ความรู้อุตุนิยมวิทยา

ความรู้อุตุนิยมวิทยา

บรรยากาศ

อากาศ
อากาศ (air) ที่ห่อหุ้มโลกอยู่ทั้งหมด เรียกว่า บรรยากาศ ส่วนอากาศที่ห่อหุ้มโลกอยู่เฉพาะส่วนเรียกว่า อากาศ อากาศเป็นสิ่งที่อยู่ในสถานะที่เป็นแก๊ส มีส่วนประกอบต่างๆ ในอัตราส่วนที่ต่างกันไป อากาศจะประกอบด้วยสิ่งต่างๆ ดังนี้

รูปแสดงส่วนประกอบของอากาศ

1. ไนโตรเจน (nitrogen) เป็นส่วนประกอบอยู่ในอากาศประมาณร้อยละ 78 โดยปริมาตร ไนโตรเจนทำให้ออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศไม่เข้มข้น ทำให้การสันดาปซึ่งเป็นปฏิกิริยาทางเคมีลดความรวดเร็วลง ไนโตรเจนในอากาศบางส่วนจะถูกแบคทีเรียที่อยู่ในดิน ในรากพืชบางชนิด ตรึงเอาไปไว้เพื่อประโยชน์ของพืช เมื่อพืชและสัตว์ตายลงจะสลายตัวเป็นไนโตรเจนกลับสู่อากาศอีกครั้ง
2. ออกซิเจน (oxygen) เป็นส่วนประกอบอยู่ในอากาศประมาณร้อยละ 21 โดยปริมาตร ออกซิเจนเป็นส่วนประกอบสำคัญในการสันดาป พืชและสัตว์ต้องใช้ออกซิเจนในการหายใจ (กระบวนการเมแทบอลิซึมของเซลล์) และออกซิเจนเกิดมาจากกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช
3. คาร์บอนไดออกไซด์ (carbondioxide) เป็นส่วนประกอบอยู่ในอากาศประมาณร้อยละ 0.04 โดยปริมาตร พืชใช้คาร์บอนไดออกไซด์ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจออกของสิ่งมีชีวิตจะหายใจเอาคาร์บอนไดออกไซด์ออกสู่ภายนอก
4. แก๊สเฉื่อย (inert gas) เป็นแก๊สที่ไม่มีความว่องไวต่อปฏิกิริยาทางเคมีใดๆ เช่น

1) อาร์กอน (Ar) มีอยู่ในอากาศมากที่สุดในกลุ่มของแก๊สเฉื่อยด้วยกัน มีอยู่ประมาณร้อยละ 0.09 โดยปริมาตร นำไปใช้ในการทำหลอดไฟฟ้าเรืองแสง เพราะพบว่า ถ้านำอาร์กอนกับไนโตรเจนใส่ลงในหลอดไฟฟ้า ไอของอาร์กอนจะทำให้หลอดไฟฟ้า เกิดการเรืองแสงขึ้นได้
2) ฮีเลียม (He) เป็นแก๊สที่มีความหนาแน่นต่ำ นำไปใช้ในการบินของเรือเหาะในยุคก่อน ซึ่งปัจจุบันไม่มีแล้ว
3) นีออน (Ne) เป็นแก๊สที่เปล่งแสงได้สวยงามเมื่อกระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ผ่าน นิยมนำมาทำป้ายโฆษณาในเวลากลางคืน
4) คริปทอน (Kr) และซีนอน (Xe) เป็นแก๊สที่มีน้อยที่สุดในกลุ่มของแก๊สเฉื่อยในอากาศ นำมาใช้ประโยชน์ในการทำไฟโฆษณา
5) ไอน้ำ เป็นส่วนของน้ำที่กลายเป็นไอน้ำเนื่องจากความร้อนของแหล่งความร้อนต่างๆ แล้วไปอยู่ในอากาศเป็นส่วนประกอบของอากาศ ถ้าในอากาศมีความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ 60 ณ อุณหภูมิ 68 องศาฟาเรนไฮต์ เราจะรู้สึกสบายที่สุด
6) ฝุ่นละออง ในอากาศมีฝุ่นละอองจำนวนไม่มากนักเมื่อเปรียบเทียบกับส่วนประกอบของอากาศ อื่นๆ ฝุ่นละอองจะเป็นตัวช่วยสะท้อนแสงทำให้แสงจากดวงอาทิตย์สว่างมากขึ้น
7)สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในอากาศจะมีสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กเป็นส่วนประกอบด้วย เช่น แบคทีเรีย รา ไวรัส เป็นต้น

