เมฆ

เมฆ (clouds) คือ กลุ่มละอองน้ำ (water droplet) ที่จับตัวกับแกน หรือ นิวเคลียสควบแน่น (condensation nuclei) หลากหลายชนิด เช่น ฝุ่นควัน ละอองเกษร ละอองเกลือทะเล หรือแม้กระทั่งอยุภาคมลพิษต่างๆ ซึ่งเมฆจะเกิดในสภาวะเมื่ออากาศอิ่มตัว (มีความชื้นสัมพัทธ์ 100%) อากาศต้องเย็นถึง อุณหภูมิจุดน้ำค้าง (dew point) ซึ่งมวลอากาศหรือไอน้ำที่จะลดอุณหภูมิลงให้ถึงจุดนี้เพื่อกลายเป็นเมฆได้นั้น ต้องลอยตัวขึ้นที่สูงเหนือระดับควบแน่น เพราะเมื่ออากาศลอยตัวสูงขึ้น ความดันอากาศจะลดลง ทำให้ไอน้ำหรืออากาศขยายตัวและลดอุณภูมิลดลง (ต่ำกว่าจุดน้ำค้าง) จนกลายเป็นเมฆ

หลักการอะเดียบาติก (adiabatic principle) กล่าวว่า เมื่ออากาศขยาย-หดตัว อุณหภูมิจะลดลง-เพิ่มขึ้น

ตัวอย่างการเกิดเมฆที่เห็นได้ชัด ได้แก่ คอนเทรล (contrails) ที่เกิดจากเครื่องบินไอพ่นบินที่ความสูง เหนือระดับควบแน่น ไอน้ำซึ่งอยู่ในอากาศร้อนที่พ่นออกมาจากเครื่องยนต์ ปะทะเข้ากับอากาศเย็นซึ่งอยู่ภายนอก เกิดการควบแน่นเป็นหยดน้ำ โดยการจับตัวกับเขม่าควันจากเครื่องยนต์ซึ่งทำหน้าที่เป็นนิวเคลียสควบแน่น เราจึงมองเห็นเหมือนควันเมฆสีขาว พ่นออกมาจากท้ายของเครื่องยนต์เป็นทางยาว ซึ่งนั่นไม่ใช่ควันเหมือนรถยนต์แต่คือ เมฆ (clouds) ดีๆ นี่เอง

รูป คอนเทรล เมฆซึ่งเกิดขึ้นจากไอพ่นเครื่องบิน

เมฆ (clouds) คือ กลุ่มละอองน้ำ (water droplet) ซึ่งมองเห็น ไม่ใช่และต่างจาก ไอน้ำ (water vapor) ซึ่งเป็นละอองน้ำเหมือนกัน แต่มองไม่เห็น

นักวิทยาศาสตร์จำแนกการก่อเมฆหรือกระบวนการธรรมชาติที่ยกมวลอากาศขึ้นที่สูงในแนวดิ่งได้ 4 สาเหตุหลัก คือ 1) อากาศยกตัวตามแนวเทือกเขา (orographic lifting) 2) อากาศยกตัวตามแนวปะทะมวลอากาศ (frontal lifting) 3) ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้ไอน้ำระเหยและยกตัวสูงขึ้น (solar heating) 4) ลมที่ยกตัว ยกมวลอากาศขึ้น (convergence of air at the surface)

รูปแบบการยกตัวของมวลอากาศเพื่อทำให้เกิดเมฆ

การเรียกชื่อเมฆ

เมฆจัดกลุ่มตามรูปร่าง (form) ได้ 2 กลุ่ม ได้แก่ 1) คิวมูลัส (cumuliform) คือ เมฆเป็นปั้นๆ ก้อนๆ แน่นๆ อยู่แยกห่างๆ กัน ในที่ว่างเปล่าของท้องฟ้า 2) สเตรตัส (stratiform) คือ เมฆที่ก่อตัวเป็นแผ่นบางหรือเป็นชั้น ซึ่งเมฆทั้ง 2 รูปร่างจะสามารถอยู่ได้ที่ระดับความสูงต่างๆ กัน จากระดับทะเลไปจนถึงระดับ โทรโปพอส (tropopause) หรือที่ระดับความสูงจากพื้นโลกประมาณ 10-17 กิโลเมตร โดยนักวิทยาศาสตร์แบ่งเมฆออกเป็น 3 ชั้น (etage) ตามระดับความสูง ได้แก่ สูง กลาง ต่ำ ซึ่งจากรูปร่างและระดับความสูงที่แตกต่างกัน สามารถแบ่งเมฆออกเป็น 10 สกุล (genus) ดังนี้

ลักษณะของเมฆชนิดต่างๆ

ระดับ โทรโปพอส (tropopause) สูงจากพื้นโลกประมาณ 10-17 กิโลเมตร แปรเปลี่ยนตามเวลาและสถานที่ เช่น ยอดของเมฆอยู่สูงในแถบร้อน มากกว่าพื้นที่ในแถบละติจูดกลางและสูง

1) เมฆชั้นสูง (High Clouds) เกิดขึ้นที่ระดับความสูงมากกว่า 6 กิโลเมตร

  • เมฆเซอโรคิวมูลัส (Cirrocumulus, Cc) เมฆสีขาว ลักษณะเป็นริ้วคลื่นเล็กๆ คล้ายระลอกคลื่น มักเกิดแบบปกคลุมท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้าง
  • เมฆเซอโรสเตรตัส (Cirrostratus, Cs) เมฆแผ่นบาง สีขาว ปกคลุมท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้างเช่นกัน โปร่งแสง และสามารถทำให้แสงอาทิตย์หักเหได้ ทำให้เกิด ดวงอาทิตย์ทรงกลด และ ดวงจันทร์ทรงกลด เป็นรูปวงกลม สีคล้ายรุ้ง
  • เมฆเซอรัส (Cirrus, Ci) เมฆริ้ว สีขาว รูปร่างคล้ายขนนก มักเกิดขึ้นในวันที่มีอากาศดี ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าเข้ม
เมฆชั้นสูง (High Clouds)
ตัวอย่างการเกิดอากาศยกตัวตามแนวปะทะมวลอากาศ และทำให้เกิดเมฆประเภทต่างๆ

2) เมฆชั้นกลาง (Middle Clouds) เกิดขึ้นที่ระดับความสูง 2-6 กิโลเมตร

  • เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus, Ac) เมฆก้อน สีขาว ลักษณะคล้ายฝูงแกะ ลอยเป็นแพ มีช่องว่างระหว่างก้อนเล็กน้อย
  • เมฆอัลโตสเตรตัส (Altostratus, As) เมฆแผ่นหนา ส่วนมากมักมีสีเทา เนื่องจากบดบังแสงดวงอาทิตย์ไม่ให้มะลุผ่านไปได้ เกิดปกคลุมท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้างมาก หรือปกคลุมท้องฟ้าทั้งหมด
เมฆชั้นกลาง (Middle Clouds)

3) เมฆชั้นต่ำ (Low Clouds) เกิดขึ้นที่ระดับความสูงต่ำกว่า 2 กิโลเมตร

  • เมฆสเตรตัส (Stratus, St) เมฆแผ่นบาง มีฐานเรียบ ลอยสูงเหนือพื้นไม่มากนัก เช่น ลอยปกคลุมยอดเขามักเกิดตอนเช้าหรือหลังฝนตก
  • เมฆสเตรโตคิวมูลัส (Stratocumulus, Sc) เมฆก้อน ลอยติดกันเป็นแพ ไม่มีรูปทรงที่ชัดเจน มีช่องว่างระหว่างก้อนเล็กน้อย มักเกิดในช่วงสภาพอากาศไม่ดี
  • เมฆนิมโบสเตรตัส (Nimbostratus) เมฆแผ่นสีเทา ทำให้เกิดฝนพรำๆ หรือฝนตกแดดออก มักไม่มีพายุฝนฟ้าคะนองหรือฟ้าร้องฟ้าผ่า
เมฆชั้นต่ำ (Low Clouds)

4) เมฆก่อตัวในแนวตั้ง (Vertical Clouds)

  • เมฆคิวมูลัส (Cumulus) เมฆก้อนปุกปุย สีขาวรูปทรงคล้ายกะหล่ำ ก่อตัวในแนวตั้ง เกิดขึ้นจากอากาศไม่มีเสถียรภาพ ส่วนที่แสงแดดตกกระทบจะขาวสว่าง ส่วนฐานเมฆเป็นสีเทาเนื่องจากมีความหนามากพอที่จะบดบังแสงอาทิตย์
  • เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) พัฒนามาจากเมฆคิวมูลัส มีรูปทรงคล้ายหอคอยขนาดใหญ่ ยอดเมฆมีรูปทรงคล้ายดอกกะหล่ำ มีมวลเมฆหนาแน่นปกคลุมพื้นที่กว้าง เป็นเมฆที่ทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง หากกระแสลมชั้นบนพัดแรง ก็จะทำให้ยอดเมฆรูปกะหล่ำ กลายเป็นรูปทั่งตีเหล็ก ต่อยอดออกมาเป็น เมฆเซอโรสเตรตัส หรือ เมฆเซอรัส
เมฆก่อตัวในแนวตั้ง

ในการศึกษาเมฆขั้นรายละเอียด เราสามารถแยกย่อยแต่ละ สกุล (genus) เมฆออกได้อีกเป็นระดับ ชนิด (species) และ ความหลากหลาย (varieties) ได้ด้วย

