พื้นผิวโลกได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ ทำให้อากาศซึ่งอยู่บนพื้นผิวมีอุณหภูมิสูงขึ้นและลอยตัวสูงขึ้น เมื่อกลุ่มอากาศร้อนยกตัว ปริมาตรจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความกดอากาศน้อยลง มีผลทำให้อุณหภูมิลดลงด้วยอัตรา 10°C ต่อ 1,000 เมตร จนกระทั่งกลุ่มอากาศมีอุณหภูมิเท่ากับสิ่งแวดล้อมก็จะหยุดลอยตัว และเมื่อกลุ่มอากาศมีอุณหภูมิต่ำกว่าสิ่งแวดล้อมก็จะจมตัวลงและมีปริมาตรลดลง เนื่องจากความกดอากาศที่เพิ่มขึ้น และส่งผลทำให้อุณหภูมิสูงขึ้นด้วย ดังภาพที่ 1 ภาพที่ 1 เสถียรภาพของอากาศ เมื่อกลุ่มอากาศยกตัวถึงระดับการควบแน่น อากาศจะอิ่มตัวด้วยไอน้ำ เนื่องจากอุณหภูมิลดต่ำจนถึงจุดน้ำค้าง หากอุณหภูมิยังคงลดต่ำไปอีก ไอน้ำในอากาศจะควบแน่นเปลี่ยนสถานะเป็นหยดน้ำขนาดเล็ก (ซึ่งก็คือเมฆที่เรามองเห็น) และคายความร้อนแฝงออกมา ทำให้อัตราการลดลงของอุณหภูมิเหลือ 5°C ต่อ 1,000 เมตร ดังภาพที่ 2 ภาพที่ 2 การควบแน่นเนื่องจากการยกตัวของอากาศ จะเห็นได้ว่า เมฆ” เกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีการยกตัวของอากาศเท่านั้น กลไกที่ทำให้เกิดการยกตัวของอากาศในแนวดิ่งมี 4 กระบวนการ ดังนี้
ภาพที่ 3 อากาศยกตัวเนื่องจากสภาพภูมิประเทศ
ภาพที่ 5 อากาศยกตัวเนื่องจากอากาศบีบตัว
ภาพที่ 6 อากาศยกตัวเนื่องจากการพาความร้อน เมื่อกลุ่มอากาศยกตัว ปริมาตรจะเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิลดต่ำลง ถ้ากลุ่มอากาศมีอุณหภูมิต่ำกว่าสภาวะแวดล้อม มันจะจมตัวกลับสู่ที่เดิม เนื่องจากมีความหนาแน่นมากกว่าอากาศโดยรอบ เมื่อกลุ่มอากาศยกตัวสูงจนเหนือระดับควบแน่น จะเกิดเมฆในแนวราบและไม่สามารถยกตัวต่อไปได้อีก เราเรียกสภาวะเช่นนี้ว่า “อากาศมีเสถียรภาพ” (Stable air) ซึ่งมักเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่มีอุณหภูมิต่ำ เช่น เวลาเช้า แต่ในวันที่มีอากาศร้อน กลุ่มอากาศจะยกตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว แม้จะมีความสูงเหนือระดับควบแน่นขึ้นไปแล้วก็ตาม กลุ่มอากาศก็ยังมีอุณหภูมิสูงกว่าอากาศโดยรอบ จึงลอยตัวสูงขึ้นไปอีก ทำให้เกิดเมฆก่อตัวในแนวตั้ง เช่น เมฆคิวมูลัสและเมฆคิวมูโลนิมบัส เราเรียกสภาวะเช่นนี้ว่า “อากาศไม่มีเสถียรภาพ” (Unstable air) อากาศไม่มีเสถียรภาพมักเกิดขึ้นในช่วงเวลาที่มีอุณหภูมิสูง เช่น เวลาบ่ายของฤดูร้อน หมายเหตุ: การที่เราเห็นฐานของเมฆแบนเรียบเป็นระดับเดียวกัน เป็นเพราะว่าเมื่อกลุ่มอากาศ (ก้อนเมฆ) จมตัวลงต่ำกว่าระดับควบแน่น อากาศด้านล่างมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดน้ำค้างและยังไม่อิ่มตัว ละอองน้ำที่หล่นลงมา จึงระเหยเปลี่ยนในสถานะเป็นแก๊ส (ไอน้ำ) เราจึงมองไม่เห็น ซึ่งอาจกล่าวอีกอย่างว่า ฐานของเมฆถูกตัดด้วยความร้อนของอากาศด้านล่าง ความชื้นสัมพัทธ์ในเมฆเป็น 100% จึงเกิดการควบแน่น แต่ความชื้นสัมพัทธ์ใต้ฐานเมฆไม่ถึง 100% จึงไม่มีการควบแน่น |
วิทยาศาสตร์โลก > บรรยากาศ (Atmosphere) >