บรรยากาศ (ATMOSPHERE)

            บรรยากาศ หมายถึง อากาศที่ห่อหุ้มโลกเราอยู่ มีส่วนประกอบที่สำคัญคือ ก๊าซชนิดต่างๆ ไอน้ำ ฝุ่นละออง แรงดึงดูดของโลกเป็นปัจจัยสำคัญ ที่ทำให้บรรยากาศมีความกดดัน และความหนาแน่นสูง ที่ระดับน้ำทะเล เมื่อสูงขึ้นไปความกดดัน และความหนาแน่นของบรรยากาศจ ะลดลงตามลำดับ


ขอบเขตของบรรยากาศ

            ไม่อาจบอกได้แน่นอนว่า สิ้นสุดลง ณ ที่ใด แต่ในทางฟิสิกส์ถือว่า ถ้ายังมีปรากฏการณ์กระทบกันของอณูอากาศอยู่ ก็ถือว่า ยังอยู่ในขอบเขตของบรรยากาศ โดยทั่วไปแล้ว อาจกล่าวได้ว่า ขอบเขตของบรรยากาศอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ ๑,๒๐๐ ไมล์เหนือระดับน้ำทะเล

ส่วนประกอบของบรรยากาศ

            บรรยากาศประกอบด้วย ก๊าซชนิดต่างๆ ที่สำคัญ ได้แก่ ไนโตรเจน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ นอกจากนี้แล้ว เป็นก๊าซที่พบได้ยาก และมีปริมาณน้อย ซึ่งไม่มีความสำคัญต่อการดำรงชีวิตมากนัก เช่น นีออน เซนอน คริปทอน และไฮโดรเจน เป็นต้น

ประโยชน์ของบรรยากาศต่อสิ่งที่มีชีวิต

มี ๒ ประการที่สำคัญ คือ

            ๑. ช่วยให้มีชีวิต (Life-sustaining Pressure Functions)

            กล่าวคือ ออกซิเจนในบรรยากาศมีความจำเป็นต่อสัตว์ คาร์บอนไดออกไซด์ มีความจำเป็นต่อพืช ไอน้ำในบรรยากาศ ทำให้เกิดฝน ซึ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของทั้งพืชและสัตว์ และความกดบรรยากาศ ทำให้สิ่งที่มีชีวิตดำรงอยู่ได้ โดยความกดบรรยากาศปกติ ที่ระดับน้ำทะเลมีค่าเท่ากับ ๗๖๐ มม.ปรอทหรือ ๑๔.๗ ปอนด์ ต่อ ตร.นิ้ว

            ๒. ช่วยคุ้มครองชีวิต (Life-protecting Filter Functions)

            บรรยากาศทำหน้าที่คอยกรอง หรือดักสิ่งที่มาจากนอกโลก ซึ่งจะเป็นอันตรายต่อสิ่งที่มีชีวิต เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต รังสีคอสมิก ตลอดจนอุกกาบาต เป็นต้น


การแบ่งชั้นบรรยากาศ

สรีรวิทยาการบินมีหลักการแบ่งชั้นของบรรยากาศด้วยกัน ๒ วิธี คือ

๑. การแบ่งชั้นทางฟิสิกส์ (Physical Divisions)

แบ่งออกเป็นชั้นต่างๆ ดังต่อไปนี้ คือ

๑.๑ ชั้นโทรโพสเฟียร์ เป็นชั้นที่มนุษย์อาศัยอยู่ มีความสูงตั้งแต่ระดับน้ำทะเลขึ้นไป ประมาณ ๓๐,๐๐๐ ฟุต ที่บริเวณขั้วโลก และประมาณ ๖๐,๐๐๐ ฟุต ที่บริเวณเส้นศูนย์สูตร ลักษณะที่สำคัญของบรรยากาศชั้นนี้ คือ

(ก) มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ กล่าวคือ ยิ่งสูงขึ้นไปอุณหภูมิจะยิ่งลดลง จนกระทั่งมีอุณหภูมิ -๕๕ องศาเซลเซียส ซึ่งถือว่า เป็นเขตสิ้นสุดของบรรยากาศชั้นนี้

(ข) มีฤดูกาล เนื่องจากบรรยากาศชั้นนี้มีไอน้ำ จึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ เป็นฤดูกาลต่างๆ เช่น ฤดูร้อน ฤดูฝน และฤดูหนาว เป็นต้น และยังทำให้เกิดมีกระแสลมอลวน (Turbulence) เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทิศทาง และความเร็วของลม จนเกิดเป็นพายุขึ้นได้

