พัดลมไอน้ำ พลังงานที่โลกได้รับจากดวงอาทิตย์เป็นในรูปรังสีที่มีขนาดคลื่นต่างๆกัน การแผ่รังสีเป็นวิธีการหนึ่งในการเคลื่อนย้ายพลังงานจากที่หนึ่งไปสู่อีกที่หนึ่ง ช่วงคลื่นจากการแผ่รังสีมีตั้งแต่สั้นที่สุดคือรังสีคอสมิคที่มีความยาวคลื่นเพียง 1 ในพันล้านไมครอนจนถึงรังสีที่ยาวมากๆ เช่นคลื่นวิทยุและคลื่นเสียงที่มีความยาวคลื่นเป็นกิโลเมตร รังสีจากดวงอาทิตย์แบ่งตามความยาวคลื่นออกเป็น 3 กลุ่มด้วยกัน ได้แก่
1. รังสีอุลตราไวโอเลต เป็นรังสีคลื่นสั้นมากที่มีความยาวคลื่นต่ำกว่าช่วงคลื่นสีม่วง คืออยู่ในช่วงคลื่นตั้งแต่ 0.1 ถึง 0.4 ไมครอน ประมาณรร้อยละ 9 ของพลังงานทั้งหมดที่บรรยากาศของโลกได้รับจะตกอยู่ในช่วงคลื่นนี้
2. แสง เป็นรังสีคลื่นสั้นที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าอยู่ในช่วงคลื่นตั้งแต่ 0.4 ถึง 0.7 ไมครอน ประมาณร้อยละ 41 ของพลังงานทั้งหมดที่บรรยากาศของโลกได้รับจะตกอยู่ในช่วงคลื่นนี้ แบ่งออกได้เป็นแถบสีม่วง (0.4-0.42) คราม (0.42-0.44) น้ำเงิน (0.44-0.49) เขียว (0.49-0.57) เหลือง (0.57-0.59) แสด(0.59-0.61) และแดง (0.61-0.7) หรือก็คือแถบของสีรุ้งนั้นเอง
3. รังสีอินฟราเรด เป็นรังสีคลื่นสั้นที่อยู่ในช่วงคลื่นตั้งแต่ 0.7 ถึง 4.0 ไมครอน ประมาณร้อยละ 50 ของพลังงานทั้งหมดที่บรรยากาศของโลกได้รับจะตกอยู่ในช่วงคลื่นนี้ รังสีจากดวงอาทิตย์ทั้งหมดดังกล่าวล้วนเป็นรังสีคลื่นสั้น นอกจากแสงแล้วรังสีช่วงอื่นไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
รังสีจากดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้ามาในบรรยากาศของโลกจะมีการเปลี่ยนแปลงทั้งในด้านปริมาณและคุณภาพแตกต่างกันไปในแต่ละชั้นบรรยากาศของโลก ในชั้นบรรยากาศนอกสุดรังสีจากดวงอาทิตย์ยังคงเหมือนเดิมโดยเกือบจะไม่ถูกดูดซับ แต่พอผ่านเข้าใกล้ชั้นเมโซสเฟียร์คือประมาณ 80 กิโลเมตรจากพื้นโลก พวกรังสีคลื่นสั้นมากๆ ที่เป็นอันตรายต่อชีวิต เช่นรังสีคอสมิค รังสีแกมม่า และรังสีเอ็กซ์ จะถูกดูดซับไว้เกือบหมด รวมทั้งบางส่วนของรังสีอุลตราไวโอเลตด้วย เมื่อมาถึงชั้นล่างของเมโซสเฟียร์ และชั้นสแตรทโตสเฟียร์ระดับประมาณ 15 – 55 กิโลเมตรจากพื้นโลก ซึ่งเป็นชั้นของโอโซน พวกรังสีอุลตราไวโอเลตก็จะถูกดูดซับไว้เกือบหมดก่อนที่จะผ่านเข้ามาสู่บรรยากาศชั้นโทรโปสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นที่อยู่ใกล้พื้นโลกมากที่สุด และในชั้นโทรโปสเฟียร์นี้ไอน้ำในอากาศและคาร์บอนไดออกไซด์ก็จะดูดซับรังสีอินฟราเรตบางช่วงไว้ ทำให้คุณภาพของพลังงานจากดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไป รังสีคลื่นสั้นช่วง 0.1 ถึง 4.0 ไมครอนที่แผ่มาถึงผิวบรรยากาศของโลกดังได้กล่าวไว้แล้วนั้น จะมีช่วงที่ตกมาถึงพื้นโลกจริงๆ ก็เพียงช่วงคลื่นระหว่าง 0.31 ถึง 2.50 ไมครอนเท่านั้น โดยรังสีที่ต่ำกว่า 0.31 ไมครอนที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตจะถูกแถบของโอโซนในบรรยากาศดูดซับไว้เกือบหมด ส่วนช่วงคลื่นที่ยาวกว่า 2.5 ไมครอน จะถูกไอน้ำและคาร์บอนไดออกไซด์ดูดซับไว้ ประมาณครึ่งหนึ่งของพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่เข้ามาถึงพื้นผิวโลกจึงอยู่ในช่วงคลื่นอินฟราเรตที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตาเปล่าได้
นอกจากคุณภาพแล้ว ปริมาณรังสีที่แผ่ลงมากว่าจะถึงพื้นโลกก็ได้เกิดการสูญเสียไปในลักษณะต่างๆกัน ประมาณว่าพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่ผ่านมาถึงผิวบรรยากาศของโลกมีค่าเท่ากับ 2 แคลลอรีต่อตารางเซนติเมตรต่อนาที หรือที่เรียกว่าเป็นค่าโซล่าร์คอนสแตนท์ ( solar constant ) รวมแล้วโลกได้รับพลังงานทั้งหมด 13 x 10 แคลลอรีต่อปี แต่ความจริงมีเพียงร้อยละ 47 เท่านั้นที่ลงมาถึงพื้นโลก ประมาณร้อยละ 34 จะสะท้อนกลับไปเนื่องจากถูกเมฆบัง ร้อยละ 9 จะสะท้อนหรือกระจายกลับไปสู่บรรยากาศ เนื่องจากฝุ่นละอองในบรรยากาศ อีกร้อยละ 10 ถูกดูดซับโดยโอโซน ออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำในอากาศ หรือฟุ้งกระจายกลับไปโดยอนุภาคเล็กๆ ในบรรยากาศ
พลังงานจากดวงอาทิตย์ส่วนที่เกี่ยวข้องกับชีวิตมากที่สุดได้แก่แสงหรือช่วงคลื่นที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า มนุษย์และสัตว์ได้อาศัยแสงสว่างจากช่วงคลื่นนี้ พืชก็ได้ช่วงคลื่นนี้ไปเป็นประโยชน์ในการสังเคราะห์แสง โดยเฉพาะคลื่นแสงสีน้ำเงินและสีแดง แสงจึงเป็นปัจจัยที่สำคัญยิ่งต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตทั้งปวง แต่เนื่องจากปริมาณความเข้มข้นตลอดจนระยะเวลาที่แสงส่องมายังที่ใดที่หนึ่งในโลกแต่ละปีไม่ผันแปรมากนักเราจึงมักมองข้ามความสำคัญของแสงไป อย่างไรก็ตาม ความเข้มข้นของแสง ระยะเวลาที่ได้รับแสง และคุณภาพของแสงต่างก็มีอิทธิพลต่อผลิตผลและการเจริญเติบโตของพืชเป็นอันมาก
พืชแต่ละชนิดมีความต้องการแสงผิดแปลกกันไป พืชที่เจริญเติบโตได้ดีในที่มีแสงสว่างมาก เรียก เฮลลิโอไฟเตส เช่น ต้นกระทุ่มและต้นสัก เป็นต้น พวกที่ทนร่มได้ดี คือเจริญเติบโตได้โดยไม่ต้องอาศัยแสงมากนัก เรียก สกีโอไฟเตส ได้แก่ ไม้พื้นล่างในป่า หรือพวกที่ชอบขึ้นอยู่ภายใต้ร่มเงา ถ้าหากนำพืชพวกนี้ไปปลูกผิดที่ก็มักจะมีชีวิตรอดได้ยาก โดยเฉพาะพวกที่ต้องการแสงมากๆ
การที่พืชอยู่ใต้ร่มไม้ส่วนมากจะมีขนาดเล็กและมีอัตราการเจริญเติบโตจำกัด ก็เนื่องจากแสงที่เหมาะสำหรับกระบวนการสังเคราะห์แสง ได้แก่ แสงสีน้ำเงินและสีแดงได้ถูกเรือนยอดของต้นไม้ชั้นบนดูดซับไว้เป็นส่วนใหญ่ โอกาสที่ไม้พื้นล่างจะใช้ประโยชน์จากคลื่นแสงดังกล่าวจึงมีน้อย ทำให้ผลิตผลต่ำ อย่างไรก็ดี แสงที่พืชสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้จริงๆ มีเพียงครึ่งหนึ่งของแสงที่ส่องมายังโลก และประสิทธิภาพของพืชในการตรึงพลังงานจากแสงโดยเฉลี่ยแล้วมีค่าน้อยกว่าร้อยละหนึ่งเท่านั้น
ข้อมูลเพิ่มเติม : น้ำบนผิวโลก พัดลมไอน้ำ พลังงานความร้อนจากโลก
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น