ทำไมยิ่งขึ้นไปบนที่สูงอากาศจึงยิ่งหนาว

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

เคยไหม ตอนอยู่ในเมืองยังใส่เสื้อแขนสั้นสบาย ๆ แต่พอขับรถขึ้นดอยกลับต้องหยิบเสื้อกันหนาวออกมา ทั้งที่มองขึ้นไปก็เห็นดวงอาทิตย์ดวงเดียวกัน แถมบนยอดเขายังอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าพื้นราบเสียอีก

ถ้าอย่างนั้น ทำไมที่สูงจึงมักเย็นกว่า? คำตอบเกี่ยวข้องกับทั้งการที่พื้นโลกได้รับความร้อน และสิ่งที่เกิดขึ้นกับอากาศเมื่อมันลอยสูงขึ้นไป

เมื่ออากาศลอยสูง ความกดอากาศรอบตัวลดลง อากาศจึงขยายตัวและเย็นลง ประกอบกับบรรยากาศชั้นที่เราอาศัยอยู่ได้รับความร้อนส่วนสำคัญจากพื้นผิวโลก ทำให้อุณหภูมิโดยทั่วไปลดลงตามความสูง

พื้นดินช่วยอุ่นอากาศอย่างไร

แสงอาทิตย์เดินทางผ่านบรรยากาศลงมาถึงพื้นดิน ผืนน้ำ ต้นไม้ และสิ่งปลูกสร้าง พื้นผิวเหล่านี้ดูดซับพลังงานแล้วอุ่นขึ้น จากนั้นจึงถ่ายเทพลังงานกลับสู่อากาศใกล้พื้น ทั้งผ่านการสัมผัส การเคลื่อนที่ของอากาศ และการแผ่รังสีความร้อน

อากาศใกล้พื้นจึงได้รับความร้อนจากพื้นโลก ขณะที่อากาศสูงขึ้นไปอยู่ห่างจากแหล่งความร้อนสำคัญนี้มากขึ้น แต่ความห่างจากพื้นเพียงอย่างเดียวก็ยังอธิบายไม่ครบ ต้องดูด้วยว่าอากาศที่กำลังลอยขึ้นไปเกิดอะไรขึ้น

อากาศลอยขึ้นแล้วเย็นลงได้อย่างไร

ลองนึกถึงอากาศก้อนหนึ่งที่ได้รับความร้อนใกล้พื้น เมื่อมันลอยสูงขึ้น จะมีอากาศอยู่เหนือมันน้อยลง ความกดอากาศรอบตัวจึงลดลง ก้อนอากาศนั้นขยายตัวเพื่อปรับให้เข้ากับความดันที่ต่ำกว่า

การขยายตัวต้องใช้พลังงานส่วนหนึ่งไปดันอากาศรอบข้าง หากไม่มีความร้อนจากภายนอกเข้ามาชดเชยเพียงพอ อุณหภูมิของก้อนอากาศก็จะลดลง กระบวนการนี้ช่วยอธิบายว่าทำไมอากาศในบรรยากาศชั้นล่างจึงมักเย็นลงตามความสูง

เมื่ออากาศชื้นลอยขึ้นและเย็นลงมากพอ ไอน้ำบางส่วนอาจควบแน่นเป็นละอองน้ำเล็ก ๆ เกิดเป็นเมฆได้ จึงไม่แปลกที่เราจะเห็นเมฆหรือหมอกเกาะอยู่ตามแนวภูเขาในบางวัน

สูงขึ้นเท่าไร อุณหภูมิลดลงเท่าไร

ค่าประมาณที่ใช้กันบ่อยสำหรับบรรยากาศชั้นล่างคือ สูงขึ้นทุก 1,000 เมตร อุณหภูมิอากาศลดลงเฉลี่ยประมาณ 6.5 องศาเซลเซียส ตัวอย่างเช่น หากอากาศที่ระดับล่างอยู่ที่ 27 องศาเซลเซียส จุดที่สูงขึ้นไป 1,000 เมตรอาจอยู่ราว 20.5 องศาเซลเซียส

ตัวเลขนี้เป็นเพียงค่าเฉลี่ยสำหรับทำความเข้าใจ ไม่ใช่สูตรทำนายอุณหภูมิบนยอดดอยได้ตรงทุกวัน เพราะความชื้น เมฆ ลม เวลา และสภาพอากาศในช่วงนั้นล้วนทำให้ค่าที่วัดได้ต่างออกไป

บางครั้งอาจเกิดภาวะอุณหภูมิผกผัน คืออากาศใกล้พื้นเย็นกว่าอากาศด้านบน เช่น ในคืนที่พื้นดินคายความร้อนมาก อากาศเย็นอาจสะสมอยู่ในหุบเขา ทำให้บริเวณต่ำเย็นกว่าพื้นที่สูงใกล้เคียงได้

แล้วทำไมแดดบนดอยยังแรง?

อากาศเย็นไม่ได้แปลว่าแสงแดดอ่อนเสมอไป แดดยังส่องถึงผิวหนังและทำให้เราร้อนหรือผิวไหม้ได้ ขณะเดียวกันลมบนพื้นที่โล่งอาจพาความร้อนออกจากร่างกายเร็วขึ้น จึงทำให้รู้สึกหนาวกว่าอุณหภูมิที่วัดได้

ส่วนความคิดที่ว่าบนเขาใกล้ดวงอาทิตย์กว่าแล้วน่าจะร้อนกว่า ระยะที่เพิ่มขึ้นเพียงไม่กี่กิโลเมตรนั้นเล็กมากเมื่อเทียบกับระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ จึงไม่ใช่ตัวกำหนดสำคัญของความต่างระหว่างเชิงเขากับยอดเขา

และกฎที่ว่าอุณหภูมิลดลงตามความสูงก็ไม่ได้ใช้กับบรรยากาศทุกชั้นเสมอไป ในชั้นสตราโตสเฟียร์ซึ่งอยู่เหนือชั้นที่เราอาศัย อุณหภูมิกลับเพิ่มขึ้นตามความสูง เพราะโอโซนดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์

สำหรับการขึ้นดอยในชีวิตประจำวัน จึงนึกถึงภาพง่าย ๆ ได้ว่า พื้นโลกช่วยอุ่นอากาศด้านล่าง ส่วนอากาศที่ลอยขึ้นไปจะขยายตัวและเย็นลง ครั้งหน้าถ้าต้องเดินทางขึ้นที่สูง เสื้อกันลมสักตัวจึงมีประโยชน์ แม้วันที่ออกจากบ้านจะดูแดดจัดก็ตาม