ชั้นบรรยากาศ      ชั้นบรรยากาศคืออะไร       ชั้นบรรยากาศคือ  ชั้นของอากาศที่ล้อมรอบโลกและด้วยแรงดึงดูดของโลกทำให้ชั้นบรรยากาศคงสภาพอยู่ได้  ชั้นบรรยากาศมีความหนารวมแล้วประมาณ 310 ไมล์  อากาศในชั้น บรรยากาศแต่ละชั้นจะแตกต่างกัน  แต่ในทุก ๆ ชั้นล้วนเป็นส่วนสำคัญของสิ่งแวดล้อมของโลก      นักวิทยาศาสตร์แบ่งโครงสร้างแนวดิ่งของบรรยากาศของเป็นชั้นๆ เรียกว่า "ชั้นบรรยากาศ" (Layers of  Atmosphere)  โดยใช้เกณฑ์แตกต่างกัน เช่น แบ่งตามองค์ประกอบทางเคมี แบ่งตามคุณสมบัติทางไฟฟ้า แต่ในการศึกษาด้านอุตุนิยมวิทยา นักวิทยาศาสตร์แบ่งชั้นบรรยากาศตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ดังนี้  ภาพที่ 1 การแบ่งชั้นบรรยากาศ ตามการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ โทรโพสเฟียร์ (Troposphere)         เป็นบรรยากาศชั้นล่างสุดที่เราอาศัย มีความหนาประมาณ 10 - 15 กิโลเมตร ร้อยละ 80 ของมวลอากาศทั้งหมดอยู่ในบรรยากาศชั้นนี้ แหล่งกำเนิดความร้อนของโทรโพสเฟียร์คือ พื้นผิวโลกซึ่งดูดกลืนแสงแดดจากดวงอาทิตย์ แล้วแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา ดังนั้นยิ่งสูงขึ้นไปอุณหภูมิจะยิ่งลดต่ำลงในอัตรา 6.5°C ต่อ 1 กิโลเมตร จนกระทั่งถึงระยะสูงประมาณ 12 กิโลเมตร อุณหภูมิจะคงที่ประมาณ -60°C ที่รอยต่อชั้นบนซึ่งเรียกว่า "โทรโพพอส" (Tropopause) เครื่องบินไอพ่นนิยมบินที่ระดับนี้ เนื่องจากสภาพอากาศสงบนิ่ง และบรรยากาศมีความหนาแน่นมากพอสำหรับการสันดาปภายในเครื่องยนต์         บรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์มีไอน้ำอยู่เป็นจำนวนมาก จึงทำให้เกิดปรากฏการณ์น้ำฟ้าต่างๆ เช่น เมฆ พายุ ฝน เป็นต้น บรรยากาศชั้นนี้มักปรากฏสภาพอากาศรุนแรง เนื่องจากมีมวลอากาศหนาแน่น การเปลี่ยนสถานะของน้ำ ทำให้เกิดการดูดและคายความร้อนแฝง นอกจากนั้นอิทธิพลทางภูมิศาสตร์ของพื้นผิวโลก เช่น ภูเขา ทะเลทราย มหาสมุทร ยังส่งผลกระทบต่อตัวแปรต่างๆ ของอากาศด้วย เช่น อุณหภูมิ ความชื่น กระแสลม และความกดอากาศ เป็นต้น สตราโตสเฟียร์ (Stratosphere)           มวลอากาศในชั้นนี้มีร้อยละ 19.9 ของมวลอากาศทั้งหมด เหนือระดับโทรโพพอสขึ้นไป อุณหภูมิยิ่งสูงขึ้นในอัตรา 2°C ต่อ 1 กิโลเมตร  เนื่องจากโอโซนที่ระยะสูง 48 กิโลเมตร ดูดกลืนรังสีอุลตราไวโอเล็ตจากดวงอาทิตย์เอาไว้จึงทำให้มีอุณหภูมิสูง เป็นชั้นบรรยากาศที่มีความชื้นและผงฝุ่นเล็กน้อย แต่จะมีแก๊สโอโซนในปริมาณมากซึ่งแก๊สนี้จะช่วยดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV)ไว้บางส่วนเพื่อไม่ให้รังสีอัลตราไวโอเลตลงมาสู่ผิวโลกมากเกินไป   บรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์มีความสงบมากกว่าชั้นโทรโพสเฟียรส์  บอลลูนตรวจอากาศสามารถลอยสูงได้เพียงบรรยากาศชั้นนี้  เมื่อบอลลูนลอยสูงขึ้นไปอีกก็จะแตกเนื่องจากความดันอากาศภายในและภายนอกแตกต่างกันมากจนเกินไป มีโซสเฟียร์ (Mesosphere)            เหนือบรรยากาศชั้นสตราโตรสเฟียรส์ขึ้นไป อุณหภูมิลดต่ำลงอีกครั้ง จนถึง -90°C ที่ระยะสูง 80กิโลเมตร ทั้งนี้เนื่องจากห่างจากแหล่งความร้อนในชั้นโอโซนออกไป มวลอากาศในชั้นมีโซสฟียร์นี้มีไม่ถึงร้อยละ 0.1 ของมวลอากาศทั้งหมด แต่ก็มีความหนาแน่นมากพอที่จะสร้างความเสียดทานทำให้อุกกาบาตที่ตกลงมาจากอวกาศ เกิดการลุกไหม้  เทอร์โมสเฟียร์​ (Themosphere)         เหนือระดับ 80 กิโลเมตรขึ้นไป อุณหภูมิกลับสูงขึ้นอีก  มวลอากาศในชั้นเทอร์โมสเฟียร์มิได้อยู่ในสถานะแก๊ส แต่อยู่ในสถานะพลาสมา (Plasma) เนื่องจากอะตอมของไนโตรเจนและออกซิเจนในบรรยากาศชั้นบน ได้รับรังสีคลื่นสั้นจากดวงอาทิตย์จึงแตกตัวเป็นประจุ (Ion)  บรรยากาศชั้นนี้มีอุณหภูมิสูงมาก อย่างไรก็ตามการที่มีอุณหภูมิสูงมากขึ้นไม่ได้หมายความว่าจะต้องมีความร้อนมากขึ้นด้วย  เนื่องจากโมเลกุลของอากาศในชั้นนี้อยู่ห่างกันมาก และมีอยู่เบาบางมาก  อุณหภูมิคือระดับพลังงานของอะตอมหรือโมเลกุลแต่ละตัว แต่ปริมาณความร้อนขึ้นอยู่กับมวลทั้งหมดของสสาร         ที่ระดับความสูงประมาณ 80 - 400 กิโลเมตร โมเลกุลของแก๊สไนโตรเจนและออกซิเจนในบรรยากาศชั้นบนสุด ดูดกลืนรังสีแกมมาและรังสีเอ็กซ์ จนทำให้อะตอมของแก๊สมีอุณหภูมิสูงมากจนแตกตัวและสูญเสียอิเล็กตรอน กลายเป็นประจุ (Ion) บางครั้งเราเรียกบรรยากาศชั้นนี้ว่า "ไอโอโนสเฟียร์" (Ionosphere) มีสมบัติในการสะท้อนคลื่นวิทยุ ทำให้เกิดประโยชน์ในการสื่อสารโทรคมนาคมระยะไกล          เหนือชั้นไอโอโนสเฟียร์ขึ้นไป ไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างบรรยากาศและอวกาศ เราเรียกเขตติดต่อระหว่างบรรยากาศและอวกาศ ที่ระดับความสูง 400 - 1000 กิโลเมตร ว่า "เอ็กโซสเฟียร์" (Exosphere) แม้ว่าโมเลกุลของอากาศจะมีอยู่เบาบางและอยู่ห่างกันมาก แต่ก็มีความหนาแน่นมากพอที่จะสร้างแรงเสียดทานให้กับดาวเทียมและยานอวกาศซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง   ชั้นบรรยากาศ การแบ่งชั้นบรรยากาศ สามารถแบ่งออกได้ 4 แบบ ดังต่อไปนี้      1. แบ่งชั้นบรรยากาศตามลักษณะและระดับความสูง      2. แบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์      3.แบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้ก๊าซเป็นเกณฑ์      4. แบ่งชั้นบรรยากาศทางอุตุนิยมวิทยา 1. แบ่งชั้นบรรยากาศตามลักษณะและระดับความสูง แบ่งได้ 2 ส่วน คือ      1. ชั้นบรรยากาศส่วนล่าง เป็นส่วนที่อยู่ใกล้ผิวโลก อุณหภูมิจะลดลงตามระดับความสูงทุกระยะที่สูงขึ้น 100 เมตร อุณหภูมิจะลดลง 0.64 องศาเซลเซียสจนกว่าจะถึงบรรยากาศส่วนบน           1. โทรโพสเฟียร์ (Troposphere) คือ บรรยากาศชั้นล่างสุดสูงจากผิวโลก 8 - 15 กิโลเมตร มีอิทธิพลต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อมากที่สุด อากาศที่มนุษย์หายใจเข้าไปคืออากาศชั้นนี้ เมฆ  พายุ  ลม และลักษณะอากาศต่าง ๆ  เกิดขึ้นในบรรยากาศชั้นนี้  อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้งและรวดเร็วกว่าบรรยากาศชั้นอื่น ๆ            2. สตราโตสเฟียร์ (Stratosphere) ความสูง 15 - 50 กิโลเมตร บรรยากาศชั้นนี้มีก๊าซโอโซนเป็นส่วนประกอบอยู่ด้วย และก๊าซโอโซนนี้เอง ที่ทำหน้าที่ดูดซับรังสีอุลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์  ซึ่งเป็นรังสีอันตรายต่อผิวหนังของมนุษย์และพืช  ไม่ให้ส่องลงมากระทบถึงพื้นโลก   ก๊าซชนิดนี้เกิดจากการที่โมเลกุลของก๊าซออกซิเจนแตกตัว และจัดรูปแบบขึ้นใหม่เมื่อถูกรังสีจากดวงอาทิตย์ช่วยดูดซับรังสีเหนือม่วง ของแสงอาทิตย์ทำให้บรรยากาศอุ่นขึ้น เครื่องบินไอพ่นจะบินในชั้นนี้เนื่องจากมีทัศนวิสัยดี          3. มีโซสเฟียร์ (Mesosphere) สูงจากพื้นดิน 50 - 80 กิโลเมตรเหนือชั้นโอโซน อุณหภูมิจะลดลงตามความสูงที่เพิ่มขึ้นโดยอาจต่ำได้ถึง  83 องศาเซลเซียส อุกกาบาตหรือชิ้นส่วนหินจากอวกาศที่ตกลงมามักถูกเผาไหม้ในชั้นนี้ การส่งคลื่นวิทยุทั่วๆ ไปก็ส่งในชั้นนี้เช่นกัน      2. บรรยากาศส่วนบน มีคุณสมบัติ ตรงข้ามกับบรรยากาศส่วนล่าง คือ แทนที่อุณหภูมิจะต่ำลงแต่กลับสูงขึ้นและยิ่งสูงยิ่งร้อน มาก บรรยากาศส่วนนี้จำแนกเป็น 3 ชั้นเช่นกัน คือ           1. เทอร์โมสเฟียร์ (Thermosphere) สูง 80 - 450 กิโลเมตร ความหนาแน่นของอากาศจะลดลงอย่างรวดเร็วแต่อุณหภูมิจะสูงขึ้นมาก ซึ่งอาจสูงกว่า 1,000 องศาเซลเซียส สามารถส่งวิทยุคลื่นยาวกว่า 17 เมตรไปได้ทั่วโลก โดยส่งสัญญาณจากพื้นโลกให้คลื่นสะท้อนกับชั้นไอออนของก๊าซไนโตรเจนและออกซิเจน ซึ่งถูกรังสีเหนือม่วงและรังสีเอกซ์ทำให้แตกตัว           2. เอกโซสเฟียร์ (Exsphere) บรรยากาศชั้นนี้สูงจากพื้นโลกประมาณ 450 - 900 กิโลเมตร มีก๊าซอยู่น้อยมาก มนุษย์อวกาศจะต้องควบคุมบรรยากาศให้มีความดันเท่ากับความดันภายในร่างกาย ต้องสวมใส่ชุดที่มีก๊าซออกซิเจนเพื่อช่วยในการหายใจ ดาวเทียมพยากรณ์อากาศจะโคจรรอบโลกในชั้นนี้           3. แมกเนโตสเฟียร์ (Magnetosphere) ชั้นนี้มีความสูงมากกว่า 900 กิโลเมตร ไม่มีก๊าซใดๆ อยู่เลย  2. แบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้อุณหภูมิเป็นเกณฑ์ แบ่งได้ 4 ชั้นดังนี้       1. โทรโพสเฟียร์ (Troposhere) อยู่ระหว่าง 0-10 กม. โดยอุณหภูมิจะค่อยๆลดลงตามความสูง โดยเฉลี่ยกม.ละ 6.5องศา c เป็นชั้นที่สำคัญมากเพราะเป็นบริเวณที่มีไอนำ เมฆ หมอก และพายุ      2. สตราโตสเฟียร์ (Stratoshere) อยู่ระหว่างความสูง 10-50 กม. เป็นชั้นที่ไม่มีเมฆ มักใช้ในการเดินทางทางอากาศ โดยอุณหภูมิจะคงที่ จนถึงความสูง 50 กม. และจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในอัตรา0.5 องศา c ต่อ1กม.      3. เมโซสเฟียร์ (Mesosphere)  เป็นชั้นบรรยากาศระหว่าง 50-80 กม. โดยอุณหภูมิจะลดลงตามความสูง      4. เทอร์โมสเฟียร์(Thermoshere) ตั้งแต่ 80-500กม. อุณหภูมิจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงแรกแล้วอัตราการสูงขึ้นจะลดลง อุณหภูมิจะอยู่ระหว่าง 227-1727 องศา c โดยชั้นนี้จะมีความหนาแน่นของอนุภาคต่างๆจางมาก แต่ก๊าซต่างๆ ในชั้นนี้จะอยู่ในลักษณะที่เป็นอนุภาคที่เป็นประจุไฟฟ้าเรียกว่า อิออน สามารถสะท้อนคลื่นวิทยุได้ บรรยากาศในชั้นนี้ถือเป็นบริเวณที่เปลี่ยนจากบรรยากาศของโลกมาเป็นก๊าซระหว่างดาวที่เบาบาง และเป็นชั้นนอกสุดของบรรยากาศที่ห่อหุ้มโลก เรียกว่า เอกโซสเฟียร์      นอกจากนี้ ยังเรียก ชั้นโฮโมสเฟียร์ คือ ชื่อเรียกบรรยากาศชั้น โทรโพรสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์และมีโซสเฟียร์รวมกัน 3. แบ่งชั้นบรรยากาศโดยใช้ก๊าซเป็นเกณฑ์ แบ่งได้ 4 ชั้น คือ      1. โทรโพสเฟียร์  เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ติดกับพื้นโลก สูง 0-10 กม. มีก๊าซที่สำคัญคือ ไอน้ำ      2. โอโซโนสเฟียร์ เป็นชั้นบรรยากาศสูง10-50 กม. มีก๊าซที่สำคัญคือ โอโซน      3. ไอโอโนสเฟียร์ เป็นชั้นบรรยากาศสูง 80-600 กม. มีสิ่งที่สำคัญคือ อิออน      4. เอกโซเฟียร์  เป็นชั้นบรรยากาศซึ่งสูงตั้งแต่ 600 กม. ขึ้นไป โดยความหนาแน่นของอะตอมต่างๆ มีค่าน้อยลง 4. แบ่งชั้นบรรยากาศทางอุตุนิยมวิทยา แบ่งได้ 5 ชั้น ดังนี้      1. บริเวณที่มีอิทธิพลความฝืด ระหว่าง 0-2 กม.       2. โทรโพสเฟียร์ชั้นกลางและบน อุณหภูมิจะลดลงสม่ำเสมอ ตามความสูง      3. โทรโพพอส เป็นเขตแบ่งว่า มีไอน้ำกับไม่มีไอน้ำ      4. สตราโตสเฟียร์  มีโอโซนมาก      5. บรรยากาศชั้นสูง คล้ายกับเอกโซสเฟียร์