กำเนิดบรรยากาศและกลไกคุ้มครองสิ่งมีชีวิต

                                    กำเนิดบรรยากาศ

  

กลไกคุ้มครองสิ่งมีชีวิต

โลกรับพลังงานส่วนใหญ่มาจากดวงอาทิตย์ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งมีทั้งรังสีที่มีคุณประโยชน์และเป็นโทษแก่สิ่งมีชีวิต บรรยากาศของโลกแม้จะมีความเบาบางมาก แต่ก็มีความหนาแน่นพอที่จะปกป้องรังสีคลื่นสั้น เช่น รังสีเอ็กซ์ และรังสีอุลตราไวโอเล็ต ไม่ให้ลงมาทำอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต
บนพื้นโลกได้

กำเนิดบรรยากาศ

โลกถือกำเนิดเมื่อกว่าสี่พันล้านปีมาแล้วขณะนั้นโลกมีสภาพเหมือนก้อนหินกลมขนาดใหญ่ที่กำลังหลอมละลายและ ไม่มีบรรยากาศ เมื่อโลกเริ่มเย็นตัวลงก๊าซต่าง ๆ ภายในโลกรวมทั้งจากการระเบิดของภูเขาไฟได้ถูกปล่อยออกมากมาย เป็นบรรยากาศปกคลุมโลกแต่บรรยากาศในระยะแรกแตกต่างจากในปัจจุบันมากจากการศึกษาส่วนผสมของก๊าซต่าง ๆ ที่ออกมาจากการระเบิดของ ภูเขาไฟในปัจจุบันพบว่าส่วนใหญ่ประกอบด้วยไอน้ำร้อยละ 80 ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ร้อยละ 12 ก๊าซซัลเฟอร์ไอออกไซด์ร้อยละ 7 และ ก๊าซไนโตรเจนอีกร้อยละ 1จึงคาดว่าส่วนผสมของบรรยากาศของโลก เมื่อสี่พัน ล้านปีก่อนคล้ายกับส่วนผสมของก๊าซต่าง ๆ ที่พ่นออกมาจากการระเบิดของภูเขาไฟส่วนก๊าซออกซิเจนซึ่งเป็น ก๊าซที่มี ความ สำคัญสำหรับมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ นั้นกิดขึ้นภายหลังนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าก๊าซออกซิเจนเกิดจาก การสลายของไอน้ำเมื่อได้รับรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์และจากการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชสีเขียวตามแหล่ง น้ำต่างๆที่มีกำเนิด เมื่อกว่าพันล้านปีก่อน

                                                                     

   

ความหมายของบรรยากาศ

                                    

                             บรรยากาศ

                                       (ATMOSPHERE)

                                   

บรรยากาศ (ATMOSPHERE)
     หมายถึง อากาศที่ห่อหุ้มโลกเราอยู่ มีส่วนประกอบที่สำคัญคือ ก๊าซชนิดต่างๆ  ไอน้ำ 
ฝุ่นละออง แรงดึงดูดของโลกเป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้บรรยากาศมีความกดดันและความหนาแน่นสูงที่ระดับน้ำทะเลเมื่อสูงขึ้นไปความกดดันและความหนาแน่นของบรรยากาศจะลดลงตามลำดับ

       

  

                           


 

ความมายของความชื้นของอากาศ

                     ความชื้นของอากาศ

     ความชื้นของอากาศ  คือ  ปริมาณไอน้ำที่มีอยู่ในอากาศบริเวณใดบริเวณหนึ่ง  ซึ่งมีสัดส่วนที่แตกต่างกันไปในแต่ละท้องที่ ถ้าอากาศมีความชื้นต่ำ น้ำจะเกิดการระเหยได้มาก  เสื้อผ้าที่ตากไว้จะแห้งเร็ว  แต่ถ้าอากาศมีความชื้นสูง  น้ำจะระเหยได้น้อย  เสื้อผ้าที่ตากไว้จะแห้งช้า  ขณะที่น้ำเกิดการระเหยจะทำให้อุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมลดต่ำลง  เนื่องจากน้ำที่ระเหยจะดูดความร้อนจากสิ่งต่าง ๆไปใช้ในการระเหยนั่นเอง  เช่น  อุณหภูมิของเทอร์มอร์มิเตอร์เปียกลดต่ำลง  อุณหภูมิของน้ำในตุ่มดินเผาลดต่ำลง  เป็นต้น  การที่น้ำในตุ่มดินเผาเย็นกว่าน้ำที่เก็บในภาชนะอื่นนั้น  เนื่องจากตุ่มดินเผามีลักษณะรูพรุน  ซึ่งน้ำสามารถระเหยออกมาได้ จึงทำให้อุณหภูมิของตุ่มและน้ำลดต่ำลง  น้ำในตุ่มดินเผาจึงเย็น

