องค์ประกอบและการแบ่งชั้นบรรยากาศ
บรรยากาศ(Atmosphere) หมายถึง อากาศที่อยู่รอบตัวเราและห่อหุ้มโลกไว้ทั้งหมด
อากาศ(Weather) หมายถึง บรรยากาศบริเวณใกล้ผิวโลก และที่อยู่รอบๆ ตัวเรา
- อากาศทำหน้าที่คล้ายผ้าห่มที่หุ้มห่อโลก จึงช่วยปรับอุณหภูมิโลกให้พอเหมาะที่สิ่งมีชีวิตจะ ดำรงชีวิตอยู่ได้ อากาศที่หุ้มห่อโลกทำให้โลกร้อนขึ้นอย่างช้าๆ ในเวลากลางวัน และทำให้โลกเย็นตัวลงช้าๆ ในเวลากลางคืน
- อากาศที่หุ้มห่อโลก ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีและอนุภาคต่างๆ ที่มาจากนอกโลกดังนี้
- ดูดกลืนรังสีอัตราไวโอเลต ทำให้รังสีอุลตราไวโอเลตลงสู่พื้นโลกในปริมาณที่ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต
- ทำอุกกาบาตลุกไหม้จนหมดไปหรือมีขนาดเล็กลงเมื่อตกถึงพื้นโลก จึงไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต
ส่วนประกอบของอากาศ
- บรรยากาศ คือ อากาศที่อยู่รอบตัวเราและห่อหุ้มโลกเราอยู่
- อากาศที่อยู่รอบตัวเราเป็นของผสม เพราะประกอบด้วยไอน้ำ ควันไฟ ฝุ่นละออง และก๊าซ ต่างๆส่วนประกอบของอากาศแห้ง อากาศแห้ง คือ อากาศที่ไม่มีไอน้ำผสมอยู่เลย
| ส่วนประกอบของอากาศ | ปริมาณ (ร้อยละโดยปริมาตร) |
| ก๊าซไนโตรเจน (N2) ก๊าซออกซิเจน (O2) ก๊าซอาร์กอน (Ar) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ก๊าซอื่นๆ |
78.08 20.95 0.93 0.03 0.01 |
ส่วนประกอบของอากาศชื้น อากาศชื้น คือ อากาศที่ไอน้ำผสมอยู่
ส่วนประกอบของอากาศชื้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามสถานที่
เช่น ชายทะเล ภูเขา ป่าไม้ ชุมชน พื้นที่อุตสาหกรรม
- ส่วนประกอบของอากาศ ที่มีปริมาณมากที่สุดคือ ก๊าซไนโตรเจน
- อัตราส่วนของปริมาณก๊าซไนโตรเจนและก๊าซออกซิเจน ในอากาศมีค่าประมาณ 4 : 1 โดยปริมาตร
การแบ่งชั้นบรรยากาศ
การแบ่งชั้นบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลกอาจใช้เกณฑ์ต่าง ๆ ในการแบ่งได้หลายรูปแบบ เช่น
ใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์ใช้สมบัติของแก๊สหรือส่วนผสมของแก๊สเป็นเกณฑ์หรือใช้สมบัติทาง
อุตุนิยมวิทยาเป็นเกณฑ์ซึ่งอาจมีชื่อเรียกชั้นบรรยากาศเหมือนกันหรือแตกต่างกัน
การแบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์ แบ่งได้เป็น 5 ชั้น ดังนี้
1. โทรโพสเฟียร์ (Troposphere) วัดได้จากพื้นดินสูงขึ้นไปประมาณ 10 กิโลเมตรขอบเขตของบรรยากาศชั้นนี้ในแต่ละแห่งของโลกจะไม่เท่ากัน เช่น บริเวณเส้นศูนย์สูตรบรรยากาศชั้นนี้จะสูงจากพื้นดินขึ้นไปประมาณ 16-17 กิโลเมตร ส่วนบริเวณขั้วโลกจะมีระยะสูงจากพื้นดินขึ้นไปประมาณ 8-10 กิโลเมตร บรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ มีลักษณะดังนี้
1.1 อุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้นโดยเฉลี่ยจะลดลงประมาณ6.5°C
ต่อ 1 กิโลกรัม สุดเขตของบรรยากาศชั้นเรียกว่า โทรโพพอส (Tropopause) มีอุณหภูมิต่ำ มาก เช่น ในบริเวณเส้นศูนย์สูตร อุณหภูมิประมาณ –80°C และในบริเวณขั้วโลก ประมาณ –55°C
1.2 บรรยากาศชั้นนี้มีความแปรปรวนมากเนื่องจากเป็นบริเวณที่มีไอน้ำเมฆฝนพายุ
ต่าง ๆ ฟ้าแลบ ฟ้าร้องและฟ้าผ่า
2. สตราโสเฟียร์ (Stratosphere) มีความสูงจากพื้นดินตั้งแต่ 10-50 กิโลเมตร มีอากาศ
เบาบาง มีเมฆน้อยมาก เนื่องจากมีปริมาณไอน้ำน้อยอากาศไม่แปรปรวน นักบินจึงนำเครื่องบินบิน
อยู่ในชั้นนี้ บรรยากาศชั้นนี้มีแก๊สโอโซนมาก ซึ่งอยู่ที่ความสูงประมาณ 25 กิโลเมตร แก๊สโอโซน
นี้จะช่วยดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ไว้บางส่วน เพื่อไม่ให้รังสีอัลตราไวโอเลตผ่าน
ลงมาสู่พื้นผิวโลกมากเกินไป อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะเพิ่มขึ้นตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น
สุดเขตของบรรยากาศชั้นนี้เรียกว่า สตราโตพอส (Stratospause)
