กลจักรของบรรยากาศ

กลจักรสำคัญของบรรยากาศ

ดวงอาทิตย์ โลก บรรยากาศและไอน้ำ ทั้ง 4 สิ่งนี้เป็นองค์ประกอบใหญ่ของ กลจักรบรรยากาศ (atmospheric engine) อันมหึมา ซึ่งทำให้เกิดการหมุนเวียน (circulation) และเกิดปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของบรรยากาศหรือกาลอากาศ (weather phenomena) ขึ้นในโลกของเรา ดวงอาทิตย์ทำหน้าที่คล้ายเป็นเตาเชื้อเพลิงส่งความร้อนมายังพื้นโลก บริเวณพื้นโลกที่ได้รับความร้อนมากกว่า เช่น ที่บริเวณศูนย์สูตรก็จะทำให้บรรยากาศของบริเวณนั้นร้อนขึ้น เกิดการขยายตัว และลอยสูงขึ้นไป อากาศในบริเวณพื้นโลกที่ได้รับความร้อนน้อยกว่า และเย็นกว่าก็จะเคลื่อนตัวเข้ามาแทนที่ กรรมวิธีนี้ทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศขึ้น นอกจากนี้แล้ว การหมุนรอบตัวของโลกประมาณทุก ๆ 24 ชั่วโมง การเอียงของแกนหมุนของโลก การโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ประมาณ 365 วัน รวมทั้งคุณสมบัติและความแตกต่างของพื้นดินและพื้นน้ำของโลก ทั้งหมดที่กล่าวมานี้ จะทำให้การหมุนเวียนของบรรยากาศ ภูมิอากาศ และปรากฏการณ์ของบรรยากาศเกิดความยุ่งยากขึ้นนานาประการ และแตกแยกออกไปเป็นหลายต่อ หลายชนิด เช่น ลม ฝน พายุฟ้าคะนอง พายุไต้ฝุ่น เป็นต้น

ปัจจัยที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ของอากาศหรือกาลอากาศ การที่จะเกิดฝนตก พายุ หรือเมฆเต็มท้องฟ้านั้น จำต้องมีหลายสิ่งหลายอย่าง รวมกันเป็นต้นเหตุ สิ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์ของอากาศมี 4 อย่างด้วยกัน คือ
1. ดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นลูกไฟดวงใหญ่ (ดูเรื่องเกี่ยวกับดวงอาทิตย์) ดวงอาทิตย์เป็นสิ่งที่ให้ความร้อนแก่โลก ซึ่งมีทั้งพื้นดินและพื้นน้ำ ความร้อนจากดวงอาทิตย์ เป็นต้น เหตุที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของอากาศ
2. โลกของเราหมุนรอบตัวเองทำให้เกิดกลางวันซึ่งร้อน และเกิดกลางคืนซึ่งเย็นกว่า นอกจากนี้แล้ว โลกยังโคจรรอบดวงอาทิตย์ ด้วยระยะเวลาประมาณ 365 วัน (1 ปี) ต่อรอบการโคจรของโลกทำให้เกิดฤดูต่าง ๆ เช่น ฤดูร้อน ฤดูฝน ฤดูหนาว
3. น้ำซึ่งเป็นแหล่งเกิดไอน้ำ พื้นโลกของเรามีน้ำอยู่มาก ความร้อนจากดวงอาทิตย์ จะทำให้น้ำระเหยเป็นไอน้ำ และลอยขึ้นไปในอากาศ เพราะฉะนั้นในอากาศจึงมีไอน้ำอยู่เสมอไม่มากก็น้อย
4. อากาศหรือบรรยากาศ ซึ่งเป็นสิ่งที่เคลื่อนตัวและหอบเอาไอน้ำไปด้วย ทำให้เกิดปรากฏการณ์ของอากาศ ตามธรรมดาเรามองไม่เห็นอากาศ แต่เรารู้สึกว่ามีอากาศ เมื่อลมพัดถูกร่างกายของเรา เราคงเคยเห็นแล้วว่า ถ้าลมแรงจริง ๆ ลมอาจจะพัดให้ต้นไม้หรือเสาไฟฟ้าล้มได้

อากาศที่ห่อหุ้มโลกมีลักษณะการกระจายของความหนาแน่นและอุณหภูมิอย่างไร
ในตำแหน่งระดับผิวโลกอากาศมีความหนาแน่นมากที่สุด และจะเบาบางตามลำดับเมื่อสูงจากผิวโลก ในขณะเดียวกันความหนาแน่นของอากาศ จะมีค่ามากที่สุดบริเวณขั้วโลก และลดความหนาแน่นลงตามลำดับ โดยมีค่าน้อยที่สุดในบริเวณเส้นศูนย์สูตร
เนื่องจากโลกได้รับพลังงานความร้อนมากที่สุดในบริเวณศูนย์สูตร ดังนั้นอวกาศบริเวณศูนย์สูตร จะมีอุณหภูมิโดยเฉลี่ยสูงกว่าบริเวณอื่น ๆ และอากาศจะมีอุณหภูมิต่ำสุดบริเวณขั้วโลก โดยบริเวณศูนย์สูตรอุณหภูมิในฤดูร้อนเฉลี่ยประมาณ 30 C และบริเวณขั้วโลกประมาณ -1 C ส่วนในฤดูหนาวอุณหภูมิเฉลี่ยบริเวณศูนย์สูตรประมาณ 22 C และบริเวณขั้วโลกประมาณ -23 C สำหรับประเทศไทยอุณหภูมิเฉลี่ยในฤดูร้อนประมาณ 26 C ฤดูหนาวประมาณ 20 C ในขณะเดียวกันอุณหภูมิของอากาศบริเวณผิวโลก จะสูงกว่าอุณหภูมิของอากาศที่อยู่สูงขึ้นไปจากพื้นผิวโลก สำหรับอากาศบริเวณบ้านเรานั้น อุณหภูมิของอากาศจะลดลงประมาณ 6 – 7 C/1 กม.

พลังความร้อนที่บริเวณพื้นผิวโลกได้รับจากดวงอาทิตย์เฉลี่ยทั้งปี มีลักษณะการกระจายเป็นอย่างไร
พลังงานความร้อนสุทธิที่ผิวโลกได้รับจากดวงอาทิตย์ เฉลี่ยทั้งปีมีค่าแตกต่างกันตามตำแหน่งของละติจูด โดยในเขตละติจูดต่าง ๆ ระหว่าง 30 N – 30 S ผิวโลกได้รับพลังงานความร้อนเฉลี่ยประมาณ 140 W/m2 และลดลงเหลือประมาณต่ำกว่า 50 W/m2 ในบริเวณขั้วโลก ดังนั้นบริเวณในเขตละติจูดระหว่าง 30 N – 30 S จึงมีอากาศร้อนกว่าอากาศในบริเวณอื่น ๆ ตลอดทั้งปี