ประโยชน์ของบรรยากาศ

        เมื่อมองจากอวกาศไปยังขอบโลกในภาพที่ 1 จะเห็นว่าโลกของเรามีบรรยากาศเป็นแผ่นฝ้าสีฟ้าบางๆ ห่อหุ้มอยู่ ลึกลงไปเป็นกลุ่มเมฆสีขาวซึ่งเกิดจากน้ำในบรรยากาศ เมื่อเปรียบเทียบขั้นบรรยากาศซึ่งหนาเพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตร กับรัศมีของโลกซึ่งยาวถึง 6,353 กิโลเมตร  จะเห็นว่าบรรยากาศของโลกนั้นบางมาก จึงมีความอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลงเป็นอย่างมาก หากมีภูเขาไฟลูกหนึ่งระเบิดขึ้น กระแสลมจะหอบหิ้วฝุ่นเถ้าภูเขาไฟให้ปลิวไปทั่วโลก หากเราเปลี่ยนแปลงกิจกรรมบนพื้นผิวโลก เราก็จะเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศด้วย ซึ่งจะตามมาด้วยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เช่น ภาวะโลกร้อน  รูโอโซน 

ภาพที่ 1 บรรยากาศของโลกเมื่อมองดูจากอวกาศ

        แรงโน้มถ่วงของโลกทำให้อากาศกดทับกันลงมา เราเรียกน้ำหนักของอากาศที่กดทับกันว่า  “ความกดอากาศ” (Air pressure)  ความกดอากาศทำให้อากาศมีความหนาแน่น ดังนั้นยิ่งใกล้พื้นผิวโลกอากาศก็ยิ่งมีความหนาแน่น  ภาพที่ 2 แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ระหว่างความกดอากาศกับความหนาแน่นของอากาศ 

    • ที่ระดับน้ำทะเลปานกลางมีความกดอากาศ 1013 กรัม/ตารางเซนติเมตร หรือ 1013 มิลลิบาร์
    • ที่ระยะสูง 5.6 กิโลเมตร ความกดอากาศลดลง 50%
    • ที่ระยะสูง 16 กิโลเมตร ความกดอากาศลดลงเหลือ 10% 
    • ที่ระยะสูง 100 กิโลเมตร ความกดอากาศลดลงเหลือเพียง 0.00003% อย่างไรก็ตามองค์ประกอบของแก๊สแต่ละชนิดก็ยังคงเท่าเดิม   ความสูงระดับนี้แม้ว่าจะมีอากาศอยู่ แต่ก็มีความหนาแน่นน้อยกว่าสภาวะ สูญญากาศที่มนุษย์สร้างขึ้น

ภาพที่ 2 ความสัมพันธ์ระหว่างความกดอากาศ กับ ความหนาแน่นของอากาศ 

       อากาศที่เราอาศัยอยู่ในชั้นโทรโพสเฟียร์ ความหนาแน่นของอากาศทำให้เรามีออกซิเจนเพียงพอต่อการหายใจ ความกดอากาศทำให้เลือดไม่ซึมออกจากร่างกาย แต่หากเราอยู่สูงขึ้นไปบนยอดเขา เช่น ดอยอินทนนท์ ภูเขาที่สูงที่สุดในประเทศไทย มีความสูง 2.5 กิโลเมตรเหนือระดับน้ำทะเลปานกลาง อากาศที่นั่นบางมากจนทำให้เราเหนื่อยง่าย และหากเราขึ้นไปอยู่บนยอดเขาเวอเรสต์ ยอดเขาที่สูงที่สุดในโลกบนเทือกเขาหิมาลัย ที่ความสูง 8.5 กิโลเมตร มนุษย์ไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากอากาศบางเกินไป แก๊สออกซิเจนไม่พอหายใจ ไอน้ำน้อยเกินไปร่างกายจะสูญเสียน้ำ และอุณหภูมิต่ำเกินกว่าที่ร่างกายจะทนทานได้  


ภาพที่ 2 การกรองรังสีของบรรยากาศ


        จากที่กล่าวมาข้างต้นจะเห็นว่า บรรยากาศชั้นล่างสุดมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตมาก ทว่าความจริงแล้ว บรรยากาศทุกชั้นทำหน้าที่เป็นเกราะคุ้มกันให้แก่สิ่งมีชีวิตบนพื้นโลกดังนี้ 

    • เทอร์โมสเฟียร์: บรรยากาศชั้นนอกสุดทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันรังสีแกมมาจากอวกาศ และรังสีเอ็กซ์จากดวงอาทิตย์ รังสีคลื่นสั้นเหล่านี้มีพลังงานสูงมากเมื่อปะทะกับโมเลกุลของอากาศ จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรของอะตอม กลายเป็นประจุ มีสมบัติในการสะท้อนคลื่นวิทยุในช่วงความถี่สูง (High Frequency) 
    • มีโซสเฟียร์: บรรยากาศชั้นกลางมีความหนาแน่นของอากาศพอที่จะสร้างแรงเสียดทานให้กับอุกกาบาตที่ตกลงสู่โลก จนเกิดการลุกไหม้ทำให้เรามองเห็นเป็นดาวตก 
    • สตราโตสเฟียร์: เมื่อแก๊สออกซิเจนในบรรยากาศชั้นนี้ดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเล็ตจากดวงอาทิตย์ จะแตกตัวเป็นออกซิเจนโมเลกุลเดี่ยว แล้วรวมตัวกับออกซิเจนโมเลกุลคู่ กลายเป็นแก๊สโอโซน (Ozone) ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้รังสีอัลตราไวโอเล็ตทะลุผ่านลงมาทำอันตรายสิ่งมีชีวิตที่อยู่บนพื้นผิวโลก 
    • โทรโพสเฟียร์: มีแก๊สเรือนกระจก เช่น ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ และมีเทน อยู่ประมาณ 1% ทำให้โลกมีความอบอุ่น กลางวันและกลางคืนมีอุณหภูมิไม่แตกต่างมากจนเกินไป ทำให้เกิดวัฏจักรน้ำ น้ำบนพื้นผิวโลกจึงมีครบทั้งสามสถานะ  นอกจากนั้นแล้วบรรยากาศโลกยังโปร่งใสต่อคลื่นไมโครเวฟและคลื่นวิทยุบางความถี่ มนุษย์สามารถประโยชน์คลื่นทั้งสองชนิดในการติดต่อสื่อสาร 


Comments