ความสำคัญของบรรยากาศ

ความสำคัญของบรรยากาศ

          บรรยากาศ หมายถึง อากาศที่อยู่รอบๆตัวเราและที่ห่อหุ้มโลกไว้ทั้งหมด โดยจะมีขอบเขตนับจากระดับน้ำทะเลขึ้นไปประมาณ 1,000 กิโลเมตร ซึ่งประกอบด้วยบรรยากาศชั้นต่างๆ บรรยากาศแต่ละชั้นจะมีองค์ประกอบแตกต่างกัน และมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกอากาศ หมายถึง บรรยากาศบริเวณใกล้พื้นผิวโลก และที่อยู่รอบๆตัวเรา โดยอากาศจะอยู่รอบๆ ตัวเรา โดยอากาศจะปกคลุมบริเวณพื้นที่น้อยกว่าบรรยากาศ อากาศประกอบด้วยแก๊สต่างๆ หลายชนิด อากาศมีความจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ถ้าไม่มีอากาศ สิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ นกจะบินไม่ได้ เราจะไม่ได้ยินเสียงเพราะคลื่นเสียงต้องอาศัยอากาศเป็นตัวกลางในการเคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดเสียงไปยังที่ต่างๆบรรยากาศมีความสำคัญดังนี้

  1)  ช่วยให้เกิดกระบวนการต่างๆ ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต
  2)  ช่วยปรับอุณหภูมิของโลกให้พอเหมาะกับกาดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต
  3)  ช่วยกรองรังสีอัลตราไวโอเลต (Ultraviolet) หรือรังสียูวีไม่ให้ผ่านลงมาถึงพื้นโลกมากเกินไป
  4)  ช่วยป้องกันภัยอันตรายต่างๆ ที่มาจากนอกโลก
  5)  ทำให้เกิดปรากฏการทางลมฟ้าอากาศ

บรรยากาศโลก

การแบ่งชั้นบรรยากาศ

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

 

การแบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้เกณฑ์อุณหภูมิ แบ่งได้ 5 ชั้น

1. โทรโพสเฟียร์(Troposphere) สูงจากพื้นดินสูงขึ้นไป 10 กิโลเมตร มีลักษณะดังนี้
– มีอากาศประมาณร้อยละ 80 ของอากาศทั้งหมด
– อุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ย 6.5 ๐C ต่อ 1 กิโลเมตร
– มีความแปรปรวนมาก เนื่องจากเป็นบริเวณที่ไอน้ำ เมฆ ฝน พายุต่างๆ ฟ้าแลบฟ้าร้องและฟ้าผ่า
          2. สตราโทสเฟียร์(Mesosphere) อยู่สูงจากพื้นดิน 10-50 กิโลเมตร มีอากาศเบาบาง มีเมฆน้อยมาก เนื่องจากมีปริมาณไอน้ำน้อยอากาศไม่แปรปรวน เครื่องบินบินอยู่ในชั้นนี้ มีแก๊สโอโซนมาก ซึ่งอยู่ที่ความสูงประมาณ 25 กิโลเมตร ช่วยดูดกลืนรังสีอัตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ไว้บางส่วน
          3. มีโซสเฟียร์(Mesosphere) สูงจากพื้นดินประมาณ 50-80 กิโลเมตร อุณหภูมิลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้นสุ ดเขตของบรรยากาศชั้นนี้เรียกว่า มีโซพอส ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ -140 ๐C เป็นบรรยากาศชั้นที่ส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรรอบโลก
           4. เทอร์โมสเฟียร์(Thermosphere) อยู่สูงจากพื้นดินประมาณ 80-500 กิโลเมตร ดาวตกและอุกาบาตร จะเริ่มลุกไหม้ในบรรยากาศชั้นนี้ อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วง 80-100 km จากนั้นอุณหภูมิจะค่อยๆ ลดลง โดยทั่วไป อุณหภูมิจะอยู่ในช่วง 227-1,727 ๐C บรรยากาศชั้นนี้มีความหนาแน่นของอนุภาคต่างๆ จางมาก แต่แก๊สต่างๆ ในชั้นนี้จะอยู่ในลักษณะที่เป็นอนุภาคที่ประจุไฟฟ้าเรียกว่า ไอออน สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุบางความถี่ได้ เรียกชื่ออีกอย่างหนึ่งว่า ไอโอโนสเฟียร์(Ionosphere)           5. เอกโซสเฟียร์(Exosphere) อยู่ในระดับความสูงจากผิวโลก 500 กิโลเมตรขึ้นไป ไม่มีแรงดึงดูดของโลก ดาวตกและอุกบาตรจะไม่ลุกไหม้ในชั้นนี้ เนื่องจากมีแก๊สเบาบางมาก จนไม่ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของบรรยากาศ

การแบ่งชั้นบรรยากาศ

แบ่งจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์สามารถแบ่งบรรยากาศออกเป็น 5 ชั้น  ดังนี้

1)    โทรโพสเฟียร์ (troposphere) คือ  ชั้นบรรยากาศที่เราอาศัยอยู่  มีระยะความสูงจากผิวโลกขึ้นไปไม่เกิน  10 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะค่อย ๆ ลดลงตามระดับความสูงโดยเฉลี่ยอุณหภูมิจะลดลงประมาณ  6.5 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร  เป็นชั้นบรรยากาศที่มีอากาศหนาแน่นและ มีไอน้ำมาก มีการเคลื่อนที่ของอากาศทั้งแนวระดับและแนวดิ่ง  ทำให้เกิดลักษณะลม ฟ้าอากาศต่าง ๆ เช่น มีหมอก เมฆ ฝน ลม พายุ เป็นบรรยากาศชั้นที่มีความสำคัญทางอุตุนิยมวิทยา

2)    สตราโตสเฟียร์ (stratosphere) คือ ชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับความสูงประมาณ   50 กิโลเมตร อุณหภูมิบรรยากาศชั้นนี้ค่อนข้างจะคงที่หรือสูงขึ้นเล็กน้อยตามความสูง          ที่เพิ่มขึ้น  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

การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติของแก๊สในบรรยากาศ สามารถแบ่งออกได้เป็น4ชั้นดังนี้

1. โทรโพสเฟียร์ (troposphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ในระดับความสูงโดยเฉลี่ยประมาณ 10 กิโลเมตร  จากระดับน้ำทะเล ประกอบด้วยส่วนผสมของแก๊สหลายชนิด และ   ไอน้ำเป็นส่วนใหญ่  แก๊สดังกล่าวได้แก่ แก๊ส ไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และ           แก๊สอื่น ๆ เป็นต้น
2. โอโซโนสเฟียร์ (ozonosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือระดับโทรโพสเฟียร์ขึ้นไป คือในช่วงระยะความสูง10-50 กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเล มีแก๊สโอโซนอยู่อย่างหนาแน่น ทำหน้าที่ช่วยดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตที่มาจากดวงอาทิตย์ไว้ จึงช่วยลดอันตรายที่จะเกิดขึ้นแก่มวลมนุษย์ได้
3. ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือระดับโอโซโนสเฟียร์ขึ้นไปประมาณ 50-600 กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเลประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่า ไอออน (ion) สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุความถี่ไม่สูงนักได้ เช่น วิทยุระบบ A.M. จึงเป็นประโยชน์ในการใช้วิทยุสื่อสารระยะไกลได้
4. เอกโซสเฟียร์ (exosphere) เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดของโลกมีอากาศเบาบางมากส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียม

การจัดจำแนกชั้นบรรยากาศ

      
         การจัดจำแนกชั้นบรรยากาศโดยใช้ส่วนประกอบของอากาศที่มีแก๊สต่างๆ เป็นเกณฑ์ จัดแบ่งชั้นบรรยากาศได้เป็น 4 ชั้น ดังนี้

1. โทรโพสเฟียร์ (troposhere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ตั้งแต่ส่วนที่ติดผิวโลกขึ้นไปในอากาศที่ระยะความสูง 10 กิโลเมตรโดยประมาณ
2) มีส่วนประกอบของอากาศที่สำคัญมากคือ ไอน้ำ โดยทั่วไปจะมีส่วนประกอบของอากาศตามปกติ
2. โอโซโนสเฟียร์ (ozonosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นของบรรยากาศที่อยู่ถัดจากบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปอีก ถึงระยะประมาณ 50-55 กิโลเมตรจากผิวโลก
2) บรรยกาศชั้นนี้จะมีปริมาณของแก๊สโอโซน () อยู่มากที่สุด อาจเรียกบรรยากาศชั้นนี้ว่า ชั้นโอโซน ก็ได้
3. ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ถัดจากชั้นโอโซโนสเฟียร์ขึ้นไปถึงระยะความสูงประมาณ 600 กิโลเมตรจากผิวโลก
2) มีปริมาณอิเล็กตรอนอิสระอยู่เป็นจำนวนมาก
3) ระยะจากผิวโลกขึ้นไปถึงชั้นไอโอโนสเฟียร์ พบว่าคลื่นความถี่ของวิทยุสามารถส่งสัญญาณไปได้ทั่วทุกหนทุกแห่งบนโลกไปได้ไกลเป็นระยะทางประมาณ 1,000 กิโลเมตร
4. เอกโซสเฟียร์ (exosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงสุดถัดจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ขึ้นไปถึงระยะความสูงกว่าผิวโลกประมาณ 660 กิโลเมตร
2) ในชั้นบรรยากาศนี้ความหนาแน่นขององค์ประกอบของอากาศจะมีน้อยลง