ข้อควรทราบ
-อากาศ เป็นของผสมที่ประกอบด้วยสารแตกต่างกันหลายชนิด เพราะส่วนประกอบของอากาศเปลี่ยนแปลงได้ แยกออกจากกันได้ด้วยวิธีทางกายภาพ ออกซิเจนและไนโตรเจนมีคุณสมบัติเช่นเดียวกับออกซิเจนและไนโตรเจนบริสุทธิ์

# จากผิวโลกสูงขึ้นไปในระยะ 800 - 1,000 กิโลเมตร โดยนับจากระดับน้ำทะเลจัดเป็นบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลก ถัดจากความสูงนี้ขึ้นไปเป็นบริเวณที่มีอนุภาคต่างๆ น้อยมากและไม่อยู่ภายใต้แรงดึงดูดของโลก เรียกส่วนนี้หรือบริเวณนี้ว่า อวกาศ

รูปแสดงระดับชั้นบรรยากาศและอวกาศ

สมบัติของอากาศ
อากาศมีสมบัติเฉพาะตัวที่สำคัญ คือ
1. เป็นสสาร มีมวล มีตัวตน ต้องการที่อยู่ และสัมผัสได้
2. เป็นของไหลถ่ายเทไปได้ตลอดเวลา อากาศจะไหลจากบริเวณที่มีความกดดันอากาศสูงไปยังบริเวณที่ความกดดันอากาศต่ำ จึงทำให้เกิดลม
3. ทำให้เป็นของเหลวได้โดยการเพิ่มความดันสูงๆ หรือทำให้เย็นจัดๆ อากาศจะเปลี่ยนไปเป็นของเหลว เรียกว่า อากาศเหลว มีลักษณะเป็นของเหลวไม่มีสี
4. อากาศมีความหนาแน่น มีความดัน มีความชื้น และมีระดับอุณหภูมิ

ความหนาแน่นของอากาศ
ความหนาแน่นของอากาศ (density) เป็นอัตราส่วนระหว่างมวลกับปริมาตรของอากาศ

จากการทำการทดลองพบว่า ความหนาแน่นของอากาศจะลดลงเมื่อความสูงเพิ่มมากขึ้นทุกๆ ความสูงที่เพิ่มขึ้น 2 กิโลเมตร จากระดับน้ำทะเล

ตารางแสดงความหนาแน่นของอากาศในระดับความสูงจากระดับน้ำทะเลและระดับต่างๆ

ความสูงจากระดับน้ำทะเล (km)	ความหนาแน่นของอากาศ (kg/ )
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20	1.225 1.007 0.819 0.660 0.526 0.414 0.312 0.228 0.166 0.122 0.089

การจัดแบ่งชั้นบรรยากาศ
การจำแนกเพื่อจัดชั้นของบรรยากาศ โดยทั่วไปจะจัดจำแนกตามลักษณะที่มีลักษณะเด่นชัด ตัวอย่างเช่น จัดจำแนกตามอุณหภูมิ จัดจำแนกตามสมบัติของแก๊สที่มีอยู่ จัดจำแนกตามสมบัติทางอุตุนิยมวิทยา

