โลกเรา นั้นประกอบไปด้วย ไนโตเจน (nitrogen) 78% , อ๊อกซิเจน (oxygen) 21% และ ก๊าซอื่น 1% (Argon, Carbon Dioxide, Neon, Helium)

ชั้นบรรยากาศโลกเรานั้นมีการแบ่ง บรรยากาศออกเป็นชั้นๆ โดยในแต่ละชั้นก็มี คุณลักษณะที่แตกต่างกันออกไป ดังนี้

ชั้น โทรโปสเพีย (Troposphere) เป็นชั้นบรรยากาศที่อยู่ใกล้ พื้นผิวโลกมากที่สุด โดยชั้นนี้ จะเริ่มจากพื้นผิวโลก ขึ้นไปจนถึงความสูง ประมาณ 6 หรือ 7 ไมล์

ชั้น โทรโปพาส (Tropopause) เป็นชั้นบรรยากาศ บางๆ อยู่เหนือ ชั้นบรรยากาศ โทรโปสเพีย

การหมุนเวียน ของบรรยากาศ ขณะนี้ท่านจะได้ ทราบถึง หลักพื้นฐานของการ เกิดการเคลื่อนไหว ของบรรยากาศ และนี้ เป็นข้อมูลที่จะทำให้ เราทราบว่า ปรากฏการธรรมชาติ ที่เราเรียกว่า ลม นั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร และทำไม จึงมีความเร็ว และทิศทางที่แตกต่างกัน Convection คือความร้อนที่ มีอุณหภูมิที่ไม่เท่ากัน บนพื้นผิวโลก เป็นพลังงานหลัก ที่ทำให้ บรรยากาศ เกิดการเคลื่อนไหว โดยบริเวณที่มีความร้อนกว่า ก็จะลอยขึ้น และบริเวณที่มี อุณหภูมิต่ำกว่าก็จะลอย เข้ามาแทนที่ จึงทำให้เกิดการหนุนเวียน (circulation) การหมุนเวียนของ อากาศนี้เอง ที่ทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อน ไปยังที่ต่างๆ (convection) การเรียนรู้กระบวนการ ของ convection จะช่วยให้เรา ได้ทราบว่าเกิดอะไรขึ้นบ้าง เมื่อ อากาศความร้อน ลอยขึ้น และ อากาศเย็น ลอยมาแทนที่ ก็คือ เมื่ออากาศ มีความร้อน อณูของอากาศก็ จะกระจายออก ทำให้ความหนาแน่นของอากาศ เบาบาง กว่าอากาศรอบๆ และอากาศที่มีความเย็น จะทำให้อณูรวมตัวกันมากขึ้น ทำให้มีความหนาแน่น มาก กว่าอากาศที่ร้อน เป็นผลให้อากาศที่เย็น หนักและจะเข้าแทนที่อากาศที่ร้อน ซึ่งเบากว่า และลอยตัวขึ้น

ความกด อากาศเราได้ทราบ มาแล้วว่า ความร้อนที่ไม่เท่ากัน บนพื้นผิวต่างๆ บนโลก ทำให้เกิด ความหนาแน่นของ อากาศ และ การเคลื่อน ไหว ที่แตกต่างกันออกไป และด้วยเหตุผลเดียวกันนี้เองที่ทำให้เกิด ความแตกต่างของ ความกดอากาศ ด้วย จากการที่เราได้รับรายงาน จากสถานี ตรวจอากาศ ในที่ต่างๆ ที่รายงานความ กดอากาศ ที่มีความแตกต่างกัน ก็มาจากเหตุ นี้เช่นเดียวกัน ในการรายงานความกดอากาศนั้น เราจะมีการ วาดเส้น ความกดอากาศลงบนแผนที่ อากาศ โดยที่เส้นนี้ จะบอกถึงความกดอากาศ ที่เส้นนี้ลากผ่านไป เราเรียกเส้นนี้ว่า "ไอโซบาร์" (isobars) โดยมีหน่วยวัดเป็น "มิลลิบาร์" (millibars) และตามปกติแล้ว การวาดเส้น isobars นี้จะวาดในช่วง 4 millibars ดังนั้นเมื่อเรา เห็น เส้น isobars นี้หากกัน แล้วแสดงว่า ความกดอากาศน้อย เมื่อเราเห็น เส้น isobars นี้อยู่ชิดกัน มาก แสดงว่า มีความกดอากาศมาก

Coriolis Force ถ้าหากโลก ไม่หมุน รูปแบบของ ความกดอากาศ และลมก็คงจะมีลักษณะ เคลื่อนจาก ความกดอากาศสูง มาต่ำ แต่เนื่องจากโลกมีการหมุน จึงทำให้เกิดแรงอื่น ที่มากระทำ ต่อการ เคลื่อนที่ของ อากาศ เราเรียกแรงนี้ว่า "Coriolis" แรง coriolis นี้เป็นผลมาจาก ความแตกต่างของ ความเร็วในการหมุนของโลก ระหว่าง บริเวณ เส้นศูนย์สูตร กับ บริเวณขั้วโลก โดยที่บริเวณเส้นศูนย์สูตร จะมีความเร็วมากกว่า บริเวณขั้วโลก ซึ่งในความจริงแล้วบริเวณ เส้นศูนย์สูตร จะมีความเร็ว ประมาณ 900 Knots, ในขณะที่บริเวณ เส้นศูนย์สูตร จะมีความเร็ว ใก้ล ศูนย์ Knots หากมีอากาศที่อยู่ใก้ลกับผิวโลก ก็จะถูกดูดเอาไว้ด้วยแรง ดึงดูดของโลก ดังนั้นเมื่อมีการ เคลื่อนที่ตามปกติ ของอากาศประกอบ กับแรง coriolis มากระทำให้เกิด การเคลื่อน ที่ของอากาศ ไปทาง ขวาสำหรับบริเวณ ซีกโลกเหนือ และไปในทิศทาง ซ้ายสำหรับบริเวณ ซีกโลกใต้

ลม และรูปแบบของลม แนวความกดอากาศ และ แรง Coriolis รวมกัน ทำให้เกิด ลมโดยแนวความกดอากาศ จะทำให้เกิดแรง ในการเคลื่อนที่ จาก ความกดอากาศสูง มายัง บริเวณความกดกาศต่ำ เมื่อ อากาศเริ่มเคลื่อนที่ แรง coriolis ก็จะมีผลต่อการเคลื่อนที่ นี้หาก เป็นซีกโลกเหนือ ก็จะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ไปทาง ขวา ซึ่งเป็น ผลให้ เกิดการ หมุนตามเข็มนาฬิกา รอบๆบริเวณความกดอากาศสูง และจะหมุนอยู่เช่นนี้ จนกว่า แรงของแนวความกดอากาศ กับ แรง coriolis เท่ากันจึงจะทำให้ เกิดการ ไหลของลมขนาน ไปกับเส้น isobars , ในบริเวณที่มีความกดอากาศ ต่ำจะมีการไหลของลมรอบๆ บริเวณนี้ ในทิศทาง ทวนเข็มนาฬิกา นอกจากนี้ ถ้าลมที่อยู่ ต่ำกว่า 2,000 ฟุต เหนือพื้นดิน ความฝืดที่เกิด จากพื้นผิวของโลก ก็มีผลทำให้ ความเร็วของลมช้าลง และทำให้ลมเปลี่ยนทิศทางได้เช่นกัน

รูปแบบของลม (Wind patterns)

Global Wind Patternsมีลักษณะการพัด หรือการเคลื่อนที่ ดังที่กล่าวมาแล้ว คือเกิดจาก แรงสองแรง คือ แรง Coriolis และ แนวความกดอากาศ รวมไปถึงอิทธิพลของ พื้นผิวของโลกด้วย

