ฟิสิกส์กับการเที่ยวน้ำตก

          ภูเขา ป่า ทะเล และน้ำตก คือคลังบรรจุความหลากหลายทางชีวภาพ (Biodiversity) และเป็นสถานที่ท่องเที่ยวทางธรรมชาติที่หลายคนโปรดปรานในยามเหน็ดเหนื่อยจากการทำงาน ไม่นานมานี้ ผู้เขียนได้มีโอกาสไปศึกษาภาคสนาม (Field Study) ที่อำเภอเด่นชัย จังหวัดแพร่ หลังบุกป่าฝ่าดงผ่านหมู่บ้านไปไม่ไกล ผู้เขียนก็พบกับน้ำตกที่หลบซ่อนอยู่ในมุมหนึ่งของขอบป่า น้ำตกแห่งนี้มีชื่อว่า “น้ำตกตาดผามุง” ซึ่งทางจังหวัดแพร่มีโครงการจะพัฒนาเป็นสถานท่องเที่ยวในอนาคต นอกจากนี้ พื้นที่ดังกล่าวยังเคยเป็นแหล่งร่อนพลอย หากโชคดีก็อาจเจอพลอยซุกซ่อนอยู่ในก้อนหิน           เมื่อเอ่ยถึงน้ำตก ผู้อ่านหลายท่านอาจจะนึกถึงวิชาธรณีวิทยาเป็นอันดับแรก แต่ความจริงแล้วเราสามารถประยุกต์ใช้ความรู้ทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ รวมถึงวิทยาศาสตร์สาขาอื่นๆ เพื่อศึกษาเกี่ยวกับน้ำตกได้ โดยน้ำตกที่มีโครงสร้างทางเรขาคณิตคล้ายกันสามารถจัดให้อยู่ในกลุ่มเดียวกันเรียกว่า การจัดจำแนกทางเรขาคณิต (Geometrical Classification) ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงแบ่งน้ำตกออกเป็นประเภทต่างๆหลายรูปแบบ เช่น Block, Cascade, Curtain, Fan, Horsetail, Plunge, Punchbowl, Segment, Slide และ Tiered (บางแหล่งอ้างอิงจะมี Scree, Ribbon, Chute และแบบอื่นๆ เพิ่มเติม) โดยน้ำตกขนาดเล็กอาจมีรูปแบบเพียงแบบเดียว แต่น้ำตกขนาดใหญ่สามารถมีลักษณะหลายรูปแบบปะปนกันในแต่ละช่วงของน้ำตก แต่เนื่องจากบทความนี้ไม่ใช่บทความวิชาธรณีวิทยา ผู้เขียนจึงไม่ขอลงรายละเอียดว่าน้ำตกแต่ละรูปแบบแตกต่างกันอย่างไร แต่ผู้อ่านสามารถศึกษารายละเอียดของน้ำตกแต่ละรูปแบบได้ในแหล่งอ้างอิงที่แนบเอาไว้ท้ายบทความ           การจัดอันดับน้ำตกด้วยแนวคิดทางการท่องเที่ยวเชิงธรณีวิทยา (Geotourism) ยังมีอีกหลายรูปแบบ แต่รูปแบบที่ผู้เขียนนำมาเล่าในบทความนี้เป็นเกณฑ์ใหม่ที่เพิ่งถูกนำเสนอเมื่อปี ค.ศ.2006 ที่ผ่านมา โดยเป็นการใช้ความสูงและปริมาณน้ำของน้ำตกมาเป็นตัวแปรในการจัดอันดับความน่าท่องเที่ยวเรียกว่า Beisel Waterfall Rating (BWR) ซึ่งถูกนำเสนอโดย Richard H. Beisel Jr. โดยเขาได้นำความสูงกับอัตราการไหลมาคำนวณหาปริมาณน้ำ แล้วนำปริมาณน้ำมาจัดอันดับ (Class) ของน้ำตก ซึ่งความรู้ทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ที่เขานำมาใช้ก็เป็นความรู้พื้นฐานเรื่องลอการิทึม สมการการเคลื่อนที่ และกลศาสตร์ของไหล การจัดอันดับน้ำตกของ Beisel มีขั้นตอนดังต่อไปนี้    
          ยกตัวอย่างเช่นน้ำตก Krimml ซึ่งเป็นน้ำตกที่สูงที่สุดในประเทศออสเตรียมีความสูง 380 เมตร มีอัตราการไหลเฉลี่ย 28 ลูกบาศก์เมตรต่อวินาที และมีปริมาณน้ำเฉลี่ย 246.5 ลูกบาศก์เมตร เมื่อทำการคำนวณด้วยวิธี BWR ก็จะมีค่าเท่ากับ 5.6 หรือจัดอยู่ใน Class 6 นั่นเอง


          ผู้อ่านจะพบว่าน้ำตกที่มีความน่าท่องเที่ยวสูงตามเกณฑ์ BWR จะเป็นน้ำตกที่มีความสูงมากและมีน้ำไหลเยอะ อย่างไรก็ตาม การจัดอันดับด้วยวิธีนี้เป็นการนำตัวแปรทางกายภาพมาพิจารณาเพียงอย่างเดียว โดยไม่ได้นำตัวแปรทางชีวภาพเข้ามาพิจารณาด้วย ยกตัวอย่างเช่นลำธารที่มีน้ำไหลตลอดปี (Perennial Stream) แบบที่หลายคนชื่นชอบ หรือลำธารที่ปริมาณน้ำเปลี่ยนแปลงไปตามฤดูกาล (Seasonal Stream) เช่นลำธารที่มีน้ำน้อย ไม่มีน้ำ หรือมีน้ำขังอยู่นิ่งๆ ก็อาจเป็นแหล่งฟูมฟักตัวอ่อนของแมลงที่กำลังเจริญเติบโตหรือมีพรรณไม้ต่างชนิดที่เป็นเอกลักษณ์ของพื้นที่ ซึ่งผู้เขียนคิดว่าทิวทัศน์ของน้ำตกแต่ละแห่งในแต่ละฤดูกาลล้วนมี “คุณค่าและความงาม” ทางนิเวศวิทยาในแบบของตัวเอง ไม่มีแบบใดดีกว่าแบบใด


           สุดท้ายนี้ ผู้เขียนอยากกระซิบว่าวิธี BWR ยังเป็นเกณฑ์ที่ค่อนข้างใหม่และไม่ค่อยเป็นที่รู้จักมากนัก หากผู้อ่านท่านใดกำลังจะทำวิจัยเกี่ยวกับน้ำตกในประเทศไทย (หรือต่างประเทศ) วิธี BWR ก็เป็นวิธีการศึกษาที่น่าสนใจ หรือถ้าผู้อ่านท่านใดวางแผนจะไปเที่ยวน้ำตกในวันหยุดก็ลองนำวิธีนี้ไปจัดอันดับน้ำตกแบบเล่นๆ ได้นะครับ แต่ระวังลื่นตกน้ำล่ะ!

 

อ้างอิง

• [1] หนังสือ International Waterfall Classification System โดย Beisel Jr, Richard H
• [2] https://www.world-of-waterfalls.com/what-types-of-waterfalls-are-there/?fbclid=IwAR0mhUkFO7AiP2ZeqMJEZyQYBvvuEmUQ0H8_a80vlr9UcGgEnIXWixQpfeU
• [3]https://www.researchgate.net/publication/272754073_THE_METHODOLOGY_FOR_ASSESSING_THE_POTENTIAL_ATTRACTIVENESS_OF_WATERFALLS_AS_TOURIST_ATTRACTIONS