิน โรงผลิตปูนซิเมนต์ และควันจาก คาร์บอนไอเสียรถยนต์ โดยสิ่งต่างๆนั้นอยู่ตรงกลางเหมือน Nucleus ต่อจากนั้นการตกลงเป็นจำนวนมาก ของหยดน้ำ เกิดการชนปะทะกันเอง ถ้ามีความเพียงพอของ จำนวนหยดน้ำชนกัน ยิ่งเกิดความเร็วเร่งขึ้น ต่อการตกลงของฝน ความแตกต่างของขนาดหยดน้ำเป็น ด้วยประสิทธิผลกลไก (Efficient mechanism) ในหลักการ Bergeron-Findeisen process เป็นขบวนการชนและรวมตัวกัน ด้วยการนำพาของ เกล็ดน้ำแข็ง (Ice crystals) ที่เกิดความเสียหายภายในไอน้ำที่เกิดจากเมฆ โดยเกล็ดนั้นอาจตกมา เป็นหิมะ หรืออาจหลอมละลายตกลงมาเป็นน้ำฝน

ในแต่ละหยดน้ำฝนอาจจะมีสารประกอบปนเปื้อน จากบริเวณของฝนที่ตกได้

Precipitation type

Precipitation (ฝน หิมะหรือลูกเห็บที่ตกลงมา) แบ่งออกเป็น 13 ประเภทดังนี้ 1.Rain (R, RA) คือ ของเหลวจากท้องฟ้าตกลงสู่พื้นผิวโลก เรียกว่า ฝน ลักษณะเป็นหยดน้ำขนาด เส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่กว่า 0.5 มม. มีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นได้ตลอดเวลา แบ่งได้ เป็นแต่ละ ระดับ คือ ระดับบางเบา (Light) ระดับปานกลาง (Moderate) และระดับ หนัก (Heavy) 2.Snow (SN, SNW, S) คือ การรวมตัวของ เกล็ดน้ำแข็ง (Ice crystals) และเกล็ดหิมะ (Snow flakes) เรียกว่า หิมะ โดยสถานะหิมะบนพื้นผิวโลกจะคงอยู่ได้ ขึ้นอยู่กับสภาพภูมิประเทศ ที่ต่ำกว่าจุดเหยือกแข็ง ซึ่งบางชั้นของพื้นผิวโลกที่ลึกลงไปไม่มีความอุ่น หิมะจึง คงสภาพหิมะได้ โดยมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นได้ตลอดเวลา แบ่งได้เป็นแต่ละระดับ คือ ระดับบางเบา (Light) ระดับปานกลาง (Moderate) ระดับหนัก (Heavy) 3.Snow Pellets (GS) เกิดจากความเย็นจัดมาก (Supercooled) ของน้ำจับพอกกับ เกล็ดน้ำแข็ง (Ice crystals) หรือเกล็ดหิมะ (Snow flakes) เรียกว่า ก้อนหิมะ มักปรากฎเมื่อเกล็ด หิมะละลายตัวไปประมาณครึ่งหนึ่ง แล้วเกิดแข็งตัวซ้ำหลังจากตกลงมา เกล็ดหิมะมีลักษณะเช่น ลูกเห็บ ฝนลูกเห็บ และหิมะ ซึ่งฝนลูกเห็บ และเกล็ดหิมะ ในความเป็นจริงทั้งหมดละลายหมด ยากที่จะฟื้นกลับเป็นน้ำแข็งใหม่ แต่ลูกเห็บ ที่ตกใหม่ๆ จะกองพอกกับเกล็ดน้ำแข็งและน้ำเย็นจัดมากบนพื้นผิวโลก ด้วยการ เบียดเสียดกัน จึงหยุดการละลายอย่างกระทันหัน สามารถเกิดปิดผิววัตถุจับตัวกัน เป็นก้อน เช่นเดียวกับการเกิดลูกเห็บ แต่จะมีสีขาวซีดกว่าลูกเห็บ เพราะมีช่องว่างของอากาศเข้าไปอยู่ในโครงสร้างและ มองเห็นเกล็ดน้ำแข็งอยู่ภายใน ไม่เหมือนกับลูกเห็บโดยก้อนหิมะมีสองประเภท ที่คล้ายๆกัน ขนาดเล็กระดับมิลลิเมตร 4.Snow Grains (SG) เมล็ดน้ำแข็งขนาดเล็ก ที่ไม่สามารถเกาะพอก และตกลงมาคล้ายฝนปรอยๆ จึง เรียกว่า เมล็ดหิมะ

Precipitation type (Snow)