รูปแบบ ลมท้องถิ่น (Local wind patterns)ได้แก่ ลมบก ลมทะเลเป็นลมที่เกิดจาก การถ่ายเทความร้อนบริเวณชายหาด ,ชายฝั่งที่มีการ ถ่ายเทความร้อน/เย็นได้เร็วกว่า ผิวน้ำ ดังนั้นในเวลากลางวันผิวดินจะร้อนกว่าผิวน้ำ ก็จะทำให้ เกิด ลมทะเล (sea breeze) คือความร้อนที่พื้นดินจะลอยตัวสูงขึ้น และความเย็นจากผิวน้ำก็จะเคลื่อนเข้ามาแทนที่ จึงเกิดเป็นลมที่พัดเข้าหาฝั่ง , ในเวลากลางคืน ผิวดินจะเย็นเร็วกว่าผิวน้ำ จะทำให้ ความร้อนที่ผิวน้ำลอยตัวขึ้น และความเย็นจากพื้นดิน จะลอยมาแทนที่ จึงเกิดเป็น ลมบก (Land breeze) คือลมที่พัดจากฝั่งออกไปในทะเล ลมหุบเขา ,ภูเขาเป็นลมที่เกิดจาก การถ่ายเทความร้อน ของอากาศที่อยู่ใกล้พื้นผิวของ ภูเขา ในเวลากลางวัน พื้นผิวของภูเขาจะได้รับความร้อน จากดวงอาทิตย์ และความเย็น ที่ปกคลุม อยู่บริเวณภูเขา จะไหลขึ้นไปแทนที่ อากาศที่ร้อน ซึ่งอยู่บนยอดเขา เราเรียกลมนี้ว่า valley wind ในเวลากลางคืน พื้นผิวด้านบน ภูเขาจะเย็นเร็วกว่า ด้านล่าง จึงทำให้เกิดการไหล จากบนลงล่าง เราเรียก ลมนี้ว่า mountain wind ลมคาตาบาติก (Katabatic winds)เป็นชื่อที่หมายถึงลม ชนิดอื่นๆ ที่มีทิศทางการพัดลง

ความชื้นสภาพอากาศนั้น จะเป็นอย่างไร ขึ้นอยู่กับจำนวนของความชื้นที่มีอยู่ในอากาศ เป็นสำคัญ ถ้าหากอากาศแห้ง ก็จะทำให้สภาพอากาศดี แต่ถ้า อากาศมีความชื้นสูง จะทำให้สภาพอากาศไม่ดีไปด้วย

Weather Patterns
ในส่วนที่ผ่านมา เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับพื้นฐาน ของอากาศกันแล้ว ในส่วนนี้เราจะได้ ทราบถึง คุณลักษณะของ สเถียรภาพของอากาศ และ ไม่มีสเถียรภาพของอากาศ หากเราได้ทราบในเรื่องเหล่านี้แล้วจะทำให้เรา สามารถประมาณการณ์ ได้ว่าเมื่อไหร่ อากาศจะมีสเถียรภาพ หรือ ไม่มีสเถียรภาพ เพื่อการเตรียมตัวที่ดี ในการปฏิบัติการในการบิน
การมีสเถียรภาพ ของอากาศคือ การที่ อากาศมีความเคลื่อนไหว ในแนวตั้งน้อย หมายถึงการที่ อากาศมีการเคลื่อนไหว ขึ้น หรือ ลง แบบสัมพันธกัน นี่คือสิ่งที่สำคัญ เนื่องจาก การที่อากาศมีสเถียรภาพ คือมีการเคลื่อนไหวในแนวตั้ง น้อยแล้วยังทำให้ไม่เกิด เฆมในรูปแบบต่างๆ ด้วย อากาศที่ไม่มีสเถียรภาพ (Unstable air) คืออากาศที่มีแนวโน้ม ที่จะเกิด การเคลื่อนไหวในแนว ตั้ง ซึ่งถือว่าเป็น การเริ่มที่สำคัญที่ทำให้เกิด เฆม ที่สามารถพัฒนาไปเป็น อากาศปั่นป่วน, และอากาศที่อันตรายได้ การที่จะทำให้เราทราบว่า อากาศจะมี สเถียรภาพหรือไม่ เราจะต้องมีความรู้เกี่ยวกับ ความสัมพันธของ อุณหภูมิ และ ความชื้น

