ลมฟ้าอากาศ (ตอนพิเศษ) วันที่โพส 10 เม.ย. 2554 โพสโดย เกล้า เทพ |  | |
 | |  |
ลม คือ กระแสอากาศที่เคลื่อนที่ในแนวนอน ส่วนกระแสอากาศคือ อากาศที่เคลื่อนที่ในแนวตั้ง การเรียกชื่อลมนั้นเรียกตามทิศทางที่ลมนั้นๆ พัดมา เช่น ลมที่พัดมาจากทิศเหนือเรียกว่า ลมเหนือ และลมที่พัดมาจากทิศใต้เรียกว่า ลมใต้ เป็นต้น ในละติจูดต่ำไม่สามารถจะคำนวณหาความเร็วลม แต่ในละติจูดสูงสามารถคำนวณหาความเร็วลมได้
การวัดลมการวัดลมมีวิธีการวัด 2 วิธี คือ วัดทิศลม และวัดความเร็วลม
1. ทิศลม อาจเรียกชื่อตามทิศต่างๆ ของเข็มทิศ หรือเรียกเป็นองศาจากทิศจริง ปัจจุบันการวัด ทิศลมนิยมวัดทิศลมตามเข็มทิศ และวัดเป็นองศา ถ้าวัดทิศลมด้วยเข็มทิศ เข็มทิศจะถูกแบ่งออกเป็น ทิศใหญ่ๆ 4 ทิศ คือ ทิศเหนือ ทิศใต้ ทิศตะวันออก ซึ่งทิศทั้ง 4 ทิศ เมื่อแบ่งย่อยอีกจะเป็น 8 ทิศ โดยจะเพิ่มทิศตะวันออกเฉียงเหนือ ทิศตะวันออกเฉียงใต้ ทิศตะวันตกเฉียงเหนือ และทิศตะวันออกเฉียงใต้ นอกจากนี้ยังสามารถแบ่งจาก 8 ทิศ ให้ย่อยเป็น 16 ทิศ หรือ 32 ทิศ ได้อีก แต่การรายงานทิศนั้น มักนิยมรายงานจำนวนทิศเพียง 8 หรือ 16 ทิศ เท่านั้น ส่วนการวัดทิศลมที่เป็นองศาบอกมุมของลมจากทิศจริง ในลักษณะที่เวียนไปตามเข็มนาฬิกา ใช้สเกลจาก 0 องศา ไปจนถึง 360 องศา เช่น ลมทิศ 0 องศา หรือ 360 องศา เป็นทิศตะวันออก , ลมทิศ 45 องศา เป็นทิศตะวันออกเฉียงเหนือ, ลมทิศ 90 องศา เป็นทิศตะวันออก, ลมทิศ 135 องศา เป็นทิศตะวันออกเฉียงใต้, ลมทิศ 180 องศา เป็นทิศใต้, ลมทิศ 225 องศา เป็นทิศตะวันออกเฉียงใต้, ลมทิศ 270 องศา เป็นทิศตะวันตก และลมทิศ 315 องศา เป็นทิศตะวันตกเฉียงเหนือ (รูปที่ 1)
รูปที่ 1 ทิศลมเรียกเป็นองศาจากทิศจริง
2. ความเร็วลมคือ การเคลื่อนที่ของอากาศที่ทำให้เกิดแรง หรือความกดที่ผ่านจุดที่กำหนดให้บนพื้นผิวโลก และแรงหรือความกดเป็นสัดส่วนกับกำลัง 2 ของความเร็วลม อธิบายดังในรูปของสมการ
P = kv2
P = ความกดที่เกิดจากการกระทำของลม
V = ความเร็วลม
K = ค่าคงที่ของหน่วยที่ใช้
ถ้า ความกดอากาศมีหน่วยเป็นปอนด์ต่อตารางฟุต ความเร็วลมเป็นนอต (1 นอต หมายถึง 1 ไมล์ทะเล ( 6,080.20 ฟุต) ต่อชั่วโมง ซึ่งเป็นหน่วยมาตรฐานความเร็วลมที่ใช้ในสหรัฐอเมริกา) สมการจะเป็น P = 0.0053 V2 โดยประมาณสำหรับผิวพื้นที่ราบเรียบ แต่ถ้าความเร็วลมมีหน่วยเป็นไมล์ต่อชั่วโมง ค่า P ที่ได้จะเปลี่ยนไปเป็น P = 0.004 V2 ด้วยเหตุนี้แรงที่เกิดขึ้นเนื่องจากการกระทำของลม ทำให้สามารถหาความเร็วลมได้ โดยที่ไม่ต้องอาศัยเครื่องมือใดๆ แต่จะสังเกตได้จากปรากฏการณ์ของวัตถุที่อยู่รอบๆ ดังนั้น เพื่อวัตถุประสงค์ดังกล่าวจึงได้มีการกำหนดมาตราความเร็วลมขึ้น เรียกว่ามาตราโบฟอร์ด (Beaufort Scale) พลเรือเอก เซอร์ฟรานวิส โบฟอร์ต (Admiral Sir Francis Beaufort) ชาวอังกฤษ เป็นผู้คิดขึ้นใช้ในปี พ.ศ. 2548 สำหรับตรวจลมในทะเล ต่อมาได้ถูกดัดแปลงนำมาใช้ทั้งบนบกและในทะเล มาตราโบฟอร์ด จะใช้เปรียบเทียบกับสิ่งที่กีดขวางไม่ว่าบนบกและในทะเล โดยสิ่งทีกีดขวางต่างๆ ได้แก่ ใบไม้ กิ่งไม้ สายโทรเลข สายโทรศัพท์ ธง สิ่งปรักหักพังต่างๆ และคลื่นในทะเล เกณฑ์ที่ใช้กำหนดความเร็วลม ได้มาจากการสังเกตกำลังลมเหนือพื้นดินและในทะเล มาตราโบฟอร์ด เริ่มต้นจากมาตราที่ 0 ไปจนถึงมาตราที่ 17 ความเร็วลมจะเพิ่มขึ้นคือ ที่มาตรา 0 จะเป็นเขตลมสงบ ไปจนถึงมาตราที่ 17 ลมมีกำลังแรงจัดกลายเป็นพายุเฮอร์ริเคน ปัจจุบันมาตราโบฟอร์ดถูกนำมาใช้น้อยลง โดยเฉพาะสถานีบนบก ตารางที่ 1 เป็นตารางเทียบความเร็วลม และชนิดลมของมาตราโบฟอร์ด ส่วนตารางที่ 2 เป็นตารางเทียบความเร็วลมของมาตราโบฟอร์ดกับปรากฏการณ์ธรรมชาติเหนือพื้นดิน และตารางที 3 เป็นตารางเทียบความเร็วลมของมาตราโบอฟร์ดกับปรากฏการณ์ธรรมชาติเหนือพื้นน้ำตารางที่ 1 ตารางเทียบความเร็วลมและชนิดลมของมาตรโบฟอร์ด| มาตราโบฟอร์ด | ความเร็วลม | ชนิดลม | |
| นอต | กม./ชม. | ||
| 0 | 1 | 1.6 | ลมสงบ |
| 1 | 1 – 3 | 1.6 – 4.8 | ลมเบา |
| 2 | 4 – 6 | 6.4 – 8.6 | ลมอ่อน |
| มาตราโบฟอร์ด | ความเร็วลม | ชนิดลม | |
| นอต | กม./ชม. | ||
| 3 | 7 – 10 | 12.8 – 19.2 | ลมเฉื่อย |
| 4 | 11 – 21 | 20.8 – 28.8 | ลมปานกลาง |
| 5 | 17 – 21 | 30.4 – 38.4 | ลมกระโชก |
| 6 | 22 – 27 | 40.0 - 38.4 | ลมแรง |
| 7 | 28 – 33 | 51.2 – 60.8 | พายุปานกลาง |
| 8 | 34 – 40 | 62.4 – 73.6 | พายุกระโชก |
| 9 | 41 – 47 | 75-2 – 86.4 | พายุแรง |
| 10 | 48 – 55 | 88.0 – 100.8 | พายุจัด |
| 11 | 56 – 63 | 102.4 – 115.2 | พายุจัด |
| 12 | 64 – 71 | 116.8 – 131.2 | เฮอร์ริเคน |
| มาตราโบฟอร์ด | ความเร็วลม | ชนิดลม | |
| นอต | กม./ชม. | ||
| 13 | 72 – 80 | 132.8 – 147.3 | เฮอร์ริเคน |
| 14 | 81 – 89 | 148.8 – 164.8 | เฮอร์ริเคน |
| 15 | 90 – 99 | 166.4- 182.4 | เฮอร์ริเคน |
| 16 | 100 – 108 | 184.0 – 200.0 | เฮอร์ริเคน |
| 17 | 109 – 118 | 201.6 – 217.6 | เฮอร์ริเคน |
| มาตราโบฟอร์ด | ปรากฏการณ์ธรรมชาติเหนือพื้นดิน |
| 0 | ลมสงบ ควันลอยขึ้นตรง |
| 1 | ทิศทางลมสังเกตได้จากควันที่ แต่ไม่ใช่จากศรลม |
| 2 | รู้สึกมีลมปะทะหน้า ใบไม้เคลื่อนไหว ศรลมเริ่มหันทิศทางไปตามลม |
| 3 | ใบไม้และกิ่งไม้เล็กๆ เคลื่อนไหวตลอดเวลา ธงคลื่ออกตามลม |
| 4 | ฝุ่นฟุ้ง กระดาษปลิว กิ่งไม้เล็กๆ โยก |
| 5 | ต้นไม้เล็กๆ เริ่มโยก แหล่งน้ำบนบก เช่นแม่น้ำ ลำคลอง หนอง บึง เป็นระลอก |
| 6 | กิ่งไม้ใหญ่โยก สายโทรเลขดังหวือๆ ไม่สะดวกที่จะใช้ร่ม |
| มาตราโบฟอร์ด | ปรากฏการณ์ธรรมชาติเหนือพื้นดิน |
| 7 | ต้นไม้โยก เดินต้านลมไม่สะดวก |
| 8 | กิ่งไม้หัก เดินไปข้างหน้าไม่สะดวก |
| 9 | สิ่งก่อสร้างเสียหายเล็กน้อย |
| 10 | ต้นไม้ถอนราก สิ่งก่อสร้างเสียหายมาก |
| 11 | สิ่งก่อสร้างเสียหายเป็นบริเวณกว้าง |
| 12-17 | สิ่งก่อสร้างเสียหายหนัก |
| มาตราโบฟอร์ด | ปรากฏการณ์ธรรมชาติในทะเล |
 0 | ทะเลคล้ายกระจก |
 1 | ทะเลพริ้ว ยอดคลื่นไม่เป็นฟอง |
 2 | คลื่นเป็นระลอกเล็กๆ ปรากฏให้เห็นชัด แต่ยังไม่แตกเป็นฟอง |
 3 | คลื่นเป็นระลอกโตขึ้น คลื่นเริ่มแตกเป็นฟองขาว |
 4 | คลื่นขนาดเล็กใหญ่ขึ้น และเป็นฟองขาวมากขึ้น |
 5 | คลื่นขนาดปานกลางยาวมากขึ้น โอกาสที่จะเป็นฝอยน้ำได้บ้าง |
 6 | คลื่นมีขนาดใหญ่ขึ้น คลื่นแตกเป็นฟองขาวมากขึ้น เป็นฝอยน้ำมากขึ้น |
 7 | น้ำทะเลสูงขึ้น และฟองแตกเป็นทาง เริ่มพัดกระจัดกระจายไปตามคลื่น หัวแตก |
 8 | คลื่นค่อนข้างสูง มีช่วงคลื่นขึ้น คลื่นที่ฟองน้ำแตกเป็นทางเห็นได้ชัดเจน |
 9 | คลื่นสูงยอดคลื่นเริ่มม้วนตัว คลื่นที่ฟองน้ำแตกเป็นทางหนาทึบ และฝอยน้ำที่พัดอยู่สูงในอากาศ ทำให้มีทัศนวิสัยเลว |
 10 | คลื่นสูงมากมียอดคลื่อนที่ยื่นออก ทะเลมีฟองขาวไปหมด การม้วนตัวของคลื่นมีมากขึ้น และทัศนวิสัยเลย |
 11 | คลื่นสูงใหญ่มาก ทะเลมีฟองขาวเต็มไปหมด ทัศนวิสัยเลว |
 12-17 | แตกเป็นฝอยน้ำอยู่ในอากาศเต็มไปหมด ทัศนวิสัยเลวลงมาก |
ที่มา : Don (1975, p. 198)
เครื่องวัดลม
1. เครื่องวัดทิศลม เรียกว่า วินด์เวน (Wind Vane) ส่วนใหญ่จะมีลักษณะเป็นลูกศรยาว ซึ่งมีความยาวเป็นแผ่น ทางตั้งเห็นตัวบังคับให้ปลายศรลมชี้ในทิศทางที่ลมพัดเข้ามา โดยมีแกนของศรลมหมุนไปโดยรอบ และต่อเข้ากับวงจรไฟฟ้า อ่านทิศทางลมตามที่ปลายศรลมชี้ไปที่หน้าปัดของเครื่อง (รูปที่ 2)
2. เครื่องวัดความเร็วลม เรียกว่าอะนิโมมิเตอร์ (Anemometer) ซึ่งอะนิโมมิเตอร์แบบเก่าแก่ที่สุดคือแบบแผ่นกระดก (Pressure Plate Anemometer) ประดิษฐ์โดย โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hook) เมื่อปี พ.ศ. 2210 ประกอบด้วยแผ่นโลหะรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าแขวนติดอยู่กับแกน และแกนนี้ติดอยู่กับเสาในแนวตั้ง แผ่นโลหะนี้หมุนรอบแกนได้อย่างอิสระ และตั้งฉากกับทิศทางลมเสมอ เมื่อมีลมพัดปะทะกับแผ่นโลหะ ปลายด้านหนึ่งของแผ่นโลหะจะกระดกขึ้น มุมที่แผ่นโลหะทำกับแนวตั้งนั้น จะขึ้นอยู่กับความแรงของลม ถ้าลมนั้นแรงมากมุมที่ทำจะใหญ่ขึ้น ความเร็วลมอ่านได้จากสเกลที่ทำไว้บนโลหะโค้งที่ติดอยู่กับแขนของแผ่นโลหะ ปัจจุบันแบบที่นิยมใช้กันมากที่สุด คือ แบบลูกถ้วย (Cup Anemometer) ประกอบด้วยลูกถ้วยรูปครึ่งทรงกลม 3 หรือ 4 ใบ ติดอยู่กับเพลาในแนวตั้ง ความกดที่แตกต่างกันจากด้านหนึ่งของลูกถ้วยใบหนึ่ง ไปยังลูกถ้วยอีกใบหนึ่ง เป็นเหตุให้ลูกถ้วนหมุนรอบๆ เพลา (รูปที่ 3) อัตราที่ลูกถ้วยหมุนจะเป็นสัดส่วนตรงต่อความเร็วลม การหมุนของลูกถ้วยปกติจะถูกเปลี่ยนกลับเป็นความเร็วลมผ่านระบบเกียร์ และสามารถอ่านความเร็วลมได้จากหน้าปัด หรือส่งไปยังเครื่องบันทึกเวลา
 รูปที่ 2 วินต์เวน |  รูปที่ 3 อะนิโมมิเตอร์แบบรูปถ้วย |
ส่วน เครื่องวัดที่วัดได้ทั้งความเร็วลม และทิศทางลม เรียกว่า แอโรเวน (Aerovane) โดยรวมอะนิโมมิเตอร์และวินต์เวนเข้าด้วยกัน เครื่องมือนี้ใช้ใบมีดที่เป็นใบจักร 3 ใบ วัดความเร็วลม ใบจักรหมุนเป็นอัตราส่วนต่อความเร็วลม จากรูปร่างของเครื่องที่เพียว และมีปีกอยู่ในแนวตั้งช่วยให้ใบมีดหันเข้าหาลม (รูปที่ 4) วินต์เวนจะทำหน้าที่ 2 อย่าง คือ บอกทิศทางลม และช่วยให้แกนของใบจักรชี้เข้าหาทิศทางลม ทั้งอะนิโมมิเตอร์และวินต์เวน เชื่อมต่อเข้ากับเครื่องมือที่ทำการบันทึก
รูปที่ 4 แอโรเวน
1. ลมยีโอสโทรฟิก (Geostrophic Wind) เป็นลมที่เกิดจากแรง 2 แรง ที่มากระทำต่อกัน คือ แรงความชันความกดอากาศกับแรงคอริออสิล เนื่องจากการหมุนของโลก แรงทั้ง 2 จะพัดอยู่ในทิศทางตรงข้ามกันและมีความสมดุลกัน ลมนี้พัดขนานกับไอโซบาร์ที่เป็นเส้นตรงและขนานกัน ซีกโลกเหนือ ความกดอากาศต่ำจะอยู่ทางซ้ายของลม ส่วนในซีกโลกใต้ความกดอากาศต่ำ จะอยู่ทางขวาของลม (รูปที่ 5) แรงความชันความกดอากาศที่จะไม่เกี่ยวข้องกับความเร็วลม แต่แรงคอริออลิสเป็นปฏิภาค
รูป ที่ 5 ลมยีโอสโทรฟิกพัดขนานกับไอโซบาร์ ในซีกโลกเหนือความกดอากาศต่ำจะอยู่ทางซ้ายของลมส่วนในซีกโลกใต้ความกดอากาศ ต่ำจะอยู่ทางขวาของลมกับความเร็วลม และตั้งฉากกับความเร็วลม
ลม นี้เป็นลมลักษณะชั้นบนอยู่สูงจากพื้นดินตั้งแต่ 1 กิโลเมตร ขึ้นไปเป็นระยะที่ไม่มีแรงฝืด พ้นจากอิทธิพลของสิ่งกีดขวางธรรมชาติบนพื้นโลก และจะเกิดที่ละติจูดประมาณ 10 หรือ 15 เหนือศูนย์สูตร เพราะที่ละติจูดต่ำแรงคอริออลิสจะมีค่าน้อย ยิ่งบริเวณศูนย์สูตรแรงนี้จะมีค่าเป็นศูนย์ รูปที่ 6.6 แสดงทิศทางของลมยีโอสโทรฟิกในซีกโลกเหนือที่ไม่มีแรงฝืด ในระดับความสูงจากพื้นดิน 3 กิโลเมตร อากาศเคลื่อนที่จากความกดอากาศสูงไปยังความกดอากาศต่ำ ก่อนที่ลมจะเคลื่อนที่ แรงคอริออลิสมีค่าเป็นศูนย์ เมื่อความแตกต่างของความกดอากาศเกิดขึ้น อากาศจะเคลื่อนที่เริ่มจากตำแหน่งที่ 1 เคลื่อนด้วยความเร็วลมข้ามไอโซบาร์ ซึ่งในขณะที่อากาศเคลื่อนที่จากตำแหน่งที่ 1 ถึงตำแหน่งที่ 7 แรงเฉจะค่อยๆ เบนเฉไปทางขวาและความสมดุลของลมจะเกิดขึ้นที่ตำแหน่งที่ 7
รูปที่ 6 ทิศทางของลมยีโอสโทรฟิก ในซีกโลกเหนือที่ไม่มีแรงฝืดในระดับความสูงจากพื้นดิน 3 กิโลเมตร
= แรงความชันความกดอากาศในแนวนอน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น