ชั้นบรรยากาศ

ชั้นของบรรยากาศ           โลกที่เราอาศัยอยู่นี้มีชั้นบรรยากาศ(atmosphere)ปกคลุมด้วยความสูงถึง 2,000 กิโลเมตร นับจากพื้นดิน ชั้นของบรรยากาศที่มีอากาศที่มนุษย์หายใจนั้นมีอยู่นับตั้งแต่พื้นโลกถึงชั้นสตราโตสเฟียร์เท่านั้น ยิ่งสูงขึ้นไปนั้นไม่ใช่ชั้นบรรยากาศที่มีอากาศหายใจ บรรยากาศที่มีอากาศไว้หายใจนี้ประกอบด้วย ก๊าซไนโตรเจนประมาณร้อยละ 78 ออกซิเจนประมาณร้อยละ 21 คาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซเฉื่อยร้อยละ 0.97 นอกจากก๊าซต่าง ๆ แล้วในบรรยากาศยังประกอบด้วยไอน้ำฝุ่น ละอองและจุลินทรีย์ต่าง ๆ ด้วยอุณหภูมิผิวโลกจะแปรผันตาม ความสูง จึงใช้เป็นเกณฑ์การแบ่งบรรยากาศออกเป็น 4 ชั้น ได้แก่ 1. โทรโปสเฟียร์ (Troposphere)         เป็นชั้นบรรยากาศชั้นล่างสุดที่อยู่สูงจากผิวโลกขึ้นไป10-12 กิโลเมตร เป็นชั้นที่มีความหนาแน่นมาก ที่สุด และใกล้ผิวโลกที่สุดในชั้นนี้จะเกิด ปรากฏการณ์ที่สำคัญ ๆ ได้แก่ เมฆ ฝน หิมะ พายุ เมื่อความสูงเพิ่มขึ้นอุณหภูมิลดลง 0.6 oC ต่อ 100 เมตร อุณหภูมิในชั้นนี้มีค่าระหว่าง -73oC  ถึง -53oC เนื่องจากอากาศและละอองน้ำผิวโลกสามารถดูดกลืนคลื่นแสง เช่น แสงที่มองเห็นด้วยตาเปล่า (visible light) แสงอุลตราไวโอเลต (ultraviolet,UV) แสง อินฟราเรด (infrared, IR) ได้มากกว่า รอยต่อระหว่างชั้นโทรโปสเฟียร์ (troposphere) และชั้นต่อไปเรียกว่า tropopause เป็นที่ที่มีอุณหภูมิคงที่ 2. สตราโตสเฟียร์ (stratosphere)              ชั้นนี้มีระดับความสูงขึ้นไปจนถึง 50 กิโลเมตรจากพื้นโลก อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะเพิ่มสูงขึ้นเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น ที่ความสูงประมาณ 50 กิโลเมตรจากผิวโลก มีอุณหภูมิประมาณ 10-20oC ซึ่งเหตุผลก็คือมีการ ดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเลต (UV) และรังสีอินฟราเรด (IR) โดยโอโซน (O3) ซึ่งพบว่าความเข้มข้นของโอโซนในชั้นนี้ ประมาณ 1-5 ppm โดยปริมาณโอโซนในชั้นนี้มีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตเพราะช่วยกรองแสง UV ที่เป็นอันตรายจาก ดวงอาทิตย์ได้ถึง 99% ทำให้มนุษย์ รอดพ้นจากการเป็นมะเร็ง ที่ผิวหนังและการเป็นต้อที่ดวงตา รอยต่อระหว่าง stratosphere และชั้นต่อไปเป็นระดับที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่า stratopause ซึ่งสูงจากผิวโลกขึ้นไปประมาณ 50 กิโลเมตร ในชั้น สตราโตสเฟียร์ แทบจะไม่มีไอน้ำเลย บรรยากาศชั้นนี้ไม่แปรปรวน มีเสถียรภาพมากและทัศนวิสัยที่ เหมาะสมสำหรับ สำหรับการบิน 3. มีโซสเฟียร์ (mesosphere)               เป็นชั้นที่อยู่ตรงกลางของบรรยากาศทั้ง 4 ชั้นอยู่ต่อจากชั้น stratosphere และขึ้นไปอีก 40 กิโลเมตร เป็นชั้นที่มีโอโซนน้อยมาก  อุณหภูมิจะลดลงตามลำดับ เมื่อเคลื่อนที่สูงขึ้นไปพบโมเลกุลของ ก๊าซในรูปของอิออนเช่น O2, NO+ ในบรรยากาศชั้นนี้อุณหภูมิจะลดลงต่ำเหลือ -100 oC ที่ระดับ ความสูง 90 กิโลเมตรจากผิวโลก อุณหภูมิจะเริ่มคงที่ บริเวณนี้ว่า mesopause ซึ่งจะเป็นรอยต่อระหว่างชั้นนี้กับชั้นต่อไป 4. เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere) หรือ อิออโนสเฟียร์ (ionosphere)              คือชั้นที่อยู่ระหว่างความสูง 90 - 800 กิโลเมตร ในชั้นนี้ปฏิกิริยาทางเคมีของแสงทำให้ก๊าซต่างๆ ในชั้นนี้แตกตัวเป็นไอออนจึงอาจเรียกว่า ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) บรรยากาศชั้นนี้เป็นชั้นที่อยู่นอกสุด พบว่า อุณหภูมิเริ่มเพิ่มสูงขึ้นตามระดับความสูง ประมาณ 200 กิโลเมตรจากผิวโลกจะมีอุณหภูมิสูงกว่า 500oCและ ที่ระดับความสูง 700-800 กิโลเมตรจะมีอุณหภูมิ สูงกว่า 100oC การที่อุณหภูมิ สูงขึ้นก็เพราะการดูดกลืนแสง UV โดย O2 และ N2 ซึ่งโมเลกุลส่วนใหญ่อยู่ในรูปของ อิออน เช่น NO+, O2 และ O+ เป็นต้น