Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
ชั้นบรรยากาศต่างๆของโลก (การแบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเกณฑ์ แบ่งได้ 5…
ชั้นบรรยากาศต่างๆของโลก
บรรยากาศ (atmosphere)
หมายถึง อากาศในที่ต่าง ๆ ทั้งหมดซึ่งเป็นส่วนที่ห่อหุ้มโลกอยู่โดยรอบ จะอยู่สูงจากผิวโลกขึ้นไปประมาณ 800-1,000 กิโลเมตร บรรยากาศส่วนใหญ่จะหนาแน่นมากในระดับต่ำ ๆ และจะเจือจางลงเมื่อสูงขึ้นกล่าวคือบรรยากาศประมาณ 50% จะอยู่ในระยะไม่เกิน 5-6 กิโลเมตรจากผิวโลกอีก 25% อยู่สูงต่อขึ้นไปอีก 5 กิโลเมตร และต่อจากนั้นบรรยากาศจะเบาบางลง ประมาณครึ่งหนึ่งทุก ๆ 5 กิโลเมตรที่สูงขึ้นไป ถ้าจะประมาณน้ำหนักบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกไว้ทั้งหมดจะได้ประมาณ 5.1 x 1021 กิโลกรัม ซึ่งคิดเทียบเป็น 1 ในล้านส่วนของน้ำหนักทั้งหมดของโลก
อากาศ (Air)
หมายถึง อากาศที่อยู่ในบริเวณจำกัด หรืออากาศที่ปกคลุมอยู่ในบริเวณเนื้อที่ซึ่งสามารถกำหนดขอบเขตได้ เป็นส่วนที่อยู่เหนือตำแหน่งบนผิวโลก เช่น อากาศที่อยู่รอบตัวเราอากาศในห้องเรียน อากาศบริเวณชายทะเล บนพื้นดิน บนภูเขา หรือบริเวณหุบเขา เป็นต้น
การแบ่งชั้นบรรยากาศก็มีหลายหลายแบบแบ่งได้ทั้งหมดสี่แบบดังนี้ แบ่งจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์สามารถแบ่งบรรยากาศออกเป็น 5 ชั้น ดังนี้
1) โทรโพสเฟียร์ (troposphere) คือ ชั้นบรรยากาศที่เราอาศัยอยู่ มีระยะความสูงจากผิวโลกขึ้นไปไม่เกิน 10 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะค่อย ๆ ลดลงตามระดับความสูงโดยเฉลี่ยอุณหภูมิจะลดลงประมาณ 6.5 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร เป็นชั้นบรรยากาศที่มีอากาศหนาแน่นและ มีไอน้ำมาก มีการเคลื่อนที่ของอากาศทั้งแนวระดับและแนวดิ่ง ทำให้เกิดลักษณะลม ฟ้าอากาศต่าง ๆ
2) สตราโตสเฟียร์ (stratosphere) คือ ชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับความสูงประมาณ 50 กิโลเมตร อุณหภูมิบรรยากาศชั้นนี้ค่อนข้างจะคงที่หรือสูงขึ้นเล็กน้อยตามความสูงที่เพิ่มขึ้น เป็นชั้นบรรยากาศที่มีความชื้นและผงฝุ่นเล็กน้อย แต่จะมีแก๊สโอโซนในปริมาณมากซึ่งแก๊สนี้จะช่วยดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV)ไว้บางส่วนเพื่อไม่ให้รังสีอัลตราไวโอเลตลงมาสู่ผิวโลกมากเกินไป
3) มีโซสเฟียร์ (mesosphere) คือ ชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นสตราโตสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับความสูงประมาณ 80 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะลดลงตามระดับความสูง
4) เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere) คือ ชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นมีโซสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับความสูง 500 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้สูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงความสูง 100 กิโลเมตรแรก หลังจากนั้นอัตราการสูงขึ้นของอุณหภูมิจะลดลง บรรยากาศชั้นนี้ร้อนมาก คือ มีอุณหภูมิประมาณ 227-1,727 องศาเซลเซียส