การจัดจำแนกชั้นบรรยากาศโดยใช้ระดับอุณหภูมิเป็นเกณฑ์
การจัดจำแนกชั้นบรรยากาศโดยใช้ระดับอุณหภูมิจะแบ่งชั้นบรรยากาศได้ 4 ชั้น คือ
1. โทรโพสเฟียร์ (troposhere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะดังนี้
1) เริ่มตั้งแต่ผิวโลกขึ้นไปถึงระยะ 10 กิโลเมตร
2) อุณหภูมิจะเปลี่ยนไปตามระดับความสูง โดยระดับอุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูง โดยทั่วไปจะลดลงประมาณ 6.5 องศาเซลเซียสต่อความสูงหนึ่งกิโลเมตร และมีลักษณะเฉพาะ คือ บริเวณที่อยู่เหนือภาคพื้นทวีปในฤดูร้อน บริเวณที่อยู่เหนือภาคพื้นมหาสมุทรในฤดูหนาว อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงอย่างรวดเร็ว
3) ในส่วนของโทรโพสเฟียร์ที่เป็นส่วนแคบๆ จะเกิดการผันกลับของอุณหภูมิ โดยอุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูง การผันกลับของอุณหภูมิจะเกิดขึ้นเหนือภาคพื้นทวีปในฤดูหนาวและเหนือมหาสมุทร ในฤดูร้อน เนื่องจากการเย็นตัวของผิวดินด้วยการแผ่รังสี หรือจากการที่อากาศที่มีอุณหภูมิสูงสัมผัสกับผิวดินที่เย็นกว่า
4) มีปรากฏการณ์ต่างๆ เกิดขึ้นในบรรยากาศชั้นนี้ เช่น ลมพายุ ฝนฟ้าคะนอง ฟ้าแลบ ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า เป็นต้น
2. สตราโทสเฟียร์ (stratosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงถัดจากบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปอีก 50 กิโลเมตร มีลักษณะเฉพาะที่ชัดเจน เช่น
1) จะมีอุณหภูมิคงที่ในส่วนที่อยู่ติดกับชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไป 20 กิโลเมตร ถัดจากความสูง 20 กิโลเมตรนี้ไปอีก 10-15 กิโลเมตร หรือที่ความสูงจากชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไป 30-35 กิโลเมตรอุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้น และต่อจากนั้นอุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยอัตรา 0.5 องศาเซลเซียสต่อความสูง 1 กิโลเมตร
2) สตราโทสเฟียร์เป็นชั้นบรรยากาศที่มีความชื้นในระดับ ต่ำมาก มีปริมาณของฝุ่นละอองน้อย
3) เป็นชั้นบรรยกาาศที่มีปริมาณแก๊สโอโซน (O3) เข้มข้นมาก
3. มีโซสเฟียร์ (mesophere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ถัด จากสตราโทสเฟียร์ขึ้นไปอีกเป็นระยะความสูงประมาณ 80 กิโลเมตร มีลักษณะเฉพาะก็คือ อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศจะลดลงตามระดับของความสูงที่เพิ่มขึ้น
4. เทอร์โมสเฟียร์ (thermosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ถัดจากมีโซสเฟียร์ขึ้นไปเป็นระยะความสูง 400-500 กิโลเมตร มีลักษณะเฉพาะ คือ
1) ในระยะความสูง 100 กิโลเมตรแรก ระดับอุณหภูมิของชั้นบรรยากาศนี้จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และถัดจาก 100 กิโลเมตรแรกขึ้นไปอีกระดับ อุณหภูมิของชั้นบรรยากาศจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้น
2) ระดับอุณหภูมิของบรรยากาศชั้นนี้จะร้อนมาก โดยจะมีระดับอุณหภูมิสูงถึง 227-1,727 องศาเซลเซียส
3) ปริมาณของอนุภาคต่างๆ มีความหนาแน่นน้อยมาก
4) บรรยากาศชั้นนี้จะเป็นบริเวณที่บรรยากาศเปลี่ยนไปเป็นแก๊สระหว่างดวงดาวที่มีความเบาบางมาก ซึ่งเรียกเอกโซสเฟียร์ (exosphere)

รูปแสดงการแบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์

การจัดจำแนกชั้นบรรยากาศโดยใช้ส่วนประกอบของอากาศที่มีแก๊สต่างๆ เป็นเกณฑ์
การจัดจำแนกชั้นบรรยากาศโดยใช้ส่วนประกอบของอากาศที่มีแก๊สต่างๆ เป็นเกณฑ์ จัดแบ่งชั้นบรรยากาศได้เป็น 4 ชั้น ดังนี้
1. โทรโพสเฟียร์ (troposhere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ตั้งแต่ส่วนที่ติดผิวโลกขึ้นไปในอากาศที่ระยะความสูง 10 กิโลเมตรโดยประมาณ
2) มีส่วนประกอบของอากาศที่สำคัญมากคือ ไอน้ำ โดยทั่วไปจะมีส่วนประกอบของอากาศตามปกติ
2. โอโซโนสเฟียร์ (ozonosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นของบรรยากาศที่อยู่ถัดจากบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ขึ้นไปอีก ถึงระยะประมาณ 50-55 กิโลเมตรจากผิวโลก
2) บรรยกาาศชั้นนี้จะมีปริมาณของแก๊สโอโซน (O3) อยู่มากที่สุด อาจเรียกบรรยากาศชั้นนี้ว่า ชั้นโอโซน ก็ได้
3. ไอโอโนสเฟียร์ (ionosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ถัดจากชั้นโอโซโนสเฟียร์ขึ้นไปถึงระยะความสูงประมาณ 600 กิโลเมตรจากผิวโลก
2) มีปริมาณอิเล็กตรอนอิสระอยู่เป็นจำนวนมาก
3) ระยะจากผิวโลกขึ้นไปถึงชั้นไอโอโนสเฟียร์ พบว่าคลื่นความถี่ของวิทยุสามารถส่งสัญญาณไปได้ทั่วทุกหนทุกแห่งบนโลกไปได้ ไกลเป็นระยะทางประมาณ 1,000 กิโลเมตร
4. เอกโซสเฟียร์ (exosphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่มีลักษณะเฉพาะดังนี้
1) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่สูงสุดถัดจากชั้นบรรยากาศไอโอโนสเฟียร์ขึ้นไปถึงระยะความสูงกว่าผิวโลกประมาณ 660 กิโลเมตร
2) ในชั้นบรรยากาศนี้ความหนาแน่นขององค์ประกอบของอากาศจะมีน้อยลง

รูปแสดงการจัดแบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้ส่วนประกอบของอากาศเป็นเกณฑ์

การจำแนกชั้นบรรยากาศโดยใช้ความเกี่ยวข้องกับ อุตุนิยมวิทยา
การจัดจำแนกชั้นของบรรยากาศโดยใช้ความเกี่ยวข้องกับเรื่องของอุตุนิยมวิทยา จัดจำแนกได้ถึง 5 ชั้น คือ
1. ชั้นที่มีอิทธิพลของความฝืด บรรยากาศชั้นนี้จะอยู่ถึงระดับความสูง 2 กิโลเมตรจากพื้นผิวของโลก เป็นบริเวณที่มีการไหลเวียนไปมาของอากาศ ความร้อนจากผิวโลกจะทำให้อากาศในบรรยากาศชั้นนี้มีโครงสร้างที่แปรเปลี่ยนไป ด้วยการถ่ายทอดความร้อนให้กับอากาศในบริเวณนั้นๆ
2. โทรโพสเฟียร์ส่วนชั้นกลางและชั้นบน บรรยากาศชั้นนี้จะมีการลดลงของอุณหภูมิขณะความสูงเพิ่มขึ้น อิทธิพลของความฝืดจะมีผลทำให้การไหลเวียนของอากาศน้อยลง
3. โทรโพพอส (tropopause) บรรยากาศชั้นนี้อยู่ระหว่างบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์และสตราโทสเฟียร์ บรรยากาศชั้นนี้จะแบ่งเป็นชั้นที่มีไอน้ำและชั้นที่ไม่มีไอน้ำ
4. สตราโทสเฟียร์ (startosphere) บรรยากาศชั้นนี้จะมีความชื้น ฝุ่นละอองเพียงเล็กน้อย และมีโอโซนหนาแน่น
5. บรรยากาศชั้นสูง เป็นบรรยากาศชั้นที่อยู่ถัดจากชั้นสตราโทสเฟียร์ไปจนไปจดขอบนอกสุดของชั้นบรรยากาศโลกอุณหภูมิของอากาศ

อุณหภูมิ (temperature) ของอากาศ เป็นระดับปริมาณความร้อนที่อากาศมีอยู่ในแต่ละช่วงเวลาและแต่ละสถานที่ จากการศึกษาและการตรวจวัดอุณหภูมิของอากาศโดยตรวจจากระดับผิวโลกขึ้นไปใน ชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูง 10 กิโลเมตร ผู้ตรวจวัดพบว่า อุณหภูมิของอากาศจะมีการลดลงเมื่อระดับความสูงจากผิวโลกเพิ่มขึ้น ทั้งนี้อธิบายได้ว่า ในเวลากลางวันผิวโลกรับแสงแดดหรือแสงจากดวงอาทิตย์ แล้วเก็บไว้ใช้ด้วยการดูดกลืน จากนั้นความร้อนที่เก็บสะสมไว้จะถูกคายออกมา บรรยากาศจะได้รับความร้อนนั้นโดยเฉพาะบริเวณที่อยู่ใกล้ผิวโลก จึงทำให้อุณหภูมิของบรรยากาศชั้นที่อยู่ใกล้ผิวโลกสูงกว่าบรรยากาศชั้นที่ อยู่สูงขึ้นไป

รูปแสดงลักษณะการเกิดอุณหภูมิของบรรยากาศ

อุณหภูมิของบรรยากาศในชั้นบรรยากาศต่างๆ ตามระดับความสูงของผิวโลกจะมีความแตกต่างกันดังตาราง

ตารางแสดงอุณหภูมิของอากาศที่ระดับความสูงต่างๆ กัน

ระดับความสูงจาก ระดับน้ำทะเล (km)	อุณหภูมิของอากาศ ( ํC)
0 0.089 7.504 3.138 4.396 5.848 7.557 7.647	27.0 25.3 18.2 8.0 2.2 -6.1 -17.6 -32.3

จากข้อมูลตามตารางที่แสดงทำให้ทราบว่า
1. ช่วงความหนาแน่นของบรรยากาศจากผิวโลกขึ้นไปประมาณ 10 กิโลเมตร อุณหภูมิของอากาศจะลดลงเมื่อความสูงเพิ่มขึ้น
2. ตัวเลขแสดงอัตราการเปลี่ยนแปลงระดับอุณหภูมิ 5.5 องศาเซลเซียส ต่อระยะทาง 1 กิโลเมตร หรือระดับอุณหภูมิจะลดลง 5.5 องศาเซลเซียส เพื่อความสูงเพิ่มขึ้น 1 กิโลเมตร
3. ถ้าเรานำเอาข้อมูลนี้ไปเขียนกราฟ จะพบว่ากราฟมีลักษณะเป็นเส้นกราฟที่ค่อยๆ โค้งลง ซึ่งแสดงให้เห็นถึงว่า ค่าของอุณหภูมิจะค่อยๆ ลดลงเมื่อระดับของบรรยากาศสูงขึ้น

กราฟแสดงอุณหภูมิของอากาศที่ระดับความสูงต่างกัน

จากกราฟจะเห็นได้ชัดเจนว่า อุณหภูมิจะลดลงเมื่อความสูงเพิ่มมากขึ้น สิ่งนี้ทำให้เราทราบว่า ถ้าเราต้องเดินทางสูงจากผิวของพื้นโลกขึ้นไปในระดับความสูงไม่เกิน 10 กิโลเมตร เราต้องเตรียมพร้อมกับสภาพการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิมิฉะนั้นอาจเกิดความ เสียหายต่อยานพาหนะและอาจเป็นอันตรายถึงขั้นเสียชีวิตได้ในที่สุด

ความดันอากาศ
ความดันอากาศ (air presour) หมายถึง แรงดันของอากาศ ซึ่งก็เป็นเรื่องของสมบัติของอากาศที่ต้องการที่อยู่ อากาศจะเคลื่อนที่โดยโมเลกุลของอากาศจะเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลา เนื่องจากอยู่ในสถานะของแก๊ส อากาศจะเคลื่อนที่ไปทุกทิศทุกทางทำให้เกิดแรงที่เรียกว่า แรงดันอากาศ แรงดันอากาศจะขึ้นอยู่กับอิทธิพลของขนาดพื้นที่ อุณหภูมิ และอื่นๆ

