สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๒ / เรื่องที่ ๓ บรรยากาศ / สำหรับเด็กระดับกลาง

อากาศเป็นส่วนผสมของก๊าซหลายชนิด อากาศ หรือบรรยากาศ เป็นส่วนผสมของก๊าซต่างๆ รวมทั้งไอน้ำซึ่งระเหยมาจากพื้นน้ำในแหล่งต่างๆ ด้วย อากาศที่ไม่มีไอน้ำอยู่ด้วย เราเรียกว่า "อากาศแห้ง" ส่วนอากาศที่มีไอน้ำปนอยู่ด้วย เราเรียกว่า "อากาศชื้น" ไอน้ำในบรรยากาศมีอยู่ระหว่างร้อยละ ๐ ถึง ๔ ของอากาศทั้งหมด แต่ไอน้ำเป็นส่วนผสมสำคัญยิ่งของอากาศ เพราะไอน้ำเป็นต้นเหตุของการเกิดฝน ลม พายุ ฟ้าแลบ และฟ้าร้อง
ไอน้ำในอากาศกลั่นตัวเป็นหยดน้ำเกาะอยู่ข้างแก้ว
อากาศแห้ง มีส่วนผสมของก๊าซโดยประมาณดังนี้ ไนโตรเจน  ร้อยละ  ๗๘ ออกซิเจน  ร้อยละ  ๒๑ อาร์กอน  ร้อยละ  ๐.๙๓ ก๊าซอื่นๆ  ร้อยละ  ๐.๐๗ ตามธรรมดาแล้วจะไม่มีอากาศแห้งแท้ๆ อากาศทั่วไปจะเป็นอากาศชื้น คือ มีไอน้ำปนอยู่ด้วยตั้งแต่ร้อยละ ๐ ถึง ๔ ซึ่งหมายความว่า ถ้าอากาศชื้น มีน้ำหนัก ๑ กิโลกรัม จะมีไอน้ำอยู่อย่างมากได้เพียง ๔๐ กรัม เมื่ออากาศมีไอน้ำปนอยู่ด้วย จำนวนส่วนผสมของก๊าซอื่นก็จะเปลี่ยนแปลงไปบ้างเล็กน้อย ถ้าใส่น้ำแข็งสัก ๔ หรือ ๕ ก้อนลงไปในถ้วยแก้วซึ่งมีน้ำอยู่ในถ้วยแล้วรออยู่สักครู่หนึ่ง เราจะเห็นว่ามีหยดน้ำเกาะอยู่รอบๆ ภายนอกถ้วยแก้ว ทั้งนี้แสดงให้เห็นว่า ไอน้ำมีอยู่ในอากาศ และเมื่ออากาศเย็นจะกลั่นตัวเป็นหยดน้ำเกาะติดอยู่ที่ถ้วยแก้ว ซึ่งเรามองเห็นได้ง่าย
องค์ประกอบของบรรยากาศซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามความสูง	หน้าที่บางอย่างของบรรยากาศ อากาศที่มีอยู่รอบโลกของเรานี้ มีอยู่ตั้งแต่พื้นดินขึ้นไปจนถึงระดับสูงๆ ในท้องฟ้า ที่บริเวณใกล้พื้นดินอากาศจะมีความแน่นมาก ส่วนที่ระดับสูงๆ จากพื้นดินขึ้นไปอากาศจะบางลง หรือเจือจางลง เช่น ที่ระดับสูงประมาณ ๖ กิโลเมตรจากพื้นดิน จะมีอากาศจางลง และเหลือเพียงประมาณครึ่งหนึ่งของอากาศที่ผิวพื้นดิน ที่ระดับสูง ๖ กิโลเมตรนี้ มนุษย์ต้องใช้หน้ากากออกซิเจนช่วยในการหายใจ จึงจะมีชีวิตอยู่ได้
นอกจากอากาศ หรือบรรยากาศจะมีความจำเป็นในการหายใจสำหรับชีวิตของมนุษย์ และสัตว์แล้ว บรรยากาศยังมีหน้าที่ช่วยปกป้องโลกอีกหลายอย่าง เช่น ก. บรรยากาศทำหน้าที่คล้ายเครื่องบังคับอุณหภูมิไม่ให้ร้อนหรือเย็นเกินไป บรรยากาศทำหน้าที่คล้ายร่มบังแสงจากดวงอาทิตย์ ทำให้พื้นโลกไม่ร้อนเกินไป และบรรยากาศยังสกัดกั้นรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีอันตรายจากดวงอาทิตย์ ไม่ให้ผ่านลงมาถึงพื้นโลกมากเกินไปด้วย