ลม

 

เซลล์การพาความร้อน (Convection cell) ของอากาศประกอบด้วย กระแสอากาศเคลื่อนที่เป็นวงรอบ (Circulation) ซึ่งมีทิศทางหมุนวนเป็นแนวดิ่งและแนวราบ   เราเรียกการเคลื่อนที่ของกระแสอากาศในแนวดิ่งตั้งฉากกับโลกว่า "ความกดอากาศ" และเรียกการเคลื่อนท่ีของกระแสอากาศในแนวราบขนานกับพื้นผิวโลกว่า "ลม" (Wind)  ลมจะเคลื่อนที่จากหย่อมความกดอากาศสูง (H) ไปยังหย่อมอากาศต่ำ (L) เนื่องจากอากาศเย็นจมตัวไหลไปแทนที่อากาศร้อนซึ่งยกตัวขึ้น   เนื่องจากการหมุนเวียนอากาศมีทั้งวงรอบขนาดเล็กปกคลุมพื้นที่เพียงไม่ถึงตารางกิโลเมตร และวงรอบขนาดใหญ่ปกคลุมพื้นที่ครอบคลุมทวีปและมหาสมุทร  ดังนั้นนักอุตุนิยมวิทยาจึงแบ่งสเกลการหมุนเวียนอากาศ ออกเป็น 3 ระดับ ดังตารางที่ 1 ด้านล่าง 

ลมท้องถิ่น (Local winds) เป็นลมซึ่งเกิดขึ้นในช่วงวัน คลอบคลุมพื้นที่ขนาดจังหวัด การหมุนเวียนของอากาศในสเกลระดับกลางเช่นนี้ เกิดขึ้นเนื่องจากสภาพภูมิศาสตร์และความแตกต่างของอุณหภูมิภายในท้องถิ่น ตัวอย่างเช่น ลมบก-ลมทะเล ลมภูเขา-ลมหุบเขา เป็นต้น 

ลมบก-ลมทะเล เกิดขึ้นเนื่องจากในเวลากลางวันพื้นดินดูดกลืนความร้อนเร็วกว่าพื้นน้ำ อากาศเหนือพื้นดินร้อนและขยายตัวลอยสูงขึ้น (ความกดอากาศต่ำ) อากาศเหนือพื้นน้ำมีอุณหภูมิต่ำกว่า (ความกดอากาศสูง) จึงจมตัวและเคลื่อนเข้าแทนที่ ทำให้เกิดลมพัดจากทะเลเข้าสู่ชายฝั่ง เรียกว่า “ลมทะเล” (Sea breeze)  ในเวลากลางคืนพื้นดินคลายความร้อนได้เร็วกว่าพื้นน้ำ อากาศเย็นเหนือพื้นดินจมตัวลง (ความกดอากาศสูง) และเคลื่อนตัวไปแทนที่อากาศอุ่นเหนือพื้นน้ำซึ่งยกตัวขึ้น (ความกดอากาศต่ำ) จึงเกิดลมพัดจากบกไปสู่ทะเล เรียกว่า “ลมบก” (Land breeze) ดังที่แสดงในภาพที่ 2 

ภาพที่ 2 ลมบก-ลมทะเล 

ลมหุบเขา-ลมภูเขา เกิดขึ้นเนื่องจากในเวลากลางวัน พื้นที่บริเวณไหล่เขาได้รับความร้อนมากกว่าบริเวณพื้นที่ราบหุบเขา ณ ระดับสูงเดียวกัน ทำให้อากาศร้อนบริเวณไหล่เขายกตัวลอยสูงขึ้น (ความกดอากาศต่ำ)  เกิดเมฆคิวมูลัสลอยอยู่เหนือยอดเขา อากาศเย็นบริเวณหุบเขาเคลื่อนตัวเข้าแทนที่ ทำให้เกิดลมพัดจากเชิงเขาขึ้นสู่ลาดเขา เรียกว่า “ลมหุบเขา” (Valley breeze)  หลังจากดวงอาทิตย์ตก พื้นที่ไหล่เขาสูญเสียความร้อน อากาศเย็นตัวอย่างรวดเร็ว จมตัวไหลลงตามลาดเขา เกิดลมพัดลงสู่หุบเขา เรียกว่า “ลมภูเขา” (Mountain breeze) ดังที่แสดงในภาพที่ 3  ในบางครั้งกลุ่มอากาศเย็นเหล่านี้ปะทะกับพื้นดินในหุบเขาซึ่งยังมีอุณหภูมิสูงอยู่ จึงควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำ ทำให้เกิดหมอก (Radiation fog) 

ส่วนในการศึกษาเรื่องสเกลของลมระดับใหญ่ซึ่งปกคลุมพื้นที่กว้างเช่น ทวีป ทะเล มหาสมุทร นั้น จะต้องศึกษาในเรื่องการหมุนเวียนของบรรยากาศโลก ซึ่งเกี่ยวข้องกับฤดูกาล และพลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์ในบทต่อไป  

ภาพที่ 3 ลมหุบเขา-ลมภูเขา 

การวัดความเร็วและทิศลม 

อุปกรณ์วัดความเร็วลม (Anemometer) มีรูปร่างเหมือนใบพัดเครื่องบินหรือกรวยดักลม ดังภาพที่ 4 มีหลักการทำงานเหมือนเช่นเดียวกับเครื่องวัดความเร็วในรถยนต์ เมื่อกระแสลมพัดมาปะทะใบพัดซึ่งเป็นกรวยดักลม จะทำให้แกนหมุนและส่งสัญญาณจำนวนรอบมาให้เครื่องคำนวณเป็นค่าความเร็วลมอีก โดยมีหน่วยวัดเป็นเมตรต่อวินาที

อุปกรณ์วัดทิศทางลม (Wind vane) ประกอบด้วย 2 ส่วนคือ เครื่องวัดทิศทางลม และแป้นบอกทิศทางลม 

ภาพที่ 4 อุปกรณ์วัดทิศทางและความเร็วลม 

ภาพที่ 5 หน้าปัดแสดงทิศทางลม