อากาศอิ่มตัว  คือ  อากาศที่มีไอน้ำอยู่เต็มที่และไม่สามารถรับเพิ่มได้อีกแล้ว  ณ  อุณหภูมิหนึ่ง

การวัดความชื้นของอากาศ

เรามีวิธีบอกค่าความชื้นของอากาศได้  2 วิธี  คือ

       1 ) ความชื้นสัมบูรณ์  ( absolute  humidity ) หมายถึง  อัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำอากาศกับปริมาตรของอากาศนั้น  ณ อุณหภูมิเดียวกัน มีหน่วยเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เมตร

                ความชื้นสัมบูรณ์ ( AH )      =   มวลของไอน้ำในอากาศ

                                                          ปริมาตรของอากาศ  ณ  อุณหภูมิเดียวกัน

       2 ) ความชื้นสัมพัทธ์  ( relative  humidity )  คือ  ปริมาณเปรียบเทียบระหว่างมวลของไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศขณะนั้นกับมวลไอน้ำในอากาศอิ่มตัวที่อุณหภูมิและปริมาตรเดียวกัน 

                ความชื้นสัมพัทธ์ ( RH )     = มวลของไอน้ำที่มีอยู่จริง     ×   100

          มวลของไอน้ำในอากาศอิ่มตัวที่อุณหภูมิและปริมาตรเดียวกัน

   

ความสำคัญของบรรยากาศ

                    ความสำสัญของชั้นบรรยากาศ

อากาศหรือบรรยากาศที่ห่อหุมโลกมีประโยชน์ต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก ดังนี้

    1. ช่วยปรับอุณหภูมิของโลกให้เหมาะสมกับการดำรงชีวิต 

กล่าวคือ โดยปกติในช่วงกลางวันที่มีแสงแดด อากาศที่ห่อหุ้มโลกจะช่วยดูดกลืนความร้อนจากดวงอาทิตย์ไว้บางส่วนทำให้โลกมีความอบอุ่นขึ้น ส่วนช่วงกลางคืนที่ไม่มีแสงแดด อากาศจะช่วยระบายความร้อนทำให้โลกเย็นลง ถ้าไม่มีอากาศห่อหุ้มโลกไว้แล้วในช่วงกลางวันอุณหภูมิบนผิวโลกจะสูงถึงประมาณ 110 องศาเซลเซียส และในช่วงกลางคืนอุณหภูมิบนผิวโลกจะลดต่ำลงจนถึงประมาณ -180 องศาเซลเซียส

2. ช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีต่าง ๆ จากดวงอาทิตย์ เช่น รังสีอัลตราไวโอเลต (รังสีเหนือม่วง) จะถูกแก๊สโอโซนในบรรยากาศดูดซับไว้บางส่วนและปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลต ลงมายังผิวโลกในปริมาณที่เหมาะสม สำหรับมนุษย์ถ้าร่างกายถูกรังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความเข้มมากเกินไป เซลล์ผิวหนังจะถูกทำลายและอาจทำให้เป็นมะเร็งที่ผิวหนังได้

     





3. ช่วยปกป้องสิ่งมีชีวิตจากสิ่งแปลกปลอมที่มาจากนอกโลก       ซึ่งได้แก่  อุกกาบาต และ รังสีคอสมิก  อุกกาบาตเป็นวัตถุท้องฟ้าที่ตกลง       มายังโลก แล้งเกิดการเสียดสีกับบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดการลุกไหม้จน   หมดในชั้นบรรยากาศ หรือเหลือเพียงบางส่วนที่ตกลงมายังพื้นผิวโลก ซึ่งมี ขนาดเล็กมาก ไม่ก่อให้เกิดอันตรายใดๆ ยกเว้นแต่อุกกาบาตที่มีขนาดใหญ่ มากๆ ซึ่งนานๆครั้งจึงจะพบ เช่น อุกกาบาตแบริเยอร์ที่ตกในรัฐแอริโซนา       ประเทศสหรัฐอเมริกา ทำให้เกิดหลุมบนแผ่นดินเรียกว่า หลุมอุกกาบาต