3. มีโซสเฟียร์ (Mesosphere) อยู่สูงจากพื้นดินประมาณ 50-80 กิโลเมตร บรรยากาศชั้นนี้ อุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูงเพิ่มขึ้นสุดเขตของบรรยากาศชั้นนี้เรียกว่า มีโซพอส ( Mesopause) ซึ่งมีอุณหภูมิประมาณ –140°C เป็นบรรยากาศชั้นที่ส่งดาวเทียมขึ้นไปโคจรรอบโลก
4. เทอร์โมสเฟียร์ (Thermosphere) บรรยากาศชั้นนี้อยู่สูงจากพื้นดินประมาณ 80-500 กิโลเมตร ดาวตกและอุกกาบาตจะเริ่มลุกไหม้ ในบรรยากาศชั้นนี้ อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้ จะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วง 80-100 km จากนั้นอัตราการสูงขึ้นของอุณหภูมิจะค่อย ๆ ลดลง .โดยทั่วไปอุณหภูมิจะอยู่ในช่วง 227- 1727°C บรรยากาศชั้นนี้มีความหนาแน่นของอนุภาคต่าง ๆ จางมาก แต่แก๊สต่างๆ ในชั้นนี้ จะอยู่ในลักษณะที่เป็นอนุภาคที่เป็นประจุไฟฟ้าเรียกว่า ไอออน สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุบางความถี่ได้ ดังนั้นบรรยากาศชั้นนี้จึงมีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ไอโอโนสเฟียร์ (Ionosphere)
5. เอกโซสเฟียร์ (Exosphere) คือบรรยากาศที่อยู่ใน ระดับความสูงจากผิวโลก 500 กิโลเมตรขึ้นไปไม่ มีแรงดึงดูดของโลก ดาวตกและอุกกาบาตจะไม่ลุกไหม้ในชั้นนี้ เนื่องจากมีแก๊สเบาบางมาก จนไม่ถือว่าเป็นส่วนหนึ่งของบรรยากาศ
การแบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้สมบัติของแก๊สหรือส่วนผสมของแก๊สเป็นเกณฑ์ แบ่งได้เป็น 4 ชั้น ตามตารางต่อไปนี้
| ชั้นบรรยากาศ | ความสูง(km) | ส่วนผสมบรรยากาศที่สำคัญ |
| 1.โทรโพสเฟียร์ (troposphere) | 0-10 | ไอน้ำ |
| 2.โอโซโนสเฟียร์ (ozonosphere) | 10-55 | โอโซน |
| 3.ชั้นไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) | 80-600 | อากาศแตกตัวเป็นไอออน (Ion) |
| 4.ชั้นเอกโซสเฟียร์ (exosphere) | 600ขึ้นไป | ความหนาแน่นของอะตอมต่างๆ
มีค่าน้อยลง |
ระโยชน์ของบรรยากาศ ที่มีต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกมีหลายประการ กล่าวคือ
- ทำให้สภาวะอากาศบนโลกเหมาะสมกับการดำรงชีวิตและป้องกันอันตรายจากรังสีต่าง ๆ โดยในช่วงเวลากลางวันดวงอาทิตย์แผ่รังสีความร้อนมายังโลก แก๊สโอโซนในบรรยากาศจะดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต ไว้บางส่วน เพื่อไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต เพราะถ้ารังสีอัลตราไวโอเลตที่ลงมาสู่โลกมีความเข้มมากเกินไปจะส่งผลให้มนุษย์มีผิวหนังไหม้ เซลล์ผิวหนังถูกทำลาย และอาจเป็นมะเร็งผิวหนังได้ นอกจากนี้ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน ไนตรัสออกไซด์ ถึงแม้จะมีอยู่ในบรรยากาศเพียงเล็กน้อย จะเป็นตัวดูดกลืนรังสีอินฟราเรด ทำให้อุณหภูมิพื้นผิวโลกอบอุ่นเหมาะแก่การดำรงชีวิต ส่วนช่วงกลางคืนที่ไม่มีแสงแดด โลกจะมีการคายความร้อน บรรยากาศจะช่วยกักเก็บความร้อนบางส่วนไว้ ไม่ให้เกิดการคายความร้อนเร็วเกินไป จนทำให้โลกมีอุณหภูมิลดลงต่ำมากจนไม่เหมาะต่อการดำรงชีวิต ถ้าไม่มีอากาศห่อหุ้มโลกไว้แล้วในช่วงกลางวันอุณหภูมิบนผิวโลกจะสูงถึงประมาณ 110 องศาเซลเซียส และในช่วงกลางคืนอุณหภูมิบนผิวโลกจะลดต่ำลงจนถึงประมาณ -180 องศาเซลเซียส
- บรรยากาศช่วยป้องกันอันตรายจากอนุภาคต่าง ๆ ที่อยู่นอกโลก ได้แก่ อุกกาบาต สะเก็ดดาวต่าง ๆ เมื่อสิ่งเหล่านั้นหลุดเข้ามายังชั้นบรรยากาศของโลกด้วยความเร็วสูง จะเกิดการเสียดสีและลูกไหม้ทำให้มีขนาดเล็กลง จึงเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกน้อยลง
- บรรยากาศเป็นแหล่งแก๊สที่สำคัญต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ บนโลก ได้แก่ ประกอบด้วยแก๊สออกซิเจน ซึ่งเป็นแหล่งสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต เป็นแหล่งคาร์บอนไดออกไซด์ให้พืชใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ไอน้ำในบรรยากาศ ทำให้เกิดฝน ซึ่งจำเป็นต่อการดำรงชีวิตของทั้งพืชและสัตว์
