BY Poonyaporn Siripanichpong บรรยากาศของเรา BY Poonyaporn Siripanichpong

บรรยากาศ หมายถึง อากาศที่อยู่รอบตัวเราและที่ห่อหุ้มโลกไว้ ทั้งหมด มีขอบเขตนับจากระดับน้ำทะเลขึ้นไป ประมาณ 1,000 กิโลเมตร ช่วยปรับอุณหภูมิของโลก ให้พอเหมาะที่สิ่งมีชีวิต จะดำรงชีวิตอยู่ได้โดยปกติ

ความสำคัญของบรรยากาศ ให้ก๊าซออกซิเจนแก่พืชและสัตว์เพื่อใช้ในกระบวนการหายใจ ช่วยให้มีวัฏจักรของน้ำในธรรมชาติ เช่น เกิดเมฆ ฝน ค้าง ป้องกันอันตรายจากอุกกาบาต ทำให้เกิดการลุกไหม้

ความสำคัญของบรรยากาศ ป้องกันอันตรายจากรังสี เช่น ดูดกลืนรังสีอัลทราไวโอเล็ต ทำให้เกิดการเน่าเปื่อยของพืชและสัตว์ที่ตายแล้ว ทำหน้าที่ควบคุมอุณหภูมิไม่ให้เย็นหรือร้อนเกินไป ถ้าไม่มีบรรยากาศในเวลากลางวันอากาศจะมีอุณหภูมิ 110 °Cและกลางคืน -180 °C

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ออกซิเจน ไนโตรเจน องค์ประกอบหลัก คาร์บอนได ออกไซด์ อาร์กอน

ไนโตรเจน เกิดขึ้นจากการสลายตัวของแร่ธาตุในเปลือกโลก เช่น โปแต สเซียมไนเตรท โซเดียมไนเตรท และเกลือแอมโมเนีย แก๊ส ไนโตรเจนมีสมบัติไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารอื่น แต่เมื่อ อะตอมเดี่ยวของมันแยกออกมาจะรวมเข้าเป็นองค์ประกอบ ของสารอื่น เช่น สารไนเตรท มีบทบาทสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ออกซิเจน ไนโตรเจน องค์ประกอบหลัก คาร์บอนได ออกไซด์ อาร์กอน

ออกซิเจน  เป็นผลผลิตจากการสังเคราะห์แสงของพืช แพลงตอนพืช และสาหร่ายสีเขียว เป็นแก๊สที่ว่องไวในการทำปฏิกิริยากับ สารอื่น และช่วยให้ไฟติด ถ้าปริมาณของออกซิเจนในอากาศมี มากกว่า 35% โลกทั้งดวงจะลุกไหม้ติดไฟ  ดังนั้นธรรมชาติ จึงวิวัฒนาการสัตว์กินพืชขึ้นมา เพื่อควบคุมปริมาณของแก๊ส ออกซิเจนในบรรยากาศ 

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ออกซิเจน ไนโตรเจน องค์ประกอบหลัก คาร์บอนได ออกไซด์ อาร์กอน

อาร์กอน เป็นแก๊สเฉื่อยไม่ทำปฏิกิริยากับธาตุอื่น เกิดขึ้น จากการสลายตัว (ซากกัมมันตภาพรังสี) ของธาตุ โปแตสเซียมภายในโลก

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ออกซิเจน ไนโตรเจน องค์ประกอบหลัก คาร์บอนได ออกไซด์ อาร์กอน

คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นแก๊สที่มีอยู่ในบรรรยากาศแต่ดั้งเดิม น้ำฝนและพืชตรึง คาร์บอนไดออกไซด์ลงมาบนพื้นดิน ทำให้ปัจจุบันมีปริมาณ อยู่ในบรรยากาศเพียง 0.036% แต่ก็มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต ทุกชนิดเนื่องจาก เป็นแหล่งอาหารของพืชและห่วงลูกโซ่ อาหาร และทำให้โลกอบอุ่น  

องค์ประกอบผันแปรของบรรยากาศ โอโซน ไอน้ำ  องค์ประกอบ ผันแปร ละอองอากาศ 

ไอน้ำ  มีปริมาณ 0 – 4% ในบรรยากาศ ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาและสถานที่ ไอน้ำคือน้ำ ในสถานะแก๊ส เมื่อน้ำเปลี่ยนจากสถานะหนึ่งไปสู่อีกสถานะ หนึ่ง เช่น ของแข็ง ของเหลว แก๊ส จะเกิดการดูดกลืนและคาย ความร้อนแฝง (Latent heat) ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่ทำให้เกิด พายุ 

ไอน้ำ  ไอน้ำเป็นแก๊สเรือนกระจก เช่นเดียวกับคาร์บอนไดออกไซด์ จึงมีสมบัติในการดูดกลืน รังสีอินฟราเรดที่แผ่ออกจากโลก นอกจากนั้นเมื่อไอน้ำกลั่น ตัวเป็นหยดน้ำ หรือ เมฆ  จะมีความสามารถในการสะท้อน แสงอาทิตย์และแผ่รังสีอินฟราเรด ทำให้พื้นผิวโลกไม่ร้อน หรือหนาวจนเกินไป

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ โอโซน ไอน้ำ  องค์ประกอบ ผันแปร ละอองอากาศ 

โอโซน เกิดจากการที่แก๊สออกซิเจน  ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ตในบรรยากาศ ชั้นสตราโตรสเฟียร์จนแตกตัวเป็นอะตอมเดี่ยว (O) ซึ่งมีสภาวะ ไม่เสถียร จึงรวมตัวกับโมเลกุลของออกซิเจนอะตอมคู่ที่ เหลืออยู่ กลายเป็นแก๊สซึ่งมีโมเลกุลของ ออกซิเจน 3 อะตอม เรียกว่า “โอโซน” (Ozone) 

โอโซน สะสมตัวเป็นชั้นบางๆ ที่ระยะสูง ประมาณ 50 กิโลเมตร โอโซนมีประโยชน์ในการกรองรังสีอัล ตราไวโอเล็ต มิให้ลงมาทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต แต่เนื่องจาก โอโซนเป็นพิษต่อร่างกาย หากมีโอโซนเกิดขึ้นในชั้นโทรโพส เฟียร์ (มักเกิดขึ้นจากเครื่องยนต์ และโรงงาน) ก็จะทำให้เกิด มลภาวะ

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ โอโซน ไอน้ำ  องค์ประกอบ ผันแปร ละอองอากาศ 

ละอองอากาศ คืออนุภาคขนาดเล็กที่ลอยค้างอยู่ในอากาศ ซึ่งอาจเกิดขึ้นโดย ธรรมชาติหรือฝีมือมนุษย์ก็ได้ เช่น เกสรดอกไม้ ละออง เกลือ ขี้เถ้าภูเขาไฟ ฝุ่นผง หรือ เขม่าจากการเผาไหม้ 

ละอองอากาศ ละอองอากาศทำหน้าที่เป็นแกน ให้ละอองน้ำจับตัวกัน (ในอากาศ บริสุทธิ์ ไอน้ำไม่สามารถควบแน่นเป็นหยดน้ำได้ เนื่องจากไม่มีแกน นิวเคลียส) ละอองอากาศสามารถดูดกลืนและสะท้อนแสงอาทิตย์ จึง มีอิทธิพลในการควบคุมอุณหภูมิของพื้นผิวโลก เรามองเห็นดวง อาทิตย์ขึ้นและตกที่ขอบฟ้าเป็นแสงสีแดง ก็เพราะละอองอากาศ กรองรังสีคลื่นสั้น เหลือแต่รังสีคลื่นยาวซึ่งเป็นแสงสีส้มและสีแดง ทะลุผ่านมาได้เรียกว่า การกระเจิงของแสง

อุณหภูมิอากาศ อุณหภูมิอากาศ คือ ปริมาณที่ใช้บอกความร้อนและ ความเย็นของอากาศเป็นปัจจัยพื้นฐานในการศึกษา สภาพอากาศ และมีการแปรเปลี่ยนไปในแต่ละ ช่วงเวลา เช่น ปี ฤดูกาล เดือน วัน และ ชั่วโมง

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 1. พื้นดินและพื้นน้ำ เมื่อรับความร้อนพื้นดินจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว และมีอุณหภูมิสูงกว่าพื้นน้ำ เมื่อคายความร้อนพื้นดินจะเย็นตัวอย่างรวดเร็ว และมีอุณหภูมิต่ำกว่าพื้นน้ำ ทั้งนี้เนื่องจากพื้นน้ำมีความร้อนจำเพาะสูงกว่าพื้นดินถึง 3 เท่าตัว

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 2. ระดับสูงของพื้นที่ (Elevation) อากาศมีคุณสมบัติเป็นตัวนำความร้อน (Conduction) ที่ไม่ดี เนื่องจากอากาศมีความโปร่งใส และมีความหนาแน่นต่ำ พื้นดินจึงดูดกลืนพลังงานจากแสงอาทิตย์ได้ดีกว่า อากาศถ่ายเทความร้อนจากพื้นดิน ด้วยการพาความร้อน (Convection) ไปตามการเคลื่อนที่ของอากาศ

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 2. ระดับสูงของพื้นที่ (Elevation) ในสภาพทั่วไปเราจะพบว่ายิ่งสูงขึ้นไป อุณหภูมิของอากาศจะลดต่ำลงด้วยอัตรา 6.5°C ต่อกิโลเมตร (Environmental lapse rate) ดังนั้นอุณหภูมิบนยอดเขาสูง 2,000 เมตร จะต่ำกว่าอุณหภูมิที่ระดับน้ำทะเลประมาณ 13°C

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 3. ละติจูด เนื่องจากโลกเป็นทรงกลม แสงอาทิตย์จึงตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมไม่เท่ากันในเวลาเที่ยงวันพื้นผิวบริเวณศูนย์สูตรได้รับรังสีจากแสงอาทิตย์เป็นมุมชัน แต่พื้นผิวบริเวณขั้วโลกได้รับรังสีจากแสงอาทิตย์เป็นมุมลาด ส่งผลให้เขตศูนย์สูตรมีอุณหภูมิสูงกว่าเขตขั้วโลก

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 3. ละติจูด ประกอบกับรังสีที่ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมลาด เดินทางผ่านความหนาชั้นบรรยากาศเป็นระยะทางมากกว่า รังสีที่ตกกระทบเป็นมุมชัน ความเข้มของแสงจึงถูกบรรยากาศกรองให้ลดน้อยลง ยังผลให้อุณหภูมิลดต่ำลงไปอีก

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 4. ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ พื้นผิวโลกมีสภาพภูมิประเทศแตกต่างกัน มีทั้งที่ราบ, ทิวเขา, หุบเขา, ทะเล, มหาสมุทร, ทะเลสาบ, ทะเลทราย, ที่ราบสูง ดังนั้นแล้วสภาพภูมิประเทศจึงมีอิทธิพลที่ส่งผลกระทบต่อสภาพลมฟ้าอากาศโดยตรง

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 4. ตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ เช่น พื้นที่ทะเลทรายจะมีอุณหภูมิแตกต่างกันมากระหว่างกลางวันกลางคืน ซึ่งมากกว่าพื้นที่ชายทะเล นอกจากนี้พื้นที่รับลมจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าพื้นที่อับลม เนื่องจากว่าไม่มีการถ่ายเทความร้อน

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 5. ปริมาณเมฆ และอัลบีโด เมฆสะท้อนรังสีจากอาทิตย์บางส่วนกลับคืนสู่อวกาศ ขณะเดียวกันเมฆดูดกลืนรังสีคลื่นสั้นเอาไว้และแผ่พลังงานออกมาในรูปของรังสีอินฟราเรด และในเวลากลางวันเมฆช่วยลดอุณหภูมิอากาศให้ต่ำลง ส่วนในเวลากลางคืน เมฆทำให้อุณหภูมิอากาศสูงขึ้น ดังนั้นแล้วเมฆจึงทำให้อุณหภูมิอากาศเวลากลางวันและกลางคืนไม่แตกต่างกันมากนัก

ปัจจัยที่ทำให้อุณหภูมิอากาศ 5. ปริมาณเมฆ และอัลบีโด อัลบีโด หมายถึง ความสามารถในการสะท้อนแสงของวัตถุ ซึ่งพื้นผิวของโลกก็เช่นกัน พื้นโลกที่มีอัลบีโดต่ำ (สีเข้ม) เช่น ป่าไม้ ดูดกลืนพลังงานจากดวงอาทิตย์ ส่วนพื้นโลกที่มีอัลบีโดสูง (สีอ่อน) เช่น ธารน้ำแข็ง ช่วยสะท้อนพลังงานจากดวงอาทิตย์

ภาพ การโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์

เดือน ธันวาคม โลกหันขั้วโลกใต้เข้าหาดวงอาทิตย์ ตำแหน่งลำแสงของดวงอาทิตย์ ทำมุมฉากกับผิวโลกเวลาเที่ยงวันจะอยู่ทางซีกโลกใต้ ทำให้ลำแสง จากดวงอาทิตย์ที่ตกกระทบพื้นที่ประเทศไทยที่อยู่เหนือเส้นศูนย์ สูตรเป็นลำแสงเฉียงตลอดเวลาและได้รับแสงจากดวงอาทิตย์สั้น กว่าปกติส่งผลให้เวลากลางวันสั้นกว่าเวลากลางคืนซึ่งตรงกับฤดู หนาวของประเทศไทยและประเทศที่อยู่ทางซีกโลกเหนือ

เดือนมีนาคมและเดือนกันยายน โลกหันด้านข้างเข้าหาดวงอาทิตย์ ประเทศไทยจึงได้รับ แสงจากดวงอาทิตย์มากกว่าในเดือนธันวาคมทำให้ อุณหภูมิอากาศในช่วงนี้สูงกว่าเดือนธันวาคมและมีเวลา กลางวันนานเท่ากับเวลากลางคืน

เดือน มิถุนายน โลกหันขั้วโลกเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ทำให้ประเทศไทยที่อยู่ซีก โลกเหนือได้รับแสงอาทิตย์มากกว่าเดือนอื่นๆ เพราะลำแสง ของดวงอาทิตย์จะตั้งฉากกับพื้นผิวโลกในเวลาเที่ยงวันทำให้ ได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์เต็มที่อากาศโดยทั่วไปจึงร้อน อบอ้าว และมีเวลากลางวันยาวนานกว่ากลางคืน

วิธีการตรวจวัด ในการตรวจวัด ในการวัดอุณหภูมิอากาศสูงสุด-ต่ำสุดในรอบ 1 วัน จะตรวจวัดทุกวัน ภายในช่วง 1 ชั่วโมงของเวลาดวงอาทิตย์เที่ยงวันของเวลาท้องถิ่น (Local Solar Noon) (11.00 – 13.00 น.) สามารถใช้เครื่องมือในการตรวจวัดอุณหภูมิได้ 2 ชนิด คือ

1. เทอร์มอมิเตอร์รูปตัวยู เป็นหลอดรูปเกือกม้าประกอบด้วยเข็มชี้ทั้งสองด้าน ซึ่งด้านซ้ายมือจะแสดงอุณหภูมิอากาศต่ำสุดของเวลา 1 วัน และด้านขวามือจะแสดงอุณหภูมิอากาศสูงสุดของเวลา 1 วัน เทอร์มอมิเตอร์ด้านที่แสดงอุณหภูมิอากาศสูงสุดมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นจากล่างขึ้นบน (เหมือนกับเทอร์มอมิเตอร์ที่ใช้กันทั่วไป) ในทางกลับกัน ด้านที่แสดงอุณหภูมิอากาศต่ำสุด อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นจากบนลงล่าง

1. เทอร์มอมิเตอร์รูปตัวยู เมื่ออุณหภูมิอากาศสูงขึ้น ของเหลวในกระเปาะจะมีการขยายตัวเคลื่อนที่จากทางด้านซ้ายมือ (วัดอุณหภูมิต่ำสุด) ไปทางด้านขวามือ (วัดอุณหภูมิสูงสุด) และไปดันเข็มชี้ (Indicator Pin) ทางด้านขวาขึ้นไปค้างไว้ให้อ่านค่าอุณหภูมิสูงสุดของวัน (Maximum Temperature) 1. เทอร์มอมิเตอร์รูปตัวยู

1. เทอร์มอมิเตอร์รูปตัวยู และเมื่ออุณหภูมิอากาศลดลง ของเหลวในกระเปาะจะเคลื่อนที่ในทางตรงข้าม (เคลื่อนที่จากขวาไปซ้าย) ไปดันเข็มชี้ทางด้านซ้ายมือขึ้นไปค้างไว้ ให้อ่านค่าอุณหภูมิต่ำสุดของวัน (Minimum Temperature)

1. เทอร์มอมิเตอร์รูปตัวยู นอกจากนี้ เทอร์มอมิเตอร์รูปตัวยู (U-tube Maximum-Minimum Thermometer) ยังสามารถวัดอุณหภูมิอากาศปัจจุบัน (Current Temperature) โดยอ่านค่าจากระดับของเหลวในกระเปาะ ณ เวลาที่อ่านได้อีกด้วย

2. เทอร์มอมิเตอร์แบบดิจิตอล ตรวจวัดข้อมูลอุณหภูมิอากาศสูงสุด-ต่ำสุด และสามารถเก็บข้อมูลไว้ในเครื่องได้ถึง 6 วัน นอกจากจะตรวจวัดอุณหภูมิสูงสุด-ต่ำสุดอากาศแล้ว เทอร์มอมิเตอร์แบบดิจิตอลยังมีขั้วตรวจวัดอุณหภูมิดินด้วย ซึ่งสามารถฝังกลบลงไปในดินเพื่อวัดอุณหภูมิดินได้

ชั้นบรรยากาศก็มีหลายหลายแบบแบ่งได้ทั้งหมดสี่แบบดังนี้ 1. โทรโปสเฟียร์ (Troposphere)  2. สตราโตสเฟียร์ (stratosphere) 3. มีโซสเฟียร์ (mesosphere) 4. เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere) หรือ อิออโนสเฟียร์ (ionosphere)

1. โทรโปสเฟียร์ (Troposphere)  เป็นชั้นบรรยากาศชั้นล่างสุดที่อยู่สูงจากผิวโลกขึ้นไป 10-12 กิโลเมตร  มีส่วนผสมที่สำคัญคือ ไอน้ำ เป็นชั้น ที่มีความหนาแน่นมากที่สุด และใกล้ผิวโลกที่สุดใน ชั้นนี้จะเกิด ปรากฏการณ์ที่สำคัญ ๆ ได้แก่ เมฆ ฝน หิมะ พายุ

1. โทรโปสเฟียร์ (Troposphere) เมื่อความสูงเพิ่มขึ้นอุณหภูมิลดลง  เนื่องจากอากาศและละอองน้ำ ผิวโลกสามารถดูดกลืนคลื่นแสง เช่น แสงที่มองเห็นด้วยตาเปล่า (visible light) แสงอุลตราไวโอเลต (ultraviolet,UV) แสง อินฟราเรด (infrared, IR) ได้มากกว่า รอยต่อระหว่างชั้นโทรโปส เฟียร์ (troposphere) และชั้นต่อไปเรียกว่า tropopause เป็นที่ที่มี อุณหภูมิคงที่

2. สตราโตสเฟียร์ (stratosphere) ชั้นนี้มีระดับความสูงขึ้นไปจนถึง 50 กิโลเมตรจากพื้นโลก มีส่วนผสม ที่สำคัญคือ แก๊สโอโซน(O3)อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะเพิ่ม สูงขึ้นเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น  ซึ่งเหตุผลก็คือมีการ ดูดกลืนรังสีอุลตรา ไวโอเลต (UV) และรังสีอินฟราเรด (IR) โดยโอโซน (O3) ซึ่งพบว่า ความเข้มข้นของโอโซนในชั้นนี้ ประมาณ 1-5 ppm

2. สตราโตสเฟียร์ (stratosphere) ปริมาณโอโซนในชั้นนี้มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเพราะช่วยกรองแสง UV ที่ เป็นอันตรายจาก ดวงอาทิตย์ได้ถึง 99% ทำให้มนุษย์ รอดพ้นจากการเป็น มะเร็งที่ผิวหนังและการเป็นต้อที่ดวงตา รอยต่อระหว่าง stratosphere และชั้น ต่อไปเป็นระดับที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่า stratopause ซึ่งสูงจากผิวโลกขึ้นไป ประมาณ 50 กิโลเมตร ในชั้น สตราโตสเฟียร์ แทบจะไม่มีไอน้ำเลย บรรยากาศชั้นนี้ไม่แปรปรวน มีเสถียรภาพมากและทัศนวิสัยที่ เหมาะสม สำหรับ สำหรับการบิน

3. มีโซสเฟียร์ (mesosphere) เป็นชั้นที่อยู่ตรงกลางของบรรยากาศทั้ง 4 ชั้นอยู่ต่อจากชั้น stratosphere และ ขึ้นไปอีก 40 กิโลเมตร เป็นชั้นที่มีโอโซนน้อยมาก  อุณหภูมิจะลดลง ตามลำดับ เมื่อเคลื่อนที่สูงขึ้นไปพบโมเลกุลของ ก๊าซในรูปของอิออน ใน บรรยากาศชั้นนี้อุณหภูมิจะลดลงต่ำเหลือ -100 oC ที่ระดับความ สูง 90 กิโลเมตรจากผิวโลก อุณหภูมิจะเริ่มคงที่ บริเวณนี้ว่า mesopause ซึ่ง จะเป็นรอยต่อระหว่างชั้นนี้กับชั้นต่อไป

4. เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere) หรือ อิออโนสเฟียร์ (ionosphere) คือชั้นที่อยู่ระหว่างความสูง 90 - 800 กิโลเมตร ในชั้นนี้ปฏิกิริยา ทางเคมีของแสงทำให้ก๊าซต่างๆ ในชั้นนี้แตกตัวเป็นไอออนจึงอาจ เรียกว่า ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) บรรยากาศชั้นนี้เป็นชั้นที่อยู่ นอกสุด พบว่า อุณหภูมิเริ่มเพิ่มสูงขึ้นตามระดับความสูง การที่ อุณหภูมิ สูงขึ้นก็เพราะการดูดกลืนแสง UV

ความดันอากาศ หมายถึง ค่าของแรงดันอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับแรงดันนั้น ในการ พยากรณ์อากาศ เรียกความดันอากาศว่า ความกดอากาศอากาศที่ปกคลุม โลกเราเป็นชั้นๆ เรียกว่าชั้นบรรยากาศ บรรยากาศแต่ละชั้นมีส่วนประกอบ และปริมาณของแก๊สแตกต่างกัน เนื่องจากอากาศเป็นสารซึ่งมีมวลจึงถูก แรงโน้มถ่วงของโลกดึงดูด น้ำหนักของอากาศที่กดลงบนพื้นโลกเนื่องจาก แรงดึงดูดของโลกในแนวตั้งฉากต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เรียกว่า ความดันอากาศ หรือ ความดันบรรยากาศความดัน

ความดันอากาศ อากาศมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และความดันอากาศ ณ บริเวณต่างๆ จะไม่เท่ากัน ซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ กล่าวคือ บริเวณใด ที่มีอุณหภูมิสูง อากาศจะขยายตัวทำให้ความหนาแน่นต่ำกว่าอากาศ โดยรอบจึงลอยตัวสูงขึ้นทำให้ความดันอากาศบริเวณนั้นต่ำกว่า บริเวณใกล้เคียง และเกิดเป็นบริเวณความกดอากาศต่ำ ซึ่งจะเป็น บริเวณที่อากาศไม่ดี มีเมฆและฝนมาก

ความดันอากาศ ส่วนบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำ ความหนาแน่นจะสูงกว่าอากาศ โดยรอบจึงจมตัวลง ทำให้ความดันบริเวณนั้นสูงกว่าบริเวณ ใกล้เคียงเกิด จึงเป็นบริเวณความกดอากาศสูง ซึ่งจะมีเมฆน้อย และ สภาพอากาศดี จากการที่ความดันของอากาศเกิดจากน้ำหนักของอากาศ ฉะนั้นยิ่ง สูงจากพื้นโลกของมวลอากาศยิ่งมีน้อย นั่นคือ ความดันของอากาศ จะลดลงตามระดับความสูง

ความดันอากาศ

ความดันอากาศ ตัวอย่าง ธงชาติไทยมีพื้นที่ 10 ตารางเมตร มีลมมาพัดธงชาติด้วยแรง 680 นิวตัน ความดันอากาศที่มาปะทะผืนธงชาติมีค่าเท่าไหร่

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันอากาศ 1. จำนวนโมเลกุลของอากาศ เนื่องจากอากาศประกอบด้วยโมเลกุลของแก๊สชนิดต่างๆที่เคลื่อนที่อย่างไร้ระเบียบตลอดเวลาด้วยความเร็วไม่คงที่เมื่อโมเลกุลของอากาศชนกับพื้นผิวของวัตถุใดๆจะทำให้เกิดแรงกระทำบนพื้นผิวนั้น เรียกแรงที่เกิดขึ้นว่าความดันอากาศ ดังนั้นถ้าจำนวนโมเลกุลของอากาศมีมาก โอกาสที่โมเลกุลของอากาศจะชนกับพื้นที่ผิววัตถุก็จะมีมากด้วยจึงทำให้เกิดแรงบนพื้นผิวนั้นมาก และส่งผลให้มีความดันอากาศสูงด้วย

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันอากาศ

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันอากาศ ตัวอย่าง อากาศมีปริมาตร 2 ลูกบาศก์เมตร มีมวล 6.20 กิโลกรัม อากาศมีความ หนาแน่นเท่าใด

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันอากาศ 2. อุณหภูมิ อากาศที่มีอุณหภูมิสูงโอกาสที่โมเลกุลของอากาศจะชนพื้นผิววัตถุจะมีมาก ทำให้ความดันอากาศสูง ส่วนอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำโอกาสที่โมเลกุลของอากาศจะชนพื้นผิววัตถุจะมีน้อย ทำให้ความดันอากาศลดลงด้วย

ปัจจัยที่มีผลต่อความดันอากาศ 3. ความชื้น อากาศชื้นมีไอน้ำมากน้ำหนักโมเลกุลของไอน้ำมีค่าน้อยกว่าของแก๊สออกซิเจนและไนโตรเจนซึ่งเป็นส่วนปรกอบที่สำคัญของอากาศ ดังนั้นอากาศชื้นจึงมีความกดอากาศต่ำกว่าอากาศแห้ง

เครื่องมือวัดความดันอากาศ 1. บารอมิเตอร์แบบปรอท (barometer) ประกอบด้วยหลอดแก้วยาวที่ปิด ปลายด้านหนึ่งไว้ และทำให้เป็นสุญญากาศ นำไปคว่ำลงในอ่างที่บรรจุ ปรอทไว้ อากาศภายนอกจะกดดันให้ปรอทเข้าไปอยู่ในหลอดแก้วในระดับ หนึ่งของหลอดแก้ว ระดับของปรอทจะเปลี่ยนแปลงไปตามความกดดัน ของอากาศ โดยความดัน 1 บรรยากาศจะดันปรอทให้สูงขึ้นไปได้ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร

รูปแสดงหลักการทำงานของบารอมิเตอร์แบบปรอท

เครื่องมือวัดความดันอากาศ 2. แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ (aneriod barometer) ชนิดไม่ใช้ปรอทหรือ ของเหลวแบบอื่นๆ เป็นบารอมิเตอร์ที่จะทำเป็นตลับโลหะแล้วนำเอา อากาศออกจนเหลือน้อย (คล้ายจะทำให้เป็นสุญญากาศ) เมื่อมีแรงจาก อากาศมากดตลับโลหะ จะทำให้ตลับโลหะมีการเคลื่อนไหว ทำให้เข็มที่ ติดไว้กับตัวตลับชี้บอกความกดดันของอากาศโดยทำสเกลบอกระดับ ความดันของอากาศไว้

เครื่องมือวัดความดันอากาศ

เครื่องมือวัดความดันอากาศ 3. บารอกราฟ (barograph) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัด ความดันอากาศที่ใช้หลักการเดียวกับแอนนิรอยด์ บารอมิเตอร์ แต่จะบันทึกความกดดันอากาศแบบต่อเนื่องลง บนกระดาษตลอดเวลาในลักษณะเป็นเส้นกราฟ

เครื่องมือวัดความดันอากาศ

เครื่องมือวัดความดันอากาศ 4. แอลติมิเตอร์ (altimeter) เป็นแอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ ที่ นำมาประยุกต์ให้ใช้ความกดดันของอากาศวัดระดับความสูง แอลติมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการบิน เครื่องมือที่นัก กระโดดร่มใช้เพื่อการกระโดดร่ม

ความชื้นของอากาศ คือ  ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศบริเวณใดบริเวณหนึ่ง  ซึ่งมีสัดส่วนที่ แตกต่างกันไปในแต่ละท้องที่ ถ้าอากาศมีความชื้นต่ำ น้ำจะเกิดการระเหย ได้มาก  เสื้อผ้าที่ตากไว้จะแห้งเร็ว  แต่ถ้าอากาศมีความชื้นสูง  น้ำจะระเหย ได้น้อย  เสื้อผ้าที่ตากไว้จะแห้งช้า  ขณะที่น้ำเกิดการระเหยจะทำให้อุณหภูมิ ของสิ่งแวดล้อมลดต่ำลง  เนื่องจากน้ำที่ระเหยจะดูดความร้อนจากสิ่งต่าง ๆ ไปใช้ในการระเหยนั่นเอง 

ความชื้นของอากาศ เช่น  อุณหภูมิของเทอร์มอร์มิเตอร์เปียกลดต่ำลง  อุณหภูมิ ของน้ำในตุ่มดินเผาลดต่ำลง  เป็นต้น  เมื่อโลกได้รับความ ร้อนจากดวงอาทิตย์  น้ำจากแหล่งน้ำต่าง ๆ บนโลกจะระเหย กลายเป็นไอน้ำลอยอยู่ในอากาศปะปนกับแก๊สต่าง ๆ ปริมาณ ไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศนี้  เรียกว่า  ความชื้นของอากาศ

ความชื้นของอากาศ ปริมาณไอน้ำที่อากาศรับไว้จะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของ บรรยากาศ ถ้าอุณหภูมิสูงอากาศจะรับไอน้ำได้มาก  ถ้าอุณหภูมิต่ำ อากาศจะรับไอน้ำได้น้อย  ถ้าอากาศอยู่ในสภาพที่ไม่สามารถรับไอ น้ำได้อีก  แสดงว่าอากาศขณะนั้นอิ่มตัวด้วยไอน้ำ  เรียกสภาวะนี้ ว่า  อากาศอิ่มตัวด้วยไอน้ำ  หรืออากาศอิ่มตัว  ซึ่งเป็นสภาวะที่ อากาศมีความชื้นมากที่สุด

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย  1.  อุณหภูมิ   เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น  การระเหยจะเกิดเร็วขึ้น 2.  พื้นที่ผิว  ถ้าพื้นที่ผิวหน้ามากขึ้นการระเหยจะเกิดได้ดี

ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย ปัจจัยที่มีผลต่อการระเหย  3.  ความชื้นในอากาศ  ถ้าในอากาศมีความชื้นสูง  การระเหยจะเกิดได้ยาก 4.  ชนิดของสาร ของเหลวที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลสูงจะมีค่าความร้อนแฝงสูงกลายเป็นไอได้ยาก  ความดันไอต่ำ แต่จุดเดือดสูง

การวัดความชื้นของอากาศ เรามีวิธีบอกค่าความชื้นของอากาศได้  2 วิธี  คือ 1 ) ความชื้นสัมบูรณ์  ( absolute  humidity )  2 ) ความชื้นสัมพัทธ์  ( relative  humidity ) 

ความชื้นสัมบูรณ์ ( absolute humidity ) หมายถึง  อัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำอากาศกับปริมาตรของอากาศ นั้น  ณ อุณหภูมิเดียวกัน มีหน่วยเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ( g / m3 )

ความชื้นสัมบูรณ์ ( absolute humidity ) ตัวอย่าง  อากาศในที่แห่งหนึ่งมีปริมาตร  8  ลูกบาศก์เมตร ณ อุณหภูมิ 20 องศาเซลเซียส มีไอน้ำอยู่ 32  กรัม  ความชื้นสัมบูรณ์มี ค่าเท่าไร

การวัดความชื้นของอากาศ เรามีวิธีบอกค่าความชื้นของอากาศได้  2 วิธี  คือ 1 ) ความชื้นสัมบูรณ์  ( absolute  humidity )  2 ) ความชื้นสัมพัทธ์  ( relative  humidity ) 

ความชื้นสัมพัทธ์ ( relative humidity ) คือ  ปริมาณเปรียบเทียบระหว่างมวลของไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศขณะนั้น กับมวลไอน้ำในอากาศอิ่มตัวที่อุณหภูมิและปริมาตรเดียวกัน ( นิยมบอกค่า ความชื้นสัมพัทธ์เป็นร้อยละ )

