ความกดอากาศและลม

ความกดอากาศและลม

ความกดอากาศ

        อากาศเป็นสสารที่มีสมบัติ คือ มีมวล ปริมาตร ต้องการที่อยู่ และมีแรงกระทำต่อวัตถุ  เมื่อแรงที่กระทำต่อวัตถุมากพอ อากาศจะสามารถทำให้สิ่งต่าง ๆ เคลื่อนที่หรือหยุดนิ่งได้ อากาศมีแรงดันในทุกทิศทาง แรงที่อากาศกระทำต่อพื้นที่ 1 ตารางหน่วย เรียกว่า ความดันอากาศ (air pressure) ในทางอุตุนิยมวิทยาเรียกความดันอากาศว่า ความกดอากาศ

ความดันอากาศ ณ ระดับความสูงต่าง ๆ จากผิวโลกมีการเปลี่ยนแปลงโดยเมื่อระดับความสูงเปลี่ยนแปลง ความดันอากาศก็มีค่าเปลี่ยนแปลงด้วย เมื่อระดับความสูงจากระดับทะเลน้อย

ความดันอากาศจะสูง แต่ถ้าสูงจากระดับทะเลมาก ความดันอากาศจะต่ำ เมื่อความสูงมากความดันอากาศจะต่ำ เมื่อความสูงน้อยความดันอากาศจะสูงเนื่องจากความหนาแน่นของอากาศจะลดลงตามความสูง

                         

   ภาพที่ 7.1 ความดันอากาศ ณ ระดับความสูงต่าง ๆ จากผิวโลก     

 ที่มา สสวท. (2561, 183)

                                         ภาพที่ 7.2 ความหนาแน่นของอากาศ ณ ระดับความสูงต่าง ๆ จากผิวโลก     

                                                                        ที่มา สสวท. (2561, 121)

         เมื่ออากาศได้รับพลังงานความร้อนจะทำให้อนุภาคอากาศเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงขึ้น จึงชนและดันผนังด้านในของลูกโป่ง ทำให้ความดันอากาศภายในลูกโป่งสูงขึ้น ลูกโป่งขยายใหญ่ขึ้น

                                                   ภาพที่ 7.3 ชุดทดลองผลของอุณหภูมิต่ออากาศ     

                                                     ที่มา สสวท. (2561, 122)

          อากาศภายในลูกโป่งถูกปิดล้อมโดยผนังลูกโป่งจึงไม่สามารถเคลื่อนที่ออกมาจากลูกโป่งได้ 

          สำหรับอากาศในบริเวณผิวโลกทั่ว ๆ ไป ไม่ถูกปิดล้อมแบบอากาศในลูกโป่ง เมื่ออากาศได้รับพลังงานความร้อน อากาศจะเคลื่อนที่กระจายตัวออกไปทุกทิศทาง  ส่งผลให้จำนวนอนุภาคอากาศต่อปริมาตรลดลง  อนุภาคอากาศจึงชนกันเองและชนพื้นผิวโลกน้อยลง  ทำให้ความดันอากาศบริเวณนั้นลดลงด้วย  
    
          ดังนั้นผิวโลกบริเวณที่อากาศมีอุณหภูมิสูงจึงมีความดันอากาศน้อยกว่าบริเวณที่อากาศมีอุณหภูมิต่ำ

การวัดความดันอากาศ

          การวัดความดันอากาศทำได้โดยการใช้บารอมิเตอร์ บารอมิเตอร์มีหายชนิด เช่น บารอมิเตอปรอท แอนนิรอยด์บารอมิเตอร์ บารอกราฟ ซึ่งมีหลักการในการบอกค่าความดันอากาศแตกต่างกันไป 

                                                                ภาพที่ 7.4 บารอมิเตอร์ชนิดต่าง ๆ     

                                                        ที่มา สสวท. (2561, 121)

ความดันอากาศในชีวิตประจำวัน

        มนุษย์ใช้ประโยชน์จากความดันอากาศในการประดิษฐ์สิ่งต่าง ๆ ใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น ตัวติดผนัง ล้อรถจักรยาน ความดันอากาศยังส่งผลต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ เช่น เมื่อนั่งรถจากพื้นที่ราบไปยังภูเขา หรือขึ้นลิฟท์ไปยังชั้นสูง ๆ อาจเกิดอาการหูอื้อ  เนื่องจากเมื่อระดับความสูงเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว 

              ความดันอากาศภายนอกก็มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเช่นกัน แต่ความดันอากาศภายในร่างกายเปลี่ยนแปลงได้ช้า ความดันอากาศภายในร่างกายมีค่าสูงกว่าความดันอากาศภายนอก จึงทำให้เกิดอาการหูอื้อ

              มีข้อแนะนำสำหรับนักปีนเขาว่าไม่ควรเปลี่ยนแปลงระดับความสูงเกิน 500 เมตร ต่อวัน เพื่อป้องกันอันตรายจากการที่ร่างกายไม่สามารถปรับตัวได้ทันต่อการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศ          

             นักบิน ผู้โดยสารเครื่องบิน นักดำน้ำ นักปีนเขา บุคคลกลุ่มนี้ล้วนได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงความดันอากาศ 

  

            พื้นที่บริเวณผิวสัมผัสของตัวติดผนังกับผนังไม่มีอากาศอยู่ในบริเวณดังกล่าวหรือเป็นสุญญากาศ อากาศภายนอกจึงดันตัวติดผนังให้ยึดติดกับผนังอยู่ได้ 

           แรงที่อากาศกระทำในล้อรถมีทุกทิศทุกทาง ล้อรถจึงพองลมอยู่ได้ทุกทิศทาง 

           อากาศร้อนในบอลลูนมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศที่อยู่ข้างนอกโดยรอบ  บอลลูนจึงลอยสูงขึ้นไปในอากาศ

  

          การดูดของเหลวโดยใช้หลอดกาแฟ ความดันอากาศภายนอกหลอดกาแฟมีค่ามากกว่าภายในหลอด  จึงทำให้ของเหลวเคลื่อนที่เข้าไปในหลอดกาแฟได้ 

                                                                 ภาพที่ 7.4 บอลลูนลอยอยู่ในอากาศ     

                                                          ที่มา สสวท. (2561, 123)

ลม

        ลมเคลื่อนที่ได้เนื่องจากความแตกต่างของความดันอากาศ หรือในทางอุตุนิยมวิทยาเรียกว่า ความกดอากาศ 

       โดยปัจจัยที่มีผลต่อการเคลื่อนที่ของลม ได้แก่ 

      - ความกดอากาศระหว่าง 2 บริเวณ

           - ระยะห่างระหว่างสองบริเวณ

           - สภาพแวดล้อม หรือสิ่งกีดขวางทางเดินของลม

            ลมมีทิศทางการเคลื่อนที่ออกจากบริเวณที่มีความกดอากาศสูงกว่า ไปยังบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำกว่า 

            อัตราเร็วลม (wind speed) ขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างค่าความกดอากาศของทั้งสอง

บริเวณที่ลมเคลื่อนที่ไป  และระยะห่างระหว่างสองบริเวณนั้น  

          หากความแตกต่างระหว่างค่าความกดอากาศของสองบริเวณมีค่ามาก  ลมจะมีอัตราเร็วสูง  และถ้าระยะห่างระหว่างสองบริเวณนั้นมีค่ามาก ลมจะมีอัตราเร็วต่ำ

           อัตราเร็วลมในแต่ละบริเวณแตกต่างกัน เช่นใกล้ต้นไม้อัตราเร็วลมมีค่าน้อยกว่าเหนือยอดไม้

เนื่องจากสิ่งปลูกสร้าง หรือต้นไม้ จะช่วยบังลมให้ลมพัดได้ช้าลง 

          มนุษย์มีวิธีป้องกันบ้านเรือนและทรัพย์สินไม่ให้ได้รับความเสียหายจากลมที่มีอัตราเร็วมากได้โดยสร้างบ้านเรือนที่แข็งแรง หรืออาศัยในพื้นที่ที่ไม่ได้รับผลกระทบจากอัตราเร็วลมมากหรือมีสิ่งกำบัง เช่น ต้นไม้  

                                                       ภาพที่ 7.5 อัตราเร็วลมในบริเวณต่าง ๆ     

                                                  ที่มา สสวท. (2561, 123)

       ลมส่งผลต่อสภาพแวดล้อม โดยพื้นที่ที่มีลมพัดแรงมาก อาจมีสภาพแวดล้อมแห้งแล้งกว่าบริเวณที่มีลมพัดเบา 

       นอกจากนี้ลมยังส่งผลต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต เช่น หากอาศัยอยู่ในพื้นที่ที่มีลมแรง ก็ควรเลือกบริเวณสร้างที่อยู่อาศัยที่ไม่รับแรงลมโดยตรง เพื่อป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากลม หรือมรสุม

      องค์ประกอบของลมฟ้าอากาศมีความสัมพันธ์กัน เช่น ความกดอากาศและลมมีความสัมพันธ์กัน   ความกดอากาศมีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิอากาศ 

     ความกดอากาศและลมเป็นองค์ประกอบของลมฟ้าอากาศซึ่งส่งผลต่อสภาพอากาศของพื้นที่นั้น ๆ เช่น ความแตกต่างของความกดอากาศ ทำให้เกิดลมแรง และอาจเกิดเป็นพายุได้