หมอก

หมอก (fog) เกิดจากไอน้ำเปลี่ยนสถานะควบแน่นเป็นหยดน้ำเล็กๆ เหมือนกับเมฆ ต่างกันตรงที่เมฆเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเพราะมวลอากาศยกตัวขึ้นสูง ส่วนหมอกเกิดจากพื้นผิวเย็นลง โดยในวันที่มีอากาศชื้นและท้องฟ้าใส ช่วงกลางคืนพื้นดินจะเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้ไอน้ำในอากาศเหนือพื้นดินควบแน่นเป็นหยดน้ำ นักวิทยาศาสตร์จำแนกสาเหตุหรือสภาพแวดล้อมที่ทำให้เกิดหมอกออกเป็น 5 รูปแบบ คือ

(บน) ละอองหมอกและฟ้าหลัว (ซ้าย) หมอก (ขวา) น้ำค้าง

ละอองหมอก (mist) เป็นหยดน้ำขนาด 0.005 – 0.05 มิลลิเมตร เกิดจากเมฆสเตรตัส ทำให้เรารู้สึกชื้นเมื่อเดินผ่าน มักพบบนยอดเขสูง หากมองไกลๆ จะพบลักษณะที่เรียกว่า ฟ้าหลัว ซึ่งเกิดจากการที่ในอากาศมีละอองหมอกอยู่หนาแน่น

  • หมอกจากการแผ่รังสี (radiation fog) หรือ หมอกพื้นดิน (ground fog) เกิดในคืนที่มีอากาศปลอดโปร่งและมีลมอ่อนๆ พื้นดินค่อยๆ เย็นตัวลง ไอน้ำถามพื้นดิน (ที่เกิดจากการขายน้ำของพืช) ที่เคยมองไม่เห็น จะเย็นตัวลงตามอุณหภูมิจุดน้ำค้าง จากนั้นเกิดเป็นหมอกเลียดพื้นดินตลอดทั้งคืน และช่วงสายๆ เมื่ออุณหภูมิเริ่มเพิ่มขึ้นบอกที่พื้นดินก็จะหายไป กลายเป็นละอองน้ำเช่นเดิม
  • หมอกหุบเขา (valley fog) จะมีความหนาแน่นและอยู่ได้ยาวนานกว่าหมอกที่เกิดจากการแผ่รังสี เนื่องจากอยู่ภายใต้ความกดอากาศสูงที่ปกคลุมบริเวณหุบเขา แต่อาจหายไปอย่างรวดเร็ว เมื่อมีลมแรงพัดผ่าน
  • หมอกที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ (advection fog) เมื่ออากาศร้อนชื้นเคลื่อนผ่านพื้นที่ที่เย็นกว่า อากาศจะเย็นตัวลงจนถึงจุดน้ำค้าง และเกิดหมอก
  • หมอกที่เกิดจากการยกตัวของมวลอากาศตามความลาดชัน (upslope fog) เกิดขึ้นตามความลาดชันของด้านรับลมของทิวเขา ส่วนใหญ่หมอกจะมีการแพร่กระจายเหนือพื้นที่
  • หมอกที่เกิดจากอากาศเย็นเคลื่อนผ่านพื้นที่อุ่นกว่า (steam fog) หรือ หมอกทะเล (sea smok) เกิดขึ้นเมื่ออากาศเย็นเคลื่อนที่ผ่านเหนือพื้นน้ำที่อุ่นกว่า ส่วนใหญ่มักเกิดบริเวณริมทะเล
รูปแบบการเกิดหมอกแบบต่างๆ
(ก) หมอกจากการแผ่รังสี (ข) หมอกหุบเขา (ค) หมอกที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ (ง) หมอกที่เกิดจากการยกตัวของมวลอากาศตามความลาดชัน (จ) หมอกที่เกิดจากอากาศเย็นเคลื่อนผ่านพื้นที่อุ่นกว่า

น้ำค้าง

น้ำค้าง (dew) เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำบนพื้นผิวของวัตถุ ซึ่งมีการแผ่รังสีออกจนกระทั่งอุณหภูมิลดต่ำลงกว่าจุดน้ำค้างของอากาศที่อยู่โดยรอบ เนื่องจากพื้นผิวแต่ละชนิดมีการแผ่รังสีที่แตกต่างกัน ดังนั้นในบริเวณเดียวกัน ปริมาณของน้ำค้างที่ปกคลุมพื้นผิวจึงไม่เท่ากัน เช่น ในตอนหัวค่ำ อาจมีน้ำค้างปกคลุมพื้นหญ้า แต่ไม่มีน้ำค้างปกคลุมพื้นคอนกรีต ทั้งนี้เนื่องจากพืชมีการคลายน้ำออกมา ทำให้อากาศบริเวณนั้นมีความชื้นสูง

(บน) ละอองหมอกและฟ้าหลัว (ซ้าย) หมอก (ขวา) น้ำค้าง

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth

Share: