ด.ช.อภิสิทธิ์ ศิริพันธุ์

ข้อมูลปรากฎการเรือนกระจก

     ปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse Effect) คือกระบวนการที่เกิดจากการ แผ่รังสีอินฟราเรดโดยบรรยากาศ
แล้วทำให้พื้นผิวโลกร้อนขึ้นชื่อดังกล่าวมาจากการอุปมาที่คลาดเคลื่อนว่าเป็นการเปรียบเทียบอากาศที่อุ่นกว่าภายในเรือนกระจกกับ
อากาศที่เย็นกว่าภายนอก (ความจริงในอวกาศไม่มีอากาศ) โจเซฟฟูริเออร์ เป็นผู้ค้นพบปรากฏการณ์เรือนกระจกเมื่อ พ.ศ. 2367และ
สวานเตอาร์เรเนียส (Svante Arrhenius) เป็นผู้ทดสอบหาปริมาณความร้อนเมื่อ พ.ศ. 2439
i
 

          กลไกพื้นฐาน

       อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกซึ่งอยู่ที่ 14 °C จะเย็นเท่ากับ -19 °C หากโลกปราศจากปรากฏการณ์เรือนกระจก.

ปรากฏการณ์โลกร้อน หรือการร้อนขึ้นของปรากฏการณ์โลกร้อนจากที่เป็นอยู่เดิมของบรรยากาศชั้นล่างของ

โลกเมื่อเร็วๆ นี้ เชื่อกันว่าเป็นผลมาจากการเพิ่มปริมาณของก๊าซเรือนกระจกในบรรยากาศ นอกจากโลกแล้ว

ดาวอังคารและดาวศุกร์ก็มีปรากฏการณ์โลกร้อนเช่นเดียวกัน

โลกรับพลังงานจากดวงอาทิตย์ในรูปของการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์พลังงานเกือบทั้งหมดมีขนาดความยาวช่วงคลื่นที่มองเห็นได้และในช่วงความยาว

คลื่นอินฟราเรดที่เกือบมองเห็น (บางครั้งเรียกว่าช่วงคลื่นใกล้อินฟราเรด) โลกมีอัตราส่วนรังสีสะท้อน (albedo) ประมาณ 30% ของรังสีดวงอาทิตย์

ที่แผ่ลงมา ที่เหลือร้อยละ 70 จะถูกดูดซับไว้ ทำความอบอุ่นให้แก่พื้นดิน บรรยากาศและมหาสมุทรการที่อุณหภูมิของโลกอยู่ในภาวะเสถียรซึ่งไม่ร้อนขึ้น

หรือเย็นลงอย่างรวดเร็วเกินไปได้นั้น การดูดกลืนรังสีดวงอาทิตย์สู่โลกจะต้องอยู่ในสภาวะสมดุลเป็นอย่างมากกับรังสีอินฟราเรดที่สะท้อนกลับออกสู่อวกาศ

 โดยที่ความเข้มของการแผ่กระจายรังสีอินฟราเรดเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มของอุณหภูมิ เราจึงคิดว่าอุณหภูมิของโลกขึ้นอยู่กับปริมาณของฟลักซ์หรือแรง (flux)

ของอินฟราเรดที่จะต้องถ่วงดุลกับฟลักซ์ของรังสีดวงอาทิตย์ การแผ่ของรังสีดวงอาทิตย์เกือบทั้งหมดทำพื้นผิวของโลกร้อนขึ้น ไม่ใช่เป็นการทำให้บรรยากาศ

ร้อนขึ้น บรรยากาศชั้นบนไม่ใช่ผิวโลกที่เป็นตัวช่วยให้การแผ่กระจายรังสีอินฟราเรดหนีออกสู่อวกาศ โฟตอนอินฟราเรดที่ส่งออกมาทางผิวโลกเกือบ

ทั้งหมดจะถูกดูดซับไว้ในบรรยากาศโดยก๊าซเรือนกระจกและเมฆ ไม่ได้หนีออกโดยตรงสู่ห้วงอวกาศเหตุผลที่พื้นผิวโลกร้อนขึ้นนี้อาจทำให้เข้าใจได้ง่ายๆ

 ด้วยการเริ่มต้นจากการใช้แบบจำลองปรากฏการณ์เรือนกระจกอย่างง่ายที่คิดเฉพาะการแผ่กระจายรังสีโดยไม่นำไปรวมกับการถ่ายโอนพลังงานในบรรยากาศ

โดยการพาความร้อน(sensible heat transport) และการระเหยและการกลั่นตัวของไอน้ำ (latent heat transport) ในกรณีการ

คิดการแผ่กระจายรังสีเพียงอย่างเดียวนี้ เราอาจคิดได้ว่าบรรยากาศแผ่กระจายรังสีอินฟราเรดทั้งจากด้านสู่ด้านบนลงมาและจากด้านล่างขึ้นไป ฟลักซ์ของรังสี

อินฟราเรดที่ปล่อยออกจากผิวลกจะต้องสมดุลไม่เพียงกับการดูดกลืนฟลักซ์ของรังสีดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่จะต้องสมดุลกับฟลักซ์ของอินฟราเรดที่บรรยากาศ

ปล่อยลงมาด้วย อุณหภูมิพื้นผิวโลกจะร้อนขึ้นจนถึงระดับการปลดปล่อยความร้อนในปริมาณเท่ากับผลรวมของรังสีดวงอาทิตย์และอินฟราเรดที่เข้ามา

ภาพชัดเจนกว่าที่อาจนำมาคิดกับฟลักซ์การพาความร้อน และความร้อนแฝงนั้นออกจะซับซ้อนมากกว่า แต่แบบจำลองอย่างง่ายที่จะกล่าวถึงต่อไปนี้สามารถ

แสดงแก่นสารได้ชัดเจนกว่า ดยเริ่มจากการสังเกตที่เห็นได้ว่าภาวะทึบแสงของบรรยากาศที่มีต่อการแผ่รังสีอินฟราเรดว่าเป็นตัวกำหนดช่วงสูงของโฟตอน

ในบรรยากาศเกือบทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกสู่ห้องอวกาศหากบรรยากาศมีภาวะทึบแสงมากขึ้น โฟตอนทั่วไปที่จะหนีออกสู่ห้วงอวกาศจะถูกปลดปล่อย

 จากชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้น เนื่องจากการแผ่กระจายของรังสีอินฟราเรดคือตัวทำให้เกิดความร้อน ดังนั้นอุณหภูมิของบรรยากาศในระดับการปลดปล่อย
ที่ทำให้เกิดผลจึงถูกกำหนดโดยความต้องการที่ฟลักซ์ของการปลดปล่อยสมดุลกับการดูดกลืนฟลักซ์ของรังสีดวงอาทิตย์แต่อุณหภูมิของบรรยากาศโดยทั่วไป

 จะลดลงตามความสูงเหนือผิวพื้นในอัตราประมาณ 6.5 °Cต่อความสูง 1 กิโลเมตรโดยเฉลี่ยจนถึงบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ที่ความสูงประมาณ

 10 15 กิโลเมตรจากผิวโลก (โฟตอนเกือบทั้งหมดที่ถูกปล่อยออกสู่ห้วงอวกาศโดยบรรยากาศชั้นโทรโปสเฟียร์ซึ่งเป็นอาณาบริเวณที่อยู่ระหว่างผิว

โลกกับสตราโตสเฟียร ดังนั้นเราจึงไม่นับบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์) แบบจำลองที่ง่ายที่สุดแต่เป็นแบบที่มีประโยชน์ที่สุดได้แก่แบบจำลองที่มีสมมุติฐาน

ว่าโปรไฟล์ของอุณหภูมิมีความคงที่และฟลักซ์ของพลังงานเป็นแบบไม่มีการแผ่กระจายและกำหนดค่าอุณหภูมิไว้ ณ ระดับฟลักซ์ของการผ่กระจายรังสี

ที่หนีออกสู่ห้วงอวกาศ ด้วยแบบจำลองนี้เราสามารถคำนวณอุณหภูมิผิวพื้นโดยการเพิ่มของอุณหภูมิในอัตรา 6.5 °C ต่อการต่ำลงทุก 1 กิโลเมตร จนถึง
ผิวโลก ยิ่งบรรยากาศมีภาะวะทึบแสงมากขึ้นและระดับของการปลดปล่อยรังสีอินฟราเรดที่เพิ่มสู่ห้วงอวกาศมีมากขึ้นเท่าใด ผิวพื้นของโลกก็จะร้อนขึ้นเท่านั้น
                คำว่า ปรากฏการณ์เรือนกระจก นี้เองที่เป็นตัวทำให้เกิดความสับสนว่าเรือนกระจกของจริงไม่ได้ร้อนขึ้นโดยกลไกนี้ (ดูหัวขัอ เรือนกระจก   
จริงข้างล่าง) การโต้เถียงที่แพร่หลายมักอ้างผิดๆ ว่ามันเป็นเช่นนั้น ความคลาดเคลื่อนนี้บางครั้งยังมีปรากฏในเอกสารทางวิทยาศาสตร์หรือเอกสารของรัฐฯ
 (เช่น เอกสารของ อี.พี.เอ.เป็นต้น)

                    อ้างอิง   ข้อมูลปรากฏการณ์เรือนกระจก

หน้าเว็บย่อย (1): [ไม่มีชื่อ]
Comments