อุณหภูมิ และ ความชื้นอุณหภูมิ เป็น ตัวหลักที่มีผลต่อ สเถียรภาพของอากาศ จากที่ได้กล่าวมาแล้วว่า เมื่อเกิดความความร้อนขึ้นบนพื้นผิวโลก จะทำให้เกิด ความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศที่แต่กัน อันเนื่องมาจากความร้อนที่แตกต่างกันบน พื้นผิวโลกแล้วทำให้เกิดการเคลื่อนที่ขึ้นของอากาศที่ร้อนกว่า และการเข้าแทนที่ของอากาศที่เย็นกว่า สเถียรภาพของ อากาศ จะลดลง เนื่องจาก ความร้อนจากด้านล่าง ในช่วงที่ พระอาทิตย์ขึ้น

ความชื้นก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่ง ที่มีผลต่อการมีสเถียรภาพ ของอากาศ เนื่องจากหยดน้ำในอากาศที่เบากว่าอากาศ ซึ่งเป็นตัวทำให้ เกิดความชื้นในอากาศ เพิ่มขึ้น จึงทำให้ความหนาแน่นของ อากาศลดลง ซึ่งจะเกิดขึ้นในช่วงพระอาทิตย์ขึ้น ในทางตรงกันข้าม หากความชื้นในอากาศ ลดลง ความหนาแน่นของอากาศก็จะมากขึ้น ซึ่งจะเกิดในช่วงพระอาทิตย์ตก

ผลของ ทั้งอุณหภูมิ และความชื้นเป็นตัวแปรที่จะทำให้ สภาพอากาศมีสเถียรภาพหรือไม่ ปกคุมพื้นที่มากน้อยเพียงใด จนไปถึงการเกิดชนิดของสภาพอากาศ เราสามารถจะเห็นได้จาก การที่ในอากาศ ที่ร้อน และมีความชื้นสูง ในเขตอากาศของซีกโลกเขตร้อน ในวันที่เกิด ฟ้าคะนอง เป็นตัวอย่างที่ดีอันหนึ่งของ สภาพอากาศที่ ไม่มีสเถียรภาพ และในวันที่ ที่อากาศมีความเย็น และแห้ง จะมีการเคลื่อนไหวของอากาศใน ทางแนวตั้งน้อย แสดงว่าสภาพอากาศนั้น มีสเถียรภาพ

คุณลักษณะ ของ อากาศที่ มีสเถียรภาพ กับ ไม่มีสเถียรภาพ
อากาศ ที่มีสเถียรภาพ อากาศ ที่ไม่มีสเถียรภาพ
เมฆ กินพื้นที่กว้าง มีการก่อตัวทางแนวตั้ง
ฝน มีหยดน้ำ เล็กน้อยในหมอก และในระดับเมฆ มีฝนตกหนัก ปกติจะมีลูกเห็บด้วย
การมองเห็น คงที่เป็นระยะเวลานาน แย่มาก ในขณะฝนตก หรือในฝนฟ้าคะนอง จะดีบ้างในกรณีอื่น
อากาศปั่นปวั่น ปกติมีน้อย หรือไม่มีเลย ปานกลางถึงหนักมาก
น้ำแข็ง มีอยู่บ้างในระดับความสูงปานกลาง มีพอสมควร ไปจนถึงมาก
อื่นๆ หมอก น้ำค้าง ลมกรรโชก ถึงสูงมาก มีลมโทนาโดขนาดเบา

เฆม และชนิดของ เฆมเมฆ เป็นตัวที่แสดงถึงสภาพอากาศ ว่าขณะนั้นมีสภาพอากาศเป็นเช่นไร เพื่อใช้ในการตัดสินใจ ว่าจะทำการบินได้หรือไม่ เมฆคือ ความชื้น มีความหนาแน่น มากจนการทั่งสามารถมองเห็นได้ โดยมีจุดใจกลาง (nuclei) ที่ประกอบไปด้วย ฝุ่นละออง, เกลือ, และเศษละอองต่างๆ มารวมตัวกับ ไอน้ำในอากาศ ความชื้น แล้วก่อตัวใหญ่ขึ้น จนกระทั่งเป็น รูปร่างต่างๆ

สภาพอากาศอันตราย (Weather Hazards)

วงจรการเกิด พายุฝนฟ้าคะนองมีสถานะการเกิด อยู่ด้วยกัน สาม สถานะ คือ

1. พายุฝนฟ้าคะนอง ก่อตัว (Cumulus) ในช่วงนี้ จะเริ่มเกิดมีแรงยก (updrafts) ของอากาศ เกิดขึ้นและอากาศมีความเย็นมากขึ้นจนกระทั้งถึงจุด เยือกแข็ง หรือเกิดการอัดตัวของน้ำเป็นน้ำแข็ง หรือเป็นเก็ดน้ำแข็ง ในช่วงนี้จะยังไม่มีน้ำฟ้าตกลง มาเนื่องจากมีแรงยกสูงมี อัตราการโตของ ก้อนเมฆ จะอยู่ประมาณ 3,000 ฟุตต่อนาที (f.p.m)

2. พายุฝนฟ้าคะนอง เต็มที่ (Mature) เมื่อการเจริญเติบโตของ เมฆเต็มที่แล้วอันเนื่องมาจาก แรงแยก ฝนจะเริ่มตก การเคลื่อนที่ลงนี้เป็น สัญญาณให้เรารู้ว่าเขาสู่ สถานะ mature แล้วผลก็คือเกิดแรงเคลื่อนที่ลง (downdraft) ที่ความเร็ว ประมาณ 2,500 ฟุตต่อนาที เกิดลมกรรโชกที่พื้นผิว และลมกรรโชกที่บริเวณขอบ มีฟ้าคะนอง อากาศหมุนวน แปรปวน เมฆมีรูปร่างเป็นทรงกลม หลายลักษณะ มีแรงยกต่อเนื่อง มีความเร็วประมาณ 6,000 ฟุตต่อนาที

3. พายุฝนฟ้าคะนอง สลายตัว (Dissipating) ส่วนปลายสุดของ เมฆจะมีลักษณะเป็นรูปทั่ง โดยมีปลายชี้ไปในทิศทางเดียวกับลม

อากาศปั่นปั่วน (Turbulence) ชนิดต่างๆเราจะมาทำความรู้จัก อากาศปั่นปั่วนชนิดต่างๆ ซึ่งเป็นอากาศที่มีความเกี่ยวข้องกับ พายุฝนฟ้าคะนอง อากาศที่จัดว่าเป็นอันตรายนั้น มีสาเหตุมาจาก อากาศปั่นปั่วนทั้งสิ้น โดยอากาศปั่นปั่วนนี้ประกอบไปด้วย wind shear, convective currents, obstructions to wind flow, clear air turbulence, และ wake turbulence ผลจากอากาศปั่นปั่วนเหล่านี้ มีหลากหลาย ตั้งแต่ การกระแทกเบาๆ (light bumps) ไปจนกระทั้ง รุนแรงถึงขึ้น ทำให้เกิดความเสียหายกับโครงสร้างของเครื่องบิน เลยทีเดียว เราจะต้องเรียนรู้เพื่อที่จะหลีกเลี่ยง หรือทำให้เกิดผลของ อากาศปั่นปั่วนนี้น้อยที่สุด ถ้าเราต้องเข้าไปอยู่ใน อากาศปั่นปั่วนนี้ ให้ทำการบินตามข้อกำหนดในคู่มือ ของเครื่องบินนั้น รักษา การบินระดับ และความสูงไว้ หากเราพบลมกรรโชค ในขณะร่อนลงสนาม (approach to landing) ให้ทำการร่อนลงแบบ มีกำลังเครื่องยนต์ โดยใช้ความเร็วสูงกว่าความเร็ว ร่อนลงปกติ

WIND SHEAR เป็นลมที่มีการเปลี่ยนทิศทาง และความเร็วลมได้อย่างรวดเร็ว สามารถเกิดขึ้นได้ทุกความสูง เรามักจะพบ wind shaer ที่อยู่ใกล้กับพื้นผิวนี้ได้ในบริเวณด้านหน้า ของ พายุฝนฟ้าคะนอง

MICROBURSTS เป็นลมที่มีแรงในการเคลื่นที่ลง เฉพาะท้องถิ่น เกิดขึ้น กินบริเวณเล็กๆประมาณ 2 ไมล์ ที่เกิดขึ้นบริเวณพื้นผิว มีความเร็วลมสูงสุดประมาณ 150 Knots เวลาที่เกิดประมาณ 2 ถึง 5 นาทีเท่านั้นแต่ นับว่าเป็นอันตรายต่อ เครื่องบินมาก ไม่ ว่าจะเป็นขณะวิ่งขึ้น หรือ ร่อนลงสนาม

DOWNBURSTS มีลักษณะคล้ายกับ microbursts แต่การเกิดจะกินเวลา และพื้นที่มากว่า คือกินพื้นมากกว่า 10 ไมล์ และมีระยะเวลาการเกิดยาวนาน มากกว่า 30 นาที

OBSTRUCTIONS TO WIND FLOW เมื่อสิ่งกีดขวาง เช่นตึก หรือ พื้นผิวที่ไม่ราบเรียบ ด้วยลมที่พัดมาปกติ เมื่อผ่าน สิ่งเหล่านี้จะทำให้เกิดกาศที่ปั่นปั่วนได้ อากาศปั่นปั่วนประเภทนี้ อาจจะเรียกว่า mechanical turbulence

CLEAR AIR TURBULENCE (CAT) ตามปกติเราจะ พบที่ความสูงมากๆ แต่ก็สามารถเกิดขึ้นได้ทุก ความสูงเช่นกัน และเนื่องจากเราไม่สามารถจะมองเห็นได้ จึงทำให้ไม่สามารถเตือนได้ สาเหตุที่เกิดจะมาจาก wind shear , convective currents, หรือ obstructions to normal wind flow ปกติแล้วเราจะพบ ใน หรือใกล้กับ JET STREAM

WAKE TURBULENCE เมื่อเครื่องบิน สร้างแรงยก จะมีอากาศที่แยกออกมาบริเวณปลายปีก อันเกิดจากการที่ แรงยกจำนวนหนึ่งจากทางด้านล่าง ของปลายปีก ที่ดันขึ้นไป โดยมีแรกยกที่น้อยกว่าซึ่งที่ด้านบนของปลายปีกมาปะทะกันจึงทำให้เกิด เป็นอากาศ ที่หนุนวนอยู่บริเวณปลายปีกของเครื่องบิน เราเรียกอากาศเช่นนี้ว่า wigtip vortices หรือ wake turbulence ซึ่งขนาดที่จะเกิดขึ้นนั้นก็ ขึ้นอยู่กับ น้ำหนัก, ความเร็ว ของเครื่องบินนั้นๆ หากเครื่องบิน หนักมาก ก็จะจำให้เกิด อากาศหนุนวน หรือปั่นปั่วนที่มากตามไปด้วย การหลีกเลี่ยง เมื่อต้อง ร่อนลง ข้างหลังเครื่องบินใหญ่ ให้รักษา glide path ให้อยู่เหนือ เครื่องบินใหญ่นั้น และให้สัมผัสพื้น หลังจากจุดสัมผัสพื้นของเครื่องบินใหญ่ นั้น