โดยบรรยากาศที่ระดับสูงๆ จากพื้นดินทำหน้าที่กรอง หรือดูดรังสีอัลตราไวโอเลต หรือแสงเหนือม่วงเอาไว้ รังสีอัลตราไวโอเลต หรือแสงเหนือม่วง มีอันตรายต่อร่างกายมนุษย์ สัตว์ และพืช เพราะฉะนั้น รังสีที่ผ่านมาถึงพื้นโลกจึงมีแต่รังสีแสงซึ่งช่วยให้เรามองเห็น และรังสีความร้อนเป็นส่วนใหญ่ ข. บรรยากาศทำหน้าที่เป็นเกราะกั้นลูกอุกกาบาต ในวันหนึ่งๆ จะมีลูกอุกกาบาตขนาดเล็กๆ ตกจากภายนอกโลก เข้ามายังโลกวันละหลายล้านลูก ลูกอุกกาบาตเหล่านี้วิ่งสู่โลกด้วยความเร็วสูง และเมื่อเข้ามาถูกบรรยากาศของโลกจะเกิดการเสียดสีกับบรรยากาศ ทำให้เกิดความร้อนสูง และเผาไหม้ลูกอุกกาบาตเป็นผงไป มิฉะนั้นแล้วมนุษย์ที่ผิวโลกจะได้รับอันตรายจากการตกของลูกอุกกาบาตมากขึ้น    ค. บรรยากาศทำหน้าที่คล้ายผ้าห่ม บรรยากาศยอมให้รังสีจากดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นคลื่นสั้น ผ่านเข้ามายังพื้นโลก เมื่อพื้นโลกรับรังสีจากดวงอาทิตย์แล้ว จะส่งรังสีออกไปอีกแต่เป็นรังสีคลื่นยาว รังสีคลื่นยาวที่ส่งออกมาจากพื้นโลกนี้ จะถูกบรรยากาศ และไอน้ำดูดไว้เป็นส่วนมาก โดยเหตุนี้โลกจึงมีความอบอุ่นอยู่เสมอ มิฉะนั้นแล้วที่พื้นโลก จะร้อนเกินไปในเวลากลางวัน และจะหนาวเย็นเกินไปในเวลากลางคืน
บรรยากาศยอมให้รังสีจากดวงอาทิตย์ผ่านเข้ามายังพื้นโลก แต่บรรยากาศดูดรับรังสีจากพื้นโลกไว้ โลกจึงไม่หนาวเย็นมาก
ในลักษณะเช่นนี้ บรรยากาศทำหน้าที่คล้ายเรือนกระจกสำหรับเพาะปลูกต้นไม้เมืองร้อนให้เติบโตได้ในเขตหนาว เรือนกระจกยอมให้รังสีคลื่นสั้นของดวงอาทิตย์ผ่านเข้ามาได้ แต่ไม่ยอมให้รังสีคลื่นยาวภายในเรือนกระจกผ่านออกไป ฉะนั้นภายในเรือนกระจกจึงอบอุ่นอยู่เสมอ
เรือนกระจก ซึ่งยอมให้รังสีจากดวงอาทิตย์ผ่านเข้าไป แต่กระจกป้องกันไม่ให้คลื่นยาวจากภายในผ่านออกไปภายนอกเรือนกระจก ฉะนั้นภายในจึงมีความอบอุ่นอยู่เสมอ ด้นไม้จึงเติบโตได้
นอกจากหน้าที่สำคัญดังกล่าวของบรรยากาศแล้ว ลมฟ้าอากาศยังมีความสำคัญต่อการเพาะปลูก หรือการเกษตรกรรมของประเทศอีกด้วย ชาวนาต้องมีความรู้ในเรื่องลมฟ้าอากาศบ้าง มิฉะนั้นเขาก็จะไม่ทราบว่าควรทำนาเมื่อไร ส่วนงานด้านอื่น เช่น ด้านการบินจำต้องอาศัยความรู้เกี่ยวข้องกับอากาศ เพราะนักบินจะต้องทราบล่วงหน้าว่าเมื่อเขาบินไปลงสนามบินอีกแห่งหนึ่งนั้น ลักษณะอากาศในระหว่างเส้นทางบิน และที่สนามบินปลายทางจะต้องอยู่ในสภาพดี เพราะถ้ามีสภาพอากาศเลวร้ายมากขณะเดินทาง หรือเมื่อเครื่องบินไปถึงอาจมีอันตรายถึงชีวิตได้         โดยที่บรรยากาศมีความสำคัญต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์เราดังกล่าวมานี้ เราจึงควรศึกษาเรื่องของบรรยากาศ ซึ่งเป็นการศึกษาวิชาอุตุนิยมวิทยานั่นเอง