๑.๒ ชั้นโทรโพพอส เป็นช่วงต่อระหว่างชั้นโทรโพสเฟียร์ กับชั้นสตราโทสเฟียร์ มีระยะสูงไม่แน่นอน ตั้งแต่ไม่กี่ฟุต จนถึงหลายพันฟุต

๑.๓ ชั้นสตราโทสเฟียร์ อยู่ถัดจากชั้นโทรโพพอสขึ้นไป จนถึงระยะสูงประมาณ ๕๐ ไมล์ จากระดับน้ำทะเล เนื่องจากไม่มีไอน้ำ จึงไม่มีฤดูกาล และกระแสลมอลวนในชั้นนี้ มีอุณหภูมิคงที่ประมาณ -๕๕ องศาเซลเซียส

๑.๔ ชั้นไอโอโนสเฟียร์ อยู่ถัดจากชั้นสตราโทสเฟียร์ ขึ้นไปจนถึงระยะสูงประมาณ ๖๐๐ ไมล์ จากระดับน้ำทะเล อณูของก๊าซในชั้นนี้ จะแตกตัวออกเป็นประจุไฟฟ้า (ions) ซึ่งมีคุณสมบัติในการสะท้อนคลื่นวิทยุ จึงเป็นประโยชน์ในการติดต่อสื่อสาร บรรยากาศชั้นนี้ยังมีคุณประโยชน์ในการกรองรังสีต่างๆ ที่มาจากนอกโลกอีกด้วย

๑.๕ ชั้นเอกโซสเฟียร์ เป็นชั้นนอกสุดของบรรยากาศ มีระยะสูงประมาณ ๑,๒๐๐ ไมล์ จากระดับน้ำทะเล มีอณูของก๊าซอยู่น้อยมาก ถัดจากชั้นนี้ขึ้นไปเป็นอาณาเขตซึ่งเรียกว่า อวกาศ ซึ่งมีสภาพเหมือนกับเป็นสุญญากาศ

๒. การแบ่งชั้นทางสรีรวิทยา (Physiological Division)

ใช้คุณสมบัติในการดำรงชีวิตของมนุษย์เป็นหลัก ในการแบ่งชั้น แบ่งออกได้เป็น ๓ ชั้น คือ

๒.๑ ชั้นที่มนุษย์ปรับตัวอยู่ได้ อยู่สูงตั้งแต่ระดับน้ำทะเลไป จนถึงระยะสูง ๑๐,๐๐๐ ฟุต เป็นชั้น ซึ่งสรีรวิทยาของร่างกายมนุษย์ สามารถปรับตัวอยู่ได้ โดยไม่ต้องอาศัยเครื่องมือ หรืออุปกรณ์อื่นใดช่วยเหลือ

๒.๒ ชั้นที่มนุษย์ปรับตัวอยู่ได้บางส่วน ตั้งแต่ระยะสูง ๑๐,๐๐๐ ฟุต จนถึง ๕๐,๐๐๐ ฟุต เป็นชั้นซึ่งมนุษย์สามารถปรับตัวให้อยู่ได้ โดยใช้เครื่องมือ และอุปกรณ์หลายอย่างช่วยให้ดำรงชีวิตอยู่

๒.๓ ชั้นที่เสมือนเป็นอวกาศ ตั้งแต่ระยะสูง ๕๐,๐๐๐ ฟุตขึ้นไป ทางสรีรวิทยาการบินถือว่า มนุษย์ไม่สามารถปรับตัวอยู่ได้เลย จำต้องใช้เครื่องมือ และอุปกรณ์ช่วยชีวิต จึงจะดำรงชีวิตอยู่ได้

อนึ่ง ที่ระยะสูงประมาณ ๖๕,๐๐๐ ฟุต จากระดับน้ำทะเล มีความกดบรรยากาศเท่ากับความกดดันของไอน้ำในร่างกาย คือ ๔๗ มม.ปรอท ดังนั้นน้ำในร่างกายจะเดือดกลายเป็นไอหมด เรียกระยะสูงนี้ว่า แนวอาร์มสตรอง (Armstrong's line) ซึ่งมนุษย์จะหมดสติภายใน ๑๕ วินาที และเสียชีวิตภายใน ๒-๓ นาที