4.ช่วยให้สิ่งมีชีวิตมีชีวิตอยู่ได้  

อากาศจำเป็นสำหรับการหายใจของสิ่งมีชีวิต ถ้าขาดอากาศ สิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ และยังช่วยให้เกิดกระบวนการบางอย่างที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต เช่น แก๊สออกซิเจนเป็นแก๊สที่ใช้ในกระบวนการหายใจของสิ่งมีชีวิตและ ช่วยให้ไฟติดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นแก๊สที่ใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช

5.ช่วยให้เกิดลมฟ้าอากาศ

การเปลี่ยนแปลงของ ลม ฟ้า อากาศ เช่นอากาศร้อน อากาศหนาว ลมแรง ฝนตก พายุ เป็นต้น ซี่งมีผลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตขนโลก พืชต้องการลมฟ้าอากาศที่เหมาะสมในการเจริญเติบโต น้ำฝนที่ตกลงมามีประโยชน์ต่อมนุษย์และสัตว์ ซึ่งนำมาใช้ในการอุปโภคบริโภคเพื่อการดำรงชีวิต นอกจากนี้การเกิดลมพายุที่รุนแรงอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตและทรัพย์สินของมนุษย์ได้เช่นกัน

                                                                                                       

                                  

                                                                          

                                                                                                   

องค์ประกอบบรรยากาศโลก

                    องค์ประกอบบรรยากาศโลก
 

   องค์ประกอบบรรยากาศโลก

  

                                         

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

ส่วนประกอบของอากาศ ที่มีปริมาณมากที่สุดคือ ก๊าซไนโตรเจน

อัตราส่วนของปริมาณก๊าซไนโตรเจนและก๊าซออกซิเจน ในอากาศมีค่าประมาณ 4 : 1 โดยปริมาตร                                                                  

                                                                                               

ขอบเขตของบรรยากาศ

                        ขอบเขตของบรรยากาศ

     ขอบเขตของบรรยากาศ ไม่อาจบอกได้แน่นอนว่าสิ้นสุดลง ณ ที่ใด แต่ในทางฟิสิกส์ ถือว่า ถ้ายังมีปรากฏการณ์กระทบกันของอณูอากาศอยู่ ก็ถือว่ายังอยู่ในขอบเขตของบรรยากาศโดยทั่วไปแล้วอาจกล่าวได้ว่า ขอบเขตของบรรยากาศอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ ๑,๒๐๐ ไมล์เหนือระดับน้ำทะเล                      


                     

การแบ่งชั้นบรรยากาศเกณฑ์อุณหภูมิ

                  การแบ่งชั้นบรรยากาศ

การจัดแบ่งชั้นบรรยากาศ 

การจำแนกเพื่อจัดชั้นของบรรยากาศ โดยทั่วไปจะจัดจำแนกตามลักษณะที่มีลักษณะเด่นชัด ตัวอย่างเช่น จัดจำแนกตามอุณหภูมิ จัดจำแนกตามสมบัติของแก๊สที่มีอยู่ จัดจำแนกตามสมบัติทางอุตุนิยมวิทยา ดังนี้

1.การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์อุณหภูมิ

1)    โทรโพสเฟียร์ (troposphere) คือ  ชั้นบรรยากาศที่เราอาศัยอยู่  มีระยะความสูงจากผิวโลกขึ้นไปไม่เกิน  10 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะค่อย ๆ ลดลงตามระดับความสูงโดยเฉลี่ยอุณหภูมิจะลดลงประมาณ  6.5 องศาเซลเซียสต่อกิโลเมตร  เป็นชั้นบรรยากาศที่มีอากาศหนาแน่นและ มีไอน้ำมาก มีการเคลื่อนที่ของอากาศทั้งแนวระดับและแนวดิ่ง  ทำให้เกิดลักษณะลม ฟ้าอากาศต่าง ๆ เช่น มีหมอก เมฆ ฝน ลม พายุ เป็นบรรยากาศชั้นที่มีความสำคัญทางอุตุนิยมวิทยา

2)    สตราโตสเฟียร์ (stratosphere) คือ ชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับความสูงประมาณ   50 กิโลเมตร อุณหภูมิบรรยากาศชั้นนี้ค่อนข้างจะคงที่หรือสูงขึ้นเล็กน้อยตามความสูง          ที่เพิ่มขึ้น  เป็นชั้นบรรยากาศที่มีความชื้นและผงฝุ่นเล็กน้อย แต่จะมีแก๊สโอโซนในปริมาณมากซึ่งแก๊สนี้จะช่วยดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV)ไว้บางส่วนเพื่อไม่ให้รังสีอัลตราไวโอเลตลงมาสู่ผิวโลกมากเกินไป

