วิทยาศาสตร์

ชั้นบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศคืออะไร

     ชั้นบรรยากาศคือ  ชั้นของอากาศที่ล้อมรอบโลกและด้วยแรงดึงดูดของโลกทำให้ชั้นบรรยากาศคงสภาพอยู่ได้  ชั้นบรรยากาศมีความหนารวมแล้วประมาณ 310 ไมล์  อากาศในชั้น บรรยากาศแต่ละชั้นจะแตกต่างกัน  แต่ในทุก ๆ ชั้นล้วนเป็นส่วนสำคัญของสิ่งแวดล้อมของโลก

การแบ่งชั้นบรรยากาศ สามารถแบ่งออกได้ 4 แบบ ดังต่อไปนี้

     1. แบ่งชั้นบรรยากาศตามลักษณะและระดับความสูง

     2. แบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์

     3.แบ่งชั้fนบรรยากาศโดยใช้ก๊าซเป็นเกณฑ์

     4. แบ่งชั้นบรรยากาศทางอุตุนิยมวิทยา


1. แบ่งชั้นบรรยากาศตามลักษณะและระดับความสูง แบ่งได้ 2 ส่วน คือ

     1. ชั้นบรรยากาศส่วนล่าง เป็นส่วนที่อยู่ใกล้ผิวโลก อุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูงทุกระยะที่สูงขึ้น 100 เมตร อุณหภูมิจะลดลง 0.64 องศาเซลเซียสจนกว่าจะถึงบรรยากาศส่วนบน

          1. โทรโพสเฟียร์ (Troposphere) คือ บรรยากาศชั้นล่างสุดสูงจากผิวโลก 8 - 15 กิโลเมตร มีอิทธิพลต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมากที่สุด อากาศที่มนุษย์หายใจเข้าไปคืออากาศชั้นนี้ เมฆ  พายุ  ลม และลักษณะอากาศต่าง ๆ  เกิดขึ้นในบรรยากาศชั้นนี้  อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งและรวดเร็วกว่าบรรยากาศชั้นอื่น ๆ

          2. สตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ความสูง 15 - 50 กิโลเมตร บรรยากาศชั้นนี้มีก๊าซโอโซนเป็นส่วนประกอบอยู่ด้วย และก๊าซโอโซนนี้เอง ที่ทำหน้าที่ดูดซับรังสีอุลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์  ซึ่งเป็นรังสีอันตรายต่อผิวหนังของมนุษย์และพืช  ไม่ให้ส่องลงมากระทบถึงพื้นโลก   ก๊าซชนิดนี้เกิดจากการที่โมเลกุลของก๊าซออกซิเจนแตกตัว และจัดรูปแบบขึ้นใหม่เมื่อถูกรังสีจากดวงอาทิตย์ช่วยดูดซับรังสีเหนือม่วง ของแสงอาทิตย์ทำให้บรรยากาศอุ่นขึ้น เครื่องบินไอพ่นจะบินในชั้นนี้เนื่องจากมีทัศนวิสัยดี

         3. มีโซสเฟียร์ (Mesosphere) สูงจากพื้นดิน 50 - 80 กิโลเมตรเหนือชั้นโอโซน อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้นโดยอาจต่ำได้ถึง  83 องศาเซลเซียส อุกกาบาตหรือชิ้นส่วนหินจากอวกาศที่ตกลงมามักถูกเผาไหม้ในชั้นนี้ การส่งคลื่นวิทยุทั่วๆ ไปก็ส่งในชั้นนี้เช่นกัน

     2. บรรยากาศส่วนบน มีคุณสมบัติ ตรงข้ามกับบรรยากาศส่วนล่าง คือ แทนที่อุณหภูมิจะต่ำลงแต่กลับสูงขึ้นและยิ่งสูงยิ่งร้อน มาก บรรยากาศส่วนนี้จำแนกเป็น 3 ชั้นเช่นกัน คือ

          1. เทอร์โมสเฟียร์ (Thermosphere) สูง 80 - 450 กิโลเมตร ความหนาแน่นของอากาศจะลดลงอย่างรวดเร็วแต่อุณหภูมิจะสูงขึ้นมาก ซึ่งอาจสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส สามารถส่งวิทยุคลื่นยาวกว่า 17 เมตรไปได้ทั่วโลก โดยส่งสัญญาณจากพื้นโลกให้คลื่นสะท้อนกับชั้นไอออนของก๊าซไนโตรเจนและออกซิเจน ซึ่งถูกรังสีเหนือม่วงและรังสีเอกซ์ทำให้แตกตัว

          2. เอกโซสเฟียร์ (Exsphere) บรรยากาศชั้นนี้สูงจากพื้นโลกประมาณ 450 - 900 กิโลเมตร มีก๊าซอยู่น้อยมาก มนุษย์อวกาศจะต้องควบคุมบรรยากาศให้มีความดันเท่ากับความดันภายในร่างกาย ต้องสวมใส่ชุดที่มีก๊าซออกซิเจนเพื่อช่วยในการหายใจ ดาวเทียมพยากรณ์อากาศจะโคจรรอบโลกในชั้นนี้

          3. แมกเนโตสเฟียร์ (Magnetosphere) ชั้นนี้มีความสูงมากกว่า 900 กิโลเมตร ไม่มีก๊าซใดๆ อยู่เลย


2. แบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์ แบ่งได้ 4 ชั้นดังนี้

     1. โทรโพสเฟียร์ (Troposhere) อยู่ระหว่าง 0-10 กม. โดยอุณหภูมิจะค่อยๆลดลงตามความสูง โดยเฉลี่ยกม.ละ 6.5องศา c เป็นชั้นที่สำคัญมากเพราะเป็นบริเวณที่มีไอนำ เมฆ หมอก และพายุ

     2. สตราโตสเฟียร์ (Stratoshere) อยู่ระหว่างความสูง 10-50 กม. เป็นชั้นที่ไม่มีเมฆ มักใช้ในการเดินทางทางอากาศ โดยอุณหภูมิจะคงที่ จนถึงความสูง 50 กม. และจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอัตรา0.5 องศา c ต่อ1กม.

     3. เมโซสเฟียร์ (Mesosphere)  เป็นชั้นบรรยากาศระหว่าง 50-80 กม. โดยอุณหภูมิจะลดลงตามความสูง

     4. เทอร์โมสเฟียร์(Thermoshere) ตั้งแต่ 80-500กม. อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงแรกแล้วอัตราการสูงขึ้นจะลดลง อุณหภูมิจะอยู่ระหว่าง 227-1727 องศา c โดยชั้นนี้จะมีความหนาแน่นของอนุภาคต่างๆจางมาก แต่ก๊าซต่างๆ ในชั้นนี้จะอยู่ในลักษณะที่เป็นอนุภาคที่เป็นประจุไฟฟ้าเรียกว่า อิออน สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุได้ บรรยากาศในชั้นนี้ถือเป็นบริเวณที่เปลี่ยนจากบรรยากาศของโลกมาเป็นก๊าซระหว่างดาวที่เบาบาง และเป็นชั้นนอกสุดของบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลก เรียกว่า เอกโซสเฟียร์

     นอกจากนี้ ยังเรียก ชั้นโฮโมสเฟียร์ คือ ชื่อเรียกบรรยากาศชั้น โทรโพรสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์รวมกัน


3. แบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้ก๊าซเป็นเกณฑ์ แบ่งได้ 4 ชั้น คือ

     1. โทรโพสเฟียร์  เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ติดกับพื้นโลก สูง 0-10 กม. มีก๊าซที่สำคัญคือ ไอน้ำ

     2. โอโซโนสเฟียร์ เป็นชั้นบรรยากาศสูง10-50 กม. มีก๊าซที่สำคัญคือ โอโซน

     3. ไอโอโนสเฟียร์ เป็นชั้นบรรยากาศสูง 80-600 กม. มีสิ่งที่สำคัญคือ อิออน

     4. เอกโซเฟียร์  เป็นชั้นบรรยากาศซึ่งสูงตั้งแต่ 600 กม. ขึ้นไป โดยความหนาแน่นของอะตอมต่างๆ มีค่าน้อยลง


4. แบ่งชั้นบรรยากาศทางอุตุนิยมวิทยา แบ่งได้ 5 ชั้น ดังนี้

     1. บริเวณที่มีอิทธิพลความฝืด ระหว่าง 0-2 กม.

     2. โทรโพสเฟียร์ชั้นกลางและบน อุณหภูมิจะลดลงสม่ำเสมอ ตามความสูง

     3. โทรโพพอส เป็นเขตแบ่งว่า มีไอน้ำกับไม่มีไอน้ำ

     4. สตราโตสเฟียร์  มีโอโซนมาก

     5. บรรยากาศชั้นสูง คล้ายกับเอกโซสเฟียร์