สรุปเนื้อหาจากหนังสือ Origins: How the Earth Shaped Human History บทที่ 8 The Global Wind Machine and the Age of Discovery
เคยเขียนเรื่อง ITCZ / Doldrum ทะเลไร้ลมบริเวณเส้นศูนย์สูตร ไปแล้ว วันนี้เขียนภาคต่อเรื่องภูมิศาสตร์ของลมในโลกบ้าง
ปัจจัยที่กำหนดทิศทางลมของโลก มีด้วยกัน 2 ข้อใหญ่ๆ คือ
- อากาศร้อน-เย็น ที่แตกต่างกันระหว่างบกและทะเล กำหนดทิศทางลมแนวดิ่ง (vertical)
- ทิศทางการหมุนของโลก หมุนไปทางตะวันออก กำหนดทิศทางลมแนวขวาง (horizontal)
พฤติกรรมของลมเหล่านี้ ทำให้แบ่งโลกได้ออกเป็น 3 โซน (ซีกโลกเหนือและใต้จะกลับด้านกัน)
เส้นศูนย์สูตร
ข้อแรกคือ พื้นที่ร้อนทำให้อากาศร้อนลอยตัวขึ้นสูง อากาศเย็นจากพื้นที่ข้างๆ เข้ามาแทนที่ (ตามหลักเรื่องลมบก-ลมทะเลที่เรารู้กันดี) บริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตรได้รับแสงอาทิตย์เยอะที่สุด ร้อนที่สุด ลมตรงนี้จึงลอยขึ้นบน
- ซีกโลกเหนือ – ลมเย็นกว่าจากทางเหนือจึงพัดลงล่าง เข้าหาเส้นศูนย์สูตร
- ซีกโลกใต้ – ลมเย็นกว่าจากทางใต้จึงพัดขึ้นบน เข้าหาเส้นศูนย์สูตร
เมื่อนำปัจจัยเรื่องโลกหมุนไปทางตะวันออกเข้ามาคิดร่วมด้วย บริเวณเส้นศูนย์สูตรอยู่ไกลจากแกนโลกมากกว่า วัตถุหมุนเร็วกว่าส่วนอื่นอยู่แล้ว (Coriolis effect) ทำให้ลมพัดเข้าหาเส้นศูนย์สูตร ตามไม่ทันการหมุนของเส้นศูนย์สูตร ลมจึงเฉียงไปทางตะวันตก (เพราะพื้นดินหมุนไปทางตะวันออกแล้ว)
ปัจจัยจาก Coriolis Effect ทำให้
- ซีกโลกเหนือ – ลมจึงพัดจากตะวันออกเฉียงเหนือ (Northeasterly) ไปทางตะวันตกเฉียงใต้
- ซีกโลกใต้ – ลมจึงพัดจากตะวันออกเฉียงใต้ (Southeasterly) ไปทางตะวันตกเฉียงเหนือ
ลมเหล่านี้เรียกว่า trade wind ที่ใช้เดินเรือในมหาสมุทรนั่นเอง (ไว้จะเขียนถึงเรื่องนี้ต่อไป)
ลมสองอันพัดมาเจอกันแถวๆ เส้นศูนย์สูตรพอดี ปะทะกันจึงกลายเป็นสภาพไร้ลม ที่เรียกว่า Intertropical Convergence Zone (ITCZ) ตามที่เขียนถึงไปแล้ว
ส่วนลมร้อนที่พัดขึ้นสูงนั้น ก็จะลอยเข้าแทนที่ลมเย็นที่พัดเข้าหาเส้นศูนย์สูตรในระดับต่ำกว่า (ลอยไปทั้งทางเหนือและทางใต้) ลอยไปเรื่อยๆ ราว 3,000 กิโลเมตร จนถึงบริเวณละติจูดที่ 30 (ทั้งเหนือและใต้) แล้วจึงตกลงมาต่ำ ทำให้บริเวณละติจูดที่ 30 มีความกดอากาศสูง (high pressure) กว่าบริเวณใกล้เคียง
เมื่อลมตกสู่ระดับต่ำแล้วก็จะไหลเวียนกลับมายังบริเวณเส้นศูนย์สูตรอีกครั้ง เป็นวัฏจักรวนเวียนไปเรื่อยๆ วัฏจักรนี้เรียกว่า Hadley cell หรือ Hadley circulation ตั้งชื่อตาม George Hadley นักวิทยาศาสตร์ที่ตั้งทฤษฎีเรื่องลมนี้ไว้เป็นคนแรก
ภาพจาก NOAA / Wikipedia
ขั้วโลก
อากาศบริเวณขั้วโลกทั้งเหนือและใต้นั้นเย็นจัด ส่วนอากาศในจุดที่ห่างจากขั้วโลกมาหน่อยนั้นอุ่นกว่า เลยเกิดปรากฏการณ์คล้ายกันคือ บริเวณละติจูดที่ 60 อากาศร้อนลอยตัวขึ้น อากาศเย็นจากขั้วโลกพัดออกมาแทนที่ เกิดเป็น loop เช่นเดียวกัน เรียกว่า Polar cell
ลมที่พัดออกมาจากขั้วโลกนั้นได้อิทธิพลจากการหมุนของโลก ทำให้พัดจากตะวันออกไปตะวันตก (เล็กน้อย ไม่เยอะเท่ากับบริเวณเส้นศูนย์สูตร) เรียกว่า Polar easterly
ภาพจาก Wikipedia
Ferrel Cell
เรารู้จัก Hadley cell และ Polar cell กันไปแล้ว บริเวณที่เหลืออยู่คือระหว่างละติจูดที่ 30-60 (middle latitudes) เป็นพื้นที่ซึ่งได้รับอิทธิพลจากทั้ง Hadley cell และ Polar cell
ลมที่ลอยสูงขึ้นบริเวณละติจูดที่ 60 ส่วนหนึ่งลอยไปทางขั้วโลก อีกทางลอยกลับไปที่ละติจูดที่ 30 แล้วไปปะทะกับลมร้อนจากเส้นศูนย์สูตร จากนั้นตกลงมาที่ผิวโลกในบริเวณละติจูดที่ 30 แล้ววนกลับไปยังละติจูดที่ 60 อีกรอบ
วัฏจักรนี้เรียกว่า Ferrel Cell ตั้งตามชื่อนักวิทยาศาตร์ William Ferrel ผู้ตั้งทฤษฎีเรื่องนี้เอาไว้
อย่างไรก็ตาม Ferrel Cell ไม่ได้แรงเท่ากับ Hadley Cell หรือ Polar Cell เพราะไม่มีพลังความร้อนหรือเย็นที่แข็งแรงเท่า มันจึงมีสถานะเป็น passive คือผันแปรตาม Cell ด้านข้างบน-ล่างที่แรงกว่า ตัวมันเองมีความแปรปรวนสูงกว่า
พอเอาเรื่อง Coriolis Effect มาพิจารณาร่วมด้วย พื้นโลกบริเวณละติจูดที่ 60 หมุนเร็วกว่าขั้วโลก เมื่อลมพัดไปทางขั้วโลก จึงล้ำหน้าไปทางตะวันออก กลายเป็นลมพัดจากตะวันตกไปตะวันออก (Westerly Wind)
ลมตะวันตก (Westerly) ในซีกโลกเหนือและใต้มีความแตกต่างกัน เพราะซีกโลกเหนือมีแผ่นดินเยอะกว่าซีกโลกใต้มาก ซีกโลกเหนือมีภูเขาสูงที่คอยกั้นลม ในขณะที่ซีกโลกใต้มีแต่ทะเลซะเกือบหมด ทำให้ลมตะวันตกของซีกโลกใต้นั้นพัดแรงกว่ามาก
กะลาสีเรือโบราณจึงมีคำเรียกลมตามละติจูดต่างๆ คือ
- 40 องศาใต้ = Roaring Fourties
- 50 องศาใต้ = Furious Fifties
- 60 องศาใต้ = Shrieking Sixties
ในรายละเอียดยังมีเรื่องความแรงของลมในแต่ละฤดูกาล (ที่ความร้อนและหนาวไม่เท่ากัน) แต่ถ้าเอาพอสังเขปก็เท่านี้ก่อน