3)    มีโซสเฟียร์   (mesosphere)  คือ  ชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นสตราโตสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับความสูงประมาณ 80 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะลดลงตามระดับความสูง

4)    เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere)  คือ ชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือชั้นมีโซสเฟียร์ขึ้นไปจนถึงระดับความสูง 500 กิโลเมตร อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้สูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงความสูง 100 กิโลเมตรแรก หลังจากนั้นอัตราการสูงขึ้นของอุณหภูมิจะลดลง บรรยากาศชั้นนี้ร้อนมาก  คือ  มีอุณหภูมิประมาณ   227-1,727 องศาเซลเซียส

                                                         

                                   

                                                

การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติของแก๊สในบรรยากาศ

                 การแบ่งชั้นบรรยากาศ

3.การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติของแก๊สในบรรยากาศ

1. โทรโพสเฟียร์ (troposphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ในระดับความสูงโดยเฉลี่ยประมาณ 10 กิโลเมตร  จากระดับน้ำทะเล ประกอบด้วยส่วนผสมของแก๊สหลายชนิด และ   ไอน้ำเป็นส่วนใหญ่  แก๊สดังกล่าวได้แก่ แก๊ส ไนโตรเจน ออกซิเจน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และ   แก๊สอื่น ๆ เป็นต้น                                                                                                                                         
2. โอโซโนสเฟียร์ (ozonosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือระดับโทรโพสเฟียร์ขึ้นไป คือในช่วงระยะความสูง10-50 กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเล มีแก๊สโอโซนอยู่อย่างหนาแน่น ทำหน้าที่ช่วยดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตที่มาจากดวงอาทิตย์ไว้ จึงช่วยลดอันตรายที่จะเกิดขึ้นแก่มวลมนุษย์ได้                                                                                                                                                  
3. ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่เหนือระดับโอโซโนสเฟียร์ขึ้นไปประมาณ 50-600 กิโลเมตรจากระดับน้ำทะเลประกอบด้วยอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ซึ่งเรียกว่า ไอออน (ion) สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุความถี่ไม่สูงนักได้ เช่น วิทยุระบบ A.M. จึงเป็นประโยชน์ในการใช้วิทยุสื่อสารระยะไกลได้                                                                                                                                 
4. เอกโซสเฟียร์ (exosphere) เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดของโลกมีอากาศเบาบางมากส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลียม

การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติทางอุตุนิยมวิทยา

              การแบ่งชั้นบรรยากาศ

2.การแบ่งชั้นบรรยากาศตามเกณฑ์สมบัติทางอุตุนิยมวิทยา

1. บริเวณที่มีอิทธิพลของความฝืด เป็นชั้นที่นับจากพื้นผิวโลกขึ้นไปถึงระดับความสูงประมาณ 2 กิโลเมตร บริเวณนี้การไหลเวียนของมวลอากาศได้รับอิทธิพลจากความฝืด และจากลักษณะของพื้นผิวโลกนั้นๆ โครงสร้างในชั้นนี้จะแปรเปลี่ยนตามครวามสัมพันธ์ของการถ่ายเทความร้อนระหว่างผิวของโลกกับอากาศบริเวณนั้นๆ ซึ้งการเปลี่ยนแปลงของโครงสร้างบรรยากาศขึ้นอยู่กับละติจูดและภูมิประเทศเป็นสำคัญ

2. โทรโพสเฟียร์ชั้นกลางและชั้นบน  เป็นชั้นบรรยากาศที่มีความฝืดจะมีผลต่อกานไหลเวียนของมวลอากาศน้อยมากอุณหภูมิชั้นนี้จะลดลงอย่างสม่ำเสมอตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น


3. โทรโพสเฟียร์ เป็นชั้นอากาศที่อยู่ระหว่างโทรโพสเฟียร์และสตราโทสเฟียร์ เป็นเขตของบรรยากาศที่แบ่งชั้นที่มีไอน้ำและไม่มีไอน้ำ

4. สตราโตสเฟียร์  มีลักษณะอากาศเหมือนกับสตราโทสเฟียร์ที่แบ่งโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์

5. บรรยากาศชั้นสูง เป็นชั้นที่อยู่เหนือสตราโตสเฟียร์ถึงขอบนอกสุดของบรรยากาศ