หนังสือ E-book บรรยากาศ

หนงั สืออิเล็กทรอนิกสเ์ พื่อการเรียนรู้ “บรรยากาศ” ศนู ยว์ ิทยาศาสตรเ์ พื่อการศึกษานครพนม สานกั งานส่งเสริมการศึกษานอกระบบ และการศึกษาตามอธั ยาศยั สานกั งานปลดั กระทรวงศึกาธิการ กระทรวงศึกษาธิการ

“บรรยากาศ” 1 บรรยากาศ โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะซึ่งต่างจากดาวเคราะห์ ดวงอ่ืนๆ โดยมีบรรยากาศล้อมรอบโลกเอาไว้ บรรยากาศมีคุณสมบัติเป็นก๊าชท่ี ประกอบด้วยโมเลกุลขนาดเล็กหลายชนิด คุณสมบัติของอากาศนั้นไม่มีสี ไม่มี กล่ิน ไม่มีรส เป็นของไหลชนิดหน่ึงที่มีการเคลื่อนท่ีได้ทุกทิศทางตลอดเวลา สามารถยืดหยุน่ และขยายตัวได้ 1. สว่ นประกอบของบรรยากาศ บรรยากาศประกอบด้วยก๊าชต่างๆ หลายชนิด ก๊าชมีส่วนประกอบ ทีส่ ้าคัญ ไดแ้ ก่ อากาศแห้ง ไอนา้ และอนภุ าคฝุ่นตา่ งๆ 1.1 อากาศแห้ง เป็นองค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ประกอบด้วย ก๊าชไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน และคาร์บอนไดออกไซด์ รวมกันคดิ เปน็ รอ้ ยละ 99.99 โดยปรมิ าตร นอกจากน้ียังประกอบด้วยก๊าชอื่นๆ ไดแ้ ก่ นีออน ฮีเลยี ม มเี ทน คริปตอน ไฮโดรเจน ไนตรัสออกไซด์ คาร์บอนมอน นอกไซด์ ซนี อน และโอโซน ตารางที่ 1 สว่ นประกอบของอากาศแห้ง กา๊ ช มวลโมเลกุล ร้อยละโดยปริมาตร ไนโตรเจน 28.016 78.084 ออกซเิ จน 32.00 20.964 อาร์กอน 39.94 0.934 คารบ์ อนไดออกไซด์ 44.04 0.033 นอี อน 20.18 0.0018 ฮีเลียม 4.00 0.00052 มเี ทน 16.043 0.00015 ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 2 ส่วนประกอบของอากาศแห้งเป็นอัตราส่วนท่ีคงที่ ส่วนประกอบ ของอากาศแห้งอาจแตกต่างกันตามเวลาและสถานท่ี จากตารางที่ 1 ส่วนประกอบของอากาศแห้งจะพบว่าก๊าชไนโตรเจนและก๊าชออกซิเจนรวมกัน มี ป ริ ม า ณ ม า ก ท่ี สุ ด ถึ ง ร้ อ ย ล ะ 9 9 โ ด ย ป ริ ม า ณ ข อ ง อ า ก า ศ ก๊ า ช คาร์บอนไดออกไซด์แม้ว่าจะมีปริมาตรเพียงร้อยละ 0.03 แต่มีความส้าคัญต่อ ร ะ บ บ ภู มิ อ า ก า ศ ข อ ง โ ล ก ม า ก เ น่ื อ ง จ า ก เ ป็ น ตั ว ดู ด เ ก็ บ ค ว า ม ร้ อ น ใ น ชั้ น บรรยากาศและชว่ ยในกระบวนการสงั เคราะห์แสงของพืช แหล่งทม่ี า : https://www.independent.co.uk ภาพท่ี 1 ภาพถ่ายจากดาวเทียมแสดงให้เห็นถงึ โลกทปี่ กคลมุ ดว้ ยบรรยากาศ 1.2 ไอน้า เป็นส่วนประกอบของบรรยากาศที่ส้าคัญ ไอน้าเกิดจาก กระบวนการระเหยของน้าบนพื้นผิวโลก มีสัดส่วนในปริมาณท่ีแตกต่างกัน ข้ึนอยู่กับสภาพพ้ืนท่ีต่างๆของผิวโลก ไอน้าเป็นพ้ืนฐานของการเกิด ปรากฏการณ์ตา่ งๆในบรรยากาศ เช่น ฝน น้าค้าง หมอก นอกจากนี้ไอน้ายังท้า หน้าที่ดูดซับความร้อนท้าให้อุณหภูมิบรรยากาศของโลกต่้าลง ไอน้ามีการ กระจายตัวท่ีแตกต่างกันทั้งในแนวต้ังและแนวนอน ไอน้ามีความหนาแน่นมาก ที่สุดจะอย่ทู ี่ระดับ 2-3 กิโลเมตรจากผวิ โลก แหลง่ ท่ีมา : https://travel.mthai.com/blog/125091.html ภาพที่ 2 บรเิ วณยอดภเู ขามีไอนา้ ลอยขน้ึ สอู่ ากาศตอนหนา้ ฝน ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 3 1.3 ละอองลอย (aerosole) ละอองลอยในบรรยากาศเป็น ของแข็งขนาดเล็กท่ีฟุ้งกระจายอยู่ในบรรยากาศ โดยปกติจะมีเส้นผ่าน ศูนย์กลาง 0.001 ถึง 1,000 ไมครอน ละอองลอยสามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ชนดิ ไดแ้ ก่ 1) ละอองลอยที่เกดิ เองตามธรรมชาติ เช่น ฝุ่นผงท่ีเกิดจากภูเขาไฟ ผงฝุ่นท่ีลอยข้ึนเน่ืองจากลม ละอองเกสรจากพืช การผุกร่อนของหิน ไฟป่า และอนุภาคเกลือจากฟองคล่ืนทะเล เป็นต้น 2) ละอองลอยที่เกิดจากกิจกรรม ของมนุษย์ เช่น ฝุ่นและควันจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม การเผาไหม้ ต่างๆ ควนั ไอเสยี จากยานยนต์ การใช้อาวุธเคมี การทดลองอาวุธทางการทหาร เป็นต้น ถงึ แม้ว่าผงฝ่นุ ในบรรยากาศจะท้าให้ทัศนวิสัยในการมองเหน็ ลดลงและ เปน็ มลภาวะทีอ่ าจกอ่ ใหเ้ กดิ อันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ แต่ผงฝุ่นก็ท้าหน้าที่ เป็นแกนกลางในการกลนั่ ตวั (condensation nuclei) ของไอน้าในบรรยากาศ ท้าใหเ้ กิดการกอ่ ตัวของเมฆและฝน ภาพที่ 3 ภาพถ่ายดาวเทียมแสดงให้เห็น ภาพท่ี 4 ละอองลอยทีล่ อยปกคลุมบริเวณ ถึงละอองลอยที่ลอยปกคลุมในทะเลเป็น เมืองหลวงของประเทศไทยซึ่งส่งผลเสียต่อ วงกว้าง สขุ ภาพของคนเมืองเป็นจา้ นวนมาก แหลง่ ที่มา : https://www.scholarship.in.th แหล่งที่มา : https://th.hrnote.asia/tips/th-190118 /dust-in-the-atmosphere/ -whatshoulddoforpm25/ ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 4 2. ชนั บรรยากาศของโลก ในอดีตก่อนมีเทคโนโลยีอวกาศมนุษย์มีความเข้าใจว่าบรรยากาศมี ขอบเขตจ้ากดั ที่แนน่ อนและมอี ณุ หภมู ิลดลงเร่ือยๆ ตามระดบั ความสงู ที่เพ่มิ ขึ้น ต่อมาความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมีความเจริญก้าวหน้ามากย่ิงข้ึน ท้าให้สามารถอธิบายโครงสร้างของบรรยากาศได้อย่างชัดเจนยิ่งข้ึน โดยทราบ ว่าบรรยากาศมีขอบเขตท่ีไม่แน่นอนและอุณหภูมิก็ไม่ได้ลดลงตามระดับความ สูงจนสุดขอบเขตบรรยากาศ หากแต่อุณหภูมิมีการเพิ่มข้ึนหรือลดลงตาม ลักษณะของช้ันบรรยากาศแตล่ ะช้ัน และยงั พบว่าความหนาแน่นของอากาศจะ ค่อยๆ เบาบางลงตามระดับความสงู ที่เพิม่ ข้ึน บรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกประกอบด้วยช้ันต่างๆ ซ่ึงมีความหนาแน่น ของอากาศและความหนาของแต่ละชั้นจะมีความแตกต่างกัน โดยชั้นอากาศท่ี สูงขึ้นไปจากพ้ืนผิวโลกความหนาแน่นของก๊าชที่เป็นองค์ประกอบของ บรรยากาศจะลดลง นอกจากนี้คุณสมบัติทางกายภาพของบรรยากาศแต่ละช้ัน ก็จะแตกต่างกันด้วย การแบ่งช้ันของบรรยากาศอาจจ้าแนกแบ่งตามคุณสมบัติ ในด้านต่างๆ ได้หลากหลายแบบ เช่น เมื่อพิจารณาคุณสมบัติทางไฟฟ้าก็จะ สามารถแบ่งได้เป็นชั้นท่ีมีประจุไฟฟา้ (Ionosphere) และช้ันท่ีไม่มีประจุไฟฟ้า (Nonionosphere) หรือใช้คุณสมบัติที่เกิดจากการกระท้าของพายุแม่เหล็ก จากดวงอาทิตย์กับสนามแม่เหล็กโลกที่เรียกว่า แมกเนทโตสเฟียร์ (magnetosphere) หรอื อาจพจิ ารณาจากระดบั อุณหภมู ใิ นชั้นบรรยากาศ ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 5 องคก์ ารอตุ ุนยิ มวทิ ยาโลก (World Meteorological Organization : WMO) ไดแ้ บ่งชั้นของบรรยากาศโดยอาศยั อณุ หภมู ิในช้นั บรรยากาศเป็นหลกั เกณฑส์ า้ คัญในการแบง่ ซ่งึ สามารถแบ่งช้ันบรรยากาศออก ได้เป็น 4 ชน้ั ดงั น้ี 1) โทรโพสเฟยี ร์ (Troposphere) 2) สเตรโตสเฟยี ร์ (Stratosphere) 3) มีโซสเฟียร์ (Mesosphere) 4) เทอรโ์ มสเฟยี ร์ (Thermosphere) ภาพที่ 5 การแบ่งชัน้ บรรยากาศของโลก แหลง่ ที่มา : http://old-book.ru.ac.th/e-book/g/GE410/chapter2.pdf ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 6 2.1 ชันโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) เป็นบรรยากาศช้ันต่้า ที่สุด ซ่ึงอยู่ถัดจากพื้นผิวโลกข้ึนไป ดังน้ันอากาศจึงมีการเปลี่ยนแปลงและ แปรปรวนได้ง่าย เป็นช้ันบรรยากาศท่ีมีความส้าคัญต่อมนุษย์โดยตรง ช้ันโทร โพสเฟียร์น้ีอยู่สูงจากพื้นผิวโลกในระดับต่างกัน บรรยากาศช้ันโทรโพสเฟียร์มี ความสูงจากพ้ืนผิวโลกโดยประมาณ 12 กิโลเมตร และท่ีขั้วโลกมีความสูง ประมาณ 8 กิโลเมตร การเปลี่ยนแปลงของอากาศในบรรยากาศชั้นน้ีจะมีผล ต่อมนษุ ย์ พืช และสตั ว์ทีอ่ าศยั อยู่บนพนื้ ผวิ โลก บรรยากาศชนั้ โทรโพสเฟยี ร์ประกอบด้วย ก๊าช ไอน้า และฝุ่นสะสม ตัวอยู่อย่างหนาแน่นซ่ึงจะไม่ปรากฏอยู่ในบรรยากาศช้ันอื่นๆ ก๊าชที่ส้าคัญคือ ไนโตรเจนและออกซิเจน อุณหภูมิจะลดลงจากระดับความสูงด้วยอัตรา ประมาณ 6.4 องศาเซลเซียสต่อระดับความสูง 1 กิโลเมตร อัตราการ เปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิดังกล่าวเรียกว่า อัตราการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ตามปกติ (Normal temperature lapse rate หรือ Environmental temperature lapse rate) บรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์จะมีทั้งการเคล่ือนท่ีของอากาศใน แนวนอนและแนวต้ัง บรรยากาศช้ันน้ีจึงมีความปั่นป่วนของอากาศมากกว่า บรรยากาศชั้นอื่น การเปล่ียนแปลงของลมฟ้าอากาศและการเกิดปรากฏการณ์ ต่างๆ ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในบรรยากาศช้ันน้ี เช่น มีเมฆ ฝน พายุ ฟา้ แลบ ฟ้าร้อง ชั้นบรรยากาศตอนบนสุดของชั้นโทรโพสเฟียร์เรียกว่า โทรโพพอส (Tropopause) ซึ่งเป็นชั้นบรรยากาศช้ันแคบๆ มีอุณหภูมิค่อนข้างคงที่และ การเคล่อื นท่ีของอากาศในแนวตงั้ จะหยดุ อยทู่ ี่บรรยากาศชนั้ นี้ ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 7 2.2 ชันสเตรโตสเฟยี ร์ (Stratosphere) บรรยากาศช้ันน้ีจะอยู่สูง จากบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟยี ร์ขึ้นไปประมาณ 12-50 กิโลเมตรจากพ้ืนผิวโลก เปน็ ช้นั บรรยากาศทีเ่ งียบสงบ อากาศจะเคลอื่ นทีใ่ นแนวนอนในลกั ษณะของลม พัด ลมจะพัดแรง ไม่มีการเคลื่อนท่ีของอากาศในแนวตั้ง เป็นเขตไม่มีพายุ ไม่มี เมฆ อากาศแห้ง ท้องฟ้าแจ่มใส อากาศคงที่ไม่แปรปรวน ไม่ได้รับความ กระทบกระเทือนจากการเปล่ียนแปลงของลมฟ้าอากาศ จึงเหมาะส้าหรับใช้ ประโยชน์ในกจิ การการบินได้ดี ในดา้ นอุณหภูมิเหนือชั้นโทรโพพอสข้ึนไป โดยปกติอณุ หภูมิจะคงท่ี เรื่อยไปจนถึงระดับสูง 20 กิโลเมตร ซ่ึงเรียกว่า ชั้นอุณหภูมิคงท่ี (Isothermal layer) จากนั้นอุณหภมู จิ ะเพมิ่ ข้ึนอย่างช้าๆตามระดับความสูงประมาณ 20-30 กิโลเมตรจากพื้นโลก บรรยากาศช้ันน้ีจะมีก๊าชโอโซนสะสมตัวอยู่มาก ก๊าช โอโซนน้ีท้าหน้าที่เป็นเกราะป้องกันบรรยากาศช้ันโทรโพสเฟียร์และพ้ืนโลก โดยจะดูดรังสีอุลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ส่วนใหญ่ไว้ ซึ่งรังสีน้ีอันตรายต่อ ชีวิตมนุษย์และสัตว์ โดยถ้าโลกได้รับรังสีน้ีมากจนเกินไปจะท้าให้แบคทีเรียถูก ท้าลายและผิวหนังของคนจะถูกเผาไหม้ท้าให้เป็นโรคเกรียมแดด (sunburn) สาเหตุท่ีอุณหภูมิสูงขึ้นในบรรยากาศชั้นสเตรโตสเฟียร์เน่ืองจากการดูดรับรังสี อุลตราไวโอเลตของชั้นโอโซน ตอนบนสุดของชั้นสเตรโตสเฟียร์ เรียกว่า สเตร โตพอส (Stratopause) ภาพที่ 6 อาการโรคเกรยี มแดด (sunburn) แหลง่ ที่มา : https://affderm.com/2018/05/10/sunburn-causes-symptoms-and-treatment/ ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 8 2.3 เมโซสเฟียร์ (Mesosphere) ช้ันบรรยากาศน้ีอยู่สูงจากพื้น โลกขึ้นไปประมาณ 50-80 กิโลเมตร ในระดับความสูงประมาณ 50 กิโลเมตร อุณหภูมิจะต้่าประมาณ 0 องศาเซลเซียส หลังจากนั้นอุณหภูมิจะลดลงตาม ระดับความสูง จนกระทั่งถึงบริเวณสูงสุดของบรรยากาศช้ันน้ีท่ีเรียกว่า เมโซ พอส (Mesopause) อณุ หภูมจิ ะลดลงต้่าถึง 0 องศาเซลเซียส ดาวตกส่วนใหญ่ จะถูกเผาไหม้และแตกกระจายเป็นส่วนในบรรยากาศชนั้ นี้ 2.4 เทอร์โมสเฟียร์ (Themosphere) เป็นบรรยากาศชั้นบนสุด บรรยากาศช้ันนี้จะพบอยู่เหนือบรรยากาศช้ันเมโซพอสท่ีระดับความสูง 80 กิโลเมตรจากพื้นโลกข้ึนไป ในบรรยากาศชั้นน้ีอณุ หภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตามระดบั ความสูง ท้ังนเ้ี นื่องจากการดูดซับรงั สีอุลตร้าไวโอเลตโดยอะตอมของ ออกซิเจน ที่ระดับความสูงประมาณ 350 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศ อาจสงู ขึ้นประมาณ 1,200 เคลวิน (926.85 องศาเซลเซียส) บางครั้งเราเรียกบรรยากาศที่ระดับความสูง 80-400 กิโลเมตร ว่า “ไอโอโนสเฟียร์” (Ionosphere) เนื่องจากก๊าชในบรรยากาศชั้นน้ีจะมีลักษณะ เป็นประจุไฟฟ้าโดยจะมีประโยชน์ในการสะท้อนคล่ืนวิทยุส้าหรับการสื่อสาร โทรคมนาคม แหล่งทม่ี า : https://www.trueplookpanya.com/knowledge/content/66583/-blog-blo-sciear-sci- ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 9 3. ความส้าคญั ของบรรยากาศต่อโลก อากาศท่ีห่อหุ้มอยู่รอบโลกมีอยู่ตั้งแต่พ้ืนดินข้ึนไปจนถึงระดับสูง จากพื้นโลกในท้องฟ้า โดยระดบั ใกลพ้ ืน้ ดนิ อากาศจะมีความหนาแน่นมาก ส่วน ในระดบั ท่ีสูงจากพน้ื ดินข้นึ ไปอากาศจะเริ่มเบาบางลง บรรยากาศมคี วามส้าคัญ ต่อส่ิงมีชีวิตต่างๆบนพื้นผิวโลก กล่าวคือมนุษย์สามารถด้ารงชีวิตอยู่ได้โดย ปราศจากอาหารเป็นเวลา 1 สัปดาหห์ รือปราศจากน้าเป็นเวลา 3 วัน แต่จะไม่ สามารถด้ารงชีวิตอยู่ได้ถ้าขาดอากาศเพียงนาทีเดียว นอกจากนี้อากาศยังมี ความจา้ เป็นในการหายใจส้าหรบั มนษุ ย์ สตั ว์ และส่งิ มีชีวิตต่างๆ บรรยากาศยัง มีหน้าที่ช่วยปกป้องโลก เช่น ท้าหน้าที่คล้ายเครื่องบังคับอุณหภูมิและร่มบัง แสงจากดวงอาทิตย์ ท้าให้พื้นโลกไม่ร้อนหรือเย็นจนเกินไปเหมาะแก่การ ด้ารงชีวิตของพืชและสัตว์ บรรยากาศเป็นเสมือนร่มที่คอยปกป้องไม่ให้ สิ่งมีชีวิตบนพ้ืนผิวโลกได้รับอันตรายจากรังสี ได้แก่ รังสีอุลตร้าไวโอเลต รังสี เอกซ์ รังสคี อสมกิ ตลอดจนเทหว์ ตั ถุตา่ งๆ จากอวกาศที่ไมเ่ ปน็ ผลดตี อ่ สงิ่ มีชวี ิต บรรยากาศท้าหน้าท่ีเป็นตัวจักรส้าคัญในการปกป้องผิวโลกไม่ให้มี อุณหภูมิสูงเกินไปคล้ายเรือนกระจกในเรอื นเพาะปลูกพืชในเขตหนาวโดยยอม ให้รังสีจากดวงอาทิตย์บางช่วงคล่ืนผ่านเข้ามายังพื้นผิวโลก เมื่อพ้ืนโลกได้รับ รังสีจากดวงอาทิตยจ์ ะแผร่ งั สีออกไปแต่เป็นรังสีคล่ืนยาว รังสีคล่ืนยาวท่ีส่งออก มาจากพ้ืนโลกจะถูกบรรยากาศและไอน้าดูดเก็บความร้อนเอาไว้ ท้าให้โลกมี ความอบอ่นุ เหมาะกับการด้ารงชีวิต หากบรรยากาศไม่กักเก็บและช่วยระบาย ความร้อนแล้วพ้ืนโลกจะร้อนจนเกินไปในเวลากลางวันและจะหนาวเกินไปใน เวลากลางคืน แหล่งที่มา : https://www.thairath.co.th/news/foreign/1547710 ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 10 4. เมฆ เมฆ หมายถึง กลุ่มละอองน้าขนาดเล็กท่ีเกิดจากการควบแน่นของ กลุ่มอากาศที่ถูกยกตัวขึ้น ผ่านความสูงเหนือระดับควบแน่นและมีอุณหภูมิลด ตา้่ กวา่ จดุ นา้ คา้ ง โดยท่ัวไปน้าบริสุทธิ์และไอน้าจะโปร่งแสงไม่สามารถมองเหน็ ได้ด้วยตาเปล่า แต่หยดน้าและผลึกน้าแข็งมีพื้นผิวซ่ึงสะท้อนแสงจนท้าให้ สามารถมองเห็นเป็นก้อนสีขาวและในบางคร้ังมุมตกกระทบของแสงและเงา จากเมฆชั้นบนหรือเมฆท่ีอยู่ข้างเคียงรวมถึงความหนาแน่นของหยดน้าในก้อน เมฆก็อาจท้าให้มองเห็นเมฆเป็นสีเทาเพราะมีความหนาแน่นมากจน แสงไม่ สามารถผ่านไปได้ 4.1 กระบวนการเกิดเมฆ การท่ีโลกได้รับความร้อนจากรังสีของ ดวงอาทิตย์ท้าให้พ้ืนผิวโลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น จนส่งผลให้กลุ่มอากาศลอยตัว สูงข้ึนและมีปริมาตรเพ่ิมขึ้นเน่ืองจากมีความกดอากาศลดลง จากน้ันเมื่อกลุ่ม อากาศลอยตัวสูงข้ึนไปเรื่อยๆ อุณหภูมิของอากาศก็จะลดลง ด้วยอัตรา 10 องศาเซลเซียสต่อความสูง 1,000 เมตร จนกระท่ังถึงความสูงระดับหน่ึง อุณหภูมิของกลุ่มอากาศลดลงเท่ากับอุณหภูมิของส่ิงแวดล้อม กลุ่มอากาศจึง หยุดลอยตัว ณ จดุ ๆ นี้อากาศจะมีสภาพอ่ิมตัวด้วยไอน้าเน่ืองจากมีอุณหภูมิต้่า กว่าจุดน้าค้าง เรียกระดับความสูงนี้ว่า “ระดับการควบแน่น” หากกลุ่มอากาศ มีการลอยตัวสูงขึ้นต่อไปอีกจะมีอัตราการลดลงของอุณหภูมิเป็น 5 องศา เซลเซยี สตอ่ ความสูง 1,000 เมตร ภาพท่ี 7 กระบวนการเกดิ เมฆ แหล่งที่มา : http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/ air-stability ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 11 เม่ือกลุ่มอากาศยกตัวปริมาตรของอากาศจะเพ่ิมข้ึนและมีอุณหภูมิ ลดต่้าลง ถ้ากลุ่มอากาศมีอุณหภูมิต้่ากว่าสภาวะแวดล้อม กลุ่มเมฆดังกล่าวจะ จมตัวกลับสู่ท่ีเดิม เน่ืองจากมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศโดยรอบ และจะ ยกตัวสูงข้ึนจนเหนือกว่าระดับควบแน่น ก่อให้เกิดเมฆในแนวราบและไม่ สามารถยกตัวต่อไปได้อีก เรียกสภาวะเช่นน้ีว่า “อากาศมีเสถียรภาพ” (Stable air) ซ่ึงมักเกิดขึ้นในช่วงเวลาท่ีมีอณุ หภูมิต้่าหรือช่วงเวลาตอนเช้า แต่ ในวนั ท่ีมีอากาศร้อนกล่มุ อากาศจะยกตัวขนึ้ อย่างรวดเรว็ แม้จะมีความสูงเหนือ ระดับควบแน่นข้ึนไปแล้วก็ตาม กลุ่มอากาศก็ยังมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศ โดยรอบ จึงลอยตัวสูงขึ้นไปอีกท้าให้เกิดเมฆก่อตัวในแนวตั้ง เช่น เมฆคิวมูลัส และเมฆคิวมูโลนิมบัส เรียกสภาวะเช่นน้ีว่า “อากาศไม่มีเสถียรภาพ” (Unstable air) อากาศไม่มีเสถียรภาพมักเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่มีอุณหภูมิสูง หรอื ชว่ งเวลาบ่ายของฤดรู อ้ น การควบแน่นของเมฆต้องอาศัยอนุภาคเล็กๆ ที่ลอยอยู่ในอากาศ เป็นแกนควบแน่น (Condensation nuclei) เพอ่ื ให้ไอน้าในอากาศเกาะตัวจึง จะเกิดการควบแน่นได้ หากปราศจากแกนการควบแน่นแล้ว ไอน้าไม่สามารถ ควบแน่นได้แม้ว่าจะมีความชื้นสัมพัทธ์มากก็ตาม อนุภาคแกนกลางการ ควบแน่นมีขนาดประมาณ 0.2 ไมครอน ละอองน้าขนาดเล็กมีขนาด 20 ไมครอน ละอองน้าขนาดใหญม่ ขี นาด 50 ไมครอน หยดน้าฝนมีขนาดประมาณ 2,000 ไมครอน โดยการเปล่ียนแปลงขนาดของละอองน้าจะข้ึนอยู่กับปัจจัย ต่างๆ ได้แก่ การควบแน่นซ้าหลายครั้งบนละอองน้าและการเคลื่อนท่ีชนกัน ของละอองน้าเนอื่ งจากความปนั่ ปว่ นของกระแสลม ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 12 แรงที่กระท้าต่อละอองน้าในเมฆมีอยู่ 2 ชนิด ได้แก่ แรงโน้มถ่วง ของโลก (Gravitational force) และ แรงลอยตวั (Buoyant force) ซึ่งทศิ ทาง ของแรงทั้งสองจะสวนทางกนั หากแรงลอยตัวมีคา่ มากกว่าแรงโน้มถ่วงของโลก จะท้าให้ละอองน้าลอยตัวอยู่ในเมฆได้ แต่ถ้าแรงโน้มถ่วงของโลกมีค่ามากกว่า แรงลอยตัวของละอองน้าจะตกลงมาเปน็ หยาดน้าฟา้ 4.2 ปัจจัยที่ท้าให้เกิดการยกตัวของกลุ่มอากาศ การยกตัวของ กลุ่มอากาศส่งผลต่ออุณหภูมิในอากาศ ซึ่งจะลดลงตามระดับความสูงของชั้น บรรยากาศและเป็นกระบวนการส้าคัญท่ีก่อให้เกิดเมฆ โดยปัจจัยท่ีก่อให้เกิด การยกตัวของกลมุ่ อากาศ มีดงั นี้ 4.2.1 การพาความร้อน พื้นผวิ ของโลกมคี วามแตกต่าง กันจึงมีการดูดกลืนและคายความร้อนไม่เท่ากัน ท้าให้กลุ่มอากาศท่ีลอยอยู่ เหนือพื้นผิวโลกมีอุณหภูมิแตกต่างกันไปด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงฤดูร้อน กลุ่มอากาศท่ีมีอุณหภูมิสูงมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศในบริเวณโดยรอบ จึงลอยตัวสูงขึ้น เช่น ในวันท่ีอากาศร้อน นกเหยี่ยวสามารถลอยตัวอยู่เฉยๆ ได้ โดยไม่ตอ้ งขยับปกี ตวั อย่างของเมฆทเี่ กิดจากกระบวนการนี้ ไดแ้ ก่ ควิ มูลสั สตราโตคิวมูลัส และคิวมโู ลนมิ บัส เป็นต้น ภาพที่ 8 การพาความรอ้ นข้นึ ส่อู ากาศ แหล่งที่มา : http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/air-stability ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 13 4.2.2 สภาพภูมิประเทศ เมื่อกระแสลมปะทะภูเขา อากาศจะลอยสูงข้ึนจนถึงระดับควบแน่นก็จะเปล่ียนสถานะกลายเป็นหยดน้า จะเห็นได้ว่าบนยอดเขาสูงมักมีเมฆปกคลุมอยู่ท้าให้ยอดเขามีความชุ่มชื้นและ อุดมไปด้วยป่าไม้ เมื่อกระแสลมพัดผ่านยอดเขาไป อากาศแห้งท่ีสูญเสียไอน้า ไปจะจมตัวลงจนมีอณุ หภูมิสูงขึ้น ภูมิอากาศบริเวณหลังภูเขาจึงเป็นเขตที่แห้ง แล้ง เรียกว่า “เขตเงาฝน” ตัวอย่างของเมฆท่ีเกิดจากกระบวนการนี้ ได้แก่ ควิ มลู สั และคิวมูโลนมิ บัส เปน็ ต้น แหล่งทีม่ า : http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/air-stability ภาพที่ 9 การเกดิ เมฆและเขตเงาฝน 4.2.3 อากาศบีบตัว เมื่อกระแสลมพัดมาปะทะกัน อากาศจะยกตัวขึ้นท้าให้อณุ หภูมิลดต้่าลงจนเกิดอากาศอิ่มตัว ไอน้าในอากาศ จะควบแน่นเปน็ หยดน้ากลายเปน็ เมฆ เมฆท่เี กิดจากกระบวนการนี้ ไดแ้ ก่ เซอร์ โรควิ มูลสั อัลโตควิ มูลัส อัลโตสเตรตัส สตราโตคิวมลู สั และสเตรตสั แหลง่ ทมี่ า : http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/air-stability ภาพที่ 10 การเกดิ เมฆโดยการบบี ตวั ของอากาศ ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 14 4 . 2 . 4 . ก า ร เ กิ ด แ น ว ป ะ ท ะ ข อ ง ม ว ล อ า ก า ศ มวลอากาศ (Air mass) หมายถึง กอ้ นของอากาศที่มีอณุ หภูมิและปริมาณไอน้า อากาศสมา่้ เสมอ อาจกระจายตวั เปน็ บรเิ วณกว้างและคงสภาพได้ยาวนาน มวล อากาศมีคุณสมบัติแตกต่างกันไปแต่ละพื้นที่ แบ่งออกได้เป็น 2 ชนิด คือ มวล อากาศเยน็ (Cold air mass) และมวลอากาศอุน่ (Warm air mass) การเกิดแนวปะทะของมวลอากาศเกิดจากอากาศร้อนมีความ หนาแน่นต่า้ กว่าอากาศเยน็ เม่ืออากาศร้อนปะทะกับอากาศเย็น อากาศร้อนจะ ลอยข้ึนและมีอุณหภูมิลดต่้าลงจนถึงระดับควบแน่นท้าให้เกิดเมฆและฝน ซ่ึง สามารถพบไดใ้ นข่าวพยากรณ์อากาศว่า “ลม่ิ ความกดอากาศสูง” ปะทะกับร่อง ความกดอากาศต้่าซ่งึ ท้าใหเ้ กิดพายฝุ น ภาพที่ 10 การเกิดแนวปะทะของมวลอากาศ แหลง่ ท่มี า : http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/air-stability ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 15 4.3 ชนดิ ของเมฆ การแบ่งชนิดของเมฆสามารถแบ่งตามรูปร่างลักษณะและความสูง ได้ดงั นี้ 1. แบง่ ตามลกั ษณะของเมฆ สามารถแบง่ ได้ 3 ประเภท คอื 1. เมฆคิวมลู ัส (Cumulus Cloud) มีรูปร่างลักษณะ เปน็ เมฆก้อน ภาพท่ี 11 เมฆคิวมลู สั แหลง่ ทีม่ า : https://th.wikipedia.org/wiki 2. เมฆสเตรตัส (Stratus cloud) มีรูปร่างลักษณะ เปน็ เมฆแผ่นหรือเมฆชน้ั ภาพท่ี 12 เมฆสเตรตัส แหลง่ ท่มี า : https://thecloudcloud.weebly.com ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 16 3. เมฆเซอรัส (Cirrus Cloud) มีรูปร่างลักษณะเป็น เมฆที่เป็นรว้ิ ๆคล้ายขนสัตว์ ภาพท่ี 13 เมฆเซอรัส แหลง่ ท่ีมา : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere 2. แบ่งตามระดับความสงู สามารถแบ่งไดเ้ ป็น 4 ประเภทใหญ่ๆ คอื เมฆชันสูง (High Clouds) จะอยู่ที่ความสูง 6,000 – 18,0000 เมตรขน้ึ ไป สว่ นใหญจ่ ะเป็นผลึกน้าแข็ง เนื่องจากอยู่ท่ีระดับสูงมากมีสีขาวหรือ เทาออ่ น เมฆระดบั สูงมีอยู่ 3 ชนิด ดงั นี้ 1. เมฆเซอรสั (Cirrus Cloud) มีลักษณะเป็นแผ่นบางสีขาวหรือสีเทาอ่อนดวงอาทิตย์ สามารถ ส่องผ่านไดอ้ ย่างดี เกดิ จากผลึกน้าแข็งขนาดเล็กมีหลายๆรูปทรง เช่น เป็นฝอย เปน็ ปุยคลา้ ยใยไหม คลา้ ยขนนกบางๆ หรอื เป็นหางยาว ภาพที่ 14 เมฆเซอรสั แหลง่ ทม่ี า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 17 2. เมฆเซอโรสควิ มูลัส (Cirrocumulus Cloud) มีลกั ษณะเปน็ สขี าวกอ้ นเลก็ ๆ คลา้ ยระลอกนนุ่ หรือปุยนุ่น ภาพที่ 15 เมฆเซอโรสควิ มลู สั แหลง่ ท่มี า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere 3. เมฆเซอโรสเตรตสั (Cirrostratus Cloud) มีลักษณะคล้ายกับเมฆเซอรัสแต่จะแผ่ออกเป็นแผ่นเย่ือบางๆ ต่อเนื่องเป็นแผ่นตามทิศทางของลมในระดับสูง เมฆชนิดน้ีท้าให้เกิดวงแสง รอบๆดวงอาทิตย์หรือดวงจนั ทร์ เรยี กวา่ การทรงกรต ภาพท่ี 16 เมฆเซอโรสเตรตัส ภาพที่ 17 การเกดิ พระอาทติ ยท์ รงกรต แหล่งที่มา : https://www.scholarship.in.th/ แหลง่ ทีม่ า : http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/ dust-in-the-atmosphere phenomenon/halo ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 18 เมฆชันกลาง (Middle Cloud) จะอยู่ทีความสูงระหว่าง 2,000 – 8,000 เมตร มีอยู่ 2 ชนิดดังน้ี 1. เมฆอลั โตควิ มลู ัส (Altocumulus Cloud) มีลักษณะเป็นกลุ่มก้อนเล็กๆ มีลักษณะเป็นคล่ืนเป็นลอนคล้ายฝูง แกะท่ีอย่รู วมกนั เปน็ ก้อนเมฆสีขาวหรือสีเทา ภาพท่ี 18 เมฆอลั โตควิ มูลสั แหลง่ ทม่ี า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere 2. เมฆอัลโตสเตรตสั (Altostratus Cloud) มลี ักษณะเป็นแผน่ ปกคลุมบรเิ วณกวา้ ง บรเิ วณฐานเมฆจะเป็นสีเทา หรือสีฟ้า สามารถบังดวงอาทิตย์หรือดวงจันทร์ท้าให้เห็นเป็นฝ้าๆ อาจท้าให้ เกิดฝนละออง ภาพท่ี 19 เมฆอลั โตสเตรตสั แหลง่ ท่มี า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 19 เมฆชันต้่า (Low Clouds) จะอยู่ที่ความสูงไม่เกิน 2,000 เมตร มี อยู่ 3 ชนิด ดังน้ี 1. เมฆสเตรตรสั (Stratus Cloud) มีลักษณะเป็นแผ่นหรือเป็นชั้นสีเทา รวมตัวกันอยู่เป็นบริเวณไม่ กว้างมากนัก บางคร้ังอาจเกิดในระดับต่้ามากคล้ายหมอก จะเคลื่อนที่ตามลม ไดเ้ รว็ และอาจทา้ ใหเ้ กิดฝนละอองไดใ้ นบางคร้ังจะเหน็ ปกคลุมอยู่บนยอดเขา ภาพท่ี 19 เมฆสเตรตรสั แหล่งท่มี า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere 2. เมฆสเตรโตรคิวมูลัส (Stratocumulus Cloud) มีลักษณะเป็นก้อนกลมคล้ายเมฆคิวมูลัสแต่เรียงติดกันเป็นแถวๆ รวมกนั คล้ายคล่นื บางครั้งอาจจะแยกตัวเป็นกลุม่ ทป่ี ระกอบด้วยเมฆก้อนเล็กๆ จ้านวนมาก ภาพท่ี 20 เมฆสเตรโตรควิ มูลสั แหลง่ ท่มี า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 20 3. เมฆนมิ โบสเตรตัส (Nimbostratus Cloud) มีลักษณะเป็นแผ่นสีเทาเข้มปกคลุมเป็นบริเวณกว้างมาก ท้าให้ เกิดฝนหรือหิมะตกในบริเวณเล็กน้อยถึงปานกลางต่อเนื่องเป็นเวลานานๆได้ เมฆชนิดนไี้ ม่มีฟา้ แลบฟา้ ร้อง ภาพที่ 21 เมฆนิมโบสเตรตัส แหลง่ ทมี่ า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere 3. เมฆก่อตัวในแนวตัง (Clouds of Vertical Devalopment) จะเกิดเมื่อ อากาศเหนือพ้ืนดินเม่ือได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ อากาศร้อนจะลอยตัว สงู ขึน้ และเกิดเปน็ เมฆ มีอยู่ 2 ชนิด 1. เมฆคิวมลู สั (Cumulus Cloud) เป็นเมฆท่ีลอยตัวข้ึนช้าๆพร้อมกับอากาศท่ีลอยตัวสูงขึ้น ถ้าขยาย ขนาดใหญ่ขึ้นเร่ือยๆ อาจพัฒนาเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัสได้ มีลักษณะหนาทึบ กระจดั กระจายเหมอื นกอ้ นส้าลี ภาพที่ 22 เมฆควิ มลู สั แหล่งทมี่ า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 21 2. เมฆควิ มูโนลิมบัส (Cumulonimbus Cloud) มีลักษณะเป็นเมฆหนาก้อนใหญ่ก่อตัวสูงมาก บางครั้งยอดเมฆจะ แผ่ออกเป็นรูปจึงท้าให้เกิดฝนตกหนัก ฟ้าแลบ ฟ้าร้องลมแรงบางคร้ังมีลูกเห็บ ตก บางทีอาจเรียกเมฆชนดิ นีว้ ่า เมฆฝนฟ้าคะนอง ภาพที่ 23 เมฆควิ มโู นลมิ บสั แหลง่ ทมี่ า : https://www.scholarship.in.th/dust-in-the-atmosphere ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

“บรรยากาศ” 22 เอกสารอ้างองิ ศนู ย์การเรียนร้วู ิทยาศาสตรแ์ ละโลกดาราศาสตร์. 2555. บรรยากาศ. แหลง่ ทมี่ า : http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/ cloud : สืบค้นเมือ่ วันท่ี 1 มถิ นุ ายน 2564. ศภุ าวิตา จรรยา. 2563. องคป์ ระกอบและการแบง่ ชนั้ บรรยากาศ. แหลง่ ทม่ี า : https://www.scimath.org/lesson- earthscience/item/11242-2019-12-19-07-25-37 : สบื คน้ เมื่อวันท่ี 10 มิถนุ ายน 2564. Antonia Cirjak. 2020. Where Does Dust In The Atmosphere Come From. Availables Source : https://www.worldatlas.com/articles/where-does- dust-in-the-atmosphere-come-from.html, June 8, 2021. ศูนยว์ ิทยาศาสตรเ์ พ่ือการศึกษานครพนม

ศนู ยว์ ทิ ยาศาสตร์เพือ่ การศกึ ษานครพนม 355 หมู่ 6 ตาบลหนองญาติ อาเภอเมือง จงั หวดั นครพนม 48000 โทรศพั ท์ 042-530780 โทรสาร 042-53081 https://www.nkpsci.ac.th