อุตุนิยมวิทยา
อุตุนิยมวิทยา เป็นศาสตร์ หรือวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับอากาศและปรากฎการณ์ของภูมิอากาศ ข้อมูลที่ได้จาก
การรวบรวม นำมาใช้ประโยชน์ต่อชีวิตมนุษย์ ต่อคนในอาชีพต่างๆ เช่น ชาวนา ชาวประมง วิศวกร นักบริหาร
ธุรกิจ เป็นต้น ซึ่งนำมาใช้ในตรงและทางอ้อม
การรวบรวม นำมาใช้ประโยชน์ต่อชีวิตมนุษย์ ต่อคนในอาชีพต่างๆ เช่น ชาวนา ชาวประมง วิศวกร นักบริหาร
ธุรกิจ เป็นต้น ซึ่งนำมาใช้ในตรงและทางอ้อม
กรมอุตุนิยม เป็นหน่วยราชการทำหน้าที่รวบรวมผลตรวจอากาศจากสถานีต่างๆ จัดทำแผนที่อากาศ
การพยากรณ์อากาศ คือ การคาดหมายลักษณะอากาศล่วงหน้า รวมทั้งปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่จะเกิดขึ้น ในช่วงเวลาข้างหน้า
| การพยากรณ์อากาศแบ่งได้ตามระยะเวลาของการคาดหมาย ดังนี้ |
|
| องค์ประกอบของการพยากรณ์อากาศ |
ในการที่จะพยากรณ์อากาศได้นั้นต้องมีองค์ประกอบที่สำคัญอยู่ 3 ประการ คือ
|
กาลอากาศ คือ สภาวะอากาศที่เป็นอยู่ ณ ที่แห่งใดแห่งหนึ่งในช่วงระยะเวลาสั้นๆ ปรากฏการณ์ของอากาศ ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในวันใดวันหนึ่งนั้น
ภุมิอากาศ หมายถึง การรวบรวมเอาปัจจัยในหลายๆ ด้าน ทั้งอุณหภูมิความชื้น ความกดอากาศ ลม และปริมาณ น้ำฝน รวมไปถึงปัจจัยที่เกี่ยวข้องอื่นในทางอุตุนิยมวิทยา ในบริเวณหนึ่ง เป็นระยะเวลานานสภาพภูมิอากาศของ
แต่ละพื้นที่ทั่วโลกจะมีความแตกต่างกันไปตามตำแหน่งที่ตั้งทางละติจูด สภาพภูมิประเทศ ความสูงของพื้นที่ น้ำแข็งหรือหิมะปกคลุม รวมไปถึงระยะห่างจากทะเลหรือมหาสมุทร และกระแสน้ำทะเลลักษณะของลมฟ้า อากาศที่มีอยู่ประจำท้องถิ่นใดท้องถิ่นหนึ่งโดยพิจารณาจากค่า สภาวะอากาศที่เป็นเกณฑ์เฉลี่ยของกาลอากาศ
ในปีหนึ่งๆ เป็นระยะเวลายาวนาน
การพยากรณ์อากาศกับแผนที่อากาศ
ในการพยากรณ์อากาศ นักอุตุนิยมวิทยาใช้แผนที่อากาศประกอบการอธิบายหรือแสดงข้อมูล
แผนที่อากาศ คือสิ่ง ที่ แสดงลักษณะอากาศ ในเวลาขณะใดขณะหนึ่งโดยประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับความกด ดันอากาศ แนวปะทะ อากาศอุณหภูมิลักษณะของเมฆ ปรากฎการณ์ทางธรรมชาติ เช่น หิมะ ฝนฟ้าคะนอง ฟ้า แลบ เป็นต้น ซึ่งข้อ มูลนี้นำมาเขียนในลักษณะของรูปรหัสและสัญลัษณ์
แผนที่อากาศ คือสิ่ง ที่ แสดงลักษณะอากาศ ในเวลาขณะใดขณะหนึ่งโดยประกอบด้วยข้อมูลเกี่ยวกับความกด ดันอากาศ แนวปะทะ อากาศอุณหภูมิลักษณะของเมฆ ปรากฎการณ์ทางธรรมชาติ เช่น หิมะ ฝนฟ้าคะนอง ฟ้า แลบ เป็นต้น ซึ่งข้อ มูลนี้นำมาเขียนในลักษณะของรูปรหัสและสัญลัษณ์
ตัวอย่างรหัสและสัญลักษณ์ในแผนที่อากาศ
- เส้นไอโซบาร์ คือ เส้นที่ลากผ่านจุดที่มีความกดอากาศเท่ากันนั่นคือบริเวณต่างๆ ที่อยู่บนเส้นเดียวกัน ในขณะที่มีการตรวจวัดสภาพอากาศนั้น
- H แทนหย่อมความกดอากาศสูง หรือบริเวณที่มีความกดอากาศสูง
- L แทนหย่อมความกดอากาศตำ่ หรือบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำ
เครื่องมือที่ใช้ในการคาดเดาปรากฏการณ์2
เทอร์มอมิเตอร์
เป็นเครื่องมือใช้วัดอุณหภูมิของสาร ภายในเทอร์มอมิเตอร์นั้นจะใส่ สารพวก แอลกอฮอล์ผสมสีไว้บางชนิดใส่ ปรอทสีเงินเข้าไปภายใน สเกลในเทอร์มอมิเตอร์จะ มีตั้งแต่ช่วงอุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียส ถึง 100 องศาเซล เซียส เป็นต้น ไม่ควรนำ เทอร์มอมิเตอร์ไปใช้ในที่ที่มีอุณหภูมิสูงเกิน 100 องศาเซลเซียส เนื่องจาก เมื่อนำ เทอร์มอมิเตอร์นั้นมาใช้ในอุณหภูมิที่เย็นจะทำให้สารใน เทอร์มอมิเตอร์ขาดเป็น ช่วง ๆ ได้ เมื่อได้รับความร้อน และหดตัวเมื่อคายความร้อนของเหลวที่ใช้บรรจุใน กระเปาะแก้วของเทอร์มอมิเตอร์ คือปรอทหรือแอลกอฮอล์ ที่ผสมกับสีแดง เมื่อ แอลกฮอล์ หรือปรอทได้รับความร้อน จะขยายตัวขึ้นไปตามหลอดแก้วเล็กๆ เหนือกระเปาะ แก้ว และจะหดตัวลงไปอยู่ในกระเปาะตามเดิมถ้าอุณหภูมิลดลงสาเหตุที่ใช้ แอลกอฮอล์หรือปรอท บรรจุลงใน เทอร์มอมิเตอร์เพราะของเหลวทั้งสอง นี้ไวต่อการ เปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ และไม่เกาะผิวของหลอดแก้ว แต่ ถ้าเป็นของเหลวชนิดอื่น เช่นน้ำจะเกาะผิวหลอดแก้ว เมื่อขยายตัวหรือหดตัวจะติดค้างอยู่ในหลอดแก้วไม่ยอม กลับมาที่กระเปาะ
เทอร์โมมิเตอร์ที่ผลิตเพื่อใช้งาน จะมีด้วยกัน 3 แบบ คือ
- Partial Immersion Thermometer เทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้ถูกออกแบบไว้เพื่อให้ใช้วัดอุณหภูมิของ เหลวในการจุ่มเทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้เพื่อวัดอุณหภูมิ ต้องจุ่มเทอร์โมมิเตอร์ลงในของเหลวจนระดับผิว ของของเหลวถึง ขีดImmersion Ring เทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้เป็นแบบที่มี Accuracy น้อยที่สุดเพราะ อุณหภูมิของ Stem ส่วนที่อยู่บนอากาศส่งผลกระทบต่อการวัด ดังนั้นจึงต้องควบคุมอุณหภูมิภายใน ห้อง หรือสถานที่ที่ทำการวัดด้วย (Accuracy บอกค่าความผิดพลาดจากค่าจริง)
- Total Immersion Thermometer เป็นเทอร์โมมิเตอร์ที่ออกแบบไว้ให้ใช้วัดอุณหภูมิของของเหลว โดยความลึกของตัวเทอร์โมมิเตอร์ที่จุ่มในของเหลวนั้นจะต้องอยู่ที่หรือ ระดับของผิวของเหลวที่ระดับ ของเหลวใน Capillaryชี้บอกค่าอุณหภูมิ ในขณะใช้งานนั้น ๆ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นที่จะต้องควบคุม อุณหภูมิห้อง หรือสถานที่ที่ทำการวัด
- Complete Immersion Thermometer เทอร์โมมิเตอร์แบบนี้ในการใช้งานต้องจุ่มตัวเทอร์โมมิเตอร์ ให้จมหมดทั้งตัว ซึ่งตัวทำอุณหภูมิต้องเป็นกระจก ในกรณีที่ใช้หม้อต้มและเทอร์โมมิเตอร์แบบนี้ สามารถใช้วัดอุณหภูมิของอากาศได้ เพราะถือว่าเทอร์โมมิเตอร์นี้จุ่มทั้งตัวอยู่ในอากาศ เช่น เทอร์โมมิเตอร์แบบ Max-Min
ส่วนประกอบที่สำคัญของเทอร์โมมิเตอร์แบบกระเปาะแก้ว
- Bulb คือ ส่วนกระเปาะแก้วที่ภายในบรรจุของเหลวที่มีความไว ต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ
- Stem คือ ก้านแท่งแก้ว ภายในเป็นท่อเล็ก ๆ (Capillary) ให้ของเหลวขยายตัววิ่งเข้าไปเมื่อได้รับ อุณหภูมิ
- Scale คือ ขีดแสดงอุณหภูมิที่ติดอยู่บน Stem บอกค่าอุณหภูมิ โดยดูจากระดับของเหลวใน Capillary
- Contraction Chamber เป็นส่วนขยายกว้างใน Capillary มีไว้ป้องกันไม่ให้ของเหลวหดตัวเข้าไปใน กระเปาะเมื่อวัดอุณหภูมิต่ำเกินไป (บางตัวไม่มี)
- Expansion Chamber เป็นส่วนขยายกว้างใน Capillary ด้านบนสุดของเทอร์โมมิเตอร์มีไว้ป้องกัน ไม่ให้เทอร์โมมิเตอร์แตก เมื่อวัดอุณหภูมิสูงเกินไป
- Immersion Ring มีเฉพาะเทอร์โมมิเตอร์แบบ Partial Immersion Thermometerเป็นขีดบอกเพื่อให
จุ่มเทอร์โมมิเตอร์จนผิวของเหลวอยู่ที่ขีดนี้ เพื่อวัดอุณหภูมิของของเหลว
ของเหลวที่ใส่ในเทอร์โมมิเตอร์ชนิดนี้มักเป็นปรอท แต่ยังมีของเหลวชนิดอื่นที่ใช้ เช่น แอลกอฮอล์ โทลูอีน เพนเทน เป็นต้น
การทำงานของ Liquid in Glass Thermometer ใช้การขยายตัวของของเหลวที่ใช้บรรจุ ซึ่งขยายตัวมาก กว่าแท่งแก้วที่เป็น Body ความสูงของของเหลวใน Capillary จะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ
เครื่องมือที่ใช้ในการคาดเดา
เครื่องที่ใช้ในการคาดเดาว่าจะมีเหตุการณ์ หรือปรากฏการณ์ใดเกิดขึ้น เช่น ฝนตก พายุมรสุม หิมะตก แดดจ้า
เป็นต้น ซึ่งจะมีเครื่องมือดังกล่าวตรวจสอบว่าเป็นเช่นไร ซึ่งคาดเดาไว้ล่วงหน้าแล้ว ในเกณฑ์การคาดเดาก็จะมี อย่างเช่น ความกดดันอากาศ ความเร็วของลม อุณหภูมิของอากาศ ทิศทางของลม ความชื้นของอากาศเป็นต้น หรือจะใช้ดาวเทียมในอวกาศตรวจสอบสภาพอากาศ ซึ่งจะมีสถานีคอยรับผลการตรวจอยู่บนโลก และเราเรียกว่าการพยากรณ์
ซึ่งในสมัยก่อนก็เคยมีการพยากรณ์เช่นกัน อย่างเช่น มดขนไข่ย้ายรังก็เป็นว่าฝนจะตก ท้องฟ้าตอนเย็นมีสีส้ม หรือสีแดงก็แปลว่าฝนจะแล้งและอากาศจะร้อน เป็นต้น
เป็นต้น ซึ่งจะมีเครื่องมือดังกล่าวตรวจสอบว่าเป็นเช่นไร ซึ่งคาดเดาไว้ล่วงหน้าแล้ว ในเกณฑ์การคาดเดาก็จะมี อย่างเช่น ความกดดันอากาศ ความเร็วของลม อุณหภูมิของอากาศ ทิศทางของลม ความชื้นของอากาศเป็นต้น หรือจะใช้ดาวเทียมในอวกาศตรวจสอบสภาพอากาศ ซึ่งจะมีสถานีคอยรับผลการตรวจอยู่บนโลก และเราเรียกว่าการพยากรณ์
ซึ่งในสมัยก่อนก็เคยมีการพยากรณ์เช่นกัน อย่างเช่น มดขนไข่ย้ายรังก็เป็นว่าฝนจะตก ท้องฟ้าตอนเย็นมีสีส้ม หรือสีแดงก็แปลว่าฝนจะแล้งและอากาศจะร้อน เป็นต้น
มดขนไข่และตัวอ่อนเพื่อหนีน้ำ
แอโรเวน (aerovane) คือ เครื่องที่วัดทั้งทิศทาง และความเร็วของลมมีรูปร่างคล้ายเครื่องบินไม่มีปีกปลาย ด้านใบพัดจะชี้ไปทางลมพัดแสดงทิศทางลม และการหมุนของใบพัดแสดงความเร็วของลมโดยอ่านจากหน้าปัด ของเครื่องวัดโดยตรง เครื่องมือที่ใช้ทั้งตรวจทิศทางลม และวัดความเร็วลมมีลักษณะรูปร่างคล้ายเครื่องบิน ไม่มีปีกปลายด้านใบพัดจะชี้ไปในทิศทางที่ลมพัดมา และการหมุนของใบพัดจะแสดงความเร็วของลง
ศรลม (windvane) คือ เครื่องมือที่ใช้วัดทิศทางลมมีลักษณะเป็นลูกศรที่มีหางเป็น แผ่นใหญ่กว่าลูกศรมาก เมื่อลมพัดมาหางลูกศรจะถูกผลักแรงกว่าหัวลูกศร หัวลูกศร จึงชี้ไปทิศทางที่ลมพัดมา
ส่วนใหญ่จะมีลักษณะเป็นลูกศรยาว ซึ่งมีความยาวเป็นแผ่น ทางตั้งเห็นตัวบังคับให้ปลายศรลมชี้ในทิศทาง ที่ลมพัดเข้ามา โดยมีแกนของศรลมหมุนไปโดยรอบ และ ต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้า อ่านทิศทางลมตามที่ปลายศร ลมชี้ไปที่หน้าปัดของเครื่อง
เครื่องมือที่ใช้ในการคาดเดาปรากฏการณ์3
บารอมิเตอร์
เมื่อมีแรงจากอากาศมากดตลับโลหะจะทำให้ตลับโลหะมีการเคลื่อนไหว ทำให้ เข็มที่ติดไว้กับตัวตลับชี้บอก
ความกดดันของอากาศ โดยทำสเกลบอกระดับความดัน ของอากาศไว้ วัดค่า ความกดดันที่เกิดจากแรงดันของ อากาศโดยใช้ของเหลว หรือ วัสดุแข็ง ที่สัมผัสโดยตรงกับอากาศ แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงความกดดัน สามารถนำไปทำนายการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในช่วงเวลาสั้นๆ การวัดความกด ดัน อากาศหลายจุดนำมา ประมวลผลภายใน การวิเคราะห์อากาศพื้นผิว (surface weather analysis) เพื่อช่วยค้นหาร่องความกดอากาศ (surface troughs),ระบบ ความกดอากาศสูง (high pressure systems), และ เส้นความกดอากาศเท่า (frontal boundaries)
ความกดดันของอากาศ โดยทำสเกลบอกระดับความดัน ของอากาศไว้ วัดค่า ความกดดันที่เกิดจากแรงดันของ อากาศโดยใช้ของเหลว หรือ วัสดุแข็ง ที่สัมผัสโดยตรงกับอากาศ แนวโน้มการเปลี่ยนแปลงความกดดัน สามารถนำไปทำนายการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศในช่วงเวลาสั้นๆ การวัดความกด ดัน อากาศหลายจุดนำมา ประมวลผลภายใน การวิเคราะห์อากาศพื้นผิว (surface weather analysis) เพื่อช่วยค้นหาร่องความกดอากาศ (surface troughs),ระบบ ความกดอากาศสูง (high pressure systems), และ เส้นความกดอากาศเท่า (frontal boundaries)
บารอมิเตอร์แบบอ่างของเหลว หรือ บารอมิเตอร์อย่างง่าย มีหลักการคือ
- อากาศมีแรงดันทุกทิศทาง(ซึ่งถ้าอากาศมีความดันมากก็จะมีแรงดันมาก) และแรงดันของอากาศจะกด
ลงบนผิวหน้าของของเหลว เช่น น้ำ หรือ ปรอท - ปกติถ้ามีท่อบรรจุของเหลวโดยปลายท่อทั้งสองข้างเป็นปลายเปิดเนื่อง จากอากาศที่สัมผัสผิวของ เหลวในท่อทั้งสองข้างมาจากแหล่งเดียวกันมีแรงดัน(และความดัน)เท่ากัน จึงทำให้ระดับของเหลว ทั้งสองข้างเท่ากันเสมอไม่ว่าจะเอียงท่ออย่างไรก็ตาม (หลักการนี้นำไปใช้กับการคานวัดระดับสำหรับ
วัดระดับสิ่งก่อสร้างให้สูงเท่ากัน) - ถ้าปลายท่อข้างหนึ่งเป็นสุญญากาศ (ไม่มีแรงดันจากอากาศ) ขณะที่ปลาย ท่ออีกข้างหนึ่งสัมผัส อากาศ (สัมผัสแรงดันจากอากาศภายนอก)
- เมื่อยกปลายท่อข้างปิดให้สูงขึ้น (หรือเมื่อยกลูกสูบขึ้น) แรงดันจากอากาศ จะดันระดับของเหลวใน ปลายข้างเปิดลงไปซึ่งส่งผลให้ยกระดับของเหลวในปลายข้างปิดให้สูงขึ้นเป็นการพิสูจน์ว่า อากาศมี แรงกดดัน(แต่กรณีตรงข้าม ถ้าเลื่อนปลายท่อข้างปิดให้ต่ำลง แล้วระดับของเหลวในปลายข้างเปิดกลับ สูงขึ้นขั้นตอนนี้เป็นแรงต้านจากแรงดันของของเหลวที่กระทำกับวัสดุที่อุด ท่อ)
- ถ้ายกปลายท่อให้สูงขึ้นไปอีกถึงระดับความสูงหนึ่งแม้ว่าอากาศมีแรงดัน แต่แรงดัน (ความดัน)ของ
อากาศมีขีดจำกัด - เมื่อถึงระดับความสูงหนึ่งแรงดันจากอากาศภายนอกไม่สามารถชนะแรงต้านจากความดันของเหลวไม่ว่า จะยกปลายท่อสูงเพียงใด(หรือไม่ว่าโยกลูก สูบเพียงใด)
- โดยพบว่า ที่ระดับพื้นผิวโลก (ระดับน้ำทะเล)อากาศจะดันของเหลวขึ้นไปใน ท่อได้เต็มที่เพียงประมาณ 76 เซนติเมตร (เท่ากับ 760 มิลลิเมตร หรือ 0.76 เมตร) กรณีที่ของเหลวในท่อเป็น ปรอท
(หรือ 9 เมตร ถ้าของเหลวใน ท่อเป็น น้ำ หรือแล้วแต่ชนิดของเหลว)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น