ผลกระทบของรังสีจากดวงอาทิตย์ต่อบรรยากาศ

ทุกรูปแบบของสสารไม่ว่าจะเป็นของแข็ง, ของเหลว หรือก๊าซ ล้วนประกอบด้วยอะตอม หรือโมเลกุลที่เคลื่อนไหวตลอดเวลา ดังนั้นทุกสสารจึงกล่าวได้ว่ามีพลังงานความร้อน เนื่องจากการเคลื่อนไหวที่สั่นสะเทือนนี้ เมื่อใดก็ตามที่สารใดสารหนึ่งได้รับความร้อน อะตอมของมันจะเคลื่อนที่เร็วขึ้นและเร็วขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของพลังงานความร้อน อุณหภูมิเป็นการวัดการเคลื่อนไหวเฉลี่ยของอะตอม หรือโมเลกุลภายในสารนั้นๆ ความร้อนคือพลังงานที่ไหลจากความแตกต่างของอุณหภูมิ ในทุกสถานการณ์ ความร้อนจะถูกถ่ายโอนจากวัตถุที่มีอุณหภูมิสูงไปยังวัตถุที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า ดังนั้น หากวัตถุสองชิ้นที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันสัมผัสกัน วัตถุที่อุ่นกว่าจะเย็นลงและวัตถุที่เย็นกว่าจะอุ่นขึ้นจนทั้งสองมีอุณหภูมิเท่ากัน มีสามกลไกของการถ่ายโอนความร้อนที่เราพบในชีวิตประจำวัน ได้แก่ การนำความร้อน (Conduction), การพาความร้อน (Convection) และการแผ่รังสีความร้อน (Radiation)

การนำความร้อน (Conduction) คือการถ่ายโอนความร้อนผ่านสสารโดยกิจกรรมของโมเลกุล ซึ่งสามารถสังเกตได้ดีที่สุดเมื่อคุณสัมผัสช้อนโลหะที่ถูกทิ้งไว้ในกระทะร้อน ความร้อนจะถูกนำไปยังมือของคุณผ่านช้อนนั้น ความสามารถในการนำความร้อนจะแตกต่างกันไปในแต่ละวัตถุ โดยโลหะเป็นตัวนำความร้อนที่ดี ขณะที่อากาศไม่ค่อยสามารถนำความร้อนได้ ดังนั้น การนำความร้อนจึงสำคัญเฉพาะระหว่างผิวโลกกับอากาศที่อยู่เหนือมันเท่านั้น และในฐานะที่เป็นวิธีการถ่ายโอนความร้อนสำหรับบรรยากาศโดยรวม การนำความร้อนจึงมีความสำคัญน้อยที่สุด การพาความร้อน (Convection) คือการถ่ายโอนความร้อนโดยการเคลื่อนที่ของมวลหรือสสารจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่ง การเคลื่อนที่แบบพาความร้อนในบรรยากาศจะขนส่งความร้อนจากผิวโลกขึ้นไปข้างบน

กลไกการถ่ายโอนความร้อนที่สามคือ การแผ่รังสี (Radiation) การแผ่รังสีเดินทางออกไปในทุกทิศทางจากแหล่งกำเนิด แตกต่างจากการพาความร้อน (convection) หรือการนำความร้อน (conduction) ที่ต้องการสื่อกลางในการเดินทาง การแผ่รังสีสามารถเดินทางผ่านสุญญากาศของอวกาศได้อย่างง่ายดาย การแผ่รังสีคือกลไกการถ่ายโอนความร้อนที่ทำให้พลังงานจากดวงอาทิตย์ (พลังงานจากพระอาทิตย์) เดินทางมาถึงโลกของเรา

จากพลังงานแสงอาทิตย์ทั้งหมดที่ออกมาจากดวงอาทิตย์ ประมาณ 50% จะถูกดูดซึมโดยตรงจากพื้นดินและทะเล แล้วส่วนที่เหลืออีก 50% เกิดอะไรขึ้นกับมัน? 20% ของรังสีแสงอาทิตย์จะถูกดูดซึมโดยบรรยากาศและเมฆ อีก 20% จะสะท้อนจากเมฆและถูกส่งไปยังอวกาศ 5% ถูกสะท้อนกลับสู่พื้นที่อวกาศโดยบรรยากาศ และ 5% สุดท้ายจะสะท้อนจากผิวพื้นดินและทะเล

ดังนั้น ประมาณ 50% ของพลังงานแสงอาทิตย์จากดวงอาทิตย์จะมาถึงโลก พลังงานนี้จะถูกดูดซึมโดยผิวโลกและจากนั้นจะถูกแผ่รังสีขึ้นสู่ท้องฟ้า เนื่องจากผิวโลกเย็นกว่าดวงอาทิตย์มาก รังสีที่มันแผ่ออกไปสู่ท้องฟ้าจึงมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่ารังสีจากดวงอาทิตย์ รังสีที่มีความยาวคลื่นยาวนี้เรียกว่า รังสีท้องถิ่น (Terrestrial Radiation) ซึ่งสามารถถูกดูดซึมได้ง่ายโดยบรรยากาศ

ไอน้ำและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นก๊าซหลักที่ดูดซึมรังสีนี้ ไอน้ำดูดซึมรังสีท้องถิ่นประมาณ 5 เท่ามากกว่าก๊าซอื่นๆ รวมกันทั้งหมด นี่อธิบายถึงอุณหภูมิที่อบอุ่นในชั้นโทรโพสเฟียร์ชั้นต่ำ ซึ่งเป็นที่ที่มีไอน้ำอยู่มากที่สุด

เนื่องจากบรรยากาศโลกโปร่งใสต่อพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีความยาวคลื่นสั้น แต่สามารถดูดซึมพลังงานท้องถิ่นที่มีความยาวคลื่นยาวได้ บรรยากาศจึงถูกทำให้ร้อนขึ้นจากพื้นโลกขึ้นไปข้างบน นี่อธิบายถึงการลดลงของอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเมื่อความสูงจากพื้นดินเพิ่มขึ้นในชั้นโทรโพสเฟียร์ พลังงานท้องถิ่นที่ถูกดูดซึมในบรรยากาศจะเดินทางกลับไปยังพื้นโลกและถูกดูดซึมอีกครั้งจากโลก

เหตุผลนี้ทำให้ผิวโลกได้รับความร้อนอย่างต่อเนื่องจากทั้งบรรยากาศและจากดวงอาทิตย์ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า ปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse Effect)

Content Provided by :
Vancouver School Board

Powered by :
NSTDA Online Learning Project

เผยแพร่ : ณาดาร์ หมื่นชล
กลุ่มพัฒนาระบบสารสนเทศ (พร.)
กองระบบและบริหารข้อมูลเชิงยุทธศาสตร์การอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (กรข.)
สํานักงานปลัดกระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

Social Media
Facebook : stkcsociety
Twitter : stkcsociety
Tiktok : stkcsociety
Youtube channel : STKC Society