กระบวนการเกิดฝน หิมะ และลูกเห็บ

กระบวนการเกิดฝน
หิมะ และลูกเห็บ

วิทยาลัยชุมชนสตูล
กระทรวงอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

ในการที่สิ่งมีชีวิตจะดำรงชีวิตอยู่บนโลกได้นั้น อากาศเป็น
ปัจจัยที่สำคัญปัจจัยหนึ่ง โดยสิ่งมีชีวิตบนโลกจะต้องใช้อากาศ

ในการหายใจ พืชต้องการแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในการสร้าง
อาหาร เรื่องราวเกี่ยวกับลมฟ้าอากาศนั้นเป็นสิ่งที่ใกล้ตัวเรามาก
และโดยทั่วไปสภาพอากาศบนโลกของเราจะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่
เสมอ ดังนั้นมนุษย์จึงต้องสนใจศึกษาการเปลี่ยนแปลงของลมฟ้า
อากาศเพื่อใช้ประโยชน์ในด้านต่างๆ ทั้งในการประกอบอาชีพและ
การดำเนินชีวิตได้อย่างเหมาะสมในบทเรียนนี้ผู้เขียนขอนำเสนอ
ความรู้เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของลมฟ้าอากาศใน 3 รูปแบบ
ได้แก่ กระบวนการเกิดฝน หิมะ และลูกเห็บ หรือเรียกรวมกันว่า
หยาดน้ำฟ้า ในแง่เปรียบเทียบว่าทั้งสามอย่างนั้นมีกระบวนการเกิด
ที่เหมือนหรือต่างกันอย่างไร ไปเรียนรู้กันเลยค่ะ

ภาพจำลองการเกิดของฝน

กลุ่มก้อนเมฆฝน ภาพถ่ายจากดาวเทียม

กระบวนการเกิดฝน

ถ้าจะอธิบายถึงกระบวนการเกิดฝน คงจะอธิบายให้ครบถ้วนกระบวน
ความไม่ได้ถ้าหากไม่ได้อ้างอิงถึง วัฏจักรของน้ำ เพราะฝนก็คืออีกรูปหนึ่งของ
น้ำ ที่เกิดและหมุนเวียนอยู่ในโลกนี้เอง

วัฏจักรของน้ำ เป็นการเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำระหว่าง ของแข็ง
ของเหลว และแก๊ส จากสถานะหนึ่งไปสถานะหนึ่งอย่างต่อเนื่อง ไม่มีสิ้นสุด
ภายในอุกทกภาค ( Hydrosphere ) เริ่มต้นจากน้ำในแหล่งน้ำต่าง ๆ ของ
โลก ได้แก่ มหาสมุทร ห้วย หนอง คลอง บึง ทะเลสาบ ฯลฯ ได้รับความร้อน
จากดวงอาทิตย์ก็จะระเหยกลายเป็นไอ ลอยตัวสูงขึ้นสู่บรรยากาศ นอกจากนี้
ยังมีน้ำที่เกิดจากการคายน้ำของพืช การหายใจของสิ่งมีชีวิตอีกด้วย และเมื่อไอ
น้ำกระทบกับความเย็นของอากาศที่อยู่เบื้องบนก็จะควบแน่นกลายเป็นละออง
น้ำเล็ก ๆ รวมตัวกันอยู่เป็นกลุ่มบนท้องฟ้า เรียกว่า เมฆ นั่นเอง เราเรียก
อุณหภูมิ ณ จุดที่ไอน้ำในอากาศเกิดการควบแน่นกลายเป็นละอองน้ำ ว่า
จุดน้ำค้าง ( Dew Point ) เมื่อเมฆมารวมตัวกันมาก ๆ ละอองน้ำที่รวมตัวกัน
เป็นก้อนเมฆเกิดการควบแน่นจนกลายเป็นหยดน้ำ และเมื่อหยดน้ำนี้มีน้ำหนัก
เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ จนไม่สามารถลอยอยู่บนก้อนเมฆได้อีกต่อไป ก็จะตกลงสู่
พื้นดิน กลายเป็นฝน

หิมะ
หิมะ เป็นหยาดน้ำฟ้ารูปแบบหนึ่ง อยู่ในรูปของผลึกน้ำแข็ง มีโครงสร้างที่กลวง

ทำให้มีความนุ่ม เมื่อสัมผัส เกิดจากไอน้ำที่เป็นหยดน้ำเย็นยิ่งยวด (

Supercooled Droplet ) เกิดการระเหิดกลับเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง โดยอาศัย

แกนซึ่งเรียกว่า “แกนน้ำแข็ง” ( Ice nuclei ) เพื่อให้ไอน้ำจับตัวเป็นผลึกน้ำแข็ง

น้ำเย็นยิ่งยวดจะเกิดการระเหิดกลับเช่นนี้ได้ ในก้อนเมฆมีน้ำครบทั้งสามสถานะ คือ

น้ำแข็ง หยดน้ำ และไอน้ำ และมีแรงดันไอน้ำที่แตกต่างกัน ผลึกน้ำแข็งจะมีขนาดใหญ่

ขึ้นเมื่อปะทะกับหยดน้ำเย็นยิ่งยวดซึ่งจะทำให้เกิดการเยือกแข็งและรวมตัวให้ผลึกมี

ขนาดใหญ่ยิ่งขึ้นไปอีก นอกจากนั้นผลึกน้ำแข็งอาจจะปะทะกันเอง จนทำให้เกิดผลึก

ขนาดใหญ่ที่เรียกว่า “เกล็ดหิมะ” ( Snow flake )

หิมะจะเกิดในบริเวณเขตหนาวที่มีอุณหภูมิของอากาศใต้ฐานเมฆไปจนถึงพื้นดินลด
ต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส จึงจะสามารถตกลงสู่พื้นโลกในขณะที่เป็นผลึกน้ำแข็งอยู่ หิมะ
ที่ตกลงมานั้นจะไม่มีรูปร่างเป็นก้อนกลม ๆ เหมือนลูกเห็บ หิมะจะมีลักษณะเป็นผลึก
บาง ๆ รูปร่างของผลึกก็จะแตกต่างกันไปแต่โดยส่วนมากจะเป็นสมมาตรแบบหกด้าน
เสมอ เนื่องมาจากเกล็ดน้ำแข็งปกตินั้นมีโครงสร้างผลึก หกเหลี่ยม

ในการเกิดปรากฏการณ์หยาดน้ำฟ้าทั้งสามชนิด เป็นการเปลี่ยนแปลงของลมฟ้า
อากาศที่เกิดขึ้นตามฤดูกาล ซึ่งเป็นเรื่องปกติในการเปลี่ยนแปลงของลม ฟ้า อากาศบน
โลก และเป็นประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตบนโลก แต่บางครั้งหากเกิดใน
สภาวะที่รุนแรงเกินไปก็อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตได้ เช่น พายุฝนที่รุนแรง อาจก่อให้
เกิดความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สิน ลูกเห็บมีความแข็งเป็นก้อนน้ำแข็งสามารถสร้าง
ความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สิน พายุหิมะ ก่อให้เกิดการบดบังทัศนวิสัยทำให้นักบิน
ไม่สามารถนำเครื่องบินขึ้นหรือลงได้ เป็นต้น

ภาพกระบวนการเกิดลูกเห็บ

ลูกเห็บ

ลูกเห็บคือ ก้อนน้ำแข็งที่ตกลงมาจากฟ้าขณะเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง ส่วนมากจะ

เกิดขึ้นในพายุฤดูร้อน โดยเม็ดฝนที่เย็นจัดจนเป็นน้ำแข็งถูกพัดวนอยู่ในเมฆ

คิวมูโลนิมบัส ซึ่งภายในก้อนเมฆจะมีกระแสอากาศที่หมุนวนเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว

และรุนแรง ทั้งกระแสลมที่ไหลขึ้น และกระแสลมที่ไหลลง เม็ดฝนหรือละอองน้ำจะ

ถูกพัดขึ้นไป ซึ่งบริเวณที่สูงขึ้นไปเหนือระดับการแข็งตัว ( Freezing Level )

อุณหภูมิจะต่ำมากทำให้เม็ดฝนแข็งตัวและจะพบกับหยดน้ำเย็นยิ่งยวด

(Supercooled Droplet) ซึ่งจะเกาะผิวของก้อนน้ำแข็งและแข็งตัวเคลือบ

ก้อนน้ำแข็ง ครั้นพอเม็ดน้ำแข็งตกลงมาส่วนล่างของกลุ่มเมฆซึ่งเย็นน้อยกว่าด้าน

บน ความชื้นก็จะเข้าไปห่อหุ้มเม็ดน้ำแข็งอีกชั้นหนึ่ง แล้วกระแสลมก็พัดเอาเม็ดน้ำ

แข็งกลับขึ้นไปด้านบนของกลุ่มเมฆอีกวนซ้ำไปมาหลายครั้งในกลุ่มเมฆ ด้วย

กระบวนการเช่นนี้ทำให้เม็ดน้ำแข็งก็ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ จนกระทั่งอากาศด้านล่างไม่

สามารถรับน้ำหนักได้ ก็จะตกลงมาสู่พื้นดิน และถ้าเราทุบก้อนลูกเห็บให้แตกออก

เราจะเห็นภายในลักษณะเป็นวงของชั้นน้ำแข็ง คล้ายหัวหอม ซึ่งแสดงถึง

กระบวนการเกิดของลูกเห็บที่มีการพอกตัวของไอน้ำเป็นชั้น ๆ นั่นเอง

แหล่งที่มา




บทเรียนออนไลน์ กระทรวงศึกษาธิการ. การเกิดหมอก เมฆ และฝน.
สืบค้นเมื่อ 10 เมษายน 2563,จากhttps://www.youtube.com/

watch?v=g5Et-Ec-BSE
ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ ( LESA ). หยาดน้ำฟ้า.

สืบค้นเมื่อ 10 เมษายน 2563, จาก http://www.lesa.biz/earth/atmosphere/
precipitation
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ( สวทช. ). ลูกเห็บคืออะไร?

สืบค้นเมื่อ 13 เมษายน 2563, จาก https://www.nstda.or.th/th/vdo-
nstda/science-day-techno/4090-hail
Thai PBS. ลูกเห็บเกิดขึ้นได้อย่างไร? (How does hail form?).

สืบค้นเมื่อ 1 พฤษภาคม 2563, จาก https://www.youtube.com/watch?
v=ySix4t56Rd8