สาระสำคัญ

ตอนที่ 1
          1. บรรยากาศ คือ อากาศที่อยู่รอบ ๆ ตัวของสิ่งมีชีวิตและห่อหุ้มโลกของเราไว้ มีความสำคัญ คือ มีแก๊สที่จำเป็นสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต ช่วยให้โลกมีอุณหภูมิพอเหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิตที่จะอาศัยอยู่ได้  ช่วยป้องกันรังสีและอนุภาคต่าง ๆ ที่แผ่มาจากดวงอาทิตย์ ช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตจากสิ่งแปลกปลอมที่มาจากนอกโลก
          2. อากาศแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ อากาศแห้ง หมายถึง อากาศที่ไม่มีไอน้ำอยู่ด้วย และอากาศชื้น หมายถึง อากาศที่มีไอน้ำปนอยู่ด้วย อากาศเป็นของผสมประกอบด้วยแก๊สต่าง ๆ ได้แก่ ไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ
          3. การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์อุณหภูมิ แบ่งออกเป็น 4 ชั้น ได้แก่ โทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ เมโซสเฟียร์ และเทอร์โมสเฟียร์ 
          4. การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติของแก๊สในบรรยากาศ แบ่งเป็น 4 ชั้น ได้แก่ โทรโพสเฟียร์ โอโซ โนสเฟียร์ ไอโอโนสเฟียร์ และเอกโซสเฟียร์
          5. การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์อุตุนิยมวิทยา แบ่งเป็น 5 ชั้น ได้แก่ บริเวณที่มีอิทธิพลของความฝืด โทรโพสเฟียร์ชั้นกลางและชั้นบน โทรโพโพส สตราโตสเฟียร์ และบรรยากาศชั้นสูง

ตอนที่ 2  
          1. อุณหภูมิของอากาศเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลกขณะโคจรรอบดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดกลางวันกลางคืนและฤดูกาลต่าง ๆ
          2. อุณหภูมิของอากาศที่พื้นดินจะสูงกว่าอุณหภูมิที่ระดับสูงขึ้นไป เครื่องมือที่ใช้วัดอุณหภูมิ คือ เทอร์มอมิเตอร์
          3. วันที่อากาศมีความชื้นมาก น้ำจะระเหยได้ช้า ผ้าที่ซักไว้จะแห้งช้า วันที่อากาศมีความชื้นน้อย น้ำจะระเหยได้เร็ว ผ้าที่ซักไว้จะแห้งเร็ว ถ้าวันใดฝนตกอากาศยิ่งมีความชื้นมาก เราสามารถวัดความชื้นในอากาศได้จากไฮโกรมิเตอร์
          4. ความชื้นของอากาศมี 2 ลักษณะ คือ
                        1. ความชื้นสัมบูรณ์ คือ อัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำในอากาศกับปริมาตรของอากาศ ณ อุณหภูมิเดียวกัน
                        2. ความชื้นสัมพัทธ์ คือ สัดส่วนของปริมาณไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศขณะนั้นต่อปริมาณไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิและปริมาตรของอากาศเดียวกัน
          5. เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิและความกดอากาศลดลง เราวัดค่าความกดอากาศได้จากบารอมิเตอร์

ตอนที่ 3
          1. ลมฟ้าอากาศ คือ สภาวะของอากาศในช่วงเวลาสั้น ๆ เช่น ปริมาณฝนที่ตกเวลา 3 ชั่วโมง
          2. ปัจจัยที่ก่อให้เกิดลมฟ้าอากาศ ได้แก่ ดวงอาทิตย์ โลก แหล่งน้ำซึ่งทำให้เกิดไอน้ำ อากาศหรือบรรยากาศ
          3. ปรากฏการณ์ทางลมฟ้าอากาศที่สำคัญ ได้แก่ เมฆ หมอก ฝน หิมะ ลูกเห็บ ลม ลมมรสุม พายุหมุนเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนอง
          4. ประเทศไทยของเราได้รับอิทธิพลจากลมมรสุม 2 ชนิด คือ
                        1. ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ หรือลมมรสุมฤดูร้อน เกิดประมาณกลางเดือนตุลาคมถึงกลางเดือนตุลาคม ลมมรสุมนี้จะนำเอามวลอากาศชื้นจากมหาสมุทรอินเดียมาสู่ประเทศไทย ทำให้มีฝนตกชุกทั่วไป
                        2. ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ หรือลมมรสุมฤดูร้อน เกิดในช่วงกลางเดือนพฤษภาคมไปจนถึงกลางเดือนกุมภาพันธ์ ลมมรสุมนี้มีแหล่งกำเนิดจากบริเวณความกดอากาศสูงบนซีกโลกเหนือแถบประเทศมองโกเลียและจีน โดยพัดเอามวลอากาศเย็นมาปกคลุมประเทศไทย ทำให้มีอากาศหนาวเย็นและแห้งแล้งทั่วไป
          5. พายุหมุนเขตร้อน เกิดจากความกดอากาศ 2 บริเวณที่มีความแตกต่างกันมาก ส่งผลให้อากาศเคลื่อนตัว    จากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ การหมุนของโลกส่งผลให้กระแสลมพัดโค้งเข้าหาศูนย์กลาง โดยจะเกิดขึ้นในบริเวณมหาสมุทรและทะเลเขตร้อนเท่านั้น
          6. ลมฟ้าอากาศที่เปลี่ยนแปลงบนโลกทำให้เกิดปรากฏการณ์เอลนิโญและลานีญาในบริเวณมหาสมุทรแปซิฟิก ซึ่งส่งผลให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง อุณหภูมิของกระแสน้ำในมหาสมุทรสูงขึ้น และทำให้เกิดภัยธรรมชาติ

ตอนที่ 4
          1. การพยากรณ์อากาศ คือ การคาดหมายสภาวะอากาศล่วงหน้า โดยอาศัยข้อมูลจากสภาพกาลอากาศที่ได้รับจากสถานีตรวจอากาศ มี 3 ขั้นตอน คือ การตรวจอากาศ การสื่อสาร และการพยากรณ์อากาศ
          2. มลพิษทางอากาศเกิดจากสาเหตุสำคัญ 2 ประการ คือ สาเหตุทางธรรมชาติ และสาเหตุจากการกระทำของมนุษย์ ซึ่งมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลกทำให้เกิดฝนกรด เกิดรูโหว่ของโอโซน เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก และภาวะโลกร้อน
                        1. ฝนกรด เกิดจากแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (NO₂) และไนโตรเจนมอนอกไซด์ (NO) ทำปฏิกิริยากับน้ำในบรรยากาศก่อให้เกิดกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) และกรดไนตริก (HNO₃) ตะกอนของกรดเหล่านี้จะสะสมอยู่ในรูปของฝน หมอก และหิมะ เมื่อฝนกรดตกลงมาจะเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม
                        2. การทำลายโอโซนของชั้นบรรยากาศ คือ การที่แก๊สบางชนิด เช่น ออกไซด์ของไนโตรเจน มีเทน คลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) ถูกปล่อยขึ้นสู่บรรยากาศ และทำลายชั้นโอโซนจนเป็นช่องโหว่ ทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตส่องถึงพื้นโลกได้
                        3. ปรากฏการณ์เรือนกระจก เกิดจากแก๊สต่าง ๆ เช่น คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ คลอโรฟลูออโรคาร์บอน แก๊สเหล่านี้เรียกว่า แก๊สเรือนกระจก จะสะสมอยู่ในชั้นบรรยากาศและกั้นไม่ให้ความร้อนจากพื้นโลกผ่านขึ้นไปในบรรยากาศ ส่งผลให้โลกมีอุณหภูมิสูงขึ้น
                        4. ภาวะโลกร้อน คือ สภาวะที่อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกเพิ่มสูงขึ้น ทำให้ภูมิอากาศเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น เกิดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำฝน   ระดับน้ำทะเล และส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างกว้างขวาง
 

บรรยากาศ
ตอนที่ 1 บรรยากาศ

1. องค์ประกอบและการแบ่งชั้นบรรยากาศ
          โลกมีทั้งส่วนที่เป็นพื้นดิน พื้นน้ำ และอากาศซึ่งห่อหุ้มโลกอยู่ชั้นนอกสุด อากาศจะถูกดึงดูดไว้ด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก เราเรียกอากาศที่อยู่รอบตัวเรา และห่อหุ้มโลกของเราว่า บรรยากาศ




          อากาศหรือบรรยากาศ (atmosphere) มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก ดังนี้
                    1. ช่วยให้สิ่งมีชีวิตมีชีวิตอยู่ได้ เพราะอากาศจำเป็นต่อการหายใจของสิ่งมีชีวิต
                    2. ช่วยให้โลกมีอุณหภูมิพอเหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิตที่จะอาศัยอยู่ได้ คือ ไม่ร้อนจัดหรือเย็นจัดจนเกินไป
                    3. ช่วยป้องกันรังสีและอนุภาคต่าง ๆ ที่แผ่มาจากดวงอาทิตย์ เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต ซึ่งหากมนุษย์ได้รับในปริมาณมาก ๆ หรือได้รับติดต่อกันเป็นเวลานาน ๆ เซลล์ผิวหนังจะถูกทำลาย เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้เกิดโรคมะเร็งผิวหนังได้
                    4. ช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตจากสิ่งแปลกปลอมที่มาจากนอกโลก ได้แก่ อุกกาบาต และรังสีคอสมิก
                    5.  ช่วยให้เกิดลมฟ้าอากาศ การเปลี่ยนแปลงของดินฟ้าอากาศ เช่น อากาศร้อน อากาศหนาว ลมแรง ฝนตก เกิดพายุ มีผลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนโลก




                    5. ช่วยให้เกิดลมฟ้าอากาศ การเปลี่ยนแปลงของดินฟ้าอากาศ เช่น อากาศร้อน อากาศหนาว ลมแรง ฝนตก เกิดพายุ มีผลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนโลก

2. องค์ประกอบของอากาศ
          อากาศเป็นส่วนผสมของแก๊สต่าง ๆ รวมทั้งไอน้ำที่ระเหยมาจากแหล่งน้ำต่าง ๆ ด้วย นอกจากนี้ยังพบว่าอากาศปะปนไปด้วยสารแขวนลอยต่าง ๆ ทั้งที่เป็นละอองของของเหลว และอนุภาคของของแข็ง เช่น อนุภาคของเกลือจากทะเลและมหาสมุทร ฝุ่นผง เขม่าและควันจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงในการปรุงอาหาร และไอเสียจากเครื่องยนต์
          นักวิทยาศาสตร์แบ่งอากาศออกเป็น 2 ชนิด คือ อากาศแห้ง หมายถึง อากาศที่ไม่มีไอน้ำอยู่ด้วย และอากาศชื้น หมายถึง อากาศที่มีไอน้ำอยู่ด้วย
 

          โดยปกติแล้วจะไม่มีอากาศแห้งที่แท้จริง อากาศทั่วไปเป็นอากาศชื้น ถ้าอากาศชื้นมีน้ำหนัก 1 กิโลกรัม ก็จะมีไอน้ำปนอยู่ประมาณ 40 กรัม ดังนั้นจำนวนส่วนผสมของแก๊สอื่นตามตารางข้างต้นก็จะเปลี่ยนแปลงไปบ้าง
          ตามปกติในบรรยากาศมีไอน้ำอยู่ประมาณร้อยละ 0 ถึง 4 ของอากาศทั้งหมด ไอน้ำเป็นส่วนประกอบที่สำคัญมากเนื่องจากไอน้ำเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดฝน พายุ ฟ้าแลบ และฟ้าร้อง
          รายละเอียดของแก๊สต่าง ๆ ที่เป็นองค์ประกอบสำคัญของอากาศมีดังนี้
                    1. แก๊สไนโตรเจน (N₂) เป็นแก๊สที่มีปริมาณมากที่สุดในอากาศ มีสมบัติเป็นแก๊สเฉื่อย มีประโยชน์คือ ช่วยเจือจางออกซิเจนในอากาศให้พอเหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิตที่จะนำไปใช้ได้โดยไม่ก่อให้เกิดอันตราย นอกจากนี้ ไนโตรเจนยังเป็นธาตุที่เป็นอาหารของพืช โดยไนโตรเจนในดินจะช่วยให้พืชเจริญเติบโตได้ดี ในปมรากของพืชตระกูลถั่วมีแบคทีเรียที่ชื่อว่า ไรโซเบียม อาศัยอยู่ ซึ่งจะช่วยตรึงไนโตรเจนจากอากาศไปไว้ในดิน ทำให้ดินอุดมสมบูรณ์เหมาะที่จะทำการเพาะปลูกพืช
                    2. แก๊สออกซิเจน (O₂) เป็นแก๊สที่สิ่งมีชีวิตใช้ในการหายใจเข้าไป เพื่อนำไปสันดาปกับอาหารภายในเซลล์ แล้วให้พลังงานออกมา ซึ่งจะถูกเซลล์นำไปใช้ในการดำรงชีวิต นอกจากนี้แก๊สออกซิเจนในอากาศยังช่วยในการสันดาปกับเชื้อเพลิง แล้วให้พลังงานความร้อนและแสงสว่างออกมา และแก๊สออกซิเจนบางส่วนในอากาศจะถูกเปลี่ยนไปเป็นแก๊สโอโซนเพื่อใช้ในการดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์
                    3. แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) เป็นวัตถุดิบในการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นการสร้างอาหารของพืช โดยทำการสังเคราะห์ด้วยแสงโดยอาศัยคลอโรฟิลล์ อาหารที่ได้จาก ส่วนหนึ่งพืชจะนำไปใช้ อีกส่วนหนึ่งจะถูกเก็บไว้ เมื่อสัตว์กินพืชเข้าไป อาหารที่เก็บไว้ก็จะกลายเป็นอาหารของสัตว์ต่อไป




                    4. ไอน้ำ ไอน้ำในอากาศเกิดจากการระเหยของน้ำที่ผิวโลก โดยเฉพาะจากบริเวณ เช่น มหาสมุทร ทะเลสาบ แม่น้ำ ลำคลอง โดยจะมีปริมาณมากหรือน้อยตามแต่สถานที่ การเปลี่ยนแปลงของไอน้ำในอากาศเป็นสาเหตุให้เกิดเมฆ หมอก หิมะ ฝน และลูกเห็บ




           นอกจากที่กล่าวมานี้ องค์ประกอบอื่น ๆ ในอากาศส่วนใหญ่จะเป็นพวกแก๊สเฉื่อย เช่น แก๊สอาร์กอน นีออน ฮีเลียม ไฮโดรเจน และสารแขวนลอยในอากาศ เช่น ควันไฟ เขม่า และฝุ่นผงต่าง ๆ ซึ่งสารแขวนลอยต่าง ๆ เหล่านี้อาจมีการเปลี่ยนแปลงได้จากสาเหตุและปัจจัยต่าง ๆ ที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์ เช่น การเกิดมลพิษทางอากาศ การตัดไม้ทำลายป่า และการเกิดไฟป่า ทำให้สัดส่วนขององค์ประกอบของอากาศเปลี่ยนแปลงไป

3. การแบ่งชั้นบรรยากาศ
          นักวิทยาศาสตร์ได้จัดแบ่งลักษณะของชั้นบรรยากาศออกเป็นหลายลักษณะ โดยจำแนกตามลักษณะที่ปรากฏเด่นชัด ดังนี้

        การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์อุณหภูมิ




                  1. ชั้นโทรโพสเฟียร์ (troposphere) เป็นบรรยากาศที่อยู่ติดกับพื้นโลก มีแก๊สที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนโลก และปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของอากาศเกือบทั้งหมด เช่น ฝน เมฆ และพายุ เกิดอยู่ในบรรยากาศชั้นนี้ ลักษณะเด่นของบรรยากาศชั้นนี้ คือ อุณหภูมิจะค่อย ๆ ลดลงตามระดับความสูง โดยเฉลี่ยจะลดลงประมาณ 6.5 องศาเซลเซียสต่อ 1 กิโลเมตร การลดลงของอุณหภูมิกับความสูงนี้เรียกว่า อัตราการเปลี่ยนของอุณหภูมิตามความสูง
                   เขตของชั้นโทรโพสเฟียร์ที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรสูงประมาณ 16 ถึง 17 กิโลเมตร และที่ขั้วโลกประมาณ 8 ถึง 10 กิโลเมตร สุดเขตของโทรโพสเฟียร์เรียกว่า โทรโพพอส (tropopause) ในบริเวณเส้นศูนย์สูตร อุณหภูมิที่โทรโพพอสประมาณ 80 องศาเซลเซียส และบริเวณขั้วโลก อุณหภูมิที่โทรโพพอส ประมาณ -55 องศาเซลเซียส
                    2. ชั้นสตราโตสเฟียร์ (stratosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงจากโทรโพพอสขึ้นไปจนถึงระดับความสูงประมาณ 50 กิโลเมตร เป็นบรรยากาศที่ค่อนข้างเรียบ และไม่ค่อยมีความปั่นป่วน จึงเหมาะสำหรับให้เครื่องบินทำการบิน บรรยากาศชั้นนี้อุณหภูมิไม่ลดลงตามความสูง โดยอุณหภูมิในระดับล่างของชั้นนี้จะคงที่จนถึงระดับความสูง 20 กิโลเมตร หลังจากนั้นอุณหภูมิจะค่อย ๆ สูงขึ้นจนถึงระดับ 30–35 กิโลเมตร แต่ต่อจากนั้นไปอุณหภูมิก็จะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยอัตรา 0.5 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร ลักษณะเด่นของบรรยากาศชั้นนี้ คือ เป็นชั้นบรรยากาศที่มีแก๊สโอโซนอยู่ในปริมาณที่มีความเข้มข้นมากกว่าชั้นอื่น จึงสามารถดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตไว้ได้มาก นอกจากนี้บรรยากาศชั้นนี้มีความชื้นและผงฝุ่นเพียงเล็กน้อย สุดเขตของสตราโตสเฟียร์เรียกว่า สตราโตพอส (stratopause) ซึ่งอยู่สูงในราว 50–55 กิโลเมตร จากพื้นดิน
                    3. ชั้นเมโซสเฟียร์ (mesosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือสตราโตพอสขึ้นไปจนถึงระดับความสูงประมาณ 80 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะลดลงตามระดับความสูง สุดเขตของชั้นนี้เรียกว่า เมโซพอส (mesopause) อุณหภูมิของเมโซพอสจะอยู่ที่ประมาณ -140 องศาเซลเซียส จึงเป็นระดับที่มีความหนาวเย็นของบรรยากาศมากที่สุด วัตถุที่มีจากนอกโลก เช่น อุกกาบาตจะถูกเผาไหม้ในชั้นนี้
                    จากพื้นผิวโลกขึ้นไปถึงระดับสูงสุดของเมโซสเฟียร์ พอจะจัดได้ว่าเป็นระดับที่อากาศรวมเป็นเนื้อเดียวกัน ส่วนผสมของแก๊สต่าง ๆ เกือบคงที่ ยกเว้นไอน้ำและโอโซนซึ่งมีปริมาณที่แปรเปลี่ยนได้ เราอาจรวมเรียกบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ และเมโซสเฟียร์ว่า โฮโมสเฟียร์ (homosphere)
                    4. ชั้นเทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือเมโซพอสขึ้นไปจนถึงระดับ 400–500 กิโลเมตร มีอุณหภูมิสูงมากอยู่ในช่วง 227–1,727 องศาเซลเซียส เนื่องจากมีแก๊สที่ดูดกลืนรังสีจากดวงอาทิตย์ได้ดี ที่ระดับความสูงประมาณ 100 ถึง 300 กิโลเมตรของบรรยากาศชั้นนี้ พลังงานจำนวนมากจากดวงอาทิตย์จะทำให้โมเลกุลหรืออนุภาคส่วนใหญ่แตกตัวออกเป็นไอออนหรือมีประจุไฟฟ้า อากาศที่มีไอออนจะนำไฟฟ้าได้ดี จึงสามารถสะท้อนคลื่นวิทยุความต่ำได้ ช่วงนี้มีชื่อเรียกว่า ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere)  

          การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติของแก๊สในบรรยากาศ
                    โครงสร้างของบรรยากาศที่แบ่งชั้นบรรยากาศ โดยพิจารณาจากส่วนผสมของแก๊ส หรือปฏิกิริยาเคมีในบรรยากาศ แบ่งออกได้เป็น 4 ชั้น ดังนี้
                              1. โทรโพสเฟียร์ (troposphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ติดพื้นผิวโลกจนถึงระดับความสูงเฉลี่ยประมาณ 10 กิโลเมตร ส่วนผสมของบรรยากาศที่สำคัญในชั้นนี้คือ ไอน้ำ
                              2. โอโซโนสเฟียร์ (ozonosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือระดับโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับประมาณ 50–55 กิโลเมตร เป็นชั้นที่มีปริมาณโอโซนที่รวมตัวกันมากกว่าชั้นอื่น ๆ
                              3. ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่แก๊สเริ่มมีการแตกตัวเป็นอิเล็กตรอนและไอออนขึ้น ซึ่งไอออนเป็นอนุภาคอิสระ มีประจุไฟฟ้าบวกหรือลบ บรรยากาศชั้นนี้มีอิเล็กตรอนจำนวนมากและมากพอที่จะมีผลต่อการเคลื่อนที่ผ่านของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า สิ่งสำคัญในการเกิดการแตกตัวคือ ต้องเป็นบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ ระหว่างชั้นไอโอโนสเฟียร์กับพื้นผิวโลกนี้คลื่นวิทยุจะถูกสะท้อนไปมาซ้ำแล้วซ้ำอีก ทำให้สามารถส่งสัญญาณวิทยุจากสถานีหนึ่งไปยังอีกสถานีหนึ่งได้เป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร
                              4. เอกโซสเฟียร์ (exosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นไอโอโนสเฟียร์ ความหนาแน่นของอะตอมต่าง ๆ ในบรรยากาศชั้นนี้จะน้อยลง ๆ จนกระทั่งการชนกันระหว่างอนุภาคต่าง ๆ เกิดได้ยากมาก ระดับความสูงจริงของฐานเอกโซสเฟียร์นั้นไม่แน่นอน ชั้นบน ๆ ของบรรยากาศชั้นนี้มีไฮโดรเจนและฮีเลียมมาก

          การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติทางอุตุนิยมวิทยา




                    โครงสร้างของบรรยากาศที่แบ่งชั้นบรรยากาศ โดยพิจารณาจากการใช้สมบัติทางอุตุนิยมวิทยาเป็นเกณฑ์ แบ่งออกได้เป็น 5 ชั้น ดังนี้
                              1. บริเวณที่มีอิทธิพลของความฝืด เป็นชั้นที่นับจากบริเวณพื้นผิวโลกขึ้นไปถึงระดับความสูงประมาณ 2 กิโลเมตร บริเวณนี้การไหลเวียนของมวลอากาศได้รับอิทธิพลจากความฝืดและจากลักษณะของพื้นผิวโลกนั้นๆ โครงสร้างในชั้นนี้จะแปรเปลี่ยนตามความสัมพันธ์ของการถ่ายเทความร้อนระหว่างผิวของโลกกับอากาศในบริเวณนั้น ๆ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างบรรยากาศขึ้นอยู่กับละติจูดและภูมิประเทศเป็นสำคัญ
                              2. โทรโพสเฟียร์ชั้นกลางและชั้นบน เป็นชั้นบรรยากาศที่ความฝืดจะมีผลต่อการไหลเวียนของมวลอากาศน้อยลงมาก อุณหภูมิจะลดลงอย่างสม่ำเสมอเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น
                              3. โทรโพพอส เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ระหว่างโทรโพสเฟียร์กับสตราโตสเฟียร์ เป็นเขตของบรรยากาศที่แบ่งชั้นที่มีไอน้ำและไม่มีไอน้ำ
                              4. สตราโตสเฟียร์ เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเช่นเดียวกับสตราโตสเฟียร์ที่แบ่งโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์
                              5. บรรยากาศชั้นสูง เป็นชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้นไปจากสตราโตสเฟียร์ จนถึงขอบนอกสุดของบรรยากาศ

ตอนที่ 2 อุณหภูมิ ความชื้น และความกดอากาศ
          การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ความชื้น และความกดอากาศเป็นผลให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่าง ๆ โดยปัจจัยเหล่านี้จะเกิดการผันแปรไปตามลักษณะภูมิประเทศที่แตกต่างกันบนพื้นผิวโลก




1. อุณหภูมิ
          ขณะที่ดวงอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้าทางทิศตะวันออก อุณหภูมิจะลดลง (อากาศเย็น) เนื่องจากพื้นผิวโลกเย็นตัวลงหลังดวงอาทิตย์ตกในคืนที่ผ่านมา และเมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นสู่จุดสูงสุดในตอนกลางวัน พื้นผิวโลกจะได้รับความร้อนมากกว่าเวลาอื่น ๆ อุณหภูมิจึงเพิ่มขึ้น (อากาศร้อน) และเมื่อดวงอาทิตย์ตกทางทิศตะวันตกในตอนเย็น พื้นผิวโลกจะเย็นตัวลง ความร้อนก็ลดลง เราเรียกระดับความร้อนของอากาศที่เปลี่ยนไปนี้ว่า อุณหภูมิของอากาศ (air temperature) ซึ่งตรวจได้โดยใช้เทอร์มอมิเตอร์เป็นเครื่องมือวัด
          ในปีหนึ่ง ๆ อุณหภูมิของอากาศจะมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลก ทำให้เกิดกลางวัน กลางคืน และการโคจรรอบดวงอาทิตย์ทำให้เกิดฤดูกาลต่าง ๆ







          นอกจากนี้อุณหภูมิของอากาศที่ระดับความสูงจากผิวโลกขึ้นไปก็มีความแตกต่างกัน เช่น เราจะรู้สึกว่าอากาศบริเวณดอยหรือภูเขาสูงเย็นกว่าบริเวณพื้นดิน นั่นคือ อุณหภูมิของอากาศที่พื้นดินจะสูงกว่าอุณหภูมิที่ระดับสูงขึ้นไป โดยอุณหภูมิจะลดลง 6.5  °C ต่อความสูงที่เพิ่มขึ้น 1 กิโลเมตร

          อุณหภูมิของพื้นดินและพื้นน้ำ
                    พื้นดินและพื้นน้ำจะสามารถรับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ไว้ได้ไม่เท่ากัน โดยพื้นดินสามารถรับและคายความร้อนได้ดีกว่าพื้นน้ำ
                    การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบนพื้นดิน จะเกิดที่พื้นผิวดินมากกว่ามากกว่าใต้ดิน ดังนั้นใต้ผิวดินที่อยู่ลึกลงไปจึงมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้อยมาก เราจึงพบว่า น้ำในบ่อใต้ดินจะเย็นกว่าน้ำที่ผิวดิน

          การวัดอุณหภูมิ
          เครื่องมือที่นิยมใช้วัดอุณหภูมิในปัจจุบัน ได้แก่ เทอร์มอมิเตอร์ มีหน่วยวัดเป็นองศาเซลเซียส ซึ่งมีหลายรูปแบบ ดังนี้

                    1. เทอร์มอมิเตอร์ มีลักษณะเป็นหลอดแก้วปลายปิด ภายในบรรจุของเหลวที่เรียกว่า ปรอท เมื่ออากาศอุ่นปรอทจากกระเปาะที่ก้นหลอดแก้วจะขยายตัวและเคลื่อนที่ขึ้นมา และเมื่ออากาศเย็นลงปรอทจะหดตัวและเคลื่อนที่ลงไป




                    2. เทอร์มอมิเตอร์สูงสุดและต่ำสุด ใช้วัดอุณหภูมิของอากาศสูงสุดและต่ำสุดในรอบวัน




                    3. เทอร์มอกราฟ ใช้วัดอุณหภูมิและสามารถบันทึกอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงในเวลาที่ต่อเนื่องกันได้โดยอัตโนมัติ
                    4. เทอร์มอมิเตอร์แบบสตีเวนสัน ใช้วัดอุณหภูมิในที่ร่ม โดยตัวเทอร์มอมิเตอร์จะอยู่ภายในกำบัง อุณหภูมิที่บันทึกได้มีหน่วยเป็นองศาเซลเซียส

2. ความชื้น
          ความชื้น คือ ปริมาณไอน้ำในอากาศที่เกิดขึ้นจากการระเหยของน้ำที่พื้นผิวโลก ถ้าปริมาณไอน้ำในอากาศมีค่าน้อยกว่าปริมาณไอน้ำสูงสุดที่อากาศจะรับไว้ได้ในขณะนั้น เราจะเรียกว่า อากาศไม่อิ่มตัว ส่วนอากาศที่มีไอน้ำอยู่ในปริมาณสูง ไม่สามารถรับไว้ได้อีกเรียกว่า อากาศอิ่มตัว
          การบอกปริมาณของไอน้ำในอากาศนิยมเรียกกันว่า ความชื้นของอากาศ ถ้าอากาศมีความชื้นสูง หมายความว่าอากาศมีไอน้ำอยู่เป็นปริมาณมาก ถ้าอากาศมีความชื้นต่ำ หมายความว่าอากาศมีไอน้ำอยู่เป็นปริมาณน้อย ความชื้นของอากาศมีความหมายใน 2 ลักษณะ คือ
                    1. ความชื้นสัมบูรณ์ (absolute humidity) หมายถึง อัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำในอากาศกับปริมาตรของอากาศ ณ อุณหภูมิเดียวกัน มีหน่วยวัดเป็นกิโลกรัมของไอน้ำในอากาศต่ออากาศ 1 ลูกบาศก์เมตร หรืออาจใช้หน่วยวัดเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เมตร โดยใช้สูตร

                         H   =   M/V (กิโลกรัม / ลูกบาศก์เมตร)

               โดยที่  M   เป็นปริมาณของไอน้ำในอากาศ (กิโลกรัม)
                         V   เป็นปริมาตรของอากาศที่มีไอน้ำมวล M อยู่ (ลูกบาศก์เมตร)
                         H   เป็นความชื้นสัมบูรณ์
          2. ความชื้นสัมพัทธ์ (relative humidity)หมายถึง สัดส่วนของปริมาณไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศขณะนั้นต่อปริมาณไอน้ำอิ่มตัว (ปริมาณไอน้ำสูงสุดที่อากาศจะสามารถรับไว้ได้) ที่อุณหภูมิและปริมาตรของอากาศเดียวกัน โดยทั่วไปนิยมแสดงค่าของความชื้นสัมพัทธ์เป็นร้อยละหรือเปอร์เซ็นต์ ตามสมการดังนี้

      ความชื้นสัมพัทธ์    =   ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศ x 100 / ปริมาณไอน้ำอิ่มตัวที่อุณหภูมิและ                                          ปริมาตรเดียวกัน
 

          การวัดความชื้นในอากาศ
                    เครื่องมือที่ใช้วัดความชื้นในอากาศมีหลายประเภท ดังนี้
                              1. ไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะเปียกและกระเปาะแห้ง (wet-dry hygrometer) เป็นเครื่องมือวัดความชื้นที่อาศัยหลักการระเหยของน้ำ ลักษณะโดยทั่วไปประกอบด้วยเทอร์มอมิเตอร์ 2 อัน กระเปาะของเทอร์มอมิเตอร์อันหนึ่งจะถูกหุ้มด้วยวัสดุที่สามารถดูดความชื้นได้ เรียกว่า กระเปาะเปียก ส่วนเทอร์มอมิเตอร์อีกอันหนึ่งจะไม่มีอะไรหุ้มกระเปาะเอาไว้ เรียกว่า กระเปาะแห้ง




                               2. เครื่องมือวัดความชื้นแบบเส้นผมหรือแฮร์ไฮโกรมิเตอร์ (hair-hygrometer) เป็นเครื่องมือวัดความชื้นที่อาศัยหลักการเปลี่ยนแปลงขนาดของวัสดุเมื่อได้รับความชื้น เมื่อความชื้นในอากาศเพิ่มขึ้น




3. ความกดอากาศ
          อากาศเป็นสสารที่มีน้ำหนัก สามารถออกแรงกระทำต่อสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่บนผิวโลกและอยู่ในบรรยากาศของโลก นอกจากนี้อากาศยังมีแรงดัน ซึ่งแรงดันของอากาศจะกระทำต่อสิ่งต่าง ๆ ที่อยู่บนผิวโลก เราเรียกแรงดันอากาศนี้ว่า ความกดอากาศ (air pressure)
          ค่าความกดอากาศหรือค่าความดันของอากาศ คือ ค่าแรงดันของอากาศต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่ที่รองรับแรงดันนั้น หรืออัตราส่วนของแรงดันต่อหน่วยพื้นที่ตั้งฉากที่แรงดันนั้นกระทำ แสดงบริเวณใด ๆ ซึ่งมีขนาดพื้นที่ A และ F เป็นแรงดันที่กระทำต่อพื้นที่ A ในทิศทางที่ตั้งฉากกับพื้นที่ A ถ้าให้ P แทนความดันของพื้นที่ A จะได้ว่า

                           P   =   F / A

          ในระบบหน่วยมาตรฐาน SI    F   มีหน่วยเป็น   นิวตัน
                                                   A   มีหน่วยเป็น   ตารางเมตร
                                                   P   มีหน่วยเป็น   นิวตัน / ตารางเมตร หรือพาสคัล
          ความกดอากาศมีค่าเท่ากับความดันของน้ำที่สูงประมาณ 10 เมตรด้วย แต่การวัดความกดอากาศด้วยน้ำไม่สะดวก นักวิทยาศาสตร์จึงใช้ปรอทซึ่งเป็นของเหลวที่มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำถึง 13.6 เท่า ที่ระดับน้ำทะเลแทน โดยอากาศสามารถดันปรอทให้ขึ้นไปสูง 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร และเรียกความกดอากาศที่สามารถดันปรอทให้ขึ้นไปสูง 760 มิลลิเมตรว่าเป็น ความดัน 1 บรรยากาศ หรือมีค่าเท่ากับแรงดันประมาณหนึ่งแสนนิวตัน/ตารางเมตร ซึ่งความกดอากาศ ณ ระดับความสูงต่าง ๆ มีค่าต่างกัน
          เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น ความกดอากาศจะมีค่าลดลง และจากการศึกษาอุณหภูมิของอากาศที่ผ่านมาเราพบว่า เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของอากาศจะค่อย ๆ ลดลง ดังนั้นอาจกล่าวได้ว่า เมื่อความสูงเพิ่มขึ้น อุณหภูมิและความกดอากาศจะมีค่าลดลง ซึ่งสามารถสรุปความสัมพันธ์ระหว่างอุณหภูมิของอากาศ ความชื้น และความกดอากาศได้ดังนี้
                    1. สภาพอากาศที่มีอุณหภูมิสูง อากาศจะเกิดการขยายตัว ความกดอากาศจะต่ำ และอากาศจะมีน้ำหนักเบา ส่วนสภาพอากาศที่มีอุณหภูมิต่ำ อากาศจะหดตัว ความกดอากาศจะสูง และอากาศจะมีน้ำหนักมาก
                    2. ที่อุณหภูมิสูง อากาศจะสามารถรับไอน้ำไว้ได้มาก ทำให้อากาศมีความชื้น อากาศชื้นจะเบากว่าอากาศแห้ง เพราะไอน้ำเบากว่าอากาศ อากาศที่เบากว่าจะมีความกดอากาศต่ำ ดังนั้น อากาศชื้นจึงมีความกดอากาศต่ำกว่าอากาศแห้ง

          การวัดความกดอากาศ
                    เครื่องมือที่ใช้วัดความกดอากาศเรียกว่า บารอมิเตอร์ โดยใช้หลักการที่อากาศสามารถดันของเหลวให้เข้าไปในหลอดแก้วได้ ถ้าเราคว่ำหลอดแก้วที่ปลายข้างหนึ่งปิดอีกข้างหนึ่งเปิด เมื่อไล่อากาศภายในหลอดแก้วออกให้หมดแล้วเอาทางด้านปลายเปิดจุ่มลงในปรอท จัดหลอดแก้วให้อยู่ในแนวดิ่ง อากาศภายนอกจะดันปรอทให้เข้าสู่หลอดแก้วสูงถึง 30 นิ้ว หรือ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร
                    นักวิทยาศาสตร์พบว่า ทุก ๆ ระยะความสูงที่เพิ่มขึ้น 11 เมตร ความสูงของลำปรอทจะลดลง 1 มิลลิเมตร
                    จากหลักการดังกล่าว นักวิทยาศาสตร์ได้นำมาสร้างเครื่องมือวัดความกดอากาศซึ่งมีอยู่หลายชนิด ดังนี้
                              1. บารอมิเตอร์แบบปรอท ประกอบด้วยหลอดแก้วกลวงยาวปลายข้างหนึ่งปิด มีปรอทอยู่เต็มหลอดแก้ว คว่ำลงให้ปลายเปิดอยู่ในอ่างปรอท ปรอทในหลอดจะอยู่สูงประมาณ 760 มิลลิเมตร ที่ว่างเหนือปรอทเป็นสุญญากาศ เมื่อความกดอากาศสูงขึ้น ปรอทจะขึ้นไปในหลอดแก้วสูงขึ้น




                              2. แอนิรอยด์บารอมิเตอร์ ประกอบด้วยตลับโลหะรูปร่างกลมแบนที่สูบอากาศออกเกือบหมด ตรงกลางตลับนี้มีสปริงต่อไปยังคานและเข็มชี้บนหน้าปัด เมื่อความกดอากาศเปลี่ยนไป ตลับโลหะจะพองขึ้นหรือแฟบความกดอากาศ มีทั้งแบบแขวนและแบบตั้งโต๊ะ




                              3. บารอกราฟ เป็นแอนิรอยด์บารอมิเตอร์ที่ต่อปลายเข็มชี้กับปากกาซึ่งสามารถขีดบนกระดาษกราฟที่หมุนด้วยจานนาฬิกา ทำให้บันทึกความกดอากาศในเวลาต่าง ๆ ทั้งวันได้จากเส้นกราฟ




                              4. แอลติมิเตอร์ ใช้หลักการเดียวกับแอนิรอยด์บารอมิเตอร์ แต่เทียบความกดอากาศเป็นความสูง สำหรับใช้งานในเครื่องบิน หรือนักกระโดดร่มเพื่อใช้บอกความสูง

ตอนที่ 3 ลมฟ้าอากาศ

1. ลมฟ้าอากาศ
          สภาวะของอากาศที่เกิดขึ้นประจำ ณ ที่แห่งหนึ่งในช่วงเวลาสั้น ๆ นี้เรียกว่า ลมฟ้าอากาศ (weather) ซึ่งจะเกิดขึ้นได้ต้องอาศัยสิ่งต่าง ๆ ดังนี้
                    1. ดวงอาทิตย์ ความร้อนจากดวงอาทิตย์มีผลต่ออุณหภูมิ อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปเป็นสาเหตุของการเกิดปรากฏการณ์ทางลมฟ้าอากาศ
                    2. โลก โลกหมุนรอบตัวเองทำให้เกิดกลางวันกลางคืน และโคจรรอบดวงอาทิตย์ทำให้เกิดฤดูกาลต่าง ๆ
                    3. แหล่งน้ำซึ่งทำให้เกิดไอน้ำ ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้น้ำในแหล่งน้ำต่าง ๆ ระเหยกลายเป็นไอขึ้นสู่อากาศ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดฝนตก
                    4. อากาศหรือบรรยากาศ อากาศเมื่อเคลื่อนตัวจะหอบเอาไอน้ำไปด้วย มีผลทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางลมฟ้าอากาศได้




          เมฆ
                    เมฆเกิดจากการกลั่นตัวของไอน้ำในอากาศที่ระดับสูงจากผิวโลกขึ้นไป โดยอากาศชื้นจะดูดไอน้ำไว้แล้วลอยตัวสูงขึ้น อากาศที่ลอยตัวนี้จะขยายตัวและเย็นลง ไอน้ำในอากาศจะเกาะตัวกับอนุภาคเล็ก ๆ ในชั้นบรรยากาศ เช่น ฝุ่น เกล็ดเกลือ หรือผงเล็ก ๆ แล้วกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ เกิดเป็นเม็ดเมฆเล็ก ๆ ขนาดต่าง ๆ มากมาย และจะรวมตัวกันกลายเป็นก้อนเมฆในบรรยากาศ นักอุตุนิยมวิทยาแบ่งเมฆออกเป็น 4 ชนิด ดังนี้                            
                    1. เมฆชั้นสูง มีความสูงจากพื้นดินตั้งแต่ 6,500 เมตรขึ้นไป ประกอบด้วย
                                1.1 เซอร์รัส (cirrus) มีลักษณะเป็นฝอยบาง ๆ หรือปุยคล้ายขนนก สีขาวละเอียด โดยทั่วไปมีรูปร่างลักษณะที่ไม่แน่นอน เมฆชนิดนี้บอกถึงสภาพอากาศที่ดีพอสมควร
                                1.2 เซอร์โรสเตรตัส (cirrostratus) มีลักษณะเป็นแผ่นบาง ๆ สีขาวหรือสีน้ำเงินจาง ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า วงแสงรอบดวง
                                1.3 เซอร์โรคิวมูลัส (cirrocumulus) เป็นเมฆสีขาวก้อนเล็ก ๆ เหมือนคลื่นหรือเกล็ด โดยทั่วไปจะรวมกลุ่มกันเป็นเส้น




                    2. เมฆชั้นกลาง มีความสูงจากพื้นดินระหว่าง 2,500–6,500 เมตร ประกอบด้วย
                                2.1 อัลโตคิวมูลัส (altocumulus) มีลักษณะเป็นก้อนกลมใหญ่สีขาว บางครั้งมีสีเทา มีการจัดตัวกันเป็นแถว ๆ หรือเป็นคลื่น และอาจเกิดแสงทรงกลดได้ในเมฆพวกนี้
                                2.2 อัลโตสเตรตัส (altostratus) มีลักษณะเป็นม่านเมฆสีเทาและสีฟ้าแผ่เป็นบริเวณกว้าง มองดูเรียบเป็นปุยหรือฝอยละเอียด อาจเกิดแสงทรงกลดได้




                    3. เมฆชั้นต่ำ มีความสูงจากพื้นดินขึ้นไปไม่เกิน 2,500 เมตร ประกอบด้วย
                                3.1 สเตรตัส (stratus) มีลักษณะเป็นชั้น เหมือนหมอกลอยอยู่สูงจากพื้นดิน มักปกคลุมอยู่บริเวณยอดเขา
                                3.2 สเตรโตคิวมูลัส (stratocumulus) เป็นกลุ่มเมฆสีขาว มีลักษณะเป็นลอนเชื่อมต่อกัน ดูอ่อนนุ่ม เมฆลักษณะนี้ส่วนมากจะไม่มีฝน
                                3.3 นิมโบสเตรตัส (nimbostratus) มีลักษณะรูปร่างไม่แน่นอน สีเทาดำ อยู่ต่ำใกล้พื้นดิน




                    4. เมฆที่ก่อตัวในแนวตั้ง มีความสูงตั้งแต่ 500–20,000 เมตร ประกอบด้วย
                                4.1 คิวมูลัส (cumulus) เป็นก้อนสีขาวหนาทึบ กระจัดกระจายเหมือนสำลี เมฆลักษณะนี้แสดงว่าอากาศอยู่ในภาวะปกติ เมฆคิวมูลัสบางชนิดที่มีขนาดใหญ่อาจจะพัฒนาไปเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัสได้
                                4.2 คิวมูโลนิมบัส (cumulonimbus) เป็นกลุ่มเมฆหนาทึบขนาดใหญ่สีดำมืด ภายในเต็มไปด้วยหยดน้ำที่อัดตัวกันแน่น บริเวณยอดเมฆแผ่ออกเหมือนรูปทั่ง ซึ่งจะนำพายุฝนฟ้าคะนอง และมีลมกระโชกแรงเกิดตามมาพร้อมกับการเกิดฟ้าแลบและฟ้าผ่าได้




                     ลักษณะของเมฆสามารถบอกถึงแนวโน้มของลักษณะอากาศล่วงหน้าได้ เช่น ถ้าท้องฟ้าขณะนั้นมีเมฆก่อตัวในแนวตั้งลักษณะหนาทึบ มียอดเป็นรูปทั่ง แสดงว่ากำลังจะมีพายุฝนฟ้าคะนอง แต่ถ้าท้องฟ้ามีเมฆแผ่ตามแนวนอนเป็นชั้น ๆ แสดงว่าอากาศสงบ มีกระแสลมพัดเล็กน้อย

          หมอก
                    หมอกเป็นเมฆระดับต่ำชนิดหนึ่งที่ปรากฏในรูปของละอองน้ำที่มีขนาดของหยดน้ำใหญ่กว่าหยดน้ำในเมฆ เกิดจากอากาศชื้นเย็นตัวและลอยต่ำใกล้พื้นผิวโลก ซึ่งแตกต่างจากการเกิดเมฆที่เกิดจากการเย็นตัวของอากาศชื้นแล้วลอยตัวสูงขึ้น



          ฝน
                    ฝนเกิดจากละอองไอน้ำขนาดต่าง ๆ กันในก้อนเมฆมารวมกัน และเกิดการกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ เมื่อหยดน้ำมีขนาดใหญ่ขึ้นจนไม่สามารถลอยตัวอยู่ในก้อนเมฆได้ก็จะตกลงมาเป็นฝน การกลั่นตัวของเมฆให้กลายเป็นฝนได้นั้นต้องมีผลึกน้ำแข็ง หรือเม็ดน้ำขนาดใหญ่ ซึ่งเกิดจากการที่ก้อนเมฆลอยตัวสูงขึ้น เมื่อถึงระดับที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง หยดน้ำในก้อนเมฆจะกลายเป็นผลึกน้ำแข็งหรือเม็ดน้ำแข็งขนาดเล็ก ทำให้อากาศบริเวณนั้นแข็งตัวไปด้วย เม็ดน้ำขนาดเล็กจะรวมตัวกันกลายเป็นเกล็ดหิมะ เมื่อมีน้ำหนักมากเกินไปจะตกผ่านอากาศที่อุ่นกว่าและละลายกลายเป็นฝน

          หิมะ
                    ในฤดูหนาวอุณหภูมิของอากาศจะเย็นจัด ทำให้เม็ดฝนที่ตกผ่านอากาศลงมาจะไม่ละลายและตกลงมากลายเป็นหิมะ เกล็ดของหิมะมีหลายลักษณะโดยทั่วไปเป็นรูปหกเหลี่ยม รูปร่างและขนาดแตกต่างกันไป     




          ลูกเห็บ
                  ลูกเห็บเป็นก้อนน้ำแข็งที่เกิดจากกระแสลมแรงที่เกิดในเมฆคิวมูโลนิมบัส ซึ่งเป็นเมฆพายุฝนฟ้าคะนองพาหยดน้ำฝนขึ้นไปแข็งตัวในระดับสูง เกิดเป็นก้อนน้ำแข็ง และถูกกระแสลมพัดพาขึ้นลงนับครั้งไม่ถ้วน ก้อนน้ำแข็งจึงรวมตัวใหญ่ขึ้น เกิดเป็นลูกเห็บหล่นลงมายังพื้นโลก  สภาวะของน้ำที่ตกลงมาจากท้องฟ้ากลายเป็นฝน หิมะ หรือลูกเห็บ เราเรียกสิ่งเหล่านี้ว่า หยาดน้ำฟ้า (precipitation) ซึ่งต้องอาศัยเมฆในการเกิดทั้งสิ้น แต่การมีเมฆไม่จำเป็นต้องมีหยาดน้ำฟ้า เพราะมีเมฆบางชนิดเท่านั้นที่ทำให้เกิดหยาดน้ำฟ้าได้




2. เครื่องมือวัดปริมาณน้ำฝน
          การวัดปริมาณน้ำฝนจากจุดใดจุดหนึ่งสามารถทำได้โดยใช้เครื่องมือวัดที่เรียกว่า เครื่องวัดน้ำฝน ซึ่งมีหลายชนิด ได้แก่
                    1. เครื่องวัดน้ำฝนแบบธรรมดาหรือแบบแก้วตวง เป็นรูปกระบอกโลหะที่ส่วนหนึ่งของกระบอกจะฝังอยู่ในพื้นดิน โดยฝังในที่โล่งห่างจากตัวตึกและต้นไม้ ภายในจะมีกระบอกซึ่งเป็นภาชนะรูปกระบอกอีกอันหนึ่ง และกรวยรับน้ำฝนที่มีขวดรองรับอยู่ การวัดปริมาณน้ำฝนจะวัดจากความสูงของน้ำฝนที่เก็บจากจุดนั้น ๆ แล้วนำมาเทใส่กระบอกตวง ปริมาณน้ำฝนที่เก็บได้จะวัดหน่วยเป็นมิลลิเมตร
                    2. เครื่องวัดน้ำฝนแบบบันทึก สามารถวัดปริมาณน้ำฝนได้แบบอัตโนมัติ และสามารถบันทึกปริมาณน้ำฝนได้ตลอด 24 ชั่วโมง หรือตลอดสัปดาห์
                   ส่วนการวัดหิมะจะใช้วัดความหนาของหิมะที่ตกลงมาบนพื้นดิน แล้วนำมาเปรียบเทียบอัตราส่วนจากการคำนวณ เช่น ถ้าหิมะตกวัดได้หนา 10 มิลลิเมตร จะมีค่าเท่ากับฝนที่ตก 1 มิลลิเมตร ปัจจุบันมีเครื่องมือที่ใช้วัดหิมะ เรียกว่า เรดิโอโทป ใช้วัดปริมาณหิมะในถิ่นทุรกันดารที่คนไม่สามารถเดินทางเข้าไปถึงได้




        ลม
                  ส่วนต่าง ๆ ของพื้นผิวโลกจะรับเอาพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ไว้ได้ไม่เท่ากัน จึงทำให้สภาพอากาศเหนือบริเวณต่าง ๆ มีความแตกต่างกันไปด้วย กล่าวคือ บริเวณที่เป็นพื้นดินจะเก็บปริมาณความร้อนไว้ได้น้อยกว่าส่วนที่เป็นพื้น ความแตกต่างของอุณหภูมิเหนือบริเวณต่าง ๆ นี้เองเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดลม

                  การวัดลม
                            การเคลื่อนที่ของอากาศจะมีทิศทางและความเร็วในการเคลื่อนที่ เราสามารถวัดทิศทางและความเร็วของลมได้โดยใช้เครื่องมือวัดที่เรียกว่า ศรลม (wind vane)
                            ศรลมเป็นเครื่องมือวัดทิศทางลมที่มีลักษณะเป็นลูกศรยาว มีแพนหางตั้งตรง เป็นตัวบังคับให้ปลายศรลมชี้ไปในทิศทางที่ลมพัดเข้ามาโดยแกนของศรลมจะหมุนไปโดยรอบ
                           ส่วนเครื่องมือที่ใช้ตรวจสอบความเร็วลมเรียกว่า มาตรความเร็วลม ความเร็วของลมมีหน่วยเป็น นอต (1 นอตมีค่าเท่ากับ 1 ไมล์ทะเลต่อชั่วโมง)
                           นักวิทยาศาสตร์ได้ประดิษฐ์เครื่องมือตรวจสอบความเร็วลมที่เรียกว่า เครื่องวัดความเร็วลม หรือ แอนิมอมิเตอร์ (anemometer) ปัจจุบันนิยมใช้แบบลูกถ้วย (cup anemometer) ซึ่งประกอบด้วยลูกถ้วยรูปครึ่งวงกลม 3 หรือ 4 ใบ ติดอยู่กับเพลาในแนวตั้ง ความกดที่แตกต่างกันจากด้านหนึ่งของลูกถ้วยใบหนึ่งไปยังลูกถ้วยอีกใบหนึ่ง ทำให้ลูกถ้วยหมุนรอบ ๆ เพลา อัตราที่ลูกถ้วยหมุนจะเป็นสัดส่วนโดยตรงต่อความเร็วลม โดยปกติการหมุนของลูกถ้วยจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นความเร็วของลมผ่านระบบเกียร์และสามารถอ่านความเร็วลมได้จากหน้าปัดหรือส่งไปยังเครื่องบันทึกเวลา
                          เนื่องจากบริเวณเส้นศูนย์สูตรจะได้รับความร้อนมากกว่าบริเวณอื่น ทำให้บรรยากาศบริเวณนั้นเกิดการขยายตัวและลอยตัวสูงขึ้น อากาศบริเวณพื้นโลกที่เย็นกว่าจะเคลื่อนตัวเข้ามาแทนที่ ทำให้เกิดลม และลมนี่เองเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศ (circulation) ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดฝนและพายุ เมื่อพิจารณาจากจากหลักการการเกิดลม รวมทั้งการรับและคายความร้อนของพื้นดินและพื้นน้ำ เราสามารถนำมาอธิบายการเกิดลมมรสุมได้ดังนี้

          ลมมรสุม
                    ในฤดูร้อนอุณหภูมิของพื้นดินหรือทวีปจะสูงกว่าอุณหภูมิของพื้นน้ำหรือมหาสมุทร ลมจึงพัดจากมหาสมุทรเข้าสู่ฝั่งทวีป ส่วนในฤดูหนาวอุณหภูมิของทวีปจะต่ำกว่าอุณหภูมิของมหาสมุทร ลมจึงพัดจากทวีปไปสุ่มหาสมุทร การพัดของลมในลักษณะนี้เรียกว่า ลมมรสุม (monsoon) ลมมรสุมอาจเกิดขึ้นได้ทั่วโลกในหลายทวีป แต่ที่เห็นเด่นชัดที่สุดคือ ปรากฏการณ์ของลมมรสุมในทวีปเอเชียบริเวณเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยเฉพาะประเทศอินเดีย ไทย และแหลมอินโดจีน ทั้งนี้เพราะบริเวณดังกล่าวลมมรสุมจะปะทะกับระบบลมอื่น ๆ เป็นเหตุให้เกิดแนวความกดอากาศต่ำ ซึ่งเป็นตัวการทำให้เกิดฝน นอกจากนี้ยังมีแนวภูเขาบริเวณชายฝั่งช่วยเสริมการเกิดฝนตกหนักอีกด้วย
                      ประเทศไทยอยู่ในเขตอิทธิพลของลมมรสุม 2 ชนิด คือ ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้และลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ
                      1. ลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ เป็นลมมรสุมที่พัดจากทิศตะวันตกเฉียงใต้ไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ เกิดขึ้นในช่วงฤดูฝนระหว่างเดือนพฤษภาคมถึงเดือนตุลาคม ช่วงนี้พื้นทวีปเอเชียจะมีอุณหภูมิสูง ความกดอากาศบริเวณพื้นดินจะต่ำกว่าบริเวณมหาสมุทรอินเดีย ลมจะพัดจากมหาสมุทรอินเดียเข้าสู่พื้นทวีป ลมชนิดนี้ค่อนข้างชื้นและพัดหอบเอาไอน้ำไปได้จำนวนมาก ทำให้เกิดฝนตก
                      2. ลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ เกิดหลังจากหมดลมมรสุมตะวันตกเฉียงใต้แล้ว เกิดประมาณปลายเดือนตุลาคมไปจนสิ้นสุดเดือนกุมภาพันธ์ซึ่งเป็นช่วงฤดูหนาว มีแหล่งกำเนิดจากบริเวณความกดอากาศสูงบนซีกโลกเหนือแถบประเทศมองโกเลียและจีน โดยพัดเอามวลอากาศเย็นและแห้งแล้งเข้ามาปกคลุมประเทศไทย ทำให้ท้องฟ้าโปร่ง อากาศหนาวเย็นและแห้งแล้งทั่วไปโดยเฉพาะภาคเหนือ และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ส่วนภาคใต้จะมีฝนตกชุกโดยเฉพาะภาคใต้ฝั่งตะวันออก เนื่องจากมหาสมุทรจะนำความชุ่มชื้นจากอ่าวไทยเข้ามาปกคลุม อย่างไรก็ตามการเริ่มต้นและสิ้นสุดลมมรสุมทั้ง 2 ชนิด อาจผันแปรไปจากปกติได้ในแต่ละปี

          สภาพอากาศที่มีความกดอากาศแตกต่างกันอย่างมากในบริเวณ 2 บริเวณ อากาศในบริเวณที่มีความกดอากาศสูงจะเคลื่อนตัวอย่างรวดเร็วไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ ทำให้เกิดลมที่มีความรุนแรงที่เรียกว่า ลมพายุ
          ความกดอากาศที่แตกต่างกันอย่างมากนี้เกิดขึ้นได้จากการปะทะกันของกระแสอากาศที่มีอุณหภูมิแตกต่างกัน เช่น การปะทะของกระแสอากาศอุ่นจากบริเวณเส้นศูนย์สูตรกับกระแสอากาศเย็นจากขั้วโลก ก่อให้เกิดศูนย์กลางของความกดอากาศขึ้น โดยอาจเป็นศูนย์กลางความกดอากาศต่ำหรือศูนย์กลางความกดอากาศสูง ถ้าศูนย์กลางเป็นความกดอากาศต่ำ อากาศรอบ ๆ ที่มีความกดอากาศสูงกว่าจะเคลื่อนที่เข้าหาศูนย์กลางความกดอากาศต่ำนั้น ซึ่งปกติจะเคลื่อนที่หมุนเป็นวงรอบศูนย์กลางเราเรียกว่า พายุหมุน
          ในซีกโลกตอนบนพายุหมุนที่เกิดจากศูนย์กลางความกดอากาศต่ำนี้จะหมุนในทิศทางทวนเข็มนาฬิกา ส่วนในซีกโลกตอนล่างจะหมุนในทิศทางตามเข็มนาฬิกา เราเรียกพายุที่เกิดขึ้นว่า พายุไซโคลน แต่ถ้าศูนย์กลางเป็นความกดอากาศสูง พายุหมุนที่เกิดขึ้นจะหมุนตามเข็มนาฬิกาในซีกโลกตอนบน และหมุนทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกตอนล่าง เราเรียกว่า แอนติไซโคลน

          พายุหมุนเขตร้อน
                    ประเทศไทยอยู่ในเขตมรสุม และอยู่ในเขตร้อน คือ บริเวณระหว่างละติจูดที่ 30 องศาเหนือ ถึง 30 องศาใต้ ดังนั้นประเทศไทยจึงได้รับอิทธิพลจากพายุหมุนเขตร้อน (tropical cyclones) ซึ่งเป็นพายุหมุนที่เกิดขึ้น ก่อตัวขึ้นในบริเวณร่องความกดอากาศต่ำแถบศูนย์สูตร ในบริเวณละติจูดที่ 8 องศา หรือ 15 องศาเหนือและใต้ อุณหภูมิที่จะเกิดได้ต้องมีอุณหภูมิที่พื้นน้ำทะเลสูงกว่า 27 องศาเซลเซียส ถ้าอากาศเย็นไปก็จะไม่เกิดพายุ พายุหมุนเขตร้อนเป็นพายุที่มีลมพัดบิดเป็นเกลียวหมุนเวียนเข้าหาศูนย์กลางความกดอากาศต่ำ มีลักษณะเกือบเป็นวงกลม เป็นพายุที่มีกำลังและความรุนแรง โดยมีความรุนแรงกว่าพายุหมุนที่เกิดขึ้นนอกเขตร้อน ทำให้เกิดฝนตกหนัก มีความเร็วลมมาก คือ 120 ถึง 200 กิโลเมตร/ชั่วโมง มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 150 ถึง 500 กิโลเมตร เมื่อพายุเคลื่อนตัวเข้าสู่พื้นดินหรือผ่านพื้นน้ำที่เย็นจัดจะอ่อนกำลังลง บริเวณศูนย์กลางหรือตาของพายุเป็นบริเวณที่มีลมค่อนข้างสงบ ถัดจากศูนย์กลางออกไปจะเป็นบริเวณที่พายุมีความรุนแรง
                      จากข้อตกลงระหว่างประเทศได้มีการกำหนดให้เรียกชื่อพายุหมุน โดยใช้เกณฑ์ความเร็วลมสูงสุดใกล้ศูนย์กลาง ดังนี้
 

          พายุฝนฟ้าคะนอง
                    บริเวณที่มีอากาศร้อนและชื้นจะเกิดพายุที่มีลมพัดแรง ฝนตกหนัก และเกิดฟ้าแลบ ฟ้าร้อง และฟ้าผ่าขึ้น เรียกว่า พายุฝนฟ้าคะนอง ซึ่งบางครั้งจะมีลูกเห็บเกิดขึ้นด้วย ประเทศไทยจะเกิดพายุฝนฟ้าคะนองในฤดูฝนช่วงเดือนพฤษภาคม พายุนี้เกิดจากเมฆคิวมูโลนิมบัสที่ก่อตัวในแนวตั้ง สภาวะการเกิดพายุฝนฟ้าคะนองแบ่งออกได้เป็น 3 ขั้นตอน ดังนี้
                              1. ขั้นเริ่มก่อตัว ลักษณะเมฆเป็นแบบคิวมูลัสที่กำลังจะพัฒนาเป็นเมฆคิวมูโลนิมบัส มีกระแสลมแรงพัดขึ้นตามแนวตั้งตลอดตั้งแต่ฐานเมฆไปจนถึงยอดเมฆ ความเร็วลมที่พัดขึ้นไปอาจแรงถึง 10 กิโลเมตร/ชั่วโมง บางครั้งอาจถึง 50 กิโลเมตร/ชั่วโมง
                              2. ขั้นพัฒนาเต็มที่ ขั้นนี้ภายในเมฆคิวมูลัสยังมีกระแสลมที่พัดขึ้นตามแนวตั้ง และมีกระแสลมพัดลงตามแนวตั้งจากเมฆลงมาสู่พื้นดินตามเม็ดฝนลงมาไอน้ำจะเกิดการกลั่นตัวเป็นเม็ดน้ำและมีขนาดโตขึ้นจนหนักเกินกว่าที่กระแสลมจะพยุงไว้ได้ จึงตกลงมาเป็นฝนซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณระดับต่ำของเมฆ แต่ในระดับสูงของเมฆขึ้นไปจะมีทั้งฝนและหิมะ สำหรับพายุฝนฟ้าคะนองที่มีกระแสลมพัดขึ้นอย่างแรง เม็ดน้ำจะถูกพัดขึ้นไปในระดับสูงมาก และตกลงมากลายเป็นลูกเห็บได้ และขณะที่มีพายุฝนฟ้าคะนองจะมีลมกระโชกแรงและอากาศบริเวณนั้นจะเย็นลง เนื่องจากกระแสลมที่พัดลงตามแนวตั้งเมื่อกระทบพื้นดินแล้วจะกระจายออกในแนวราบไปด้านข้าง ทำให้เกิดลมกระโชกแรงได้เป็นระยะทางไกล ๆ และอุณหภูมิของพื้นดินจะลดลง
                              3. ขั้นสลายตัว ขั้นนี้กระแสลมที่พัดลงตามแนวตั้งจะแผ่ไปทั่วก้อนเมฆ จนกระทั่งกระแสลมที่พัดขึ้นจะหมดไป ทำให้หยาดน้ำฟ้าค่อย ๆ ลดลง และพายุฝนฟ้าคะนองก็ค่อย ๆ อ่อนกำลังลงไปด้วย
                  การเกิดพายุฝนฟ้าคะนองเราจะเห็นประกายไฟหรือที่เรียกว่า ฟ้าแลบ เกิดขึ้นก่อน และหลังจากนั้นจึงจะได้ยินเสียงที่เรียกว่า ฟ้าร้อง เหตุที่เป็นเช่นนี้เพราะแสงมีอัตราเร็วมากกว่าเสียง โดยแสงจะมีอัตราเร็ว 300,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง ส่วนเสียงมีอัตราเร็วประมาณ 1/3 กิโลเมตร/วินาทีเท่านั้น ส่วนการเกิดฟ้าผ่าครั้งหนึ่งจะมีปริมาณไฟฟ้าจำนวนมหาศาล ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตเป็นอย่างมาก





 

3. วิธีป้องกันอันตรายจากพายุฝนฟ้าคะนองและฟ้าผ่า
          1. ตัดต้นไม้และกิ่งไม้ที่ใกล้อาคาร บ้านเรือน และสายไฟฟ้าออก เพราะเมื่อเกิดพายุ กิ่งไม้อาจจะหักโค่นทำให้เกิดความเสียหายขึ้นได้
          2. วิธีป้องกันอันตรายจากฟ้าผ่า
                    1. ไม่ควรอยู่ใกล้สิ่งที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่เป็นสื่อของการฟ้าผ่า เช่น เสาไฟฟ้า แหล่งน้ำ รั้วโลหะ
                    2. หลีกเลี่ยงการอยู่ใกล้สิ่งที่สูงในที่โล่งแจ้ง เช่น ต้นไม้ใหญ่ เพราะต้นไม้ใหญ่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่เป็นสื่อของการฟ้าผ่าที่ดี เนื่องจากมีน้ำอยู่มากและมีความสูงกว่าวัตถุในบริเวณเดียวกัน น้ำในต้นไม้จะร้อนจัดจนกลายเป็นไอน้ำอย่างฉับพลัน ทำให้ต้นไม้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรงได้อีกด้วย
                    3. หากอยู่กลางแจ้งและรู้สึกว่าผมบนศีรษะตั้งขึ้นแสดงว่ากำลังจะเกิดฟ้าผ่า ให้ก้มตัวให้ต่ำที่สุดในท่านั่งก้มหน้าลง มือทั้งสองวางบนเข่า ปลายเท้าชิดกัน และเขย่งเท้าขึ้น อย่านอนราบกับพื้น เพื่อให้ร่างกายมีส่วนสัมผัสกับพื้นดินน้อยที่สุด เพราะลดโอกาสที่กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านร่างกายหากเกิดฟ้าผ่าลงมายังพื้นดินในบริเวณที่ใกล้เคียง
          3. ขณะเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ไม่ควรใช้โทรศัพท์และเครื่องใช้ไฟฟ้า และควรถอดเต้าเสียบของเครื่องใช้ไฟฟ้าออก เพราะอาจมีกระแสไฟฟ้าที่เกิดจากฟ้าผ่าไหลผ่านเครื่องใช้ไฟฟ้าหรือโทรศัพท์เข้าสู่ร่างกายได้
          การเคลื่อนที่ของลมและน้ำ ทำให้เกิดการหมุนเวียนของกระแสลมและกระแสน้ำขึ้น การเปลี่ยนแปลงของลมที่บริเวณชายฝั่ง และความแปรปรวนของการหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทร ส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์เอลนิโญและลานีญาขึ้น

4. ปรากฏการณ์เอลนิโญและลานีญา
          มหาสมุทรแปซิฟิกในสภาวะปกติ ตามแนวเขตเส้นศูนย์สูตรด้านตะวันออกของมหาสมุทร (บริเวณชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ ประเทศเปรู เอกวาดอร์ และชิลีเหนือ) จะมีความกดอากาศสูง ส่วนทางด้านตะวันตกของมหาสมุทร (บริเวณประเทศอินโดนีเซีย ปาปัวนิวกินี และออสเตรเลีย) จะมีความกดอากาศต่ำ ความกดอากาศที่แตกต่างกันนี้ทำให้เกิดลมสินค้าตะวันออกพัดเอากระแสน้ำอุ่นบริเวณผิวหน้าของมหาสมุทรด้านทิศตะวันออกไปสู่ทิศตะวันตก มวลของน้ำเย็นที่อยู่เบื้องล่างจะลอยตัวขึ้นมาแทนที่ ส่งผลให้บริเวณชายฝั่งทวีปอเมริกาใต้มีอุณหภูมิต่ำ และมวลน้ำเย็นที่ที่ลอยขึ้นมายังนำสารอาหารที่อุดมสมบูรณ์ขึ้นมาด้วยทำให้ชายฝั่งบริเวณนี้มีปลาชุกชุม ส่วนด้านตะวันตกที่มีกระแสน้ำอุ่นไหลไปสะสมจะส่งผลให้ระดับน้ำในแถบประเทศอินโดนีเซียสูงขึ้น และทำให้เกิดฝนตกชุกในแถบนั้น แต่เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงของลมฟ้าอากาศในบริเวณต่าง ๆ  ของโลกทำให้เกิดปรากฏการณ์เอลนิโญและลานีญาขึ้น



 

5. ปรากฏการณ์เอลนิโญ
          ปรากฏการณ์เอลนิโญ เกิดจากการอ่อนกำลังลงของลมสินค้าตะวันออก และเปลี่ยนทิศทางของลม (กลายเป็นลมสินค้าตะวันตก) จึงทำให้ไม่สามารถพัดพากระแสน้ำอุ่นจากด้านตะวันออกไปของมหาสมุทรแปซิฟิกไปยังบริเวณด้านตะวันตกได้เหมือนในสภาวะปกติ และขณะเดียวกันกระแสน้ำอุ่นที่สะสมอยู่ทางฝั่งตะวันตกก็เกิดการไหลย้อนกลับไปทางด้านตะวันออก ส่งผลให้อุณหภูมิของผิวน้ำในมหาสมุทรด้านตะวันออกสูงขึ้นมากกว่าปกติ และทำให้บริเวณชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ ประเทศเปรู เอกวาดอร์ และชิลีเหนือซึ่งเดิมเคยแห้งแล้งเกิดฝนตกหนัก



 

6. ผลกระทบที่เกิดจากปรากฏการณ์เอลนิโญ
          1. ทำให้เกิดภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง ประเทศที่อยู่ด้านตะวันตกของมหาสมุทรแปซิฟิก เช่น ประเทศอินโดนีเซีย จะเกิดความแห้งแล้ง ฝนไม่ตกต้องตามฤดูกาล ส่วนประเทศที่อยู่ด้านตะวันออกของมหาสมุทรแปซิฟิกจะเกิดฝนตกหนักกว่าปกติจนเกิดอุทกภัย
          2. อุณหภูมิของกระแสน้ำในมหาสมุทรสูงขึ้น ปรากฏการณ์เอลนิโญทำให้พื้นที่ของกระแสน้ำอุ่นในมหาสมุทรแปซิฟิกขยายตัวเพิ่มขึ้น อุณหภูมิของน้ำจะเพิ่มสูงขึ้นมากกว่าปกติถึง 5 องศาเซลเซียส ทำให้สิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในมหาสมุทรไม่สามารถปรับตัวได้ทัน และอาจสูญพันธุ์ในที่สุด
          3. ทำให้เกิดภัยธรรมชาติ ในปี พ.ศ. 2534–2535 ก่อให้เกิดความแห้งแล้งในทวีปแอฟริกาตอนใต้ที่ร้ายแรงที่สุดในรอบศตวรรษ ทำให้พืชพรรณเสียหาย และประชาชนเกิดภาวะอดอยาก และในปี พ.ศ. 2540 เกิดไฟไหม้ป่าในประเทศอินโดนีเซีย ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศในแถบประเทศเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

          ปรากฏการณ์ลานีญา
                    ปรากฏการณ์ลานีญามักเกิดขึ้นหลังปรากฏการณ์เอลนิโญ และมีกระบวนการเกิดที่ตรงกันข้าม โดยเกิดจากลมสินค้าที่พัดอยู่เป็นประจำในมหาสมุทรแปซิฟิก มีกำลังแรงมากกว่าปกติ จึงพัดพาผิวน้ำอุ่นจากมหาสมุทรแปซิฟิกด้านตะวันออก (บริเวณชายฝั่งตะวันตกของทวีปอเมริกาใต้ ประเทศเปรู เอกวาดอร์ และชิลีเหนือ) ไปสะสมอยู่ทางด้านตะวันตก (บริเวณประเทศอินโดนีเซีย ปาปัวนิวกินี และออสเตรเลีย) มากยิ่งขึ้น ส่งผลให้ระดับน้ำและอุณหภูมิของน้ำในมหาสมุทรด้านตะวันตกสูงขึ้น ประเทศในแถบนั้นจึงเกิดฝนตกหนักขึ้น ขณะที่ทางด้านแปซิฟิกตะวันออก อุณหภูมิของน้ำจะต่ำลงกว่าปกติ และเกิดความแห้งแล้งมากขึ้น โดยทั่วไปปรากฏการณ์ลานีญาจะเกิดน้อยกว่าปรากฏการณ์เอลนิโญ โดยเกิดเฉลี่ย 56 ปีต่อครั้ง แต่ละครั้งกินเวลานานประมาณ 1 ปี
                    ลมฟ้าอากาศในแต่ละบริเวณจะมีความแตกต่างกัน ลมฟ้าอากาศประจำวันของบริเวณหนึ่งก็คือสภาวะอากาศของวันนั้นในบริเวณนั้น แต่ถ้าเกณฑ์เฉลี่ยของสภาวะอากาศในบริเวณหนึ่งในระยะยาวเราเรียกว่า ภูมิอากาศ (climate)
                    ภูมิอากาศ คือ ผลเฉลี่ยของสภาวะอากาศประจำถิ่นของบริเวณใดบริเวณหนึ่งในระยะยาว (ระยะยาวตั้งแต่ 30 ถึง 35 ปีขึ้นไป) เช่น ประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตอากาศแบบร้อนชื้น

ตอนที่ 4 การพยากรณ์อากาศและการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลก

          มนุษย์ได้ทำการศึกษากระบวนการเปลี่ยนแปลงของสภาพลมฟ้าอากาศ เพื่อให้สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในสภาวะอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป เมื่อศึกษาเป็นเวลานานจนได้ข้อมูลที่เพียงพอจึงนำข้อมูลต่าง ๆ มาใช้ประกอบการทำนายสภาพการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นในแต่ละช่วงเวลาของแต่ละวัน สัปดาห์หรือเดือน เรียกกระบวนการนี้ว่า การพยากรณ์อากาศ

1. การพยากรณ์อากาศ
          การตรวจวัดอากาศจากองค์ประกอบต่าง ๆ เช่น อุณหภูมิ ความชื้น และความกดอากาศ ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานทางอุตุนิยมวิทยา ทำให้ทราบถึงสภาพอากาศและปรากฏการณ์ต่าง ๆ ของอากาศได้ นอกจากนี้ยังต้องทราบถึงจำนวนและชนิดของเมฆ ปริมาณน้ำฝน ความเร็ว และทิศทางลม สิ่งต่างๆ เหล่านี้เรียกว่า สารประกอบทางอุตุนิยมวิทยา ซึ่งข้อมูลเหล่านี้จะเป็นตัวบ่งบอกถึงสภาพอากาศที่เกิดขึ้นในแต่ละพื้นที่ได้เป็นอย่างดี
          อุตุนิยมวิทยา (meteorology) เป็นวิทยาศาสตร์แขนงหนึ่งที่ศึกษาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของสภาพดินฟ้าอากาศ เพื่อนำมาเป็นข้อมูลในการวิเคราะห์ลักษณะอากาศ รวมทั้งการทำนายสภาพอากาศล่วงหน้าที่เรียกว่า การพยากรณ์อากาศ (weather forecast)

          กระบวนการในการพยากรณ์อากาศ
                    1.  การตรวจอากาศ นักอุตุนิยมวิทยาจะทำการตรวจอากาศผิวพื้นโดยใช้เครื่องมือตรวจสภาพอากาศที่ติดตั้งไว้ภายในสถานีตรวจอากาศ เพื่อเก็บข้อมูลของสารประกอบทางอุตุนิยมวิทยา ในปัจจุบันได้มีการนำเอาเทคโนโลยีที่ทันสมัยมาใช้ตรวจวัดสภาพอากาศ ได้แก่ เรดาร์ตรวจอากาศ และดาวเทียมตรวจสภาพลมฟ้าอากาศ เพื่อช่วยผ่อนแรงมนุษย์ และเพื่อการวิเคราะห์และแปลความหมายการพยากรณ์อากาศที่แม่นยำยิ่งขึ้น




                    เรดาร์ตรวจอากาศ เป็นเครื่องมือตรวจสภาพอากาศที่อาศัยคลื่นวิทยุความถี่สูงเพื่อตรวจหาตำแหน่งเป้าหมาย โดยเมื่อคลื่นความถี่สูงไปกระทบกับเป้าหมายก็จะสะท้อนกลับมายังจอรับภาพ เรดาร์อากาศจะใช้ในการตรวจการเคลื่อนตัวของพายุฝนฟ้าคะนองและพายุไต้ฝุ่นได้เป็นอย่างดี




                    ดาวเทียมตรวจสภาพลมฟ้าอากาศ ใช้ตรวจสภาวะต่าง ๆ ในบรรยากาศ โดยดาวเทียมตรวจสภาพลมฟ้าอากาศจะป้อนข้อมูลสภาพลมฟ้าอากาศจากอวกาศ การทำงานของดาวเทียมจะส่งข้อมูลด้านกลุ่มและชนิดของเมฆกลับมายังโลกโดยจะลอยตัวอยู่เหนือพื้นโลก ณ ตำแหน่งที่คงที่ตลอดเวลาในอวกาศ
                    นักอุตุนิยมวิทยาจะนำข้อมูลที่ตรวจวัดได้จากเครื่องมือต่าง ๆ มาวิเคราะห์ลักษณะอากาศและบันทึกลงในแผนที่อากาศ (weather map) เพื่อแปลความหมายของข้อมูลว่าสภาพอากาศที่ตรวจวัดได้นั้นมีลักษณะใด

 

สัญลักษณ์สำคัญที่ปรากฏในแผนที่อากาศ เช่น
                              1. อักษร H แทนหย่อมความกดอากาศสูง โดยเส้นในสุดแสดงว่ามีความกดอากาศสูงสุด และอาจเรียกว่า ศูนย์กลางของความกดอากาศสูง
                              2. อักษร L แทนหย่อมความกดอากาศต่ำ โดยเส้นในสุดแสดงว่ามีความกดอากาศต่ำสุด และอาจเรียกว่า ศูนย์กลางของความกดอากาศต่ำ
                              3. เส้นความกดอากาศแต่ละเส้นเรียกว่า เส้นไอโซบาร์ (isobar) โดยแต่ละเส้นจะผ่านบริเวณที่มีความดันอากาศเท่ากัน ในขณะที่ตรวจวัดสภาพอากาศขณะนั้น ตัวเลขบนแผนที่แทนค่าความดันอากาศหน่วยเป็น เฮกโตพาสคัล (1 เฮกโตพาสคัล = 10² พาสคัล) เส้นที่มีความกดอากาศอยู่ใกล้ตัวอักษร H มีความกดอากาศสูง เส้นที่มีความกดอากาศอยู่ใกล้ตัวอักษร L มีความกดอากาศต่ำ
                   2. การสื่อสาร เจ้าหน้าที่ฝ่ายสื่อสารจะเป็นผู้นำข้อมูลจากสถานีตรวจอากาศทั้งภายในประเทศและต่างประเทศ มาทำการเขียนแผนที่อากาศ แล้วส่งต่อไปยังนักพยากรณ์อากาศเพื่อวิเคราะห์และรายงานสภาพอากาศต่อไป การสื่อสารจะต้องทำอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ โดยอาศัยอุปกรณ์ในการลื่อสารที่ทันสมัย เช่น วิทยุโทรพิมพ์ (teletype) โทรสาร (telefax) และโทรศัพท์ (telephone)
                  3. การพยากรณ์อากาศ ในประเทศไทย กรมอุตุนิยมวิทยา จะทำหน้าที่รวบรวมผลการตรวจสอบจากสถานีตรวจอากาศทั่วประเทศ แล้วนำมาทำแผนที่อากาศร่วมกับข้อมูลที่ได้จากภาพถ่ายดาวเทียม เพื่อสรุปลักษณะสำคัญของลมฟ้าอากาศที่เกิดขึ้น จากนั้นก็ทำการกระจายข่าวการพยากรณ์ในช่วงเวลาสั้น ๆ โดยกล่าวถึงสภาพลมฟ้าอากาศที่กำลังก่อตัวในช่วง 12-24 ชั่วโมง และการพยากรณ์ในวงกว้าง โดยรายงานเกี่ยวกับสภาพอากาศในอีก 5 วันข้างหน้า หรือบางครั้งก็มีการคาดการณ์ล่วงหน้าถึง 30 วัน นอกจากนี้กรมอุตุนิยมวิทยายังทำ

          อุตุนิยมวิทยากับชีวิตประจำวัน
                    การรายงานสภาพอากาศในแต่ละวันนั้นมีประโยชน์ เพราะจะทำให้เราสามารถป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากปรากฏการณ์ลมฟ้าอากาศได้ สามารถวางแผนการทำงานล่วงหน้าเพื่อหลีกเลี่ยงอุปสรรคจากสภาพของอากาศ นอกจากนี้ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพอากาศและการวิเคราะห์ลักษณะอากาศยังมีประโยชน์อย่างมากต่อการวางแผนและดำเนินการในด้านต่าง ๆ ดังนี้
                              ด้านเกษตรกรรม การทราบลักษณะของอากาศมีประโยชน์ต่อเกษตรกรในการคัดเลือกพันธุ์ที่จะปลูกให้เหมาะกับสภาวะของอากาศในแต่ละบริเวณ ตลอดจนการคัดเลือกพันธุ์สัตว์ให้เหมาะสมกับสภาพอากาศในแต่ละท้องถิ่น
                              ด้านวิศวกรรม การทราบลักษณะของอากาศมีประโยชน์ต่อการออกแบบและก่อสร้างอาคารให้สอดคล้องกับสภาพการไหลเวียนของอากาศในบริเวณที่ทำการก่อสร้าง เพื่อช่วยประหยัดพลังงานและทำให้มีการระบายอากาศที่ดี
                              ด้านการขนส่ง การทราบลักษณะของอากาศมีประโยชน์ในการกำหนดเส้นทางเดินเรือที่ปลอดภัยจากบริเวณที่เกิดพายุ หรือถ้าเป็นการเดินทางโดยเครื่องบินก็ต้องพยายามหลีกเลี่ยงบริเวณที่มักจะมีอากาศแปรปรวน

2. การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ
        ปัจจุบันอากาศมีการเปลี่ยนแปลงไปในทางที่ทำให้เกิดอันตรายต่อชีวิตและสิ่งแวดล้อมมากขึ้น โดยเกิดจากการปนเปื้อนของสารเคมีและสิ่งแปลกปลอมอื่น ๆ เราเรียกสภาพอากาศในลักษณะนี้ว่า การเกิดมลพิษทางอากาศ (air pollution)
          มลพิษทางอากาศ หมายถึง การที่อากาศมีปริมาณความเข้มข้นของสาร หรือสิ่งแปลกปลอมเกินกว่าที่ควรจะมีในอากาศปกติ ก่อให้เกิดอันตรายต่อชีวิตมนุษย์และทรัพย์สินได้ มีสาเหตุการเกิดที่สำคัญ 2 ประการ คือ
                    1. สาเหตุทางธรรมชาติ เช่น การปะทุของภูเขาไฟซึ่งจะพ่นเถ้าถ่าน ฝุ่นผง และแก๊สต่าง ๆ ออกสู่อากาศ การเกิดไฟป่าซึ่งทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมหาศาล เถ้าถ่าน และฝุ่นผงต่าง ๆ




                    2. สาเหตุจากการกระทำของมนุษย์ มลพิษทางอากาศที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์นี้มีปริมาณเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ เนื่องจากการขยายตัวทางเศรษฐกิจและสังคม และการตัดไม้ทำลายป่าซึ่งเป็นทรัพยากรธรรมชาติที่สำคัญในการสร้างแก๊สออกซิเจนให้กับอากาศ และช่วยลดปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และฝุ่นละอองในอากาศ
                    จากการศึกษาเกี่ยวกับสารปนเปื้อนที่ก่อให้เกิดมลพิษทางอากาศ ทำให้สามารถแบ่งชนิดของสารปนเปื้อนออกเป็นกลุ่ม ๆ ได้หลายกลุ่ม กลุ่มที่สำคัญคือ
                              1. กลุ่มออกไซด์ของกำมะถัน สาเหตุหลักเกิดจากการเผาปิโตรเลียมและถ่านหินซึ่งมีกำมะถันเป็นส่วนประกอบ สารปนเปื้อนที่สำคัญในกลุ่มนี้ คือ แก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) ซึ่งจะถูกออกซิไดส์ในอากาศเกิดเป็นแก๊สซัลเฟอร์ไตรออกไซด์ (SO₃) ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับละอองน้ำในอากาศเกิดเป็นฝนกรดที่สร้างความเสียหายต่ออาคารบ้านเรือน และเป็นอันตรายต่อชีวิตและทรัพย์สินของมนุษย์
                              2. กลุ่มออกไซด์ของไนโตรเจน ที่สำคัญ คือ ไนโตรเจนมอนนอกไซด์ (NO) ซึ่งเกิดจากการรวมตัวของไนโตรเจนกับออกซิเจนในปฏิกิริยาสันดาป เช่น การสันดาปของเครื่องยนต์ ไนโตรเจนมอนอกไซด์จะรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศเกิดเป็นไนโตรเจนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสารพิษที่เป็นอันตรายถึงชีวิตได้เมื่อปนเปื้อนอยู่ในอากาศในปริมาณสูง
                              3. โอโซน (O₃) โอโซนในชั้นบรรยากาศมีประโยชน์ในการช่วยสกัดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ แต่แก๊สโอโซนนั้นถือเป็นแก๊สที่อันตราย จะก่อให้เกิดอาการแพ้ในระบบทางเดินหายใจ และเป็นอันตรายต่อดวงตา นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดอาการผิดปกติขึ้นในกระบวนการเมแทบอลิซึมของสิ่งมีชีวิต
                              4. คาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) เกิดจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ เช่น การเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ในเครื่องยนต์ เป็นแก๊สไม่มีสี ไม่มีกลิ่น เมื่อเข้าไปในกระแสเลือดจะไปรวมตัวกับเฮโมโกลบินของเม็ดเลือดแดง ทำให้เม็ดเลือดแดงสูญเสียความสามารถในการรับแก๊สออกซิเจนทำให้ร่างกายขาดแก๊สออกซิเจนจนเป็นอันตรายถึงชีวิตได้




                              5. กลุ่มสารกัมมันตรังสี สาเหตุส่วนใหญ่มาจากการรั่วไหลจากโรงไฟฟ้าซึ่งใช้เชื้อเพลิง สารกลุ่มนี้ทำให้เกิดมะเร็งได้ และส่งผลต่อผู้ที่ได้รับสารพิษในด้านการเปลี่ยนแปลงของยีน (gene) พันธุกรรมด้วย
                    นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว ยังมีสารปนเปื้อนอื่น ๆ อีกที่พบในอากาศ ได้แก่ สารพวกไฮโดรคาร์บอน พวกกรดอินทรีย์และกรดอนินทรีย์ต่าง ๆ รวมถึงสารที่เป็นฝุ่นผงและละอองที่แขวนลอยในอากาศ
                    ปัญหามลพิษทางอากาศในปัจจุบันมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นทุกคนควรช่วยกันลดปัญหามลพิษทางอากาศ เพื่อไม่ให้มลพิษทางอากาศเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่สิ่งมีชีวิตจะอาศัยอยู่ไม่ได้ โดยสามารถทำได้ดังนี้
                              1. เข้าร่วมการรณรงค์เพื่อลดมลพิษทางอากาศเมื่อมีโอกาส เมื่อพบเห็นผู้ที่ก่อมลพิษทางอากาศ ควรรีบแจ้งให้เจ้าหน้าที่หรือหน่วยงานที่เกี่ยวข้องทราบ
                              2. ลดการตัดไม้ทำลายป่า ช่วยกันปลูกต้นไม้และดูแลต้นไม้ที่มีอยู่ เพราะต้นไม้จะช่วยกรองอากาศเสียให้เป็นอากาศดี
                              3. ผู้ที่ใช้ยานพาหนะ ควรเลือกใช้เชื้อเพลิงที่มีควันออกมาน้อย หรือใช้เชื้อเพลิงที่ทำจากพลังงานทดแทนที่ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม และควรตรวจสอบสภาพเครื่องยนต์อย่างสม่ำเสมอ รวมทั้งลดการใช้รถยนต์ส่วนบุคคล หันมานั่งรถประจำทาง ถีบจักรยานหรือเดินแทน
                              4. ควรงดการสูบบุหรี่เพราะเป็นอันตรายต่อตนเองและคนรอบข้าง
                              5. ผู้ดำเนินการเกี่ยวกับการก่อสร้าง ควรมีการปกคลุมอาคารที่กำลังก่อสร้างด้วยผ้าใบให้มิดชิดเพื่อป้องกันการฟุ้งกระจายของฝุ่น

          ผลกระทบจากมลพิษทางอากาศ
                    ฝนกรด
                              น้ำฝนโดยทั่วไปจะมีความเป็นกรดอ่อน เพราะมีแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ละลายอยู่ ส่วนฝนกรดจะมีค่า pH ต่ำกว่า 5.6 เพราะเกิดจากแก๊สซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO₂) และไนโตรเจนมอนนอกไซด์ (NO) ที่ถูกปล่อยมาจากโรงงานอุตสาหกรรมและเกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงในรถยนต์ โดยแก๊สทั้งสองชนิดนี้ทำปฏิกิริยากับน้ำในบรรยา กาศเกิดเป็นกรดซัลฟิวริก (H₂SO₄) และกรดไนตริก (HNO₃) ตะกอนของกรดเหล่านี้จะสะสมอยู่ในรูปของฝน หมอก และหิมะ เมื่อฝนตกและมีลมพัดแรงจะพัดพาอนุภาคของกรดไปตกที่ไกล ๆ ได้หลายร้อยกิโลเมต




                              ฝนกรดที่ตกลงมาจะทำให้ดินเป็นกรด เมื่อพืชดูดซึมกรดเข้าไปจะไปทำลายเนื้อเยื่อภายใน ทำให้ต้นพืชแคระแกร็น ไม่เจริญเติบโต ฝนกรดยังทำให้น้ำในแหล่งน้ำเป็นกรดส่งผลให้สิ่งมีชีวิตในน้ำตาย นอกจากนี้ฝนกรดยังทำให้โลหะที่เป็นส่วนประกอบในสิ่งก่อสร้างและอาคารบ้านเรือนผุกร่อนและเกิดสนิม และทำปฏิกิริยากับหินปูนหรือหินอ่อนที่ใช้ทำส่วนต่าง ๆ ของอาคารผุกร่อนได้

2. การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลก
          การเผาไหม้เชื้อเพลิงที่เกิดจากการก่อสร้าง โรงงานอุตสาหกรรม ตลอดจนการใช้ยานพาหนะต่าง ๆ ทำให้ปริมาณของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศเพิ่มสูงขึ้น ปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มสูงขึ้นนี้เอง มีผลทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกเพิ่มสูงขึ้น และมีแนวโน้มจะเพิ่มสูงขึ้นในทุก ๆ ปี




          การทำลายชั้นโอโซนของบรรยากาศ
                    จากการศึกษาโครงสร้างของชั้นบรรยากาศทำให้เราทราบว่า มีแก๊สโอโซน (O₃) อยู่อย่างหนาแน่นที่บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ ซึ่งมีถึงร้อยละ 90 ของโอโซนทั้งหมด โดยโอโซนจะทำหน้าดูดกลืนและกรองแสงอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ไม่ให้มาทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก และช่วยควบคุมอุณหภูมิให้เป็นปกติอีกด้วย
                  การทำลายโอโซนของชั้นบรรยากาศ คือ การที่แก๊สบางชนิด เช่น ออกไซด์ของไนโตรเจน มีเทน คลอโรฟลูออโรคาร์บอน (chlorofluorocarbon: CFC) ถูกปล่อยขึ้นสู่บรรยากาศ และทำลายชั้นโอโซนจนเป็นรูโหว่ ทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตส่องถึงพื้นโลกได้
                    สารคลอโรฟลูออโรคาร์บอน (CFC) เป็นตัวการสำคัญในการทำลายชั้นโอโซน ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การผลิตโฟมและพลาสติกบางชนิด ใช้ในเครื่องทำความเย็นและใช้เป็นสารขับดันในกระป๋องสเปรย์ สารซีเอฟซีจะไม่ละลายน้ำ เมื่อสารนี้ขึ้นสู่บรรยากาศจะไม่ถูกขจัดไปโดยน้ำฝน และอยู่ในบรรยากาศได้นาน สารซีเอฟซีจะเปลี่ยนโอโซนให้คลอรีนมอนอกไซด์ และแก๊สออกซิเจน ซึ่งแก๊สออกซิเจนไม่สามารถป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลตได้ ทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตเข้ามาสู่โลกมากยิ่งขึ้น

          ผลกระทบจากการทำลายชั้นโอโซนของบรรยากาศ
                    1. ผลกระทบต่อมนุษย์ ทำให้ผิวหนังไหม้เกรียม ตาพร่า ตาเป็นต้อกระจก ผิวหนังเหี่ยวย่นก่อนวัย และเป็นโรคมะเร็งผิวหนังมากขึ้น
                    2. ผลกระทบต่อพืชและสัตว์ เช่น ผลผลิตข้าวและถั่วเหลืองลดลง รังสีอัลตราไวโอเลตที่ส่องลงไปในทะเลจะทำให้ผลผลิตของแพลงก์ตอนพืชลดลง ทำให้สัตว์ที่กินแพลงก์ตอนเป็นอาหารจะลดจำนวนลงไปด้วย ปริมาณอาหารของมนุษย์จึงลดลง
                    3. ผลกระทบต่ออุณหภูมิของโลก ทำให้ผิวโลกร้อนขึ้น น้ำในมหาสมุทรขยายตัว ทำให้เกิดน้ำท่วม

          ปรากฏการณ์เรือนกระจกและภาวะโลกร้อน
                    ชั้นบรรยากาศของโลกเปรียบเสมือนเรือนกระจกที่ห่อหุ้มโลกไว้ ทำให้อุณหภูมิของโลกมีความสมดุลพอเหมาะต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนโลก ในภาวะปกติ ชั้นบรรยากาศของโลกจะประกอบด้วยแก๊สโอโซน ไอน้ำ รวมทั้งแก๊สต่าง ๆ ปะปนอยู่ เมื่อดวงอาทิตย์แผ่รังสีมายังโลก ส่วนหนึ่งที่เป็นรังสีอัลตราไวโอเลตคลื่นสั้น จะถูกบรรยากาศชั้นโอโซนดูดกลืนไว้ บางส่วนจะสะท้อนกลับหรือกระจายไปในบรรยากาศโดยอนุภาคต่าง ๆ ที่มีอยู่ในอากาศ รังสีที่ตกกระทบพื้นผิวโลกบางส่วนถูกนำไปใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช การหายใจของคนและสัตว์ การระเหยของน้ำ และโลกจะดูดกลืนรังสีบางส่วนจากดวงอาทิตย์แล้วสะท้อนรังสีกลับออกไปในรูปรังสีอินฟราเรดหรือความร้อน



 

                    แก๊สบางชนิดในบรรยากาศจะดูดซับรังสีอินฟราเรดหรือความร้อนไว้บางส่วน ทำให้อุณหภูมิของโลกพอเหมาะกับการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต จึงเกิดการหมุนเวียนของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และแก๊สออกซิเจนในธรรมชาติขึ้น จากการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช การหายใจของคนและสัตว์ เมื่อคน สัตว์ และพืชตายลง ซากพืชซากสัตว์จะถูกย่อยสลายโดยจุลินทรีย์ในธรรมชาติ ทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์กลับคืนสู่ธรรมชาติตลอดเวลา นอกจากนี้ยังมีวัฏจักรของน้ำและฤดูกาลต่าง ๆ ดำเนินไปอย่างสมดุล เนื่องจากการระเหยของน้ำ
                    แต่ในปัจจุบันกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์มีผลทำให้ชั้นบรรยากาศของโลกมีปริมาณแก๊สบางชนิดที่มีสมบัติดูดซับความร้อนมากเกินสมดุลของธรรมชาติ รังสีความร้อนจากดวงอาทิตย์สะท้อนออกจากผิวโลกได้น้อยลง อุณหภูมิของพื้นผิวโลกจึงสูงขึ้น ลักษณะดังกล่าวนี้เรียกว่า ปรากฏการณ์เรือนกระจก (greenhouse effect) แก๊สที่มีสมบัติพิเศษสามารถดูดซับรังสีอินฟราเรดหรือความร้อนไว้ เรียกว่า แก๊สเรือนกระจก ที่สำคัญมีดังนี้
                              1. คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นแก๊สที่ดูดซับความร้อนได้ดี เกิดจากการเผาไหม้เชื้อเพลิง เช่น โรงงานอุตสาหกรรมต่าง ๆ การเผาไหม้เชื้อเพลิงเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า การเผาไม้ทำลายป่าเพื่อใช้เป็นที่อยู่อาศัยหรือการเกษตร และไฟป่านับว่าเป็นตัวการสำคัญที่สุดในการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ขึ้นสู่บรรยากาศ แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่เกิดจากการทำกิจกรรมของมนุษย์เป็นตัวการที่สำคัญที่สุดที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกถึงร้อยละ 53




                              2. มีเทน เกิดจากทั้งธรรมชาติและการกระทำของมนุษย์ เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติ การทิ้งขยะสะสมกันเป็นจำนวนมาก การปลูกพืชและการทำนาข้าว โดยพื้นที่การเกษตรในประเทศแถบเอเชียและออสเตรเลียมีการปล่อยแก๊สมีเทนขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศในปริมาณมาก แก๊สนี้ดูดความร้อนได้มากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 20 เท่า และมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้มากถึงร้อยละ 17

                                  3. โอโซน แก๊สโอโซนที่อยู่ต่ำกว่าชั้นสตราโตสเฟียร์หรืออยู่ระดับผิวโลก ถ้าเกิดการทำปฏิกิริยาระหว่างแสงแดดกับมลพิษในชั้นบรรยากาศ แก๊สนี้จะมีพฤติกรรมเป็นแก๊สเรือนกระจกชนิดหนึ่ง ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้ถึงร้อยละ 13
                                  4. ไนตรัสออกไซด์ (N₂O) เกิดจากอุตสาหกรรมที่ใช้กรดไนทริกในกระบวนการผลิต เช่น อุตสาหกรรมผลิตเส้นใยไนลอน อุตสาหกรรมพลาสติกบางชนิด รวมทั้งการเผาหญ้าจากทุ่งนา จากป่าไม้ และการใช้ปุ๋ยที่มีไนโตรเจนเป็นองค์ประกอบ แก๊สนี้ดูดความร้อนได้มากกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 200 เท่า และมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้ประมาณร้อยละ 12
                                  5. คลอโรฟลูออโรคาร์บอน (chlorofluorocarbon หรือ CFC) เป็นแก๊สที่มนุษย์สังเคราะห์ขึ้นใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตพลาสติก โฟม เฟอร์นิเจอร์ เป็นแก๊สที่ใช้ขับดันในกระป๋องสเปรย์ แก๊สนี้สามารถรวมตัวทางเคมีได้ดีกับโอโซน ทำให้โอโซนในชั้นบรรยากาศลดลงจนมีผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก แก๊สชนิดนี้ทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจกได้ประมาณร้อยละ 5
                    ปริมาณแก๊สเรือนกระจกที่เกิดขึ้นส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมต่าง ๆ ของมนุษย์ ในปัจจุบันโลกมีการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศสูงถึงปีละประมาณ 26,000 ล้านตัน ในส่วนของประเทศไทย มีการปล่อยแก๊สเรือนกระจกจากกิจกรรมต่าง ๆ ดังนี้



 

                    สิ่งที่ตามมาจากปรากฏการณ์เรือนกระจก คือ ภาวะโลกร้อน (global warming) หมายถึง สภาวะที่อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกเพิ่มสูงขึ้น ทำให้ภูมิอากาศเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น เกิดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณน้ำฝน ระดับน้ำทะเล และส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกอย่างกว้างขวาง

          ผลกระทบจากปรากฏการณ์เรือนกระจกและภาวะโลกร้อน
                    1. ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ทำให้อุณหภูมิของโลกสูงขึ้น ทำให้มีผลต่อสิ่งแวดล้อมในธรรมชาติ ดังนี้
                               1.1 ผลกระทบต่อธารน้ำแข็งและหิมะ เมื่อโลกร้อนขึ้นทำให้เกิดการละลายของธารน้ำแข็งและหิมะบริเวณขั้วโลกเพิ่มขึ้น การระเหยของน้ำสู่บรรยากาศจึงเพิ่มขึ้น เกิดฝนตกสู่พื้นดินในลักษณะไม่มีรูปแบบที่แน่นอน คือ จะตกเพิ่มขึ้นในบางพื้นที่ และลดลงในบางพื้นที่ และการละลายของยังทำให้ระดับน้ำทะเลในมหาสมุทรเพิ่มขึ้นอีกด้วย




                              1.2 ผลกระทบต่อมหาสมุทรและชายฝั่งทะเล ภาวะโลกร้อนทำให้อุณหภูมิเหนือพื้นดินและพื้นน้ำเกิดความแตกต่างกันมากขึ้น จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของลมที่บริเวณชายฝั่งและความแปรปรวนของการหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทร ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้สภาพภูมิอากาศของโลกเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง




                             1.3 ผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงของหยาดน้ำฟ้า เมื่ออุณหภูมิของโลกสูงขึ้นจะทำให้อัตราการระเหยของความชื้นจากพืชและจากพื้นดินและมหาสมุทรมีมากขึ้น ทำให้ปริมาณหยาดน้ำฟ้าของโลกเพิ่มขึ้นด้วย จึงเกิดการเปลี่ยนแปลงของหยาดน้ำฟ้าและความชื้นในดิน
                            1.4 ผลกระทบต่อระบบนิเวศ พืช และสัตว์ชนิดต่าง ๆ การเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศทำให้พืชและสัตว์ต่าง ๆ เกิดการปรับสภาพเพื่อตอบสนองต่อสภาวะที่เปลี่ยนไป จึงอาจมีการเคลื่อนย้ายของพืชและสัตว์บางชนิดไปสู่พื้นที่ใหม่ หรืออาจทำให้พืชหรือสัตว์บางชนิดสูญพันธุ์ไป ซึ่งจะส่งผลกระทบต่อพืชและสัตว์ชนิดอื่น ๆ ในระบบนิเวศ ทำให้ระบบนิเวศบางระบบเล็กลง หรืออาจถึงขั้นสิ้นสุดลงได้
                  2.  ผลกระทบต่อสังคม เมื่อโลกร้อนขึ้นจะมีผลกระทบต่อสังคมมนุษย์ ดังนี้
                            2.1 ผลกระทบต่อทรัพยากรน้ำ เมื่ออุณหภูมิของโลกเพิ่มสูงขึ้น จะทำให้ในบางพื้นที่มีปริมาณฝนตกมากขึ้น ในขณะที่บางพื้นที่มีปริมาณฝนตกลดลง เกิดภาวะน้ำท่วมในฤดูหนาวและภาวะแห้งแล้งในฤดูร้อน เนื่องจากในฤดูหนาวหิมะและน้ำแข็งหลอมเหลวเร็วกว่าปกติ ส่วนฤดูร้อนมีหิมะและน้ำแข็งลดลงปริมาณน้ำจากการหลอมเหลวจึงลดลง เกิดการขาดแคลนน้ำ ความแห้งแล้งนี้ส่งผลกระทบโดยตรงต่อภาคอุตสาหกรรม ความเป็นอยู่และสุขภาพของมนุษย์ รวมไปถึงสิ่งแวดล้อมที่มนุษย์อาศัยอยู่




                            2.2 ผลกระทบต่อการเกษตร ภาวะโลกร้อนทำให้อัตราการระเหยของน้ำในดินเพิ่มสูงขึ้น น้ำฝนมีปริมาณลดลง ดินจึงมีความชื้นต่ำ เกิดความต้องการน้ำในการทำการเกษตรอย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีความชื้นของดินลดลงอย่างรุนแรง ในขณะที่ทรัพยากรน้ำมีไม่เพียงพอต่อความต้องการ ทำให้ผลผลิตทางการเกษตรลดต่ำลงและเกิดความเสียหาย
                            2.3 ผลกระทบต่อผู้ที่อาศัยตามชายฝั่งทะเล ภาวะโลกร้อนส่งผลให้พื้นดินบริเวณชายฝั่งทะเลถูกทำลายจากภาวะน้ำท่วม เนื่องจากระดับน้ำทะเลที่เพิ่มสูงขึ้น เกิดความเสียหายต่อถิ่นที่อยู่อาศัยของมนุษย์
                            2.4 ผลกระทบต่อที่อยู่อาศัยของมนุษย์และสุขอนามัย สภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไปทำให้เกิดภัยธรรมชาติที่รุนแรง เช่น ภาวะน้ำท่วมและความแห้งแล้ง เกิดการอพยพของประชากรที่อาศัยในบริเวณดังกล่าว ในประเทศที่กำลังพัฒนาจะเกิดการอพยพของประชากรในเขตชนบทเข้าสู่เมือง จึงก่อให้เกิดความเสื่อมโทรมของสภาพแวดล้อม และเกิดปัญหาสุขอนามัยในชุมชนมากขึ้น นอกจากนี้อุณหภูมิที่สูงขึ้นยังทำให้เกิดโรคใหม่ ๆ ขึ้นอีกด้วย

          แนวทางการป้องกันและแก้ไขปัญหา
                    เราทุกคนควรร่วมมือกันป้องกัน แก้ไข และลดปริมาณแก๊สต่าง ๆ ที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลก ซึ่งมีแนวทางดังนี้
                              1.  ประหยัดพลังงาน โดยเฉพาะพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากการผลิตกระแสไฟฟ้าต้องใช้เชื้อเพลิงจากถ่านหิน และแก๊สธรรมชาติ ซึ่งจะทำให้เกิดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศสูง ดังนั้นจึงควรใช้ไฟฟ้าอย่างประหยัด เช่น เปลี่ยนมาใช้หลอดไฟฟ้าที่ประหยัดพลังงาน ปิดไฟดวงที่ไม่ใช้ และเมื่อเลิกใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าแล้วให้ถอดปลั๊กออก และหันมาใช้พลังงานทดแทน เช่น พลังงานจากแสงอาทิตย์
                              2.  ช่วยกันฟื้นฟูและรักษาสภาพป่าที่มีอยู่ ลดการตัดไม้ทำลายป่า และปลูกป่าเพิ่มเติม รวมถึงการประหยัดการใช้กระดาษ เนื่องจากการผลิตกระดาษต้องใช้พลังงานมาก และยังก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำ และเป็นสาเหตุของการตัดไม้ทำลายป่า ซึ่งเป็นตัวดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ที่สำคัญ
                              3.  หลีกเลี่ยงการใช้ปุ๋ยที่ทำให้เกิดแก๊สเรือนกระจก และลดการใช้ถุงพลาสติก หันมาใช้ถุงผ้าแทน
                              4.  บริโภคอย่างพอเพียง ลดการกินและใช้อย่างฟุ่มเฟือย เพราะเศษอาหารหรือเศษขยะที่ทับถมอยู่ที่กองขยะ จะก่อให้เกิดแก๊สมีเทน ซึ่งเป็นแก๊สเรือนกระจก
          อย่างไรก็ตาม ปัญหาโลกร้อนยังคงมีอยู่ในปัจจุบันหรืออาจเพิ่มขึ้นกว่าเดิมในอนาคต หากทุกคนยังไม่เข้าเข้าใจปัญหาและร่วมมือกันแก้ไขอย่างจริงจัง ถ้าเราทุกคนร่วมกันแก้ไข บรรยากาศของโลกเราก็จะอยู่ในสภาพที่ดีต่อไป



แหล่งที่มาของเนื้อหา : สำนักพิมพ์วัฒนาพานิช www.wpp.co.th