ทำไม ? “ยิ่งสูง - ยิ่งหนาว” แม้ใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น

วิทยาศาสตร์น่ารู้ ! ทำไม ? ขึ้นไปที่สูง ๆ ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าบนพื้นดิน แต่ “อากาศ” กลับยิ่งหนาว Thai PBS Sci & Tech จะพาไป “ถึงบางอ้อ” กัน

ก่อนอื่น ถ้าใครที่เคยถามคำถามนี้ไม่ว่าจะถามตัวเองในใจ หรือถามผู้อื่น คุณเป็นคนที่มีความช่างสังเกตเป็นอย่างยิ่ง รู้จักการสังเกตสิ่งผิดปกติรอบตัวเพื่อมาตั้งเป็นคำถาม ที่ความสูงขึ้นไปมาก ๆ ก็จะใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น การแผ่รังสีความร้อนของดวงอาทิตย์ก็น่าจะมาถึงเราได้ดีขึ้น เราก็น่าจะรู้สึกอุ่นขึ้น แต่ทำไมในความเป็นจริงแล้วกลับตรงกันข้าม “ยิ่งสูง ยิ่งหนาว”

การที่เราบอกว่าเราเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นแล้วน่าจะอุ่นขึ้นนั้น อยากให้ลองนึกภาพระยะทาง 93 ล้านไมล์ ซึ่งเป็นระยะทางของความห่างระหว่างโลกและดวงอาทิตย์ เมื่อนำมาเปรียบเทียบกับระยะทางที่เราสามารถเดินทางขึ้นไปได้สูงสุดเช่น นั่งเครื่องบินที่ความสูง 30,000 – 40,000 ฟุต (ประมาณ 6.63 ไมล์) ระยะทางที่เราขึ้นไปได้นั้นแทบจะเรียกได้ว่าเป็นเศษเสี้ยวของระยะทางทั้งหมดเลยด้วยซ้ำ เพราะฉะนั้นสมมุติฐานข้อนี้จึงตกไป (เราอาจจะต้องเดินทางกันในหลักล้านไมล์เพื่อให้สมมุติฐานข้อนี้มีผลจริง ๆ)

แล้วอะไรกันล่ะที่ทำให้ยิ่งสูง “อากาศ” ยิ่งหนาว ?

สำหรับในเรื่องนี้สามารถอธิบายได้ด้วยหลักการของ “ความกดอากาศ” อยากให้ผู้อ่านลองตีกรอบรอบ ๆ ตัวขึ้นมา แล้วให้กรอบนั้นมีความสูงไปจนถึง 50,000 – 60,000 ฟุต ในกรอบนั้นจะมีสิ่งหนึ่งอยู่อย่างแน่นอน นั่นคือ “อากาศ” และจุดที่ตัวเรายืนอยู่นั้นเป็นจุดที่ถูกคอลัมน์ของอากาศกดทับมากที่สุด และแรงกดทับจะลดไปเรื่อย ๆ ตามความสูงที่เพิ่มขึ้น ยกตัวอย่างเช่น ถ้าเราไปยืนที่ระดับน้ำทะเลความดันอากาศรอบ ๆ ตัวเราจะมีค่าประมาณ 14.7 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว แต่ถ้าเราเดินทางขึ้นไปสูง 5,000 ฟุต ความดันบรรยากาศรอบ ๆ ตัวเราจะเหลือ 12.2 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว

สำหรับ “แก๊ส” นั้น ความดันและอุณหภูมิเป็นสิ่งที่แปรผกผันกัน ถ้าอันหนึ่งเพิ่มอีกอันจะลด ดังนั้นเมื่อเราเดินทางขึ้นไปที่สูง ๆ ซึ่งความกดอากาศลดลงอุณหภูมิก็จะลดลงนั่นเอง ที่เป็นเช่นนี้เพราะว่า โมเลกุลของแก๊สที่ความดันสูงจะมีระดับของพลังงานที่มากกว่าโมเลกุลของแก๊สที่ความดันต่ำกว่า และที่ความสูงต่ำ ๆ ก็จะมีโมเลกุลของแก๊สที่มาก (ทั้งสาเหตุจากแรงโน้มถ่วงของโลกที่ดึงโมเลกุลอากาศลงมาและเรื่องของคอลัมน์อากาศที่กดทับลงมา) ดังนั้น เมื่อโมเลกุลอากาศมารวมกันมากเข้าก็จะเกิดการชนกัน ซึ่งจะเกิดเป็นพลังงาน และเกิดเป็นความร้อนในที่สุด ในทางตรงกันข้ามที่ระดับความสูงมาก ๆ โมเลกุลของอากาศก็จะน้อย เกิดการชนกันก็น้อยกว่า เกิดพลังงานน้อยกว่า จึงเกิดความร้อนน้อยกว่านั่นเอง

ด้วยเหตุผลดังนี้เครื่องบินที่ทำการบินมากกว่า 8,000-10,000 ฟุต ก็จะต้องมีระบบปรับอากาศและปรับความดันแบบพิเศษ เพื่อที่จะให้ผู้โดยสารและลูกเรือสามารถเดินทางได้อย่างปลอดภัยนั่นเอง

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

แหล่งข้อมูลอ้างอิง : theconversation, สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.)

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech