เขตภูมิอากาศโลก

โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยมีแกนเอียง 23.5° ทำให้เกิดฤดูกาล ภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่าในวันที่ 21 มิ.ย. โลกหันขั้วเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ บริเวณเหนือเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) ขึ้นไปจะได้รับแสงอาทิตย์ตลอดเวลา ส่วนบริเวณใต้เส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) ลงมาจะเป็นกลางคืนตลอดเวลา ซีกโลกเหนือเป็นฤดูร้อนขณะที่ซีกโลกใต้เป็นฤดูหนาว หกเดือนต่อมาในวันที่ 21 ธ.ค. บริเวณใต้เส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) ลงมาจะได้รับแสงอาทิตย์ตลอดเวลา ส่วนบริเวณเหนือเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) ขึ้นไป จะกลายเป็นกลางคืนตลอดเวลา ซีกโลกใต้เป็นฤดูร้อน ขณะที่ซีกโลกเหนือเป็นฤดูหนาว

ภาพที่ 1 แกนของโลกเอียง 23.5° ทำให้เกิดเขตภูมิอากาศ

หากโลกเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์และมีพื้นผิวราบเรียบ ไม่มีภูเขาหุบเขา ไม่มีทะเลมหาสมุทร และมีองค์ประกอบของพื้นผิวเป็นเนื้อเดียวกัน ไม่มีแม้กระทั่งพืชพรรณ เราสามารถแบ่งเขตภูมิอากาศในแต่ละซีกโลกออกเป็น 3 เขต ดังนี้

- เขตร้อน (Tropical zone) อยู่ระหว่างเส้นทรอปิคออฟแคนเซอร์ (ละติจูด 23.5° เหนือ) กับเส้นทรอปิคออฟแคปริคอน (ละติจูด 23.5° ใต้) แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมชัน และมีโอกาสที่ดวงอาทิตย์จะอยู่เหนือศีรษะได้ พื้นที่เขตนี้จึงรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ได้มากกว่าส่วนอื่น ๆ ของโลก
- เขตอบอุ่น (Temperate zone) อยู่ระหว่างเส้นทรอปิคออฟแคนเซอร์ (ละติจูด 23.5° เหนือ) กับเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) และพื้นที่ระหว่างเส้นทรอปิคออฟแคปริคอน (ละติจูด 23.5° ใต้) กับเส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมเฉียง แม้ว่าไม่มีโอกาสที่ดวงอาทิตย์จะอยู่เหนือศีรษะ แต่ก็ยังได้รับแสงอาทิตย์ตลอดปี
- เขตหนาว (Frigid zone) อยู่เหนือเส้นอาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° เหนือ) ขึ้นไป และใต้เส้นแอนตาร์คติกเซอร์เคิล (ละติจูด 66.5° ใต้) ลงมา แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นโลกเป็นมุมลาด จนในฤดูหนาวบางวันไม่มีดวงอาทิตย์ขึ้นเลย

ภาพที่ 2 อุณหภูมิพื้นผิวโลก (คลิกเพื่อเข้าดูภาพเคลื่อนไหวในเว็บ NASA)

ทว่าความเป็นจริงโลกมิใช่ทรงกลมที่สมบูรณ์ และมีพื้นผิวไม่ราบเรียบ มีทั้งที่ราบ ภูเขา หุบเขา ทะเล มหาสมุทร และถูกปกคลุมด้วยสิ่งปกคลุมและพืชพรรณต่างๆ กัน นักวิทยาศาสตร์จึงแบ่งเขตภูมิอากาศโลก โดยพิจารณาปัจจัยที่ควบคุมสภาพภูมิอากาศ ดังนี้

- ความเข้มของแสงแดด แปรผันตามละติจูด แสงอาทิตย์ตกกระทบพื้นผิวบริเวณศูนย์สูตรเป็นมุมชันกว่าบริเวณขั้วโลก ความเข้มของแสงอาทิตย์ที่บริเวณศูนย์สูตรจึงมากกว่า ประกอบกับแสงอาทิตย์เดินทางผ่านชั้นบรรยากาศบริเวณศูนย์สูตรเป็นระยะทางสั้นกว่าผ่านชั้นบรรยากาศบริเวณขั้วโลก เพราะฉะนั้นละติจูดยิ่งสูง ความเข้มของแสงอาทิตย์ยิ่งน้อย อุณหภูมิยิ่งต่ำ
- การกระจายตัวของแผ่นดินและมหาสมุทร พื้นดินและพื้นน้ำมีความสามารถดูดกลืนและคายความร้อนไม่เท่ากัน จึงมีผลต่ออุณหภูมิอากาศ ความกดอากาศ ตลอดจนทิศทางและความเร็วลม
- กระแสน้ำในมหาสมุทร กระแสน้ำมีความสัมพันธ์กับกระแสลมผิวพื้น อุณหภูมิของน้ำทะเลมีผลต่ออุณหภูมิและความชื้นของอากาศ กระแสน้ำอุ่นและกระแสน้ำเย็นในมหาสมุทรจึงมีอิทธิพลต่ออุณหภูมิของอากาศผิวพื้นโดยตรง

ภาพที่ 3 ไอน้ำในอากาศ (คลิกเพื่อเข้าดูภาพเคลื่อนไหวในเว็บ NASA)

- กระแสลมจากมหาสมุทร ลมเป็นตัวถ่ายเทความร้อนของบรรยากาศ กระแสลมในมหาสมุทรหอบเอาไอน้ำจากมหาสมุทรมาสร้างความชุ่มชื้นให้กับตอนในของทวีป
- ตำแหน่งของหย่อมความกดอากาศต่ำ (L) และหย่อมความกดอากาศสูง (H) เป็นตัวกำหนดการเคลื่อนที่ของอากาศทั้งแนวดิ่งและแนวนอน ความกดอากาศต่ำทำให้เกิดเมฆ หมอก และหยาดน้ำฟ้า ความกดอากาศสูงทำให้ท้องฟ้าโปร่ง แรงเกรเดียนของอากาศซึ่งเกิดจากความแตกต่างของความกดอากาศ ทำให้เกิดกระแสลม
- เทือกเขา เป็นกำแพงขวางกั้นทิศทางลม เมื่อลมปะทะกับเทือกเขาจะเกิดการยกตัวของกลุ่มอากาศ และเกิดการควบแน่นเป็นเมฆและหยาดน้ำฟ้า ทำให้ด้านหน้าของเทือกเขามีความชุ่มชื้น อากาศแห้งจมลงด้านหลังเขา เกิดเป็นเขตเงาฝนที่แห้งแล้ง
- ระดับสูงของพื้นที่ (Elevation) ยิ่งสูงขึ้นอุณหภูมิยิ่งต่ำลง ณ ตำแหน่งละติจูดเดียวกัน พื้นที่สูงจะมีอุณหภูมิต่ำกว่าพื้นที่ราบ