การวัดความดันของอากาศ
การวัดความดันของอากาศ มีนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการศึกษาค้นคว้าไว้จนสามารถสร้างเครื่องวัดความดันของอากาศได้
นักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเรื่องความดันของอากาศที่ควรรู้จักมี 2 ท่านด้วยกัน คือ กาลิเลโอ (Galileo) และเทอริเชลลี (Torricelli) โดยศึกษาพบว่า อากาศสามารถดันของเหลว เช่น น้ำหรือปรอทให้เข้าไปอยู่ในหลอดแก้วที่เป็นสุญญากาศได้ จึงนำความรู้ดังกล่าวมาประยุกต์ใช้สร้างเครื่องวัดความดันบรรยากาศที่มีชื่อ เรียกว่า บารอมิเตอร์ (barometer) บารอมิเตอร์จะใช้ปรอทบรรจุไว้ภายในหลอดแก้วเนื่องจากมีคุณสมบัติที่ดีกว่าของเหลวอื่นๆ

ข้อควรทราบ
1. ความดัน 1 บรรยากาศ คือ ความดันของอากาศที่ทำให้ปรอทเคลื่อนสูงขึ้นไปได้ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร
2. 1 บรรยากาศ มีค่าเท่ากับ 1,013.25 มิลลิบาร์
3. 1,000 มิลลิบาร์ มีค่าเท่ากับ 1 บาร์
4. 1 บรรยากาศ มีค่าเท่ากับ 1.013105 นิวตันต่อตารางเมตร
5. ในทางอุตุนิยมวิทยาจะใช้หน่วยของบารอมิเตอร์ เป็นนิ้ว มิลลิเมตร มิลลิบาร์ หรือบาร์
6. 1 นิ้ว มีค่าเท่ากับ 25.4 มิลลิเมตร
7. 1 มิลลิบาร์ มีค่าเท่ากับ 0.02953 นิ้วของปรอท
8. 1 มิลลิบาร์ มีค่าเท่ากับ 0.750062 มิลลิเมตรของปรอท

เครื่องมือวัดความดันอากาศ
เครื่องมือที่ใช้วัดความดันของอากาศเราเรียกว่า บารอมิเตอร์ (barometer) เป็นเครื่องมือที่ทำให้ทราบว่า ณ บริเวณหนึ่ง บริเวณใดมีความกดของอากาศมากน้อยเท่าไร ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการทำงานของอุตุนิยมวิทยา ชนิดของบารอมิเตอร์มีดังต่อไปนี้
1. บารอมิเตอร์แบบปรอท (barometer) ประกอบด้วยหลอดแก้วยาวที่ปิดปลายด้านหนึ่งไว้ และทำให้เป็นสุญญากาศ นำไปคว่ำลงในอ่างที่บรรจุปรอทไว้ อากาศภายนอกจะกดดันให้ปรอทเข้าไปอยู่ในหลอดแก้วในระดับหนึ่งของหลอดแก้ว ระดับของปรอทจะเปลี่ยนแปลงไปตามความกดดันของอากาศ โดยความดัน 1 บรรยากาศจะดันปรอทให้สูงขึ้นไปได้ 76 เซนติเมตร หรือ 760 มิลลิเมตร

รูปแสดงบารอมิเตอร์แบบปรอท

2. แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ (aneriod barometer) ชนิดไม่ใช้ปรอทหรือของเหลวแบบอื่นๆ เป็นบารอมิเตอร์ที่จะทำเป็นตลับโลหะแล้วนำเอาอากาศออกจนเหลือน้อย (คล้ายจะทำให้เป็นสุญญากาศ) เมื่อมีแรงจากอากาศมากดตลับโลหะ จะทำให้ตลับโลหะมีการเคลื่อนไหว ทำให้เข็มที่ติดไว้กับตัวตลับชี้บอกความกดดันของอากาศโดยทำสเกลบอกระดับความ ดันของอากาศไว้ แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ประดิษฐ์โดยวีดี (Vidi) ในปี พ.ศ. 2388 มีขนาดเล็กพกพาไปได้สะดวก