ความชื้นสัมบูรณ์ ( absolute humidity ) ตัวอย่าง   ที่อุณหภูมิ  27  องศาเซลเซียส  อากาศอิ่มตัวด้วยไอ น้ำ  180  กรัมต่อลูกบาศก์เมตร แต่ขณะนั้น มีไอน้ำอยู่จริง เพียง  135  กรัมต่อลูกบาศก์เมตร  ความชื้นสัมพัทธ์มีค่าเท่าไร

อุปกรณ์ที่ใช้วัดความชื้นของอากาศ การหาค่าความชื้นในอากาศวัดเป็นความชื้นสัมพัทธ์โดย ใช้เครื่องมือที่เรียกว่า  ไฮโกรมิเตอร์( hygrometer )  ซึ่งมี ทั้งแบบเส้นผมและแบบกระเปาะเปียก – กระเปาะแห้ง

1. ไฮโกรมิเตอร์แบบเส้นผม 1.  ไฮโกรมิเตอร์แบบเส้นผม  ใช้หลักการยึดหดตัวของเส้นผม (เส้นผมที่สะอาด ปราศจากไขมัน)   ถ้าค่าความชื้นสัมพัทธ์สูงเส้นผมจะยืด ตัวออก  เมื่อค่าความชื้นสัมพัทธ์ต่ำเส้นผมจะหดตัวสั้นลง

2. ไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะเปียก – กระเปาะแห้ง หรือไซโครมิเตอร์ 2. ไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะเปียก – กระเปาะแห้ง  หรือไซโครมิเตอร์ ประกอบด้วยเทอร์มอมิเตอร์  2  อัน  กระเปาะเทอร์มอ มิเตอร์อันหนึ่งหุ้มด้วยผ้าชื้น จึงเรียกว่า กระเปาะ เปียก  ผลต่างระหว่างอุณหภูมิกระเปาะแห้งและกระเปาะ เปียกจะสามารถนำมาคำนวณค่าความชื้นสัมพัทธ์ได้    

ดังนั้น ผลต่างของอุณหภูมิ คือ 29 – 25 = 4 องศาเซลเซียส ตัวอย่าง  อ่านค่าอุณหภูมิจากเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะแห้ได้  29  องศาเซลเซียส        อ่านค่าอุณหภูมิจากเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะเปียกได้  25  องศาเซลเซียส ดังนั้น  ผลต่างของอุณหภูมิ  คือ  29 – 25  =  4  องศาเซลเซียส      จากตารางที่  1  เราสามารถหาค่าความชื้นสัมพัทธ์ได้ดังนี้

1. แนวนอนสังเกตอุณหภูมิของเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะแห้งใน ช่อง 25 – 29 ตัวอย่าง  อ่านค่าอุณหภูมิจากเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะแห้ได้  29  องศาเซลเซียส        อ่านค่าอุณหภูมิจากเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะเปียกได้  25  องศาเซลเซียส 1. แนวนอนสังเกตอุณหภูมิของเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะแห้งใน ช่อง  25 – 29 2. แนวตั้งสังเกตผลต่างของอุณหภูมิในแถว  4.0 3. ตัวเลขที่ตัดกันในแนวนอนและแนวตั้ง คือ 71 ดังนั้นค่าความชื้น สัมพัทธ์เท่ากับ 71 %

      เมื่ออากาศมีความชื้นมากจะทำให้น้ำจากแหล่งน้ำ ต่าง ๆ ระเหยได้น้อย รวมทั้งเหงื่อจากตัวเราด้วย  ทำให้ เรารู้สึกอึดอัดและเหนียวตัว  แต่ถ้าอากาศมีความชื้น น้อย  น้ำจากแหล่งน้ำต่างๆจะระเหยได้มาก  เหงื่อจากตัว เราระเหยได้มาก  ทำให้รู้สึกเย็น  จนบางครั้งอาจทำให้ ผิวหนังแห้ง

ความชื้นในอากาศมีประโยชน์อย่างมาก  เนื่องจากไอน้ำส่วน หนึ่งจะกลายเป็นฝน  ซึ่งฝนจะตกได้ก็ต่อเมื่ออุณหภูมิ เหมาะสมและมีปริมาณไอน้ำในอากาศเพียงพอ  ปัจจัยที่ช่วยให้ อากาศมีความชื้นอยู่เสมอคือ  ต้นไม้  เพราะใบไม้มีการคายน้ำ ออกสู่อากาศ ดังนั้น  เราจึงต้องช่วยกันอนุรักษ์ป่าไม้ไว้ เพื่อ ช่วยให้อากาศมีความชื้นและทำให้ฝนตกตามฤดูกาล