โลกของเราประกอบด้วยส่วนต่าง ๆ ได้แก่ ธรณีภาค อุทกภาค ชีวภาค และบรรยากาศภาค โดยทั้ง 4 ส่วนนี้รวมกันเป็นระบบโลก (Earth System) ซึ่งวันนี้เราจะพาเพื่อน ๆ ไปรู้จักกับองค์ประกอบหนึ่งของระบบโลกที่แทบจะมองไม่เห็น แต่อยู่รอบตัวและสำคัญกับเรามาก ๆ นั่นก็คือ บรรยากาศภาค นั่นเอง
เพื่อน ๆ สามารถอ่านบทความนี้ต่อได้ หรือเลือกเรียนกับแอปพลิเคชัน StartDee ก็ได้นะ รับรองสนุกกว่าเยอะเลย
ชั้นบรรยากาศของโลก
ชั้นบรรยากาศ คือ ชั้นของอากาศที่ห่อหุ้มโลกและคงสภาพอยู่ได้ด้วยแรงดึงดูดของโลก ซึ่งชั้นบรรยากาศทั้งหมดมีความหนานับจากพื้นโลกขึ้นไปประมาณ 500 กิโลเมตร ประกอบด้วยไนโตรเจนประมาณ 78.08% ออกซิเจน 20.95% ที่เหลือเป็นไอน้ำและแก๊สอื่น ๆ ซึ่งการแบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์ สามารถแบ่งได้ ดังนี้
- ชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ติดกับพื้นโลก ทำให้มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ และมีปรากฏการณ์ต่าง ๆ อย่างเมฆ ฝน และพายุ โดยชั้นบรรยากาศนี้จะมีอุณหภูมิลดลงตามความสูง (ยิ่งสูงยิ่งหนาว)
- ชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) เป็นชั้นที่มีโอโซนดูดซับคลื่นรังสี UV และต่างจากชั้นโทรโพสเฟียร์ตรงที่ยิ่งสูงขึ้นไปอุณหภูมิยิ่งสูงขึ้นเรื่อย ๆ (ยิ่งสูงยิ่งร้อน) ซึ่งเส้นทางของสายการบินต่าง ๆ จะอยู่ระหว่างชั้นบรรยากาศนี้กับชั้นโทรโพสเฟียร์ เพราะไม่มีพายุฝนฟ้าคะนองนั่นเอง
- ชั้นมีโซสเฟียร์ (Mesosphere) ชั้นบรรยากาศนี้เป็นตัวช่วยให้เหล่าอุกกาบาต ดาวตก และเทหวัตถุต่าง ๆ ในท้องฟ้าเผาไหม้ก่อนตกลงสู่พื้นโลก ซึ่งยิ่งสูงเท่าไรอุณหภูมิในชั้นบรรยากาศนี้ยิ่งลดลงไปเรื่อย ๆ
ออโรรา (Aurora) หรือแสงเหนือ แสงใต้ ที่เกิดบนชั้นเทอร์โมสเฟียร์ (ขอบคุณภาพจาก https://unsplash.com/photos/LtnPejWDSAY)
- ชั้นเทอร์โมสเฟียร์ (Thermosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อุณหภูมิสูงขึ้นตามความสูง มีประจุไฟฟ้ามากทำให้สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุได้ แถมชั้นบรรยากาศนี้ยังมีแสงออโรรา (Aurora) หรือแสงเหนือแสงใต้ที่หลายคนใฝ่ฝันอยากจะไปดูกันด้วยนะ
- เอ็กโซสเฟียร์ (Exosphere) ชั้นบรรยากาศนี้จะอยู่สูงจากผิวโลกมากกว่า 500 กิโลเมตร และ
ไม่มีขอบเขตแน่ชัดระหว่างบรรยากาศและอวกาศ
อุณหภูมิโลก
มนุษย์และสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ได้รับพลังงานความร้อนและแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ผ่านการสะท้อนกลับโดยตัวกระทำต่าง ๆ ประมาณ 32% ชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ดูดซับไว้ 18% และพื้นโลกดูดซับไว้ 50% ซึ่งความแตกต่างระหว่างพื้นดินกับพื้นน้ำ คือ พื้นดินดูดกลืนและคายความร้อนได้เร็ว แต่มีความร้อนจำเพาะต่ำ ตรงกันข้ามกับพื้นน้ำที่ดูดกลืนและคายความร้อนได้ช้า และมีความร้อนจำเพาะสูงกว่า ซึ่งความร้อนที่ได้รับจะแตกต่างกันออกไปตามแต่ละพื้นที่ อย่างบริเวณละติจูดสูงจะมีอุณหภูมิต่ำ บริเวณละติจูดต่ำจะมีอุณหภูมิสูง รวมทั้งแต่ละช่วงเวลาจะได้รับพลังงานความร้อนแตกต่างกันออกไป เช่น ช่วงกลางวันที่ร้อนกว่าตอนกลางคืน นั่นเอง
ความกดอากาศ
แรงโน้มถ่วงเป็นสิ่งที่ช่วยดึงดูดสิ่งต่าง ๆ ไว้บนพื้นโลกรวมถึงอากาศด้วย ซึ่งแรงดันหรือน้ำหนักของอากาศที่กดทับบริเวณต่าง ๆ บนพื้นผิวโลกนี้เรียกว่า ความกดอากาศ (Pressure) นั่นเอง สำหรับความกดอากาศเฉลี่ย ณ ระดับนํ้าทะเลปานกลาง เท่ากับ 1,013.2 มิลลิบาร์ และแบ่งเป็น 2 ชนิด ได้แก่ ความกดอากาศตํ่า (L – Low pressure) และความกดอากาศสูง (H – High pressure)
ภาพแผนที่อากาศ (ขอบคุณภาพจากกรมอุตุนิยมวิทยา)
จากภาพแผนที่อากาศ เพื่อน ๆ จะเห็นว่ามีทั้งสัญลักษณ์ L ที่บ่งบอกศูนย์กลางของหย่อมความกดอากาศต่ำ และสัญลักษณ์ H ที่บ่งบอกศูนย์กลางความกดอากาศสูง ส่วนเส้นสีน้ำเงินในแผนที่อากาศนี้เรียกว่า เส้นไอโซบาร์ (isobar) เป็นเส้นที่ลากเชื่อมบริเวณที่มีความกดอากาศเท่ากัน ซึ่งปัจจัยที่มีผลต่อความกดอากาศ ได้แก่
- อุณหภูมิ: ถ้าพื้นที่ที่มีระดับความสูงเท่ากัน อากาศร้อนจะทำให้ความหนาแน่นของอากาศจะน้อยกว่า ทำให้ความกดอากาศต่ำ ส่วนอากาศเย็นจะมีความหนาแน่นมากกว่า ความกดอากาศสูง
- ความสูง: อย่างที่บอกว่าชั้นบรรยากาศโทรโพสเฟียร์ที่เราอยู่นั้นยิ่งสูงอากาศจะยิ่งเบาบางลง เมื่ออากาศยิ่งเบาบางลง ทำให้ความกดอากาศต่ำ จึงไม่แปลกที่ความกดอากาศบนยอดเขาจะต่ำกว่าบริเวณเชิงเขา
ลมและพายุ
เมื่อพูดถึงบรรยากาศภาคทั้งที แน่นอนว่าต้องมีเรื่องลมและพายุเข้ามาเกี่ยวข้อง ซึ่งที่มาที่ไปของลมนั้นมาจากความกดอากาศสองบริเวณที่ไม่เท่ากัน ทำให้ลมพัดจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ ซึ่งเราสามารถแบ่งลมชนิดต่าง ๆ ได้ดังนี้
- ลมประจำเวลา: ลมที่เกิดในพื้นที่ใกล้เคียงกันแต่ลักษณะภูมิประเทศต่างกัน เช่น ลมบก - ลมทะเล ลมภูเขา - ลมหุบเขา
- ลมประจำถิ่น: ลมที่พัดประจำในแต่ละท้องถิ่น และเป็นไปตามลักษณะภูมิประเทศนั้น ๆ เช่น ลมว่าวและลมตะเภาในประเทศไทย ลมชีนุก (Chinook) ในทวีปอเมริกาเหนือ
- ลมประจำฤดู: ลมที่เกิดจากความแตกต่างของความกดอากาศบริเวณภาคพื้นทวีปและภาคพื้นสมุทร และเป็นลมที่พัดยาวนานตลอดฤดูกาลเลยทีเดียว เช่น มรสุมตะวันตกเฉียงใต้ พัดในฤดูฝน และมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ พัดในฤดูหนาว
- ลมประจำปี: ลมที่พัดจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ และมีทิศทางคงที่ตลอดปี ได้แก่ ลมสินค้า ลมประจำตะวันตก และลมขั้วโลก
ขอบคุณภาพจาก drowningworms.com
- ลมพายุ: ลมพายุคงเป็นชื่อที่หลายคนคุ้นเคย เช่น ทอร์นาโด พายุหมุนเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนอง ซึ่งมีสาเหตุมาจากพื้นที่สองบริเวณที่อยู่ติดกัน มีอุณหภูมิแตกต่างกันมาก ทำให้อากาศร้อนลอยตัวสูงขึ้น ส่วนอากาศเย็นเข้ามาแทนที่จนเกิดการหมุนของอากาศ กลายเป็นลมพายุนั่นเอง
หยาดน้ำฟ้าและปรากฏการณ์อื่น ๆ
อีกหนึ่งองค์ประกอบของบรรยากาศภาค คือ หยาดน้ำฟ้าและปรากฏการณ์อื่น ๆ ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่เราสามารถมองเห็นและจับต้องได้ขึ้นมาสักหน่อย ซึ่ง ‘หยาดน้ำฟ้า’ ที่เราพูดถึงเป็นชื่อที่ใช้เรียกรวมทั้งหยดน้ำและน้ำแข็งที่มีน้ำหนักพอจะสู้กับแรงต้านอากาศแล้วตกลงมาสู่พื้นได้โดยไม่ระเหยไปซะก่อน เช่น ฝน ฝนละออง (ฝนที่มีหยดน้ำขนาดเล็กกว่าฝนทั่วไป) ฝนน้ำแข็ง (ฝนที่แข็งตัวเป็นก้อนน้ำแข็งขณะกำลังตก) หิมะ ลูกเห็บ (ก้อนน้ำแข็งที่ตกลงมาจากเมฆคิวมูโลนิมบัสเมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง) เป็นต้น
ภาพหิมะซึ่งนับว่าเป็นหยาดน้ำฟ้าชนิดหนึ่ง (ขอบคุณภาพจาก zhang kaiyv)
ส่วนปรากฏการณ์อื่น ๆ ที่ไม่ใช่หยาดน้ำฟ้า จะเป็นปรากฏการณ์ที่มีหยดน้ำหรือน้ำแข็งที่ไม่ได้ตกลงมาจากท้องฟ้า เช่น เมฆ หมอก น้ำค้าง น้ำค้างแข็ง ฟ้าหลัว (เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า หมอกแดด ซึ่งเกิดจากฝุ่นหรือผงเกลือที่ลอยกระจายอยู่ในอากาศ) หมอกปนควัน (หมอกที่ปะปนกับควันซึ่งเกิดจากมลพิษทางอากาศ อย่างอุตสาหกรรม การคมนาคม ฝุ่นละออง)
อ่านจบแล้วอย่าลืมโหลดแอปพลิเคชัน StartDee มาทบทวนความรู้วิชาสังคมศึกษาและวิชาอื่น ๆ กันต่อ (แอบกระซิบว่าตอนนี้เรามีบทเรียนที่ห้องเรียนไม่ได้สอนด้วยนะ) หรือเพื่อน ๆ คนไหนสนใจเรื่องดินฟ้าอากาศก็อ่านเกร็ดความรู้สนุก ๆ ได้ในบทความร้อนเหมือนเตาอบแต่ทำไมพยากรณ์บอก 36 องศา หรือจะลิสต์แอนิเมชันไว้ดูวันหยุดกับบทความ 5 แอนิเมชันญี่ปุ่นที่จะทำให้เราชุ่มฉ่ำใจในฤดูฝน ก็ได้นะ
ขอบคุณข้อมูลจากครูสุรรังสรรค์ ผาสุขวงษ์ (ครูกอล์ฟ) และพีรพัฒน์ เพชราบรรพ์ (ครูรพี)
Did you know ?