รูปแสดงแอนนิรอยด์บารอมิเตอร์

3. บารอกราฟ (barograph) เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความดันอากาศที่ใช้หลักการเดียวกับแอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ แต่จะบันทึกความกดดันอากาศแบบต่อเนืองลงบนกระดาษตลอดเวลาในลักษณะเป็นเส้นกราฟ

รูปแสดงบารอกราฟ

4. แอลติมิเตอร์ (altimeter) เป็นแอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ ที่นำมาประยุกต์ให้ใช้ความกดดันของอากาศวัดระดับความสูง แอล-ติมิเตอร์เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการบิน เครื่องมือที่นักกระโดดร่มใช้เพื่อการกระโดดร่ม

รูปแสดงแอลติมิเตอร์ความชื้นของอากาศ

ความชื้นของอากาศ (humidity) หมายถึง ปริมาณของไอน้ำที่มีอยู่ในชั้นบรรยากาศ ในกรณีที่มีความชื้นในอากาศสูงหมายถึงว่าอากาศมีปริมาณไอน้ำมาก และถ้าอากาศมีความชื้นต่ำหมายถึงว่าอากาศมีปริมาณไอน้ำน้อย

ข้อควรทราบ

อากาศอิ่มตัว หมายถึง อากาศที่มีปริมาณไอน้ำสูงมาก จึงเป็นอากาศที่ไม่สามารถจะรับไอน้ำจากที่ต่างๆ ได้อีก ในกรณีที่มีไอน้ำเกินกว่าระดับปกติมาก ไอน้ำจะจัดการตัวเองโดยการกลายเป็นหยดน้ำตกลงมาเป็นฝน

ความชื้นสัมบูรณ์
ความชื้นสัมบูรณ์ หรือความชื้นแท้ (absolute humidity) เป็นความชื้นที่มีมวลของไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศหนึ่งหน่วยปริมาตร ในเวลาใดเวลาหนึ่ง มีหน่วยในการวัดเป็นกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ความชื้นสัมบูรณ์ในอีกความหมายก็คือ ความหนาแน่นของไอน้ำ หรือปริมาณไอน้ำในอากาศ ความชื้นสัมบูรณ์จะมีค่าเท่ากับอัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำที่มีจริงในอากาศ กับปริมาตรของอากาศ ดังสมการ

ตัวอย่างที่ 1 ห้องแห่งหนึ่งมีปริมาณ 1,200 ลูกบาศก์เมตร มีไอน้ำกระจายอยู่ 40,000 กรัม ความชื้นสัมบูรณ์ภายในห้องนี้มีค่าเท่าใด
วิธีทำ ความชื้นสัมบูรณ์
ตอบ

ตัวอย่างที่ 2 ห้องเรียนแห่งหนึ่งมีขนาดกว้าง 10 เมตร ยาว 20 เมตร มีไอน้ำอยู่ 80,000 กรัม ความชื้นสัมบูรณ์ภายในห้องนี้มีค่าเท่าไร
วิธีทำ ความชื้นสัมบูรณ์
ตอบ
ตัวอย่างที่ 3 ในป่าแห่งหนึ่งมีปริมาตรของอากาศ 1,700,000 ลูกบาศก์เมตร หลังฝนตกมีไอน้ำกระจายอยู่ทั่วไป 5,000,000 กรัม ความชื้นสัมบูรณ์ภายในป่าแห่งนี้มีค่าเท่าใด
วิธีทำ ความชื้นสัมบูรณ์
ตอบ

ความชื้นสัมพัทธ์
ความชื้นสัมพัทธ์ (relative humidity) เป็นวิธีการวัดความชื้นโดยการเปรียบเทียบเป็นเปอร์เซ็นต์ ระหว่างความชื้นสัมบูรณ์หรือมวลของไอน้ำที่มีอยู่จริงในอากาศ กับมวลของไอน้ำที่อากาศจำนวนนั้นๆ จะมีได้อย่างเต็มที่ ณ อุณหภูมิและปริมาตรเดียวกัน

หรือ

ตัวอย่างที่ 4 ที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเซียส อากาศอิ่มตัวที่ปริมาณไอน้ำ 24 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร ไอน้ำจริงในอากาศขณะนั้น 8 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร จงหาค่าความชื้นสัมพัทธ์
วิธีทำ ความชื้นสัมพัทธ์
ตอบ

ตัวอย่างที่ 5 ค่าความชื้นสัมบูรณ์ของอากาศมีค่า 80 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร ถ้าอากาศแห่งนี้สามารถรับไอน้ำได้เต็มที่ 140 กรัมต่อลูกบาศก์เมตร ความชื้นสัมพัทธ์ของอากาศนี้มีค่าเท่าใด
วิธีทำ ความชื้นสัมพัทธ์
ตอบ

ความชื้นจำเพาะ
ความชื้นจำเพาะ (specific humidity) เป็นอัตราส่วนระหว่างมวลของไอน้ำมีหน่วยเป็นกรัมต่อมวลของอากาศทั้งหมด 1 กิโลกรัม

การวัดความชื้นในบรรยากาศ
การวัดความชื้นในบรรยากาศ เราจะวัดเป็นความชื้นสัมพัทธ์ด้วยเครื่องมือที่มีชื่อเรียกว่า ไฮโกรมิเตอร์ (hygrometer) ไฮโกรมิเตอร์แบ่งเป็นหลายชนิด
1. ไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะเปียกกระเปาะแห้ง จะ ประกอบด้วยเทอร์มอมิเตอร์ 2 อัน โดยอันหนึ่งวัดอุณหภูมิตามปกติ อีกอันหนึ่งวัดอุณหภูมิในลักษณะที่เอาผ้ามาหุ้มกระเปาะ โดยให้ผ้าเปียกน้ำอยู่ตลอดเวลาเพื่อให้มีการระเหยของน้ำจากผ้า ทำให้ได้อุณหภูมิต่ำกว่า จากนั้นนำเอาอุณหภูมิไปใช้หาค่าความชื้นสัมพัทธ์ จากค่าความต่างของระดับอุณหภูมิของเทอร์มอมิเตอร์ทั้งสองโดยการอ่านค่าจาก ตารางสำเร็จรูป


รูปแสดงเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะแห้งและกระเปาะเปียก

ตารางหาค่าความชื้นสัมพัทธ์

การหาค่าความชื้นสัมพันธ์ จากไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะเปียกและกระเปาะแห้ง เช่น ถ้าอุณหภูมิจากเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะแห้งอ่านได้ 37 ํC และอุณหภูมิของเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะเปียกอ่านได้ 278 ํC จะหาค่าความชื้นสัมพัทธ์ได้เท่าไร

วิธีทำ

1. หาผลต่างของค่าอุณหภูมิของทั้งสองเทอร์มอมิเตอร์ได้เท่ากับ 37 ํC-27 ํC = 10 ํC
2. ดูค่าผลต่างเทียบกับตาราง
3. อ่านค่าของเทอร์มอมิเตอร์กระเปาะแห้งที่ 35-39 ํC
4. อ่านค่าความต่าง
5. จากข้อ 3 และข้อ 4 ขีดตั้งฉากเข้าหากัน จุดตัดคือค่าความชื้นสัมพัทธ์เท่ากับ 46 ํC

2. ไซโครมิเตอร์ (psychrometer) คือ ไฮโกรมิเตอร์แบบกระเปาะแห้งและกระเปาะเปียกที่ติดตั้งอยู่บนแผงเป็นคู่ๆ แผงแกว่งไปมาได้ เพื่อให้เกิดการระเหยของน้ำที่กระเปาะเปียกทำให้การตรวจสอบทำได้เที่ยงตรงมากขึ้น
3. ไฮโกรมิเตอร์แบบเส้นผม (hair hygrometer) ทำจากสมบัติของเส้นผมที่ขึ้นอยู่กับความชื้น ถ้ามีความชื้นมากเส้นผมจะยืดตัวออกไป ถ้ามีความชื้นน้อยเส้นผมจะหดตัว
4. ไฮโกรกราฟ (hygrograph) จะเป็นไฮโกรมิเตอร์แบบเส้นผมที่มีการบันทึกค่าความชื้นต่อเนื่องกันด้วยกราฟลงบนกระดาษ
ที่มาwww.maceducation.com/.../2412212100/19.htm