การจำแนกช นบรรยากาศ ช นท อ ณหภ ม ส งส ด

บรรยากาศโลกเป็นก๊าซหลายชนิดซึ่งล้อมรอบโลก โดยมีขอบเขตนับจากระดับน้ำทะเลขึ้นไปประมาณ 1,000 กิโลเมตร องค์ประกอบ ด้วยสามส่วนหลักๆ คือ แก๊ส ไอน้ำ และ อนุภาค

นอกจากบรรยากาศโลกช่วยให้พวกเราหายใจได้ ยังช่วยให้พวกเราอาศัยอยู่บนโลกนี้ได้โดยหลายทาง เช่น ป้องกันพวกเราจากรังสี UV ที่เป็นอันตราย ซึ่งมาจากดวงอาทิตย์ ทำให้ผิวของโลกมีอุณหภูมิประมาณ 33 องศาเซลเซียส ป้องกันความแตกต่างอย่างมากระหว่างอุณหภูมิตอนกลางวันและตอนกลางคืน

ความสำคัญ บรรยากาศของโลก

• ให้แก๊สออกซิเจนแก่สิ่งมีชีวิตในโลกเพื่อใช้ในกระบวนการหายใจและดำรงชีวิต
• ช่วยปรับอุณหภูมิบนพื้นผิวโลกให้เหมาะสมต่อการดำรงชีวิต เพื่อให้สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้
• ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีและอนุภาคต่าง ๆ ที่มาจากนอกโลก

การแบ่งชั้นบรรยากาศ

บรรยากาศไม่ได้แบ่งเป็นชั้นที่มองเห็นได้ แต่จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์สามารถแบ่งชั้นบรรยากาศได้เป็น 5 ชั้น ดังนี้

โทรโพสเฟียร์ (troposphere)

เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงจากพื้นดินขึ้นไปประมาณ 0-10 กม. อุณหภูมิจะค่อยๆลดลงตามระดับความสูง และเป็นชั้นที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศด้วย มีปรากฏการณ์ที่สำคัญ คือ ลม เมฆ พายุ หิมะ

สตราโทสเฟียร์ (stratosphere)

เป็นชั้นที่มีเสถียรภาพที่สุด มีความสูงตั้งแต่ 10-50 กม. อุณหภูมิในระดับล่างของชั้นนี้จะคงที่จนถึงระดับความสูง 20 กม. จากนั้นอุณหภูมิจะค่อย ๆ สูงขึ้น ชั้นนี้เป็นชั้นที่เครื่องบินจะบินเพราะไม่มีความแปรปรวนของสภาพอากาศและเครื่องบินทั้งหมดที่บินในชั้นนี้จะเป็นเครื่องบินไอพ่น บรรยากาศมีก๊าซโอโซนอยู่มากซึ่งจะช่วยสกัดแสงอัลตร้าไวโอเรต (UV) จาก ดวงอาทิตย์ไม่ให้มาถึงพื้นโลกมากเกินไป

มีโซสเฟียร์ (mesosphere)

เป็นช่วงบรรยากาศที่อยู่สูงจากพื้นดินในช่วง 50-80 กม.อุณหภูมิลดลงตามระดับความสูง อาจรวมเรียกบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโทสเฟียร์ และมีโซสเฟียร์ว่า โฮโมสเฟียร์

เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere)

ตั้งแต่ 80-600 กม. อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงแรกแล้วอัตราการสูงขึ้นจะลดลง อุณหภูมิจะอยู่ระหว่าง 227-1,727 องศา มีอากาศเบาบางมาก และมีแก๊สต่าง ๆ ซึ่งอยู่ในลักษณะที่เป็นอนุภาคประจุไฟฟ้าเรียกว่า ไอออน สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุบางชนิดได้ อาจเรียกบรรยากาศในชั้นนี้ว่า ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere)

เอกโซสเฟียร์ (exosphere)

เริ่มตั้งแต่ 600 กม.จากผิวโลกขึ้นไป บรรยากาศชั้นนี้เจือจางมากจนไม่ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศ องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแก๊สไฮโดรเจนและฮีเลียม ไม่มีรอยต่อที่ชัดเจนระหว่างบรรยากาศกับอวกาศ มีอุณหภูมิประมาณ 726 องศาเซลเซียส ถึงแม้อุณหภูมิจะสูง แต่ก็ไม่ได้ร้อนจนเกินไป

ชั้นบรรยากาศของโลก มีหลายชั้นกว่าที่เราคิด

หลายคนอาจสงสัยว่าเมื่อมองไปบนท้องฟ้านั้นนอกจากเมฆแล้วยังมีสิ่งใดอยู่บนท้องฟ้าและขนาดของท้องฟ้ามีความสูงขึ้นไปเท่าไหร่ อากาศที่เราหายใจนั้นประกอบไปด้วยแก๊สอะไรบ้าง รวมทั้งชั้นบรรยากาศนั้นมีทั้งหมดกี่ชั้น และสามารถปกป้องเราจากรังสีอัลตราไวโอเลต หรือรังสียูวี (UV) ได้อย่างไร ซึ่งสามารถหาคำตอบได้จากบทความนี้

ภาพที่ 1 ปีกเครื่องบินที่กำลังบินอยู่ในบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ ที่มา //pixabay.com , Free-Photos

ชั้นบรรยากาศ (Layers of atmosphere) ของโลกนั้นมีประโยชน์มากมายมหาศาลนอกจากจะช่วยปรับอุณหภูมิบนโลกให้เหมาะสมต่อการดำเนินชีวิตแล้วยังสามารถให้สิ่งมีชีวิตสามารถหายใจและดำรงชีวิตอยู่ได้และรวมทั้งยังเป็นตัวห่อหุ้มช่วยกันรังสีและอนุภาคต่าง ๆ ที่มาจากแสงอาทิตย์และสิ่งต่าง ๆ นอกโลกได้เช่น รังสี UV หรืออุกกาบาต

ภาพที่ 2 ภาพแสดงการแบ่งชั้นบรรยากาศ ที่มา //commons.wikimedia.org/wiki/File:Atmosphere_layers.jpg , cied.ucar.edu ete.cet.edu ,eo.ucar.edu

การแบ่งชั้นบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศนั้นมีหลายชั้นและมีสภาวะอากาศแต่ละชั้นที่แตกต่างกัน โดยการแบ่งชั้นบรรยากาศนั้นขึ้นอยู่กับว่าจะใช้ตัวแปรใดเป็นเกณฑ์ แต่สำหรับการศึกษาทางด้านอุตุนิยมวิทยานั้น จะแบ่งชั้นบรรยากาศแต่ละชั้นโดยใช้คุณสมบัติของแก๊สและอุณหภูมิเป็นตัวแปรสำคัญในการแบ่งชั้นโดยชั้นบรรยากาศสามารถแบ่งออกเป็นจำนวน 5 ชั้นมีรายละเอียดดังนี้

1. ชั้นโทรโพสเฟียร์ (Troposphere) มีระดับความสูง 0-10 กิโลเมตร เป็นชั้นบรรยากาศชั้นแรกที่ปกคลุมผิวโลกประกอบไปด้วยแก๊สหลายชนิดโดยหลายคนเข้าใจว่าส่วนประกอบหลักคือแก๊สออกซิเจน แต่ในความจริงมีปริมาณแก๊สไนโตรเจนถึงร้อยละ 78 ส่วนแก๊สออกซิเจนกลับเป็นอันดับสองร้อยละ 21 และที่เหลือเป็นแก๊สอาร์กอนปริมาณร้อยละ 0.93 แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 0.03 และแก๊สชนิดอื่น ๆ อีกประมาณร้อยละ 0.04 นอกจากนี้ยังมีสัดส่วนของไอน้ำและความร้อนในระดับสูงจึงส่งให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่าง ๆ เช่น ความชื้น ฝน พายุ ความกดอากาศ และเมฆหมอกเป็นต้น

2. ชั้นสตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) มีระดับความสูง 10-50 กิโลเมตร อุณหภูมิชั้นนี้ต่ำกว่าชั้นโทรโพสเฟียร์อย่างเห็นได้ชัดคือประมาณ -60 ถึง 10 องศาเซลเซียส ในชั้นนี้อากาศจะมีการเคลื่อนตัวอย่างช้า ๆ และไม่มีเมฆในชั้นนี้แล้วมีแต่ไอน้ำเพียงเล็กน้อยซึ่งชั้นนี้มีสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการที่จะให้เครื่องบินสามารถบินได้

3. ชั้นมีโซสเฟียร์ (Mesosphere) มีระดับความสูง 50-80 กิโลเมตร ชั้นนี้มีส่วนช่วยดูดซับรังสี UV ที่เล็ดรอดลงมาจากบรรยากาศชั้นบน ปริมาณอากาศในชั้นนี้เบาบางมากและอุณหภูมิต่ำไปถึง-120องศาเซลเซียส

4. ชั้นไอโอโนสเฟียร์ (Ionosphere) มีระดับความสูง 80-700 กิโลเมตร เป็นชั้นที่มีความสำคัญมากเนื่องจากเป็นชั้นที่ช่วยดูดซับรังสี UV จากดวงอาทิตย์ไม่ให้ตกไปสู่พื้นผิวโลกส่งผลให้อุณหภูมิมีผลตรงกันข้ามกับชั้นมีโซสเฟียร์โดยอุณหภูมิในชั้นนี้กลับสูงถึง 2,000 องศาเซลเซียสและในชั้นนี้เมื่ออนุภาคปกติกระทบกับรังสี UV จะทำให้เกิดการแตกตัวของอนุภาคเป็นประจุไฟฟ้าที่มีชื่อเรียกว่าประจุไฟฟ้าอิออนซึ่งทำให้เกิดแสงออโรรา (Aurora) หรือที่เราเรียกกันว่าแสงเหนือ (Northern Light) หรือแสงใต้ (Southern Light) นั่นเอง นอกจากนี้ประจุไฟฟ้าอิออนยังมีประโยชน์คือสามารถเป็นตัวกลางให้คลื่นวิทยุสามารถสื่อสารในปัจจุบัน เนื่องจากตัวของมันเองมีคุณสมบัติที่สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุได้

5.ชั้นเอ็กโซสเฟียร์ (Exosphere) มีระดับความสูง 700-800 กิโลเมตร สำหรับชั้นสุดท้ายนี้ มีแก๊สฮีเลียมแหละแก๊สไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบหลัก ในชั้นนี้มีอากาศที่เบาบางมากและไม่มีขอบเขตชัดเจนระหว่างชั้นบรรยากาศและอวกาศ

ภาพแสงออโรรา ที่มา //pixabay.com , Wikilmages

จะเห็นได้ว่าชั้นบรรยากาศนั้นมีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์เป็นอย่างมาก แต่อย่างไรก็ตามในภาวะปัจจุบันมนุษย์ได้ทำลายชั้นบรรยากาศโดยการปล่อยก๊าซพิษ สู่ชั้นบรรยากาศในหลาย ๆ ทาง เช่น โรงงานอุตสาหกรรม การก่อสร้าง และการคมนาคมขนส่ง ส่งผลให้อากาศเป็นมลพิษและเกิดฝุ่น PM 2.5 ส่งผลเสียต่อระบบการหายใจ ดังนั้นถึงเวลาแล้วที่หลายภาคส่วนจะมาช่วยกันดูแลสภาวะอากาศให้ดียิ่งขึ้น

แหล่งที่มา

Tim Sharp. (2017, 13 October). Earth's Atmosphere: Composition, Climate & Weather. Retrieved February 2, 2020, from //www.space.com/17683-earth-atmosphere.html

Elizabeth Borngraber. The layers of earth’s atmosphere. (1st ed). New York. The Rosen.

Holly Zell. (2017, 7 August). Earth's Atmospheric Layers. Retrieved January1, 2020, From //www.nasa.gov/mission_pages/sunearth/science/atmosphere-layers2.html

Catherine Chambers. Stickmen's Guide to Earth's Atmosphere in Layers. (1st ed). Minnesota. Lerner.

National weather service. Layers of the Atmosphere. Retrieved February 1, 2020, From //www.weather.gov/jetstream/layers