เมื่อดาวเทียม จรวด หรือสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นเพื่อส่งไปโคจรรอบโลกหมดอายุลง
เพื่อน ๆ คิดว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับเศษซากชิ้นส่วนเหล่านี้ ?
ภาพขยะอวกาศ (ขอบคุณภาพจาก phys.org)
เหนือชั้นบรรยากาศขึ้นไป นอกโลกของเราก็เผชิญปัญหาสิ่งแวดล้อมไม่ต่างจากบนพื้นโลกเลยล่ะ เพราะสิ่งมนุษย์ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก มีน้อยชิ้นที่จะตกลงมาแล้วเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศได้ ดังนั้นเศษซากที่ยังหลงเหลืออยู่จึงกลายเป็น ‘ขยะอวกาศ (Space Debris)’ จำนวนมาก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่าขยะเหล่านี้มีจำนวนนับล้านชิ้นเลยทีเดียว
เมื่อวัตถุเหล่านี้เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงและพุ่งชนกัน ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า ‘ปรากฏการณ์เคสเลอร์’ (Kessler Syndrome) นั่นคือ การพุ่งชนของขยะอวกาศจนเกิดชิ้นส่วนเล็กน้อยกระจัดกระจายหรือเกาะกลุ่มกันใหญ่ขึ้น เพิ่มจำนวนขยะอวกาศให้สูงขึ้นไปอีก ซึ่งขยะจำนวนมากนี้กลายเป็นสิ่งกีดขวางรบกวนวงโคจรของยานอวกาศหรือดาวเทียมที่ส่งขึ้นไปโคจร และเป็นอันตรายต่อเหล่านักบินอวกาศบนนั้นด้วย
สำหรับวิธีการกำจัดขยะอวกาศ เราสามารถปล่อยให้วงโคจรของขยะอวกาศลดต่ำลงและเผาไหม้ในชั้นบรรยากาศเอง แต่ด้วยความที่ใช้เวลานานมาก ๆ (บางชิ้นอาจใช้เวลาร้อยปีหรือพันปีเลยทีเดียว) เลยเป็นวิธีที่ไม่ค่อยเวิร์กเท่าไร ต่อมาเลยมีการคิคค้นวิธีต่าง ๆ เช่น การยิงลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง (แต่ข้อพิพาทระหว่างประเทศทำให้โครงการนี้ถูกระงับไปซะก่อน) การคิดค้นยานอวกาศส่งขึ้นไปเป็นหน่วยเก็บกวาดโดยเฉพาะ การเสนอให้เก็บภาษีหรือค่าธรรมเนียมเมื่อส่งดาวเทียมไปสู่วงโคจร การออกแบบอุปกรณ์ป้องกันความเสียหาย และอีกหลาย ๆ วิธีที่ฟังแล้วชวนให้รู้สึกว่าเทคโนโลยีก็เหมือนดาบสองคม แม้จะมีประโยชน์กับมนุษย์ แต่มลภาวะหรือผลที่ตามมาก็ส่งผลกระทบต่อมนุษย์และโลกของเราได้ไม่น้อยเลยเหมือนกัน
Reference :
สำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.). (n.d.). ขยะอวกาศ - LESA: ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์. Retrieved September 16, 2020, from http://www.lesa.biz/space-technology/space-debris
Sci Ways. (2018, November 13). ขยะอวกาศ (Space Debris) มลภาวะในวงโคจรรอบโลก. Retrieved September 16, 2020, from https://www.sciways.co/space-debris/
