บรรยากาศของโลกหนักแค่ไหน?

นักวิจัยคำนวณว่าบรรยากาศของโลกมีน้ำหนักประมาณ 5.15 x 10^18 กิโลกรัม ซึ่งมากกว่าพีระมิดแห่งกิซ่าเกือบพันล้านเท่า

ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยหลายชั้นซึ่งมีอุณหภูมิและความหนาแน่นแตกต่างกัน ภาพ: Wordpress — ชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยหลายชั้นซึ่งมีอุณหภูมิและความหนาแน่นแตกต่างกัน ภาพ: *Wordpress*

ก่อนที่เราจะเจาะลึกถึงน้ำหนักของบรรยากาศ เราจำเป็นต้องเข้าใจแนวคิดเรื่องความดันบรรยากาศเสียก่อน ที่ระดับน้ำทะเล บรรยากาศจะมีความดันประมาณ 101,325 ปาสกาล ความดันนี้เป็นผลมาจากน้ำหนักของโมเลกุลก๊าซที่กดลงเนื่องจากแรงโน้มถ่วง ตามรายงานของ Sci Tech Daily จากความดันบรรยากาศทั่วทั้งพื้นผิวโลก นักวิทยาศาสตร์ ประเมินว่าน้ำหนักรวมของบรรยากาศคือ 5.15 x 10^18 กิโลกรัม ซึ่งหนักกว่ามหาพีระมิดแห่งกิซาในอียิปต์เกือบพันล้านเท่า ชั้นบรรยากาศของโลกมีน้ำหนักเท่ากับมหาสมุทรขนาดยักษ์ที่มีความลึก 10 เมตร ซึ่งปกคลุมพื้นผิวทั้งหมดของโลก

ชั้นบรรยากาศของโลกไม่ได้มีลักษณะเฉพาะตัว แต่แบ่งออกเป็นหลายชั้นตามความแปรผันของอุณหภูมิ ชั้นเหล่านี้ประกอบด้วยโทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ มีโซสเฟียร์ เทอร์โมสเฟียร์ และเอกโซสเฟียร์ แต่ละชั้นมีความหนาแน่นและองค์ประกอบที่แตกต่างกัน ชั้นที่มีความหนาแน่นมากที่สุดคือโทรโพสเฟียร์ ซึ่งอยู่ใกล้กับพื้นผิวโลกมากที่สุด บรรยากาศประมาณ 78% ประกอบด้วยไนโตรเจน 21% เป็นออกซิเจน และอีก 1% ที่เหลือประกอบด้วยอาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์ และก๊าซอื่นๆ อีกเล็กน้อย

แม้ว่ามวลรวมของบรรยากาศจะค่อนข้างคงที่ (โดยมีการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลเพียงเล็กน้อย ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของปริมาณไอน้ำ) แต่การกระจายตัวของมวลสารอาจแตกต่างกันไปเนื่องจากปัจจัยหลายประการ ประการแรกคือระดับความสูง เมื่อขึ้นไปถึงระดับความสูง ความดันบรรยากาศจะลดลงเนื่องจากมีอากาศเหนือศีรษะน้อยลง นี่จึงเป็นสาเหตุที่ทำให้การหายใจในที่สูงทำได้ยากขึ้น

ปัจจัยที่สองคืออุณหภูมิ ในวันที่อากาศอบอุ่น อากาศจะขยายตัวและลอยตัวขึ้น ทำให้มีความหนาแน่นน้อยลง การกระจายตัวของอากาศใหม่นี้ทำให้ความดันบรรยากาศใกล้พื้นดินลดลง เนื่องจากมีน้ำหนักกดทับน้อยลง ในทางกลับกัน ในวันที่อากาศเย็น อากาศจะหดตัวและจมลง ทำให้ความดันใกล้พื้นดินเพิ่มขึ้น

ปัจจัยสุดท้ายคือความชื้น อากาศชื้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศแห้ง เนื่องจากโมเลกุลของน้ำไม่หนักเท่าโมเลกุลของอากาศ เมื่อความชื้นเพิ่มขึ้น การกระจายตัวของมวลในชั้นบรรยากาศอาจได้รับผลกระทบ แม้ว่าผลกระทบจะไม่เด่นชัดเท่ากับอุณหภูมิก็ตาม

การทำความเข้าใจปัจจัยเหล่านี้ช่วยให้เราเข้าใจถึงธรรมชาติอันพลวัตของชั้นบรรยากาศและการกระจายน้ำหนักของชั้นบรรยากาศในระดับความสูงและสภาพภูมิประเทศที่แตกต่างกัน น้ำหนักของชั้นบรรยากาศมีบทบาทสำคัญในการค้ำจุนสิ่งมีชีวิตบนโลก ช่วยให้มนุษย์หายใจได้ ปกป้องมนุษยชาติจากรังสีดวงอาทิตย์ที่เป็นอันตราย และควบคุมอุณหภูมิของโลก หากปราศจากน้ำหนักและความดันของชั้นบรรยากาศ น้ำจะระเหยออกสู่อวกาศและสิ่งมีชีวิตจะไม่สามารถดำรงอยู่ได้ ดังนั้น น้ำหนักของชั้นบรรยากาศโลกจึงเป็นเครื่องพิสูจน์ถึงความสมดุลที่ค้ำจุนสิ่งมีชีวิตบนโลก

อัน คัง (อ้างอิงจาก Sci Tech Daily )

ลิงค์ที่มา