เมฆก่อตัวอย่างไร? ประเภทของเมฆ

เมฆเป็นส่วนสำคัญของรูปแบบสภาพอากาศในชีวิตประจำวัน ไม่เพียงแต่เพิ่มความงามให้กับท้องฟ้า แต่ยังมีผลกระทบอย่างมากต่อสภาพอากาศ เมฆสามารถมีหลายรูปแบบ ตั้งแต่เมฆที่ดูเหมือนไม่มีพิษมีภัยเหมือนน้ำตาลไปจนถึงเมฆที่อาจนำพาความตาย เช่น พายุทอร์นาโด ในบทความนี้ เราจะพูดถึงการก่อตัวของเมฆบนท้องฟ้า รวมถึงสำรวจประเภทต่างๆ ของเมฆและลักษณะของมัน

เมฆก่อตัวอย่างไร

เมฆประกอบด้วยหยดน้ำที่อากาศอุ่นยกขึ้นจากพื้นผิวโลก เนื่องจากบรรยากาศชั้นบนเย็นกว่าชั้นล่างมาก อากาศที่นั่นจึงเย็นลงอย่างรวดเร็ว ไอน้ำจึงควบแน่นและสร้างอนุภาคน้ำและน้ำแข็งเล็กๆ ซึ่งก่อให้เกิดเมฆสีขาว ดังนั้นเราสามารถกล่าวได้ว่าเมฆทุกก้อนเป็นเครื่องกำเนิดความชื้นในบรรยากาศชนิดหนึ่งที่น้ำผ่านไป

เช่นเดียวกับหมอก เมฆก่อตัวจากการควบแน่นของไอน้ำเข้าสู่สถานะของเหลวและของแข็ง การควบแน่นสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของความชื้นในอากาศหรือการลดลงของอุณหภูมิ อุณหภูมิของอากาศลดลงเนื่องจากปัจจัยสองประการต่อไปนี้:

• การยกตัวของมวลอากาศ;
• การเคลื่อนที่ในแนวนอนของมวลอากาศที่เรียกว่า advection

ดังนั้นการลดลงของอุณหภูมิระหว่างการเคลื่อนที่ขึ้นทำให้เกิดการก่อตัวของเมฆ กระบวนการนี้แตกต่างจากการก่อตัวของหมอกอย่างชัดเจน เนื่องจากหมอกไม่ลอยขึ้น มันยังคงอยู่ที่ระดับพื้นดิน

อะไรที่ทำให้อากาศลอยขึ้น? มีสี่เหตุผลสำหรับสิ่งนั้น

การพาความร้อนของอากาศ

แหล่งที่มา: Energy Education

เมฆคิวมูลัสและคิวมูโลนิมบัสมักมีต้นกำเนิดจากการพาความร้อน นี่คือวิธีการทำงานของการพาความร้อน:

1. ในวันที่อากาศร้อน แสงแดดจะทำให้พื้นผิวโลกอุ่นขึ้น
2. พื้นผิวโลกถ่ายโอนความร้อนไปยังมวลอากาศระดับพื้นดิน ทำให้มันลอยขึ้น
3. เมื่อการลอยขึ้นของมวลอากาศขยายตัว อากาศก็เริ่มก่อตัวเป็นเมฆ
4. อากาศลอยขึ้นอย่างรวดเร็ว และปริมาตรของมันไม่เหลือเวลาให้แลกเปลี่ยนความร้อนระหว่างอากาศที่ลอยขึ้นกับสิ่งแวดล้อม
5. โดยไม่ได้รับความร้อนจากภายนอก อากาศจึงเย็นลง กระบวนการนี้เรียกว่าการเย็นตัวแบบอะเดียแบติก
6. เมื่ออากาศที่ลอยขึ้นเย็นลงถึงจุดน้ำค้าง ไอน้ำจะควบแน่นและก่อให้เกิดเมฆ ขอบเขตล่างของเมฆนี้หรือที่เรียกว่าระดับการควบแน่น ถูกกำหนดโดยความสูงที่ไอน้ำควบแน่น
7. อากาศที่ยังคงไหลจากด้านล่างข้ามระดับการควบแน่น เป็นผลให้ไอน้ำควบแน่นอยู่เหนือระดับนี้แล้ว และเมฆเริ่มพัฒนาในแนวตั้ง
8. เมื่ออากาศที่ลอยขึ้นเย็นลงและไม่อุ่นพอที่จะลอยขึ้นอีก การเติบโตในแนวตั้งของเมฆจะหยุดลง ณ จุดนี้ ขอบเขตบนที่เบลอของเมฆจะก่อตัวขึ้น

ภูมิประเทศ

ลมที่พัดไปตามพื้นผิวโลกอาจพบภูเขาหรือความสูงตามธรรมชาติอื่นๆ ในเส้นทางของมัน การเอาชนะพวกมัน มวลอากาศอุ่นชื้นจะลอยขึ้นในขณะที่มวลอากาศแห้งเย็นจะลดลง กระบวนการนี้เรียกว่าการยกตัวแบบออโรกราฟิก (จากคำภาษากรีก oros หมายถึง “ภูเขา”) เมฆดังกล่าวไม่พัฒนาในแนวตั้งอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากถูกจำกัดโดยภูมิประเทศ ในกรณีนี้ เมฆสเตรตัสและนิมโบสเตรตัสจะเกิดขึ้น

แนวปะทะ

เหตุผลที่สามสำหรับการลอยขึ้นของมวลอากาศคือแนวปะทะอากาศร้อนและเย็น แนวปะทะอากาศ เมฆก่อตัวเหนือแนวปะทะอากาศร้อนเมื่ออากาศร้อนเคลื่อนที่เหนืออากาศเย็นและลอยขึ้นตามลิ่มของอากาศเย็นที่ถอยกลับ การเคลื่อนที่ขึ้นของอากาศร้อนแตกต่างจากการเคลื่อนที่ในแนวนอน เป็นผลให้เมฆที่เกิดขึ้นเหนือแนวปะทะอากาศเย็นพัฒนาในแนวตั้งอย่างอ่อนแอแต่มีการขยายตัวในแนวนอนอย่างมีนัยสำคัญ เมฆดังกล่าวเรียกว่าเมฆอัพสลิป

เมฆยังเกิดขึ้นเหนือแนวปะทะอากาศเย็น เมื่อมวลอากาศเย็นที่เคลื่อนที่เข้ามาเคลื่อนที่ใต้มวลอากาศร้อนและยกมันขึ้น ในกรณีนี้ เมฆคิวมูลัสอาจก่อตัวขึ้นนอกเหนือจากเมฆอัพสลิป

พายุไซโคลน

แหล่งที่มาของภาพ: Wikipedia

มวลอากาศที่เคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวโลกจะบิดตัวไปทางศูนย์กลางของความกดอากาศต่ำในพายุไซโคลน เมื่อสะสมอยู่ที่นั่น พวกมันจะสร้างการลดลงในแนวตั้งของความกดอากาศและพุ่งขึ้น การเคลื่อนที่ขึ้นอย่างรวดเร็วของอากาศเข้าสู่โทรโพสเฟียร์สามารถส่งผลให้เกิดการก่อตัวของเมฆไซโคลนิก อาจเป็นเมฆนิมโบสเตรตัส อัลโตสเตรตัส และคิวมูโลนิมบัส เมฆทั้งหมดนี้ก่อให้เกิดการตกของน้ำฟ้า สร้างลักษณะอากาศฝนของพายุไซโคลน

ประเภทของเมฆ

แหล่งที่มาของภาพ: Valentin de Bruyn / Cotonภาพประกอบนี้สร้างขึ้นสำหรับ Coton คู่มือการระบุเมฆสำหรับมือถือ, CC BY-SA 3.0, ผ่าน Wikimedia Commons

กระบวนการพัฒนาเมฆยังขึ้นอยู่กับประเภทของเมฆ ดังนั้นตอนนี้เรามาพูดถึงประเภทของเมฆและลักษณะของมัน

เมฆก่อตัวในโทรโพสเฟียร์ ดังนั้นโดยพื้นฐานแล้วเราจะสังเกตเห็นเมฆโทรโพสเฟียร์ พวกมันถูกแบ่งออกเป็นเมฆสูง กลาง ต่ำ และเมฆที่พัฒนาในแนวตั้ง เกือบทั้งหมด (ยกเว้นประเภทสุดท้าย) ปรากฏขึ้นเมื่ออากาศอุ่นชื้นลอยขึ้น

