เมฆ

เมฆ (clouds) คือ กลุ่มละอองน้ำ (water droplet) ที่จับตัวกับนิวเคลียสควบแน่น (condensation nuclei) หลายชนิด เช่น ฝุ่นควัน ละอองเกษร ละอองเกลือทะเล หรือไม่กระทั่งอยุภาคมลพิษต่างๆ ซึ่งเมฆจะเกิดเมื่ออากาศอิ่มตัว (มีความชื้นสัมพัทธ์ 100%) อากาศต้องเย็นถึง อุณหภูมิจุดน้ำค้าง (dew point) ซึ่งมวลอากาศหรือไอน้ำที่จะลดอุณหภูมิลงให้ถึงจุดนี้เพื่อกลายเป็นเมฆได้ ก็ต้องลอยตัวขึ้นที่สูงเหนือระดับควบแน่น ความดันอากาศจะลดลง ทำให้ไอน้ำหรือกาศขยายตัวและลดอุณภูมิลดลง (ต่ำกว่าจุดน้ำค้าง) จนกลายเป็นเมฆ

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

ตัวอย่างการเกิดเมฆที่เห็นได้ชัด ได้แก่ คอนเทรล (contrails) ที่เกิดจากเครื่องบินไอพ่นบินที่ความสูง เหนือระดับควบแน่น ไอน้ำซึ่งอยู่ในอากาศร้อนที่พ่นออกมาจากเครื่องยนต์ ปะทะเข้ากับอากาศเย็นซึ่งอยู่ภายนอก เกิดการควบแน่นเป็นหยดน้ำ โดยการจับตัวกับเขม่าควันจากเครื่องยนต์ซึ่งทำหน้าที่เป็นแกนควบแน่น เราจึงมองเห็นควันเมฆสีขาวถูกพ่นออกมาทางท้ายของเครื่องยนต์เป็นทางยาว

รูป คอนเทรล เมฆซึ่งเกิดขึ้นจากไอพ่นเครื่องบิน

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

นักวิทยาศาสตร์จำแนกการก่อเมฆหรือกระบวนการธรรมชาติที่ยกมวลอากาศขึ้นที่สูงในแนวดิ่งได้ 4 สาเหตุหลัก คือ 1) อากาศยกตัวผ่านแนวเทือกเขา (orographic lifting) 2) อากาศยกตัวของแนวปะทะมวลอากาศ (frontal lifting) 3) ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้ไอน้ำระเหยและยกตัวสูงขึ้น (solar heating) 4) ลมที่ยกตัว ยกมวลอากาศขึ้นไป (convergence of air at the surface)

รูปแบบการยกตัวของมวลอากาศเพื่อทำให้เกิดเมฆ

การเรียกชื่อเมฆ

เมฆจัดกลุ่มตามรูปร่าง (form) ได้ 2 กลุ่ม คือ 1) คิวมูลัส (cumuliform) เมฆเป็นปั้นๆ ก้อนๆ แน่นๆ อยู่แยกห่างๆ กัน ในที่ว่างเปล่าของท้องฟ้า 2) สเตรตัส (stratiform) ก่อตัวเป็นแผ่นหรือชั้นปกคลุมส่วนใหญ่ของท้องฟ้า นอกจากนี้เมฆทั้งสองรูปร่างจะสามารถอยู่ได้ที่ระดับความสูงต่างๆ จากระดับทะเลไปจนถึงระดับโทรโปพอส โดยจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งเมฆได้ออกเป็น 3 ชั้น (etage) ตามระดับความสูง ได้แก่ สูง กลาง ต่ำ ซึ่งจากรูปร่างและระดับความสูงที่แตกต่างกันนักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งเมฆออกเป็น 10 ตระกูล (genus) ดังนี้

ลักษณะของเมฆชนิดต่างๆ

ความสูงของโทรโปพอสเปลี่ยนตามเวลาและสถานที่ ดังนั้นยอดของเมฆจึงอยู่สูงในแถบร้อน มากกว่าพื้นที่ในแถบละติจูดกลางและสูง

1) เมฆชั้นสูง (High Clouds) เกิดขึ้นที่ระดับสูงมากกว่า 6 กิโลเมตร

  • เมฆเซอโรคิวมูลัส (Cirrocumulus, Cc) เมฆสีขาว เป็นผลึกน้ำแข็ง มีลักษณะเป็นริ้วคลื่นเล็กๆ หรือคล้ายระลอกคลื่น มักเกิดขึ้นปกคลุมท้องฟ้าบริเวณกว้าง
  • เมฆเซอโรสเตรตัส (Cirrostratus, Cs) เมฆแผ่นบาง สีขาว เป็นผลึกน้ำแข็ง ปกคลุมท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้าง โปร่งแสงต่อแสงอาทิตย์ บางครั้งหักเหแสง ทำให้เกิดดวงอาทิตย์ทรงกลด และดวงจันทร์ทรงกลด เป็นรูปวงกลม สีคล้ายรุ้ง
  • เมฆเซอรัส (Cirrus, Ci) เมฆริ้ว สีขาว รูปร่างคล้ายขนนก เป็นผลึกน้ำแข็ง มักเกิดขึ้นในวันที่มีอากาศดี ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าเข้ม
เมฆชั้นสูง (High Clouds)

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

  • เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus, Ac) เมฆก้อน สีขาว มีลักษณะคล้ายฝูงแกะ ลอยเป็นแพ มีช่องว่างระหว่างก้อนเล็กน้อย บางครั้งเป็นเส้นหรือพร่าบางส่วน และอาจจะรวมกันหรือไม่รวมกันก็ได้
  • เมฆอัลโตสเตรตัส (Altostratus, As) เมฆแผ่นหนา ส่วนมากมักมีสีเทา เนื่องจากบังแสงดวงอาทิตย์ ไม่ให้ลอดผ่าน และเกิดขึ้นปกคลุมท้องฟ้าเป็นบริเวณกว้างมาก หรือปกคลุมท้องฟ้าทั้งหมด
เมฆชั้นกลาง (Middle Clouds)

3) เมฆชั้นต่ำ (Low Clouds) เกิดขึ้นที่ระดับต่ำกว่า 2 กิโลเมตร

  • เมฆสเตรตัส (Stratus, St) เมฆแผ่นบาง มีฐานเรียบ ลอยสูงเหนือพื้นไม่มากนัก เช่น ลอยปกคลุมยอดเขามักเกิดขึ้นตอนเช้า หรือหลังฝนตก บางครั้งลอยต่ำปกคลุมพื้นดิน เราเรียกว่า หมอก
  • เมฆสเตรโตคิวมูลัส (Stratocumulus, Sc) เมฆก้อน ลอยติดกันเป็นแพ ไม่มีรูปทรงที่ชัดเจน มีช่องว่างระหว่างก้อนเพียงเล็กน้อย มักเกิดขึ้นเวลาที่อากาศไม่ดี และมีสีเทา เนื่องจากลอยอยู่ในเงาของเมฆชั้นบน
  • เมฆนิมโบสเตรตัส (Nimbostratus) เมฆแผ่นสีเทา เกิดขึ้นเวลาที่อากาศมีเสถียรภาพ ทำให้เกิดฝนพรำๆ ฝนผ่าน หรือฝนตกแดดออก ไม่มีพายุฝนฟ้าคะนอง ฟ้าร้องฟ้าผ่ามักปรากฏให้เห็นสายฝนตกลงมาจากฐานเมฆ 6) เมฆนิมโบสเตรตัส (Ns) เป็นชั้นของเมฆสีเทาหรือดำ รูปร่างพร่าไปหมด โดยมีฝนหรือหิมะตกต่อเนื่องกันมากหรือน้อย ซึ่งส่วนมากถึงพื้นดินและหนาพอที่จะบังแสงอาทิตย์ได้หมดเมฆฉีกขาดระดับต่ำเกิดขึ้นบ่อย ๆ อยู่ใต้ชั้น อาจจะรวมกันหรือไม่รวมก็ได้
เมฆชั้นต่ำ (Low Clouds)

4) เมฆก่อตัวในแนวตั้ง (Clouds of Vertical Development)

  • เมฆคิวมูลัส (Cumulus) เมฆก้อนปุกปุย สีขาวเป็นรูปกะหล่ำ ก่อตัวในแนวตั้ง เกิดขึ้นจากอากาศไม่มีเสถียรภาพ ฐานเมฆเป็นสีเทาเนื่องจากมีความหนามากพอที่จะบดบังแสง จนทำให้เกิดเงา มักปรากฏให้เห็นเวลาอากาศดี ท้องฟ้าเป็นสีฟ้าเข้ม 9) เมฆคิวมูลัส (Cu) เป็นเมฆที่แยกกันอยู่เป็นอิสระไม่ต่อเนื่องกันโดยทั่วไป มีรูปร่างเด่นชัดและหนาก่อตัวในแนวดิ่ง เป็นรูปเนินหรือโดมหรือคอหอยที่ลอยขึ้น ส่วนบนที่โป่งนูนมักจะคล้ายคลึงกับกะหล่ำดอก ส่วนที่ต้องแสงแดดของเมฆเหล่านี้ส่วนมากขาวสว่างแต่ฐานของมันมืด และเกือบเป็นแนวระดับ บางครั้งก็ฉีกขา
  • เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) เมฆก่อตัวในแนวตั้ง พัฒนามาจากเมฆคิวมูลัส มีขนาดใหญ่มากปกคลุมพื้นที่ครอบคลุมทั้งจังหวัด ทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง หากกระแสลมชั้นบนพัดแรง ก็จะทำให้ยอดเมฆรูปกะหล่ำ กลายเป็นรูปทั่งตีเหล็ก ต่อยอดออกมาเป็น เมฆเซอโรสเตรตัส หรือเมฆเซอรัส 10) เมฆคิวมูโลนิมบัส (Cb) เป็นเมฆหนักและหนา มีขอบเขตแนวดิ่งมาก เป็นรูปภูเขาหรือหอคอยใหญ่ ๆ อย่างน้อยส่วนตอนบนมักจะเรียบ หรือเป็นเส้นหรือเป็นตาหมากรุกและเกือบแบน ส่วนนี้มักจะแผ่ออกเป็นรูปทั่งหรือขนนกมากมาย ใต้ฐานของเมฆนี้มักจะมืดมากมีเมฆฉีกขาดที่อยู่ต่ำที่อยู่บ่อย ๆ อาจรวมเจ้าด้วยกันหรือไม่ก็รวมกันได้ และบางครั้งมีหยาดน้ำฟ้า ในรูปของ virga (เพียงแค่หยิบมือเดียวของอนุภาคของ น้ำหรือ น้ำแข็งที่ตกลงมาจากเมฆ แต่ระเหยเสียก่อนจะถึงพื้นโลกเป็นหยาดน้ำฟ้า)

ในการศึกษาเมฆในรายละเอียด เราสามารถแยกย่อยแต่ละตระกูลเมฆออกได้อีกเป็น อาจแบ่งย่อยออกไปเป็น species และ varieties ได้ด้วย

ส่วนอีก 4 ตระกูล จะมีข้อสังเกตดังต่อไปนี้ 1) เมฆอัลโตสเตรตัส โดยปกติพบในชั้นกลาง แต่มักแผ่ไปถึงระดับสูง 2) เมฆนิมโบสเตรตัส มักจะพบสม่ำเสมอในชั้นกลาง แต่จะแผ่ลงมาถึงชั้นต่ำ และแผ่ขึ้นไปถึงชั้นสูงด้วย 3) เมฆคิวมูลัส และ Cumlonimbus มักจะมีฐานอยู่ในระดับต่ำ แต่ขอบเขตในแนวดิ่งสูงมาก อาจแผ่ยอดขึ้นไปถึงชั้นกลางละชั้นสูง เมื่อความสูงของเมฆเฉพาะอย่างเป็นที่รู้จักกันแล้ว การที่รู้ว่าเป็นเมฆชั้นไหนอาจช่วยผู้ตรวจในการบอกชื่อและสามารถหาตระกูลได้ โดยเลือกเอาระหว่างตระกูลซึ่งมักพบในชั้นที่ตรงตามความสูงของเมฆ

เมฆก่อตัวในแนวตั้ง
ตัวอย่างอากาศยกตัวของแนวปะทะมวลอากาศและทำให้เกิดเมฆประเภทต่างๆ

หมอก

หมอก (fog) เกิดจากไอน้ำเปลี่ยนสถานะควบแน่นเป็นหยดน้ำเล็กๆ เช่นเดียวกับเมฆ เพียงแต่เมฆเกิดจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเนื่องจากการยกตัวของกลุ่มอากาศ แต่หมอกเกิดขึ้นจากความเย็นของพื้นผิว หรือการเพิ่มปริมาณไอน้ำในอากาศ ในวันที่มีอากาศชื้น และท้องฟ้าใส ในเวลากลางคืนพื้นดินจะเย็นตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้ไอน้ำในอากาศเหนือพื้นดินควบแน่นเป็นหยดน้ำ หมอกซึ่งเกิดขึ้นโดยวิธีนี้จะมีอุณหภูมิต่ำและมีความหนาแน่นสูง เคลื่อนตัวสู่ที่ต่ำและหนาแน่นในหุบเหว

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

เมื่ออากาศอุ่นมีความชื้นสูง ปะทะกับพื้นผิวที่มีความหนาวเย็น เช่น ผิวน้ำในทะเลสาบ อากาศจะควบแน่นกลายเป็นหยดน้ำ ในลักษณะเช่นเดียวกับหยดน้ำซึ่งเกาะอยู่รอบแก้วน้ำแข็ง เมื่ออากาศร้อนซึ่งมีความชื้นสูง ปะทะกับอากาศเย็นซึ่งอยู่ข้างบน แล้วควบแน่นเป็นหยดน้ำ เช่น เวลาหลังฝนตก ไอน้ำที่ระเหยขึ้นจากพื้นถนนซึ่งร้อน ปะทะกับอากาศเย็นซึ่งอยู่ข้างบน แล้วควบแน่นกลายเป็นหมอก เป็นต้น

(บน) ละอองหมอกและฟ้าหลัว (ซ้าย) หมอก (ขวา) น้ำค้าง
  • หมอกจากการแผ่รังสีหนือหมอกพื้นดิน (radiation or ground fog) เกิดในคืนที่อากาศปลอดโปร่งและมีลมอ่อน (< 10 กม./ชม.) พื้นดินจะค่อยๆเย็นตัวลง รูปแบบของหมอกจะเกิดใกล้พื้นดิน โดยเย็นตัวลงตามอุณหภูมิจุดน้ำค้าง อุณหภูมิที่ได้รับแสงแดดในตอนเช้าจะสูงกว่าอุณหภูมิจุดน้ำค้าง โดยจะเกิดหมอก ลมแรงและเมฆเป็นตัวขัดขวางของการเกิดหมอก
  • หมอกหุบเขา (valley fog) หมอกหุบเขาจะหนา (มีความหนาถึง 1,000 ฟุต) ซึ่งจะอยู่ได้ยาวนานกว่าหมอกที่เกิดจากการแผ่รังสีเนื่องจากอยู่ภายใต้ความกดอากาศสูงที่ปกคลุม อยู่อย่างยาวนาน ในวันที่แสงแดดอ่อนทำให้หมอกมีการระเหยออกไปอย่างสมบูรณ์ระหว่างวัน หมอกจะหายไปอย่างเร็ว ถ้ามีลมแรงในฤดูหนาวที่อยู่ใกล้หุบเขา
  • หมอกที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ (advection fog) อากาศที่ร้อนชื้นเคลื่อนผ่านพื้นดินที่เย็นกว่า อากาศเย็นตัวลงจนถึงจุดน้ำค้าง และเกิดหมอก เกิดขึ้นทางเหนือประเทศอเมริกาในช่วงดูหนาว เมื่ออากาศจากอ่าวเม็กซิโกไหลผ่านแผ่นดิน จะเกิดหมอกโดยเฉพาะเหนือพื้นที่หิมะปกคลุม เกิดตามชายฝั่งด้านตะวันตกในช่วงฤดูร้อน เมื่ออากาศจากม.แปซิฟิกกลางไหลผ่านอากาศที่หนาวเย็น จะเกิดน้ำผุดตามชายฝั่ง
  • หมอกที่เกิดจากการยกตัวของมวลอากาศตามความลาดชัน (upslope fog) เกิดขึ้นตามความลาดชันของด้านรับลมของทิวเขา หมอกมีการแพร่กระจายเป็นประจำเหนือพื้นทวีป อากาศจะเย็นลงตามจุดน้ำค้าง ถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นภายใต้ลมตะวันออกเคลื่อนเข้ามา หมอกจะถูกกดลงตามความลาดชัน
  • หมอกที่เกิดจากอากาศเย็นเคลื่อนผ่านพื้นที่อุ่นกว่าหรือหมอกทะเล (steam fog หรือ sea smok) เกิดขึ้นเมื่ออากาศเย็นเคลื่อนที่ผ่านเหนือพื้นน้ำที่อุ่นกว่า  -มีการควบแน่นผสมกันของมวลอากาศทั้งสองภายในหมอกเหนือผิวพื้น
Williams, The Weather Book, p68
(ก) หมอกจากการแผ่รังสีหนือหมอกพื้นดิน (ข) หมอกหุบเขา (ค) หมอกที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของอากาศ (ง) หมอกที่เกิดจากการยกตัวของมวลอากาศตามความลาดชัน (จ) หมอกที่เกิดจากอากาศเย็นเคลื่อนผ่านพื้นที่อุ่นกว่าหรือหมอกทะเล

น้ำค้าง

น้ำค้าง (dew) เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำบนพื้นผิวของวัตถุ ซึ่งมีการแผ่รังสีออกจนกระทั่งอุณหภูมิลดต่ำลงกว่าจุดน้ำค้างของอากาศซึ่งอยู่รอบๆ เนื่องจากพื้นผิวแต่ละชนิดมีการแผ่รังสีที่แตกต่างกัน ดังนั้นในบริเวณเดียวกัน ปริมาณของน้ำค้างที่ปกคลุมพื้นผิวแต่ละชนิดจึงไม่เท่ากัน เช่น ในตอนหัวค่ำ อาจมีน้ำค้างปกคลุมพื้นหญ้า แต่ไม่มีน้ำค้างปกคลุมพื้นคอนกรีต เหตุผลอีกประการหนึ่งซึ่งทำให้น้ำค้างมักเกิดขึ้นบนใบไม้ใบหญ้าก็คือ ใบของพืชคายไอน้ำออกมา ทำให้อากาศบริเวณนั้นมีความชื้นสูง

รูป (ก) หมอกตอนเช้าที่อุทยานแห่งชาติเขือนแก่งกระจาน เพชรบุรี (Bule Sky Studio ) (ข) น้ำค้าง (StanOd)

หมอก . น้ำค้าง กระบวนการหลอกล่อไอน้ำออกจากถ้ำเอาไปเชือด

แม่คะนิ้งก็น่าจะอยู่ตรงนี้

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

Share: