Page 160 -
P. 160
โครงการหนังสืออิเล็กทรอนิกส์ เฉลิมพระเกียรติสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี
142 กระบวนการควบแน่นและหยาดน ้าฟ้า
เมฆอุ่นจะลอยอยู่ในความสูงไม่เกินระดับอุณหภูมิ 0 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่าไม่มากนัก และ
ภายในก้อนเมฆมีเพียงหยดน ้าเท่านั้น
(2) กระบวนการเพิ่มขนาดผลึกน ้าแข็ง กระบวนการเพิ่มขนาดผลึกน ้าแข็งเป็น
กระบวนการที่ส าคัญที่ท าให้เกิดหยาดน ้าฟ้ า ในบริเวณเขตอบอุ่นหรือเขตหนาว กระบวนการนี้
เกิดขึ้นในเมฆที่อยู่ในระดับความสูงกว่าระดับเยือกแข็ง หรือมีอุณหภูมิต ่ากว่า 0 องศาเซลเซียส
จึงเรียกเมฆชนิดนี้ว่า เมฆเย็น
จากผลการทดลองในห้องปฏิบัติการ น ้าบริสุทธิ์จะเปลี่ยนสถานะเป็นน ้าแข็ง
เมื่ออุณหภูมิลดต ่าลงถึง –40 องศาเซลเซียส แต่ในธรรมชาติบรรยากาศมีฝุ่นละอองและสาร
แขวนลอยเจือปน (heterogeneous nucleation) ท าให้ไอน ้าเปลี่ยนสถานะเป็นผลึกน ้าแข็งในสภาวะ
อุณหภูมิสูงกว่า –40 องศาเซลเซียส ฝุ่นละอองและสารแขวนลอยเหล่านี้เรียกว่า แกนน ้าแข็ง (ice
nuclei) ในปัจจุบันคาดว่าแกนน ้าแข็งเกิดจากฝุ่นละอองและสารแขวนลอยขนาดเล็ก ได้แก่ อนุภาค
แร่ดินเหนียว และอินทรีย์สารต่างๆ ที่ลอยขึ้นไปจากผิวโลก
ในเมฆเย็นที่มีการเพิ่มขนาดและความสูงขึ้นไปในชั้นบรรยากาศที่มีอุณหภูมิต ่า
กว่า 0 องศาเซลเซียส มีหยดน ้าที่อุณหภูมิระหว่าง -3 ถึง -4 องศาเซลเซียส เรียกว่า หยดน ้าเย็น
ยิ่งยวด (suspercooled droplets) หยดน ้าเหล่านี้กระจายล้อมรอบผลึกน ้าแข็ง เนื่องจากหยดน ้าเย็น
ยิ่งยวดเปลี่ยนสถานะได้ง่ายกว่าผลึกน ้าแข็ง จึงมีความดันไอน ้ารอบหยดน ้าเย็นยิ่งยวดมากกว่าไอ
น ้ารอบผลึกน ้าแข็ง ความแตกต่างกันของความดันไอน ้าดังกล่าวท าให้เกิดการแพร่ (diffusion)
ของไอน ้าจากหยดน ้าเย็นยิ่งยวดไปเกาะบนผลึกน ้าแข็ง (ภาพที่ 6.5 ขวา) และเปลี่ยนสถานะเป็น
น ้าแข็งพอกอยู่ภายนอกผลึกน ้าแข็ง จนน ้าหนักของผลึกน ้าแข็งมีมากกว่าแรงพยุงเนื่องจากกระแส
อากาศพัดขึ้น ผลึกน ้าแข็งจะเริ่มตกลงมาเกิดการชนกับหยดน ้าเย็นยิ่งยวดข้างล่างและเคลือบเพิ่ม
ขนาดขึ้นเรื่อยๆ เรียกกระบวนการนี้ว่า กระบวนการเพิ่มขนาดหรือเพิ่มขอบ (accretion or riming
process) และเรียกหยาดน ้าฟ้านี้ว่าผลึกน ้าแข็งที่เพิ่มขนาด (graupel) ต่อจากนั้นผลึกน ้าแข็งอาจเกิด
การชนกันและแตกตัวเป็นผลึกน ้าแข็งที่มีขนาดเล็กลงและกระจายตัวออกไปท าหน้าที่เป็นอนุภาค
เริ่มต้นของการชนกันต่อไป การเพิ่มขนาดจะขยายวงอย่างต่อเนื่องเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ (chain
reaction) ตลอดจนเกิดการชนกันและรวมตัวกันระหว่างผลึกน ้าแข็ง (aggregation) จนเป็นเกล็ด
หิมะหรือตกลงมาที่อุณหภูมิสูงกว่า 0 องศาเซลเซียส และละลายเป็นหยดน ้าฝนตกลงสู่พื้นดินใน
ที่สุด กระบวนการทั้งหมดนี้เรียกว่า กระบวนการเมฆเย็น (cold cloud process) ซึ่งขนานนามตาม
ชื่อนักวิทยาศาสตร์ที่เริ่มตามล าดับ เรียกว่า กระบวนการเวนเกเนอร์ – เบอร์เจอรอน – เฟรดเด
อริกค์ (Wehener – Bergeron – Frederick Process)