เมฆต่ำ

เมฆสเตรโตคิวมูลัส แหล่งที่มา: Arun Kulshreshtha, CC BY 3.0 US, ผ่าน Wikimedia Commons

เมฆระดับต่ำประกอบด้วยหยดน้ำที่แข็งตัวในฤดูหนาวและกลายเป็นอนุภาคของหิมะและน้ำแข็ง พวกมันตั้งอยู่ค่อนข้างต่ำ - ที่ความสูง 164 ถึง 6561 ฟุต (0.05 ถึง 2 กม.) และดูเหมือนผ้าคลุมสีเทาที่หนาแน่นและห้อยต่ำ

นักวิทยาศาสตร์จัดประเภทเมฆระดับต่ำเป็นคิวมูลัส สเตรตัส สเตรโตคิวมูลัส และนิมโบสเตรตัส

• คิวมูลัส คิวมูลัสหมายถึง “กอง” ดังนั้นเมฆเหล่านี้จึงดูเหมือนขนสัตว์ พวกมันโปร่งแสงเล็กน้อย สีขาวหรือสีเทา และมืดในบางที่ เมฆคิวมูลัสสามารถมีรูปร่างเป็นโดม กลุ่ม หรือวงกลม เมื่อเมฆเหล่านี้ปรากฏในตอนเช้าหรือตอนเย็น พวกมันสามารถนำลมแรงและการตกของน้ำฟ้ามาได้ หากพวกมันเกิดขึ้นในตอนเที่ยงและละลายหายไปในตอนเย็น สภาพอากาศจะไม่เปลี่ยนแปลง
• สเตรตัส “สเตรตัส” หมายถึง “ชั้น” เมฆเหล่านี้มีลักษณะเป็นหมอกหรือเป็นคลื่น ดูเหมือนผ้าคลุมที่ค่อยๆ ปกคลุมท้องฟ้า เมฆสเตรตัสสีเทาหนาแน่นยังเรียกว่า “หมอกระดับสูง” และมักจะนำฝน เมฆสเตรตัสมีน้ำมากและบางครั้งก็ปล่อยออกมาเป็นฝนปรอยๆ หรือแม้กระทั่งหิมะ
• สเตรโตคิวมูลัส เหล่านี้เป็นแผ่นสีเทาและ/หรือสีขาว แผ่นหรือชั้นของเมฆที่ประกอบด้วยก้อนคล้ายโมเสก ลูกบอล หรือม้วน เมฆสเตรโตคิวมูลัสสามารถเกิดขึ้นได้ในทุกสภาพอากาศ
• นิมโบสเตรตัส เมฆชั้นสีเทานี้หนาแน่นมากจนดวงอาทิตย์ไม่สามารถส่องผ่านได้ เมฆประเภทนี้ก่อให้เกิดการตกของน้ำฟ้าที่มีระยะเวลานาน

เมฆกลาง

นักอุตุนิยมวิทยาพึ่งพาเมฆระดับกลางในการพยากรณ์อากาศ เมฆเหล่านี้สามารถให้เบาะแสสำคัญเกี่ยวกับรูปแบบสภาพอากาศ ตัวอย่างเช่น เมื่อเมฆระดับกลางหนาและมืดขึ้น อาจบ่งบอกว่าพายุใกล้เข้ามา ในทางกลับกัน หากเมฆเหล่านี้เริ่มบางลงและแตกออก อาจบ่งบอกว่าสภาพอากาศกำลังอ่อนลง

ในละติจูดเขตอบอุ่นและขั้วโลก เมฆระดับกลางตั้งอยู่ที่ระยะทาง 1 ถึง 4 ไมล์ (2 ถึง 7 กม.) เหนือพื้นโลก ในละติจูดเขตร้อน พวกมันสามารถลอยสูงขึ้นเล็กน้อย - สูงถึง 5 ไมล์ (8 กม.) ทั้งหมดนี้ประกอบด้วยหยดน้ำผสมกับผลึกน้ำแข็ง เนื่องจากความสูงที่ต่ำของพวกมัน พวกมันจึงประกอบด้วยหยดน้ำเป็นหลักในฤดูร้อนและผลึกน้ำแข็งในฤดูหนาว แต่การตกของน้ำฟ้าจากพวกมันไม่ถึงพื้นผิวโลกของเราด้วยการระเหย

เมฆระดับกลางก่อตัวขึ้นเป็นหลักเมื่อแนวปะทะอากาศเย็นดันแนวปะทะอากาศร้อนขึ้น และถึงแม้ว่าการตกของน้ำฟ้าจะไม่ถึงพื้นดิน เมฆระดับกลางหมายถึงการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศ (เช่น พายุฝนฟ้าคะนองหรือหิมะตก) นี่เป็นเพราะอากาศเย็นหนักกว่าอากาศร้อนมาก การเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวโลก มันจะดันมวลอากาศที่อุ่นขึ้นอย่างรวดเร็วขึ้น ดังนั้นการลอยขึ้นในแนวตั้งอย่างรวดเร็วของอากาศร้อนจะก่อให้เกิดเมฆระดับกลางและจากนั้นเมฆฝน

นักอุตุนิยมวิทยาแยกแยะระหว่างเมฆระดับกลางประเภทต่างๆ ได้แก่ อัลโตคิวมูลัสและอัลโตสเตรตัส

• อัลโตคิวมูลัส เมฆประเภทนี้มีลักษณะเป็นส่วนที่คล้ายเกล็ด ลูกบอล หรือม้วน อัลโตคิวมูลัสยังสามารถปรากฏในรูปของเลนส์ (Lenticularis) ซึ่งคุณสามารถสังเกตได้บ่อยใกล้ภูเขา
• อัลโตสเตรตัส อัลโตสเตรตัสเป็นเมฆชั้นที่มีลักษณะเป็นชั้นที่มีลักษณะสม่ำเสมอ ปกคลุมท้องฟ้าทั้งหมดหรือบางส่วน ฐานของเมฆนี้กว้างถึง 3 ไมล์ (5 กม.) และอาจก่อให้เกิดฝนเบาๆ

เมฆอัลโตคิวมูลัส แหล่งที่มา: Bidgee, CC BY-SA 3.0, ผ่าน Wikimedia Commons

เมฆอัลโตสเตรตัส แหล่งที่มา: Famartin, CC BY-SA 4.0, ผ่าน Wikimedia Commons

เมฆสูง

เมฆระดับสูงถูกแบ่งย่อยออกเป็นเซอร์รัส เซอร์โรคิวมูลัส และเซอร์โรสเตรตัส ในท้องฟ้า เมฆเหล่านี้ดูเหมือนขนนก คลื่น หรือผ้าคลุม ทั้งหมดนี้โปร่งแสงและให้แสงแดดส่องผ่าน

ในละติจูดกลาง เมฆระดับสูงถึง 4-8 ไมล์ (6-13 กม.) และในละติจูดเขตร้อน พวกมันถึง 11 ไมล์ (18 กม.) การเคลื่อนที่ของเมฆระดับบนแตกต่างกันไปตามความเร็วลมตั้งแต่ 6 ถึง 124 ไมล์ต่อชั่วโมง (10 ถึง 200 กม./ชม.)

• เซอร์รัส “เซอร์รัส” หมายถึงปอยผมหรือเส้นใย เมฆเซอร์รัสดูเหมือนเส้นด้ายของขนมสายไหมที่ข้ามท้องฟ้า นี่คือเมฆที่สูงที่สุดในท้องฟ้า ลอยอยู่ระหว่าง 3 ถึง 6 ไมล์ (5 และ 10 กม.) เหนือพื้นดินและประกอบด้วยน้ำแข็ง พวกมันมักเป็นลางบอกเหตุของสภาพอากาศที่ไม่ดี แต่ไม่มีฝนตกจากพวกมัน
• เซอร์โรคิวมูลัส เซอร์โรคิวมูลัส (ละติน cirrus “ปอยผม” + cumulus “กอง”) เป็นประเภทของเมฆสูงที่ลอยอยู่ที่ความสูงระหว่าง 4 และ 7 ไมล์ (6 และ 11 กม.) เมฆเหล่านี้มีลักษณะเป็นแผ่นบางสีขาว ขนนก หรือชั้น
• เซอร์โรสเตรตัส เมฆประเภทนี้ดูเหมือนผ้าคลุมบางสีขาว ชื่อของมันแปลจากภาษาละตินว่า “ปอยผม” + “ชั้น” บางครั้งเมฆเซอร์โรสเตรตัสแทบจะมองไม่เห็นและเพียงแค่ให้ท้องฟ้ามีสีขาวขุ่น และบางครั้งพวกมันดูเหมือนเส้นด้าย พวกมันสามารถบางมากและหนาแน่นมาก ซึ่งหมายความว่าแสงจะทะลุผ่านพวกมันได้ยากขึ้น การก่อตัวที่ความสูง 3 ถึง 8 ไมล์ (5 ถึง 13 กม.) เมฆเซอร์โรสเตรตัสทำให้เกิดการก่อตัวของวงแหวนรอบดวงอาทิตย์ (parhelion) และดวงจันทร์ (parselena)

เมฆที่พัฒนาในแนวตั้ง

เหล่านี้คือเมฆคิวมูลัสและคิวมูโลนิมบัสที่สามารถก่อตัวได้ที่ความสูงค่อนข้างสูง - สูงถึง 9 ไมล์ (14 กม.) ระดับล่างของพวกมันประกอบด้วยน้ำในขณะที่ระดับบนประกอบด้วยผลึกน้ำแข็ง ยิ่งพวกมันมืดมากเท่าไหร่ พวกมันก็ยิ่งมีความชื้นมากขึ้นเท่านั้น เพราะแสงแดดไม่สามารถส่องผ่านอุปสรรคน้ำได้ หยดน้ำจากส่วนล่างของเมฆลอยขึ้นไปยังชั้นบน ซึ่งพวกมันจะกลายเป็นน้ำแข็ง แล้วจึงลดลง อนุภาคน้ำแข็งถูกห่อหุ้มด้วยน้ำและลอยขึ้นซึ่งพวกมันจะแข็งตัวอีกครั้ง นี่คือ วิธีการก่อตัวของลูกเห็บ

แตกต่างจากเมฆอื่นๆ เมฆคิวมูโลนิมบัสก่อตัวขึ้นเฉพาะกับการลอยขึ้นในแนวตั้งอย่างรวดเร็วของอากาศชื้น:

1. อากาศอุ่นชื้นลอยขึ้นอย่างเข้มข้น
2. ที่ด้านบน หยดน้ำจะแข็งตัว
3. ส่วนบนของเมฆมีน้ำหนักมากขึ้น ลดลง และยืดออกไปตามลม

เมฆมีอายุยืนยาวแค่ไหน?

อายุของเมฆขึ้นอยู่โดยตรงกับความชื้นในอากาศ หากมันต่ำ เมฆจะระเหยอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น เมฆบางก้อนมีอายุไม่เกิน 10-15 นาที ความชื้นสูงสามารถยืดอายุของเมฆได้จนกว่าจะพบเงื่อนไขเฉพาะและตกของน้ำฟ้า

ไม่ว่าเมฆจะมีอายุยืนยาวแค่ไหน สถานะของมันก็เปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ อนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นมันระเหยและปรากฏขึ้นใหม่อย่างต่อเนื่อง แม้ว่าดูเหมือนว่าเมฆจะไม่เปลี่ยนแปลงความสูง แต่ก็เคลื่อนที่อยู่เสมอ นี่เป็นเพราะหยดน้ำในนั้นลดลง ผ่านเข้าสู่อากาศใต้เมฆ และระเหย

สรุป

เมฆเป็นองค์ประกอบสำคัญของอุตุนิยมวิทยาเพราะมีอิทธิพลต่อรูปแบบสภาพอากาศ อุณหภูมิ และระดับการตกของน้ำฟ้า นักอุตุนิยมวิทยาใช้การสังเกตเมฆเพื่อพยากรณ์รูปแบบสภาพอากาศ เนื่องจากเมฆประเภทต่างๆ สามารถบ่งบอกถึงสภาพบรรยากาศที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น เมฆต่ำหนามักเป็นสัญญาณของสภาพอากาศที่มีฝนหรือพายุ ในขณะที่เมฆสูงบางสามารถบ่งบอกถึงสภาพอากาศที่อ่อนโยน

การปกคลุมของเมฆยังสามารถส่งผลต่ออุณหภูมิด้วยการบังหรือสะท้อนแสงแดด ซึ่งในทางกลับกันสามารถส่งผลต่อรูปแบบลมและการตกของน้ำฟ้า การทำความเข้าใจการก่อตัวและพฤติกรรมของเมฆเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการพยากรณ์การเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศและภูมิอากาศ