ผ้าห่มบรรยากาศ

บรรยากาศทำให้โลกมีความอบอุ่นพอเหมาะสำหรับสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ดำรงชีวิตอยู่ได้เพื่อให้เห็น บทบาทของบรรยากาศในส่วนนี้ จะขอเปรียบเทียบโลกกับดวงจันทรทั้งโลกและดวงจันทร์ ต่างก็เป็นดาว บริวารของดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทาง เฉลี่ยใกล้เคียงกันคือประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร พบว่าอุณหภูมิบนดวงจันทร์ในตอนกลางวันสูงถึง 100องศาเซลเซียส และอุณหภูมิใน ตอนกลางคืนลดต่ำถึง150 องศาเซลเซียส เมื่อคิดเป็นอุณหภูมิเฉลี่ยจะได้ประมาณ 18 องศาเซลเซียส แต่สำหรับโลกอุณหภูมิเฉลี่ยบน พื้นผิวโลกประมาณ 15 องศาเซลเซียส นั่นหมายความว่าโลกของเราอบอุ่นกว่าดวงจันทร์ถึง 33 องศาเซลเซียส ทั้งนี้ก็เพราะโลกมี บรรยากาศห่อหุ้มบรรยากาศจะทำหน้าที่คล้ายผ้าห่มผืนใหญ่ที่ทำให้เกิดความอบอุ่น ถ้าปราศจากผ้าผ่มบรรยากาศผืนนี้อุณหภูมิเฉลี่ย ของโลกคงไม่ต่างจากดวงจันทร์
การที่บรรยากาศทำให้โลก มีความอบอุ่นได้ อาจอธิบายได้ดังนี้ เมื่อพลังงานแสงอาทิตย์ตกกระทบถึงพื้นผิวโลก ซึ่งอาจจะเป็นพื้นดินน้ำ ถนน หลังคาบ้าน สิ่งเหล่านี้จะดูดกลืนพลังงานแสงอาทิตย์เอาไว้ จากการศึกษาพบว่า แสงอาทิตย์ที่พื้นผิวโลกดูดกลืนเอาไว้นี้ ส่วนใหญ่เป็นพลังงานของรังสีแสงในช่วงที่ตามองเห็น หรือแสงขาวนั่นเอง แสงช่วงนี้มีความยาวคลื่นระหว่าง 0.4 ถึง 0.7 ไมโครเมตร แต่พอพื้นผิวโลกแผ่พลังงาน กลับ สู่บรรยากาศ มันกลับแผ่พลังงานของรังสีคลื่นยาวในช่วงรังสีอินฟราเรด หรือรังสีความร้อนออกมา รังสีอินฟาเรดเหล่านี้ส่วนหนึ่งจะถูกดูดกลืนโดยไอน้ำ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ รวมทั้งก๊าซอื่น ๆ ในบรรยากาศชั้นล่างสุด ด้วยทำให้บรรยากาศชั้นล่างสุดอบอุ่นขึ้น นอกจากนี้รังสีอินฟราเรดบางส่วนที่ถูกแผ่ออกมาจากพื้นผิวโลกสู่บรรยากาศเหล่านั้นยังถูกพื้นผิว โลกดูดกลืนกลับลงไปอีก ทำให้พื้นผิวโลก อบอุ่นขึ้นอีกปรากฎการณ์ทั้งหมดนี้เรียกว่า ปรากฎการณ์เรือนกระจก (greenhouse effect) มีผลทำให้ทั้งบรรยากาศ และพื้นผิวโลกอบอุ่น ก๊าซต่าง ๆ ที่ทำให้เกิด ปรากฎการณ์เรือนกระจก มีชื่อเรียกรวม ๆ ว่า ก๊าซเรือนกระจก (greenhouse gases) ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ จัดว่าเป็นก๊าซกรีนเฮาส์ที่มีบทบาทเด่นที่สุด เพราะมีปริมาณในบรรยากาศมากกว่าก๊าซชนิดอื่น อย่างเทียบกันไม่ได้

ปรากฏการณ์เรือนกระจกเป็นปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้นนานมาแล้ว ตั้งแต่มีบรรยากาศปกคลุมโลก เป็นปรากฎการณ์ที่สำคัญอย่างยิ่งที่
ทำให้บรรยากาศมีอุณหภูมิพอเหมาะ แก่การดำรงชีวิตของมวลสิ่งมีชีวิตทั้งหลายบนโลก ตราบใดที่ปริมาณของก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ
อันได้แก่ ไอน้ำ และคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศชั้นล่าง ไม่น้อย หรือ มากเกินไป กว่าในปัจจุบัน และพลังงานการแผ่รังสี ของดวงอาทิตย์ ที่ตกกระทบถึงโลกยังคงตัว เช่นทุกวันนี้ โลกก็ยังคงมีอุณหภูมิเฉลี่ยพอเหมาะสำหรับมวลสิ่งมีชีวิตตลอดไป

แต่เป็นที่น่าวิตกว่านับแต่ยุคปฏิวัติอุตสาหกรรม ซึ่งเริ่มเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 มีการปล่อยก๊าซต่าง ๆ จากกระบวนการผลิต ทางอุตสาหกรรมออกสู่บรรยากาศ เป็น ปริมาณมากทำให้สัดส่วนของก๊าซต่าง ๆ ในบรรยากาศเปลี่ยนไป พบว่าก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกสำคัญมีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่าง มากนักวิทยาศาสตร์ได้ทำการวิเคราะห์ ฟองอากาศที่แทรกตัวในภูเขาน้ำแข็ง บริเวณ
ขั้วโลก ทำให้ทราบว่าเมื่อ10,000 ปีที่แล้ว จนถึงประมาณ พ.ศ. 2400 มีปริมาณ ก๊าซคาร์บอน ไดออกไซด์ เพียงร้อยละ 0.027 หรือ 270 ส่วนในล้านส่วน โดยปริมาตรเท่านั้น ครั้นถึง พ.ศ. 2500 ปริมาณก๊าซ คาร์บอนไดออกไซด์ เพิ่มเป็น 315 ส่วน ในล้านส่วน และในปัจจุบัน เพิ่มขึ้นเป็น 50ส่วนในล้านส่วน ซึ่งหมายความว่านับตั้งแต่การปฏิวัติ ทางอุตสาหกรรม ในยุโรปจนถึงปัจจุบัน เป็นระยะเวลา 200 ปีปริมาณ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เพิ่มขึ้นเกือบร้อยละ 30และในปัจจุบัน อัตราการเพิ่มของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ อยู่ในระดับร้อยละ 0.4 ต่อปี

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มขึ้นนั้น ส่วนมากมาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง จากซากดึกดำบรรพ์ เช่น ถ่านหิน และปิโตรเลียนนอกจาก นั้นยังเพิ่มขึ้น จากการเผาทำลายป่าในเขตร้อนเป็นจำนวนมหาศาลในแต่ละปีอีกด้วย ได้มีการคำนวณมวลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ที่ปล่อยสู่บรรยากาศ ในช่วงระหว่าง พ.ศ. 2400 ถึง พ.ศ. 2500 พบว่ามีการเผาคาร์บอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่สำคัญในเชื้อเพลิง ซากดึกดำบรรพ์ไปกว่า 60 พันล้านตัน คาร์บอนจำนวนนี้ไปรวมกับออกซิเจน ในอากาศกลายเป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เข้าสู่บรรยากาศถึง 240 พันล้านตันและคาดว่าในอีก 10 ปีข้างหน้าจะมีก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เท่ากับจำนวนที่เกิดขึ้นระหว่างพ.ศ. 2400 ถึง พ.ศ. 2500 ถูกปล่อยออกสู่บรรยากาศ

นอกจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แล้วยังมีก๊าซอื่น ๆ อีกที่เร่งให้เกิดปรากฎการณ์เรือนกระจกเพิ่มขึ้น เช่น ก๊าซมีเทน ไนตรัสออกไซด์ เมทิลคลอโรฟอร์ม คาร์บอนมอนนอกไซด์ คลอโรฟลูออโรคาร์บอน หรือซีเอฟซี (CFCs) แต่ก๊าซเรือนกระจกเหล่านี้ ยังมีปริมาณ น้อยมากเมื่อเทียบกับคาร์บอนไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม อัตรา การเพิ่มของก๊าซเหล่านี้บางตัวสูงมาก โดยเฉพาะซีเอฟซีมีอัตรา เพิ่มถึงร้อยละ 5 ต่อปี นอกจากนั้นยังสามารถ ดูดกลืนรังสีความร้อนได้ดีกว่าคาร์บอนไดออกไซด์ถึง 20,000 เท่า

การที่ก๊าซเรือนกระจกมีปริมาณมากขึ้นจะส่งผลกระทบอะไรบ้างนักวิทยาศาสตร์ได้คาดการณ์ว่าปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ จะเพิ่มขึ้นอีกร้อยละ 30 ในอีก 35 ปีข้างหน้า คือในราว พ.ศ. 2573 บรรยากาศจะมี คาร์บอนไดออกไซด์ประมาณร้อยละ 0.045 หรือ 450 ส่วนในล้านส่วนผลที่จะเกิดขึ้นตามมามี 2 อย่างต่อเนื่องกัน ผลประการแรกก็คือ จะมีรังสีที่พื้นผิวโลกแผ่กลับออกสู่อวกาศ ถูกดูดกลืนโดย บรรยากาศมากขึ้น จะทำให้อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้ นักวิทยาศาสตร์คาดว่า ไม่เพียงพอที่จะละลายภูเขาน้ำแข็งในแถบขั้วโลกได้ แต่อุณหภูมิดังกล่าว สามารถทำให้น้ำในมหาสมุทรร้อนขึ้นและขยายตัวได้การคำนวณแสดงให้เห็นว่าการขยายตัวของน้ำ ในมหาสมุทรจะทำให้ระดับน้ำทะเลสูง ขึ้นระหว่าง 20 ถึง 140 เซนติเมตร และอาจจะเป็นอันตรายต่อพื้นที่ตามชายฝั่งทะเล เพราะมีพลเมืองกว่าหนึ่งในสามของพลเมืองโลกหรือ กว่า 1,800 ล้านคนอาศัยอยู่ในรัศมี 60 กิโลเมตรจากชายฝั่งทะเล พื้นที่เพาะปลูกและเมืองใหญ่ ๆ กว่า 10 เมืองทั่วโลกที่มีพื้นที่ต่ำอาจ ถูกน้ำท่วมได้