ชั้นบรรยากาศโลก

บรรยากาศของโลก คือ อากาศที่ห่อหุ้มโลกอยู่โดยรอบ โดยมีขอบเขตนับจากระดับน้ำทะเลขึ้นไปประมาณ 1,000 กิโลเมตร ที่บริเวณใกล้ระดับน้ำทะเลอากาศจะมีความหนาแน่นมากและความหนาแน่นของอากาศจะลดลงเมื่อสูงขึ้นไปจากระดับน้ำทะเล

ภาพถ่ายชั้นบรรยากาศของโลกจากสถานีอวกาศนานาชาติ

ลักษณะบรรยากาศของโลก

ความสำคัญ

• ให้แก๊สออกซิเจนแก่สิ่งมีชีวิตในโลกเพื่อใช้ในกระบวนการหายใจและดำรงชีวิต
• ช่วยปรับอุณหภูมิบนพื้นผิวโลกให้เหมาะสมต่อการดำรงชีวิต เพื่อให้สิ่งมีชีวิตสามารถดำรงชีวิตอยู่ได้
• ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีและอนุภาคต่าง ๆ ที่มาจากนอกโลก

องค์ประกอบ

บรรยากาศของโลกมีองค์ประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน ดังนี้

1. แก๊ส อากาศจัดเป็นแก๊ส ซึ่งแก๊สต่าง ๆ ถือเป็นองค์ประกอบสำคัญของบรรยากาศ เป็นสารละลายหรือสารเนื้อเดียว มีตัวทำละลายคือ แก๊สไนโตรเจนปริมาณร้อยละ 78.08 โดยปริมาตร ส่วนตัวละลายคือ แก๊สออกซิเจนปริมาณร้อยละ 20.95, แก๊สอาร์กอนปริมาณร้อยละ 0.93, แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ปริมาณร้อยละ 0.03 และแก๊สอื่น ๆ ปริมาณร้อยละ 0.01 โดยปริมาตร
2. ไอน้ำ เกิดจากการระเหยของน้ำจากแหล่งต่าง ๆ การระเหยของน้ำจะมีปริมาณขึ้นอยู่กับ อุณภูมิ พื้นที่ผิวหน้าและปริมาณไอน้ำในอากาศ
3. อนุภาค เกิดจากอนุภาคที่เป็นของแข็ง ซึ่งอนุภาคในอากาศอาจแยกได้จากอนุภาคที่เกิดขึ้นจากแหล่งกำเนิดโดยตรงและแพร่กระจายสู่บรรยากาศ

องค์ประกอบอากาศ

1. ไนโตรเจน (N₂) ปริมาณของไนโตรเจนในอากาศมี 78.08%มีคุณสมบัติไม่ทำปฏิกิริยาเคมีกับสารอื่น แต่เมื่ออะตอมเดี่ยวของมันแยกออกมา รวมเข้าเป็นองค์ประกอบของสารอื่น เช่น สารไนเตรท จะมีบทบาทสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต
2. ออกซิเจน (O₂) ปริมาณของออกซิเจนในอากาศมี 20.95%เป็นผลผลิตจากการสังเคราะห์แสงของพืช สาหร่าย แพลงตอน และสิ่งมีชีวิต มีความว่องไวในการทำปฏิกิริยากับสารอื่น และช่วยให้ไฟติด ถ้าปริมาณของออกซิเจนในอากาศมี 35% โลกทั้งดวงจะลุกไหม้ติดไฟ ดังนั้นสิ่งมีชีวิตบนโลกจึงวิวัฒนาการให้มีสัตว์ ซึ่งใช้ออกซิเจนในการเผาผลาญธาตุอาหาร และคายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา
3. อาร์กอน (Ar) ปริมาณของอาร์กอนในอากาศมี 0.93%เป็นก๊าซเฉื่อยไม่ทำปฏิกิริยากับธาตุอื่น เกิดขึ้นจากการสลายตัว (ซากกัมมันตภาพรังสี) ของธาตุโปแตสเซียมภายในโลก
4. คาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂) มีอยู่ในบรรยากาศเพียง 0.03% แต่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต เนื่องจากแก๊สเรือนกระจกมีคุณสมบัติในการดูดกลืนรังสีอินฟราเรดซึ่งแผ่ออกจากโลก ทำให้โลกอบอุ่น อุณหภูมิของกลางวันและกลางคืนไม่แตกต่างจนเกินไป นอกจากนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังเป็นแหล่งอาหารของพืช
5. แก็สและฝุ่นอื่น ๆในอากาศมีปริมาณเพียง 0.01%

การแบ่งชั้นบรรยากาศ

ชั้นบรรยากาศต่าง ๆ ของโลก

บรรยากาศไม่ได้แบ่งเป็นชั้นที่มองเห็นได้ แต่จากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์สามารถแบ่งชั้นบรรยากาศได้เป็น 5 ชั้น ดังนี้

1. โทรโพสเฟียร์ (troposphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงจากพื้นดินขึ้นไปประมาณ 0-10 กม. อุณหภูมิจะค่อยๆลดลงตามระดับความสูง และเป็นชั้นที่เกี่ยวข้องกับสภาพอากาศด้วย มีปรากฏการณ์ที่สำคัญ คือ ลม เมฆ พายุ หิมะ

2. สตราโทสเฟียร์ (stratosphere) เป็นชั้นที่มีเสถียรภาพที่สุด มีความสูงตั้งแต่ 10-50 กม. อุณหภูมิในระดับล่างของชั้นนี้จะคงที่จนถึงระดับความสูง 20 กม. จากนั้นอุณหภูมิจะค่อย ๆ สูงขึ้น ชั้นนี้เป็นชั้นที่เครื่องบินจะบินเพราะไม่มีความแปรปรวนของสภาพอากาศและเครื่องบินทั้งหมดที่บินในชั้นจะนี้จะเป็นเครื่องบินไอพ่น บรรยากาศมีแก๊สโอโซนอยู่มากซึ่งจะช่วยสกัดแสงอัลตร้าไวโอเรต (UV) จาก ดวงอาทิตย์ไม่ให้มาถึงพื้นโลกมากเกินไป

3. มีโซสเฟียร์ (mesosphere) เป็นช่วงบรรยากาศที่อยู่สูงจากพื้นดินในช่วง 50-80 กม.อุณหภูมิลดลงตามระดับความสูง อาจรวมเรียกบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ สตราโทสเฟียร์ และมีโซสเฟียร์ว่า

4. เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere) ตั้งแต่ 80-600 กม. อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงแรกแล้วอัตราการสูงขึ้นจะลดลง อุณหภูมิจะอยู่ระหว่าง 227-1,727 องศา มีอากาศเบาบางมาก และมีแก๊สต่าง ๆ ซึ่งอยู่ในลักษณะที่เป็นอนุภาคประจุไฟฟ้าเรียกว่า ไอออน สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุบางชนิดได้ อาจเรียกบรรยากาศในชั้นนี้ว่า ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere)

5. เอกโซสเฟียร์ (exosphere) เริ่มตั้งแต่ 600 กม.จากผิวโลกขึ้นไป บรรยากาศชั้นนี้เจือจางมากจนไม่ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศ องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นแก๊สไฮโดรเจนและฮีเลียม ไม่มีรอยต่อที่ชัดเจนระหว่างบรรยากาศกับอวกาศ มีอุณหภูมิประมาณ 726 องศาเซลเซียส ถึงแม้อุณหภูมิจะสูง แต่ก็ไม่ได้ร้อนจนเกินไป

ดูเพิ่ม

• ความกดอากาศ
• บรรยากาศ

อ้างอิง

1. บรรยากาศ 2012-04-22 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน วันที่สืบค้น 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2556. จาก www.school.obec.go.th
2. บรรยากาศ วันที่สืบค้น 6 พ.ย. พ.ศ. 2556. จาก www.maceducation.com
3. ความสำคัญของชั้นบรรยากาศ วันที่สืบค้น 6 พฤศจิกายน พ.ศ. 2556. จาก www.physicsworld.nanacity.com