5) เอกโซสเฟียร์ (exosphere) คือ ชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุดที่ห่อหุ้มโลก เริ่มตั้งแต่ 500 กิโลเมตรจากผิวโลกขึ้นไป บรรยากาศในชั้นนี้จะค่อย ๆ กลืนกับอากาศจนยากจะกำหนดลงไปได้ว่ามีขอบเขตเท่าใด บรรยากาศชั้นนี้มีโมเลกุลของแก๊สน้อยมากและเป็นแก๊สที่เบา เช่น แก๊สไฮโดรเจน และแก๊สฮีเลียม
-
การจัดจำแนกชั้นบรรยากาศโดยใช้ส่วนประกอบของอากาศที่มีแก๊สต่างๆ เป็นเกณฑ์ จัดแบ่งชั้นบรรยากาศได้เป็น 4 ชั้น ดังนี้
- โทรโพสเฟียร์ (troposhere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ตั้งแต่ส่วนที่ติดผิวโลกขึ้นไปในอากาศที่ระยะความสูง 10 กิโลเมตรโดยประมาณ
2) มีส่วนประกอบของอากาศที่สำคัญมากคือ ไอน้ำ โดยทั่วไปจะมีส่วนประกอบของอากาศตามปกติ
- โอโซโนสเฟียร์ (ozonosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นของบรรยากาศที่อยู่ถัดจากบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปอีก ถึงระยะประมาณ 50-55 กิโลเมตรจากผิวโลก
2) บรรยกาศชั้นนี้จะมีปริมาณของแก๊สโอโซน () อยู่มากที่สุด อาจเรียกบรรยากาศชั้นนี้ว่า ชั้นโอโซน
- ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ถัดจากชั้นโอโซโนสเฟียร์ขึ้นไปถึงระยะความสูงประมาณ 600 กิโลเมตรจากผิวโลก
2) มีปริมาณอิเล็กตรอนอิสระอยู่เป็นจำนวนมาก
3) ระยะจากผิวโลกขึ้นไปถึงชั้นไอโอโนสเฟียร์ พบว่าคลื่นความถี่ของวิทยุสามารถส่งสัญญาณไปได้ทั่วทุกหนทุกแห่งบนโลกไปได้ไกลเป็นระยะทางประมาณ 1,000 กิโลเมตร
- เอกโซสเฟียร์ (exosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงสุดถัดจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ขึ้นไปถึงระยะความสูงกว่าผิวโลกประมาณ 660 กิโลเมตร
2) ในชั้นบรรยากาศนี้ความหนาแน่นขององค์ประกอบของอากาศจะมีน้อยลง
-
-
ประโยชน์ของบรรยากาศ
เมื่อมองจากอวกาศไปยังขอบโลกในภาพที่ 1 จะเห็นว่าโลกของเรามีบรรยากาศเป็นแผ่นฝ้าสีฟ้าบางๆ ห่อหุ้มอยู่ ลึกลงไปเป็นกลุ่มเมฆสีขาวซึ่งเกิดจากน้ำในบรรยากาศ เมื่อเปรียบเทียบขั้นบรรยากาศซึ่งหนาเพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตร กับรัศมีของโลกซึ่งยาวถึง 6,353 กิโลเมตร จะเห็นว่าบรรยากาศของโลกนั้นบางมาก จึงมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงเป็นอย่างมาก หากมีภูเขาไฟลูกหนึ่งระเบิดขึ้น กระแสลมจะหอบหิ้วฝุ่นเถ้าภูเขาไฟให้ปลิวไปทั่วโลก หากเราเปลี่ยนแปลงกิจกรรมบนพื้นผิวโลก เราก็จะเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศด้วย ซึ่งจะตามมาด้วยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เช่น ภาวะโลกร้อน รูโอโซน
แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้อากาศกดทับกันลงมา เราเรียกน้ำหนักของอากาศที่กดทับกันว่า “ความกดอากาศ” (Air pressure) ความกดอากาศทำให้อากาศมีความหนาแน่น ดังนั้นยิ่งใกล้พื้นผิวโลกอากาศก็ยิ่งมีความหนาแน่น ภาพที่ 2 แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างความกดอากาศกับความหนาแน่นของอากาศ
ที่ระดับน้ำทะเลปานกลางมีความกดอากาศ 1013 กรัม/ตารางเซนติเมตร หรือ 1013 มิลลิบาร์
ที่ระยะสูง 5.6 กิโลเมตร ความกดอากาศลดลง 50%
ที่ระยะสูง 16 กิโลเมตร ความกดอากาศลดลงเหลือ 10%
ที่ระยะสูง 100 กิโลเมตร ความกดอากาศลดลงเหลือเพียง 0.00003% อย่างไรก็ตามองค์ประกอบของแก๊สแต่ละชนิดก็ยังคงเท่าเดิม ณ ความสูงระดับนี้แม้ว่าจะมีอากาศอยู่ แต่ก็มีความหนาแน่นน้อยกว่าสภาวะ สูญญากาศที่มนุษย์สร้างขึ้น
อากาศที่เราอาศัยอยู่ในชั้นโทรโพสเฟียร์ ความหนาแน่นของอากาศทำให้เรามีออกซิเจนเพียงพอต่อการหายใจ ความกดอากาศทำให้เลือดไม่ซึมออกจากร่างกาย แต่หากเราอยู่สูงขึ้นไปบนยอดเขา เช่น ดอยอินทนนท์ ภูเขาที่สูงที่สุดในประเทศไทย มีความสูง 2.5 กิโลเมตรเหนือระดับน้ำทะเลปานกลาง อากาศที่นั่นบางมากจนทำให้เราเหนื่อยง่าย และหากเราขึ้นไปอยู่บนยอดเขาเวอเรสต์ ยอดเขาที่สูงที่สุดในโลกบนเทือกเขาหิมาลัย ที่ความสูง 8.5 กิโลเมตร มนุษย์ไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากอากาศบางเกินไป แก๊สออกซิเจนไม่พอหายใจ ไอน้ำน้อยเกินไปร่างกายจะสูญเสียน้ำ และอุณหภูมิต่ำเกินกว่าที่ร่างกายจะทนทานได้
จากที่กล่าวมาข้างต้นจะเห็นว่า บรรยากาศชั้นล่างสุดมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตมาก ทว่าความจริงแล้ว บรรยากาศทุกชั้นทำหน้าที่เป็นเกราะคุ้มกันให้แก่สิ่งมีชีวิตบนพื้นโลกดังนี้
เทอร์โมสเฟียร์: บรรยากาศชั้นนอกสุดทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันรังสีแกมมาจากอวกาศ และรังสีเอ็กซ์จากดวงอาทิตย์ รังสีคลื่นสั้นเหล่านี้มีพลังงานสูงมากเมื่อปะทะกับโมเลกุลของอากาศ จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรของอะตอม กลายเป็นประจุ มีสมบัติในการสะท้อนคลื่นวิทยุในช่วงความถี่สูง (High Frequency)
มีโซสเฟียร์: บรรยากาศชั้นกลางมีความหนาแน่นของอากาศพอที่จะสร้างแรงเสียดทานให้กับอุกกาบาตที่ตกลงสู่โลก จนเกิดการลุกไหม้ทำให้เรามองเห็นเป็นดาวตก
สตราโตสเฟียร์: เมื่อแก๊สออกซิเจนในบรรยากาศชั้นนี้ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ตจากดวงอาทิตย์ จะแตกตัวเป็นออกซิเจนโมเลกุลเดี่ยว แล้วรวมตัวกับออกซิเจนโมเลกุลคู่ กลายเป็นแก๊สโอโซน (Ozone) ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้รังสีอัลตราไวโอเล็ตทะลุผ่านลงมาทำอันตรายสิ่งมีชีวิตที่อยู่บนพื้นผิวโลก
โทรโพสเฟียร์: มีแก๊สเรือนกระจก เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทน อยู่ประมาณ 1% ทำให้โลกมีความอบอุ่น กลางวันและกลางคืนมีอุณหภูมิไม่แตกต่างมากจนเกินไป ทำให้เกิดวัฏจักรน้ำ น้ำบนพื้นผิวโลกจึงมีครบทั้งสามสถานะ นอกจากนั้นแล้วบรรยากาศโลกยังโปร่งใสต่อคลื่นไมโครเวฟและคลื่นวิทยุบางความถี่ มนุษย์สามารถประโยชน์คลื่นทั้งสองชนิดในการติดต่อสื่อสาร