ชั้นของบรรยากาศ อากาศที่พื้นโลกของเรามีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณที่อยู่สูงขึ้นไป เมื่อเราขึ้นไปจากพื้นดินอุณหภูมิจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้น อัตราของการเปลี่ยนอุณหภูมิมีค่าประมาณ ๖.๕ องศาเซลเซียส ต่อหนึ่งกิโลเมตร ทั้งนี้หมายความว่า ถ้าพื้นดินมีอุณหภูมิ ๓๐ องศาเซลเซียส ที่ระดับ ๑ กิโลเมตรขึ้นไปในท้องฟ้าจะมีอุณหภูมิเท่ากับ ๓๐ องศา - ๖.๕ องศาเซลเซียล = ๒๓.๕ ๖.๕ องศาเซลเซียล C ถ้าเราขึ้นไปถึง ๖ กิโลเมตร อุณหภูมิจะลดลงเป็น -๙ องศาเซลเซียส ซึ่งเย็นกว่าอุณหภูมิของน้ำแข็งมาก

ภาพแสดงชั้นบรรยากาศของโลกโดยสังเขป

ชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงกว่าพื้นดินขึ้นไปประมาณไม่เกิน ๑๒ กิโลเมตร เราเรียกบรรยากาศชั้นนี้ว่า "โทรโพสเฟียร์" ปรากฏการณ์ต่างๆ ของอากาศ เช่น ฝน หรือพายุต่างๆ จะเกิดอยู่ในชั้นบรรยากาศนี้เกือบทั้งหมด จากระดับ ๑๒ กิโลเมตรขึ้นไป อุณหภูมิค่อนข้างจะคงที่ หรือสูงขึ้นเล็กน้อย เราเรียกบรรยากาศชั้นนี้ว่า "สตราโทรเฟียร์" เขตแดนระหว่างโทรโฟสเฟียร์กับสตราโทสเฟียร์เรียกว่า "โทรโพพอส" ในชั้นสตราโทรสเฟียร์จะมีก๊าซโอโซนอยู่ด้วย โอโซนเป็นก๊าซที่ดูดเอาแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งเป็นรังสีที่มีอันตรายต่อพืช และผิวหนังของมนุษย์ดังได้กล่าวมาแล้ว

กราฟแสดงความสัมพันธ์ของชั้นบรรยากาศต่างๆระดับความสูงจากพื้นดิน และอุณหภูมิ	บรรยากาศชั้นสตราโทสเฟียร์อยู่สูงขึ้นไป จนถึงระดับ ประมาณ ๕๐ กิโลเมตร สูงจากระดับนี้ขึ้นไป จะเป็นชั้นบรรยากาศของ "เมโซสเฟียร์" เขตแดนระหว่างบรรยากาศชั้นสตราโทสเฟียร์ กับเมโซสเฟียร์เรียกว่า "สตราโทพอส" ซึ่งอยู่สูงจากพื้นดินประมาณ ๕๐ ถึง ๕๕ กิโลเมตร และสูงจากพื้นดินประมาณ ๘๕ กิโลเมตรขึ้นไป จะเป็นชั้นบรรยากาศที่เรียกว่า "เทอร์มอสเฟียร์" ในชั้นบรรยากาศของเมโซสเฟียร์ และเทอร์มอสเฟียร์ จะมีบรรยากาศชั้น "ไอโอโนสเฟียร์" รวมอยู่ด้วย เขตแดนระหว่างเมโซสเฟียร์กับเทอร์มอสเฟียร์ เราเรียกว่า "เมโซพอส"
จากรูป จะเห็นได้ว่าอุณหภูมิของบรรยากาศเป็นไปตามตารางต่อไปนี้ บรรยากาศชั้น "ไอโอโนสเฟียร์" มีประจุไฟฟ้าอิสระอยู่มาก และสามารถสะท้อนวิทยุคลื่นสั้นได้ ทำให้มนุษย์สามารถส่งสัญญาณวิทยุได้ไกลเป็นระยะทางหลายพันกิโลเมตร
การส่งโทรคมนาคมในระยะไกลหลายพันกิโลเมตร
ฤดู คำว่า ฤดู หมายถึงการแบ่งระยะเวลาของปีหนึ่งๆ ออกเป็นช่วงๆ เช่น ฤดูฝน ฤดูหนาว และฤดูร้อน เป็นต้น สำหรับประเทศไทย ตั้งแต่เหนือก้นอ่าวไทยขึ้นไป เราแบ่งออกเป็น ๓ ฤดู คือ ฤดูฝน ฤดูหนาว ฤดูร้อน ฤดูร้อน เริ่มตั้งแต่กลางเดือนกุมภาพันธ์ถึงกลางเดือนพฤษภาคม ฤดูฝน เริ่มตั้งแต่กลางเดือนพฤษภาคมถึงกลางเดือนตุลาคม ส่วนมากชาวนาเริ่มหว่านข้าวเมื่อต้นฤดู และเก็บเกี่ยวข้าวภายหลังฟดูฝนแล้ว ฤดูหนาว เริ่มตั้งแต่กลางเดือนพฤศจิกายนถึงกลางเดือนกุมภาพันธ์ ช่วงระยะระหว่างกลางเดือนตุลาคมถึงกลางเดือนพฤศจิกายน เป็นช่วงเปลี่ยนจากฤดูฝน ไปเป็นฤดูหนาว
ระยะช่วงเวลาของฤดูกาลต่างๆ ของประเทศไทย	สำหรับภาคใต้ของประเทศไทย อุณหภูมิไม่ค่อยเปลี่ยนแปลงมาก จึงแบ่งออกเป็น ๒ ฤดู คือ ฤดูฝน และฤดูร้อน ฤดูร้อนของภาคใต้ เริ่มตั้งแต่ กลางเดือนกุมภาพันธ์ ถึงกลางเดือนพฤษภาคม เช่นเดียวกัน แต่ฤดูฝนของภาคใต้ตอนล่างมีอยู่ ๒ ระยะด้วยกัน คือ ระยะหนึ่ง เป็นฤดูฝนของมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ของฝั่งตะวันตก ของภาคใต้ บริเวณจังหวัดภูเก็ต และระนอง ซึ่งเริ่มตั้งแต่ กลางเดือนพฤษภาคมถึงกลางเดือนตุลาคม ส่วนอีกระยะหนึ่ง เป็นฤดูฝน ของมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ ของฝั่งตะวันออก ของภาคใต้ บริเวณจังหวัดนครศรีธรรมราช และสงขลา ซึ่งเริ่มตั้งแต่ กลางเดือนพฤศจิกายน ถึงกลางเดือนกุมภาพันธ์
ในเขตอบอุ่นตั้งแต่เส้นละติจูด ๒๓ ๑/๒ องศาเหนือ และใต้ขึ้นไป การแบ่งฤดูได้พิจารณาจากเกณฑ์ตำแหน่งของโลกซึ่งโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นหลักเกณฑ์ โดยแบ่งออกเป็น ๔ ฤดูสำหรับซีกโลกเหนือกำหนดเกณฑ์ของทั้ง ๔ ฤด ูมีดังนี้ ฤดูร้อน เริ่มตั้งแต่ ๒๑ มิถุนายน ถึง ๒๑ กันยายน อากาศจะร้อนในฤดูนี้ ฤดูใบไม้ร่วง เริ่มตั้งแต่ ๒๒ กันยายน ถึง ๒๐ ธันวาคม ใบไม้ตามต้นไม้ต่างๆ ในเขตอบอุ่น จะเริ่มร่วงหล่นจากต้น ฤดูหนาว เริ่มตั้งแต่ ๒๑ ธันวาคม ถึง ๒๐ มีนาคม อากาศในระยะนี้จะหนาวเย็นมาก ฤดูใบไม้ผลิ เริ่มตั้งแต่ ๒๑ มีนาคม ถึง ๒๐ มิถุนายน อากาศในระยะนี้จะเริ่มอบอุ่นขึ้น ต้นไม้เริ่มผลิใบ
ฤดูกาลต่างๆ ในเขตอบอุ่น (ละติจูดสูง) ของซีกโลกเหนือ ควรสังเกตด้วยว่าแกนหมุนรอบตัวเองของโลกเอียง ๒๓ ๑/๒ องศา
การที่มีฤดูต่างๆ นี้ เนื่องจากแกนหมุนรอบตัวเองของโลกทำมุมเอียง ๒๓ ๑/๒ องศา กับแนว ซึ่งตั้งฉากกับแนวโคจร ของโลกรอบดวงอาทิตย์
ฤดูหนาวในเมืองโรเชสเตอร์ สหรัฐอเมริกา