การหมุนเวียนของอากาศ

ครผู สู้ อนและผู้จัดทา นางจฑุ าทพิ ย์ รกั ษ์ศรี ตาแหน่ง ครู วทิ ยฐานะชานาญการพเิ ศษ โรงเรยี นสรุ วทิ ยาคาร อาเภอเมือง จังหวดั สุรินทร์ สานักงานเขตพนื้ ท่กี ารศึกษามธั ยมศกึ ษา เขต 33

1 โลกมีสัณฐานเป็นทรงกลม โคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใชเ้ วลา 1 ปี หากโลกไม่หมุนรอบตวั เอง บรเิ วณเสน้ ศูนย์สตู รของโลกจะเป็นแถบ ความกดอากาศต่า (L) มอี ณุ หภูมสิ งู เนืองจากแสงอาทิตย์ตกกระทบ เปน็ มุมฉาก ส่วนบริเวณข้วั โลกท้ังสองจะเปน็ แถบความกดอากาศสงู (H) มอี ุณหภมู ิต่า เนืองจากแสงอาทิตย์ตกกระทบเปน็ มมุ ลาดขนาน กบั พน้ื อากาศรอ้ นบรเิ วณศูนย์สตู รยกตัวขึน้ ท่าใหอ้ ากาศเย็นบรเิ วณ ขว้ั โลกเคลือนตวั เขา้ แทนที การหมนุ เวียนของบรรยากาศบนซกี โลก ทัง้ สองเรียกว่า “แฮดเลย์เซลล์” (Hadley cell) ดงั รูป

2 ภาพการหมนุ เวียนของบรรยากาศ หากโลกไม่หมุนรอบตวั เอง

3 ทวา่ ความเป็นจรงิ โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ใชเ้ วลา 24 ชวั โมง เซลล์การหมนุ เวียนของ บรรยากาศ จงึ แบ่งออกเปน็ 3 เซลล์ ไดแ้ ก่ แฮด เลย์เซลล์ (Hadley cell), เฟอรเ์ รลเซลล์ (Ferrel cell) และ โพลาร์เซลล์ (Polar cell) ในแตล่ ะซีกโลก ดังรปู

4 ภาพการหมนุ เวียนของบรรยากาศ เนอื่ งจากโลกหมุนรอบตวั เอง

5 แถบความกดอากาศตา่ บริเวณเสน้ ศนู ยส์ ูตร (Equator low) เป็นเขตทีไดร้ ับความร้อนจาก ดวงอาทิตยม์ ากทสี ดุ กระแสลมคอ่ นขา้ งสงบ เนอื งจาก อากาศร้อนชื้นยกตวั ขึ้น ควบแนน่ เป็นเมฆควิ มูลสั ขนาดใหญ่ และมกี ารคายความร้อนแฝงจ่านวนมาก ทา่ ใหเ้ ปน็ เกิดพายุฝนฟา้ คะนอง อากาศชน้ั บนซึง สูญเสยี ไอนา้่ ไปแล้ว เคลอื นตวั ไปทางขัว้ โลก

6 แถบความกดอากาศสงู กงึ ศูนยส์ ตู ร (Subtropical high) ทบี รเิ วณ ละตจิ ดู ที 300 เป็นเขตแห้งแลง้ เนอื งจากเป็นบริเวณทอี ากาศแหง้ จากแฮด ลีย์เซลล์ และเฟอร์เรลเซลล์ ปะทะกนั แล้วจมตัวลง ทา่ ใหพ้ ืน้ ดนิ แห้งแลง้ เปน็ เขตทะเลทราย และพนื้ น้า่ มีกระแสลมอ่อนมาก เราเรียกเส้นละติจูดที 300 ว่า “เสน้ รุง้ ม้า” (horse latitudes) เนืองจากเป็นบริเวณที กระแสลมสงบ จนบางครั้งเรอื ใบไม่สามารถเคลอื นทไี ด้ ลกู เรอื ต้องโยน สินค้า ขา้ วของ รวมทง้ั ม้าทบี รรทกุ มาท้ิงทะเล อากาศเหนอื ผวิ พนื้ บรเิ วณ เสน้ รุง้ มา้ เคลอื นตวั ไปยงั แถบความกดอากาศตา่ บรเิ วณเส้นศนู ย์สูตร ทา่ ให้ เกดิ “ลมคา้ ” (Trade winds)

7 แรงโครอิ อริสซงึ เกิดจากการหมุนรอบตวั ของโลกเข้ามา เสริม ท่าใหล้ มค้าทางซกี โลกเหนอื เคลือนทมี าจากทิศ ตะวันออกเฉยี งเหนอื และลมคา้ ทางซกี โลกใต้เคลอื นที มาจากทิศตะวันออกเฉยี งใต้ ลมค้าทง้ั สองปะทะชนกัน และยกตวั ขึ้นบรเิ วณเส้นศูนยส์ ูตร แถบความกดอากาศ ต่านีจ้ งึ มอี กี ชอื หนงึ วา่ “แนวปะทะอากาศยกตวั เขต รอ้ น” หรอื “ITCZ” ยอ่ มาจาก Intertropic convection zone

8 แถบความกดอากาศต่ากงึ ข้วั โลก (Subpolar low) ทบี ริเวณ ละติจดู ที 600 เปน็ เขตอากาศยกตัว เนืองจากอากาศแถบความกดอากาศ สงู กงึ ศูนยส์ ตู ร (H) เคลอื นตวั ไปทางข้ัวโลก ถูกแรงโคริออริสเบียงเบน ใหเ้ กิดลมพดั มาจากทศิ ตะวนั ตก เรยี กวา่ “ลมเวสเทอลสี ์” (Westerlies) ปะทะกบั “ลมโพลาร์อสี เทอลีส”์ (Polar easteries) ซึงพดั มาจากทิศตะวนั ออก โดยถูกแรงโครอิ อริส เบยี งเบนมาจากขัว้ โลก มวลอากาศจากลมทงั้ สองมีอุณหภูมแิ ตกตา่ งกนั มาก ท่าให้เกิด ”แนวปะทะอากาศข้วั โลก” (Polar front) มีพายุฝน ฟ้าคะนอง อากาศชั้นบนซงึ สญู เสยี ไอน่า้ ไปแลว้ เคลอื นตวั ไปยงั จมตัวลง ทีเสน้ รงุ้ มา้ และบริเวณข้ัวโลกท่าให้เกดิ ภูมอิ ากาศแห้งแลง้

9 โลกมีความกดอากาศแตกต่างกนั ในแต่ละบริเวณ รวมท้งั อทิ ธพิ ลจากการหมนุ รอบตัวเองของโลก ท่าใหอ้ ากาศในแต่ ละซีกโลกเกิดการหมุนเวยี นของอากาศตามเขตละตจิ ดู แบง่ ออกเปน็ 3 แถบ โดยแต่ละแถบมภี ูมอิ ากาศแตกต่างกนั ไดแ้ ก่ 1.การหมุนเวยี นแถบขัว้ โลกมีภมู ิอากาศแบบหนาวเย็น 2.การหมุนเวียนแถบละติจูดกลางมีภมู ิอากาศแบบอบอุ่น 3.การหมนุ เวยี นแถบเขตร้อนมีภูมอิ ากาศแบบรอ้ นชน้ื

10 นอกจากนบ้ี รเิ วณรอยตอ่ ของการหมุนเวียนอากาศ แต่ละแถบละตจิ ดู จะมีลักษณะลมฟ้าอากาศที แตกต่างกัน เชน่ บรเิ วณใกลศ้ ูนย์สตู รมปี ริมาณหยาด น่้าฟา้ เฉลยี สงู กวา่ บรเิ วณอืน บริเวณละติจดู 30องศา มอี ากาศแหง้ แล้ง สว่ นบรเิ วณละตจิ ดู 60 องศา อากาศมีความแปรปรวนสูง

11 “ลม” เราหมายถงึ การเคลือนทหี มุนเวียนถา่ ยเทของ อากาศ ในลกั ษณะเปน็ วงรอบ (Circulation) ซงึ เกิดขนึ้ ดว้ ยความแตกต่างของความกดอากาศ (อณุ หภูม)ิ เหนอื พนื้ ผิว การหมนุ เวยี นอากาศมีท้ังวงรอบขนาดเลก็ ปกคลมุ พ้ืนทเี พยี งไม่ถงึ ตารางกโิ ลเมตร และวงรอบ ขนาดใหญ่ ปกคลุมพ้นื ทที งั้ ทวปี และมหาสมทุ ร เราแบ่ง สเกลการหมุนเวียนอากาศ ออกเปน็ 3 ระดบั ดังนี้

12

13 ระบบลมท้องถนิ ลมทอ้ งถนิ (Local winds) เปน็ ลมซึงเกดิ ขึน้ ในช่วงวนั คล อบคลมุ พน้ื ทีขนาดจังหวดั การหมุนเวยี นของอากาศในสเกลระดับกลาง เช่นนี้ เกิดขึน้ เนอื งจากสภาพภูมศิ าสตร์และความแตกต่างของอณุ หภมู ิ ภายในท้องถนิ ตัวอย่างเช่น ลมบก-ลมทะเล ลมภูเขา-ลมหบุ เขา ภาพ ลมบก-ลมทะเล

14 ลมบก – ลมทะเล เวลากลางวัน พื้นดินดดู กลนื ความร้อนเร็วกว่าพ้ืนนา้่ อากาศ เหนอื พื้นดินรอ้ นและขยายตวั ลอยสงู ขนึ้ (ความกดอากาศตา่ ) อากาศเหนอื พ้ืนนา่้ มีอณุ หภมู ิตา่ กวา่ (ความกดอากาศสูง) จงึ จมตวั และเคลอื นเขา้ แทนที ท่าใหเ้ กดิ ลมพัดจากทะเลเขา้ สู่ ชายฝั่ง เรียกวา่ “ลมทะเล” (Sea breeze)

15 เวลากลางคนื พนื้ ดินคลายความรอ้ นไดเ้ รว็ กว่าพ้นื นา้่ อากาศเยน็ เหนอื พืน้ ดนิ จมตวั ลง (ความกดอากาศ สงู ) และเคลือนตวั ไปแทนทีอากาศอนุ่ เหนือพน้ื น้า่ ซงึ ยกตัวข้ึน (ความกดอากาศต่า) จึงเกิดลมพัดจากบก ไปสู่ทะเล เรียกว่า “ลมบก” (Land breeze)

16 ลมหุบเขา – ลมภเู ขา ภาพ ลมหบุ เขา-ลมภูเขา เวลากลางวัน พื้นทบี รเิ วณไหล่เขาไดร้ ับความร้อนมากกวา่ บรเิ วณพนื้ ทีราบหุบเขา ณ ระดบั สูงเดยี วกนั ท่าใหอ้ ากาศรอ้ นบริเวณไหล่เขายกตัวลอยสูงขน้ึ (ความกดอากาศตา่ ) เกิดเมฆควิ มลู สั ลอยอยเู่ หนือยอดเขา อากาศเยน็ บรเิ วณหุบเขาเคลอื นตัวเขา้ แทนที จงึ เกดิ ลมพดั จากเชิงเขาข้ึนส่ลู าดเขา เรยี กว่า “ลมหบุ เขา” (Valley breeze)

17 หลังจากดวงอาทติ ยต์ ก พ้ืนทีไหล่เขาสญู เสียความรอ้ น อากาศเย็นตัวอย่างรวดเรว็ จมตัวไหลลงตามลาดเขา เกดิ ลมพดั ลงสู่หบุ เขา เรียกว่า “ลมภเู ขา” (Mountain breeze) ในบางคร้งั กลุ่มอากาศ เย็นเหลา่ น้ปี ะทะกบั พืน้ ดินในหุบเขาซึงยงั มอี ณุ หภูมิสงู อยู่ จงึ ควบแน่นกลายเป็นหยดน่้า ทา่ ใหเ้ กิดหมอก (Radiation fog)

18 ภาพแกนของโลกเอียงขณะทโี่ คจรรอบดวงอาทติ ย์ ทาใหเ้ กิดฤดูกาล

19 อิทธิพลของฤดูกาล เนอื งจากแกนของโลกเอียง 23.50 ขณะทโี คจรรอบดวงอาทิตย์ ในช่วงฤดูร้อนของซกี โลกเหนอื (ภาพที 5 ดา้ นซ้าย) โลกจะหนั ซีกโลก เหนือเข้าหาดวงอาทติ ย์ และจะหนั ข้วั โลกใตเ้ ขา้ หาดวงอาทิตยใ์ นอกี หก เดือนตอ่ มา ซึงจะเป็นชว่ งฤดหู นาวของซกี โลกเหนอื (ภาพที 5 ดา้ นขวา) การเปลียนแปลงเชน่ น้ีส่งผลให้ “แนวปะทะอากาศยกตัวเขต ร้อน” หรือ ICTZ เลอื นขึน้ ทางเหนือในฤดูรอ้ นของซีกโลกเหนอื และ เลอื นลงทางใต้ในฤดูหนาวของซีกโลกเหนือ ดงั ในภาพที 6 การ หมนุ เวยี นของบรรยากาศโลกทีเปลียนแปลง ทา่ ให้เกิดการกระจาย ความร้อนบนพื้นผวิ โลก และมผี ลตอ่ ลมฟา้ อากาศดังน้ี

20 ภาพการเคล่ือนทข่ี อง ITCZ เนอ่ื งจากฤดูกาล

21 อณุ หภมู แิ ละแสงอาทติ ย์ ในช่วงฤดรู อ้ น ซกี โลกทเี ปน็ ฤดูรอ้ นจะไดร้ บั พลังงาน จากดวงอาทิตยม์ ากกว่าซีกโลกทเี ป็นฤดหู นาว กลางวัน ยาวนานกวา่ กลางคนื อุณหภมู ขิ องกลางวนั และกลางคนื มคี วามแตกตา่ งกนั มาก ในเขตละติจูดสงู ใกล้ขวั้ โลกจะ ไดร้ ับผลกระทบมาก แตใ่ นเขตละติจูดต่าใกลก้ บั เสน้ ศูนย์สูตรไมม่ ีความแตกต่างมากนัก

22 ทิศทางลม ภาพลมมรสมุ ตะวนั ออกเฉยี งเหนือ และ ลมมรสมุ ตะวนั ตกเฉียงใต้

23 ลมเกิดข้นึ จากความแตกตา่ งของความกดอากาศ (แรงเกรเดียน ความกดอากาศ) ดงั นั้นการเปลียนต่าแหนง่ ของหยอ่ มความกด อากาศย่อมมผี ลต่อทิศทางของลม ลมจึงมีการเปลียนแปลงทศิ ทาง ไปตามฤดกู าล ลมมรสมุ เปน็ ตัวอย่างหนงึ ของลมประจา่ ฤดู คา่ วา่ “มรสมุ ” (Monsoon) มีรากฐานมากจากค่าภาษาอารบิกซงึ แปลวา่ “ฤดูกาล” ลมมรสมุ เกดิ ข้นึ ในเขตเอเชียตะวันออกเฉยี งใต้ โดยมคี วามเกียวเนืองมาจากอณุ หภูมิพ้ืนผิวและสภาพภูมิศาสตร์ คล้ายกบั การเกิดลมบกลมทะเล แตม่ ีสเกลใหญ่กว่ามาก

24 ในช่วงเดือนพฤศจกิ ายน – กมุ ภาพนั ธ์ อากาศแหง้ บรเิ วณ ตอนกลางของทวปี มอี ณุ หภูมิต่ากวา่ อากาศช้นื เหนอื มหาสมุทรอนิ เดยี กระแสลมพัดจากหยอ่ มความกดอากาศสูง ในเขตไซบเี รยี ในลกั ษณะตามเขม็ นาฬกิ า (แอนตไี้ ซโคลน) มายังหยอ่ มอากาศต่าในมหาสมทุ รอินเดยี ท่าใหเ้ กิด “ลม มรสุมตะวนั ออกเฉยี งเหนอื ” พัดผา่ นประเทศไทย ทา่ ให้ อากาศหนาวเยน็ และแห้งแล้ง ท้องฟา้ ใส

25 ในช่วงเดอื นมนี าคม – ตลุ าคม อากาศบริเวณตอนกลาง ทวีปมอี ณุ หภูมิสงู กวา่ อากาศเหนือมหาสมทุ รอนิ เดีย อากาศร้อนยกตัวพัดเข้าหาแผ่นดินใจกลางทวีป ใน ลกั ษณะทวนเขม็ นาฬิกา (ไซโคลน) ท่าให้เกิด “ลมมรสมุ ตะวันตกเฉียงใต้” เมอื อากาศช้นื ปะทะเข้ากับชายฝั่งและ ภมู ปิ ระเทศซงึ เป็นภูเขา มันจะยกตัวอย่างรวดเร็วและ ควบแนน่ ทา่ ให้เกดิ เมฆและพายฝุ นฟา้ คะนอง

26 ปรมิ าณไอน้าในอากาศ และความช้ืนสมั พัทธ์ อุณหภมู ิมีผลต่อปริมาณไอน่า้ ในอากาศ ฤดรู ้อนมปี รมิ าณ ไอนา่้ ในอากาศมาก อากาศจงึ มคี วามช้ืนสัมพทั ธส์ ูง และมี อณุ หภูมขิ องจดุ นา้่ ค้างสูงกว่าดว้ ย ฤดูหนาวมีปรมิ าณไอ น้า่ ในอากาศน้อย อากาศมคี วามชื้นสมั พันธ์ตา่ และมี อณุ หภมู ิของจุดน่า้ คา้ งต่า อากาศจึงแหง้

27 ปรมิ าณเมฆ และหยาดนา้ ฟ้า เมฆและหยาดน่า้ ฟา้ เกดิ ขึน้ จากการ ควบแนน่ ของอากาศยกตวั ดังนัน้ การ เคลอื นตวั ของแนว ITCZ แนวปะทะ อากาศขว้ั โลก ยอ่ มตามมาด้วยการ เปลยี นแปลงปรมิ าณเมฆและหยาดนา้่ ฟ้า ในแตล่ ะภูมภิ าค ภาพหมอกแดด ซึง่ เกิดจากละอองอากาศ (ใต้ฐานเมฆคิวมูลสั )

29 นักเรียนอยา่ ลมื เขาไปทาแบบฝกึ หัดส่งนะค่ะ