ทำไมจึงมีฤดูร้อน

ฤดูร้อนอย่างเป็นทางการของประเทศไทย จะเริ่มตั้งแต่ต้นเดือนมีนาคมของทุกปีไปจนถึงกลางเดือนพฤษภาคม กินระยะเวลาราว 2 เดือนครึ่ง โดยในช่วงนี้เป็นช่วงที่โลกเคลื่อนที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์และประเทศไทยทำมุมตั้งฉากกับดวงอาทิตย์พอดี (เนื่องจากประเทศเราอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมาก) โดยเฉพาะเดือนเมษายนบริเวณประเทศไทย มีดวงอาทิตย์อยู่เกือบตรงศีรษะในเวลาเที่ยงวัน ช่วงหน้าร้อนนี้มักจะไม่มีลมจากฝั่งใดเข้ามาในประเทศไทยเลย ทำให้อากาศค่อนข้างร้อนอบอ้าว โดยอุณหภูมิอยู่ที่ระหว่าง 35 - 39.9 องศาเซลเซียส ส่วนถ้าอากาศร้อนจัด จะมีอุณหภูมิอยู่ที่ 40 องศาเซลเซียสขึ้นไป

แหล่งพลังงานความร้อนที่สำคัญที่โลกได้รับ คือ ดวงอาทิตย์ ซึ่งพลังงานความร้อนที่โลกได้รับนี้ ก่อให้เกิดกระบวนการต่าง ๆ ทางบรรยากาศของโลกมากมาย รวมตลอดถึงการเกิดฤดูกาลบนผิวพื้นโลกด้วยทั้งนี้เนื่องจากแกนโลกเอียงจากแนวดิ่ง 23 องศา ตลอดเวลาที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ นั่นคือ ขณะที่โลกเคลื่อนที่ไปก็เอียงไปด้วย โดยจะหันขั้วโลกเหนือและใต้เข้าหาดวงอาทิตย์สลับกัน ทำให้พลังงานความร้อน จากดวงอาทิตย์ที่ตกลงบนผิวพื้นโลกในรอบปี ในแต่ละพื้นที่ไม่เท่าเทียมกัน ขั้วโลกที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์จะได้รับพลังงานความร้อน จากดวงอาทิตย์มากกว่า จะเป็นฤดูร้อน ส่วนขั้วโลกที่หันออกจากดวงอาทิตย์ จะได้รับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์น้อยกว่า จะเป็นฤดูหนาว ดังภาพที่ 1

แนวโคจรของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้ามีอิทธิพลต่อมุมของลำแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิวโลก กล่าวคือบริเวณใดที่มีลำแสงตั้งฉากตกกระทบ บริเวณนั้นจะได้รับพลังงานความร้อน มากกว่าบริเวณที่มีลำแสงเฉียงตกกระทบ ทั้งนี้เพราะลำแสงเฉียงจะครอบคลุมพื้นที่ มากกว่าลำแสงตั้งฉากที่มีลำแสงขนาดเดียวกัน จึงทำให้ความเข้มของพลังงานความร้อน ในบริเวณที่มีลำแสงตั้งฉากตกกระทบ จะมากกว่าบริเวณที่มีลำแสงเฉียงตกกระทบ ดังแสดงในภาพที่ 2 นอกจากนี้ลำแสงเฉียง จะผ่านชั้นบรรยากาศที่หนากว่าลำแสงดิ่ง ดังนั้นฝุ่นละออง ไอน้ำในอากาศจะดูดกลืนความร้อนบางส่วนไว้และสะท้อนความร้อนบางส่วนออกไปยังบรรยากาศภายนอก จึงทำให้ความเข้มของพลังงานความร้อนที่ตกกระทบผิวพื้นโลกของลำแสงเฉียงน้อยลง เพราะฉะนั้นในฤดูหนาวอากาศจึงหนาวเย็น เพราะความเข้มของแสงอาทิตย์น้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับในฤดูร้อน เพราะได้รับแสงในแนวเฉียงตลอดเวลา

ภาพที่ 2 ลำแสงของดวงอาทิตย์ตกกระทบตั้งฉากกับผิวพื้นโลกได้ เฉพาะระหว่างเส้นละติจูด 23 องศา เหนือ ถึง 23 องศา ใต้เท่านั้น ดังนี้น

หากเราเฝ้ามองการเปลี่ยนแปลงของกลางวันกลางคืนตลอดในช่วง 1 ปี จะเห็นความยาวนานของกลางวันและกลางคืนเปลี่ยนไปในแต่ละวัน เหตุที่เป็นเช่นนี้เป็นผลมาจากแกนหมุนของโลกเอียง ทำให้แต่ละส่วนบนผิวโลกรับแสงอาทิตย์ในปริมาณที่แตกต่างกัน ความยาวนานของกลางวันกลางคืนจึงต่างกันด้วย บางช่วงทางซีกโลกเหนือได้รับแสงอาทิตย์นานกว่า แต่บางช่วงทางซีกโลกใต้ได้รับแสงอาทิตย์นานกว่า จึงเกิดฤดูกาลที่แตกต่างกันขึ้นบนโลก เราจะสังเกตได้ว่าในช่วงฤดูร้อน กลางวันจะยาวนานกว่ากลางคืน ดวงอาทิตย์จะขึ้นเร็วและตกช้า ส่วนในช่วงฤดูหนาว กลางคืนจะยาวนานกว่ากลางวัน โดยดวงอาทิตย์จะขึ้นช้าและตกเร็ว ดังรูปที่ 3

รูปที่ 3 แสดงตำแหน่งของโลกในช่วงฤดูร้อน (June หรือ Summer Solstice) และช่วงฤดูหนาว (December หรือWinter Solstice)

ในหนึ่งปีจะมีกลางวันและกลางคืนที่ยาวนานเท่ากัน 2 ครั้งเท่านั้น คือ ยาวนาน 12 ชั่วโมงเท่ากัน วันดังกล่าวเรียกว่า Equinox คำว่าequinoxมีรากศัพท์มาจากภาษาละติน 2 คำ คือ aequus แปลว่าเท่ากันและ nox แปลว่ากลางคืนดังนั้นจึงแปลรวมกันว่า“กลางวันยาวนานเท่ากับกลางคืน”ส่วนไทยเราเรียกว่า “วิษุวัต” แปลว่า "จุดราตรีเสมอภาค" หมายถึงช่วงเวลากลางวัน เท่ากับกลางคืนพอดี โดยเกิดในช่วงเริ่มต้นของฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง จึงเรียกว่า Vernal Equinox (วสันตวิษุวัต) และ Autumnal Equinox(ศารทวิษุวัต) ดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4 แสดงตำแหน่งของโลกในช่วงฤดูใบไม้ผลิ (March หรือ Vernal Equinox) และช่วงฤดูใบไม้ร่วง (September หรือAutumnal Equinox)

ในแต่ละวัน เรามองเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้าและตกในตอนเย็น รวมทั้งมองเห็นการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เสมือนเคลื่อนอยู่ในเส้นทางเส้นหนึ่ง เส้นทางดังกล่าวในทางดาราศาสตร์เรียกว่า “เส้นสุริยะวิถี” (ecliptic) เกิดจากการที่โลกหมุนรอบตัวเองและหมุนรอบดวงอาทิตย์ ส่วนการที่แกนหมุนของโลกเอียงจะทำให้เส้นศูนย์สูตรของโลกไม่อยู่ในแนวเดียวกับระนาบวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์หรือระนาบสุริยะวิถี (ecliptic plane) แต่จะตัดกับเส้นสุริยะวิถี เกิดจุดตัด 2 บริเวณ คือ vernal equinox และ autumnal equinox ดังแสดงในรูปที่ 5

รูปที่ 5 แสดงการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์บนระนาบสุริยะวิถี

เมื่อเรามองจากโลกจะเห็นเสมือนว่า ดวงอาทิตย์เคลื่อนจากจุด vernal equinox ช่วงวันที่ 20-21 มีนาคม ไปยังซีกโลกเหนือสุดที่จุด summer solstice ในช่วงวันที่ 20-21 มิถุนายน แล้วย้อนกลับลงมาที่จุด autumnal equinox ในช่วงวันที่ 22-23 กันยายนและเคลื่อนไปยังซีกโลกใต้สุดที่จุด winter solstice ในช่วงวันที่ 21-22 ธันวาคม แล้วย้อนกลับไปที่จุด vernal equinoxช่วงวันที่ 20-21 มีนาคมของปีถัดไป โดยจะมองเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ซ้ำเส้นทางเดิมถือว่าครบหนึ่งรอบใช้เวลา 1 ปีหรือประมาณ 365 วัน เกิดฤดูใบไม้ผลิ(vernal หรือ spring) ฤดูร้อน(summer) ฤดูใบไม้ร่วง (autumnal หรือ fall) และฤดูหนาว (winter) ตามลำดับแล้วกลับมาที่ฤดูใบไม้ผลิอีกครั้งเป็นวัฏจักรเช่นนี้เรื่อยไป ดังแสดงในรูปที่ 6

รูปที่ 6 กราฟแสดงการเคลื่อนที่ปรากฏของดวงอาทิตย์เมื่อมองจากโลกและการเกิดฤดูกาลในรอบปี

ฤดูกาลในโลก แบ่งออกตามโซนอากาศเป็น 2 เขตหลัก คือ

1.ฤดูกาลในเขตอบอุ่น (Temperate regions) และเขตหนาวหรือเขตขั้วโลก (Polar regions)(ตั้งแต่ละติจูดที่ 23 ½ องศาเหนือ ถึง 90 องศาเหนือ ในซีกโลกเหนือ (Northern hemisphere) และตั้งแต่ 23 ½ องศาใต้ถึง 90 องศาใต้ ในซีกโลกใต้ (Southern hemisphere) จะแบ่งออกเป็น 4 ฤดู ได้แก่ ฤดูใบไม้ผลิ (Spring) ฤดูร้อน (Summer) ฤดูใบไม้ร่วง (Fall) และฤดูหนาว (Winter) โดยจะมีระยะเวลาที่สลับกันระหว่างซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ ดังนี้

ฤดูใบไม้ผลิ (spring) / วสันตฤดู

แกนโลกจะเอียงเพิ่มขึ้นทำให้แสงของดวงอาทิตย์อยู่ตรงกับเขตอบอุ่นและเขตหนาว ทำให้กลางวันยาวกว่ากลางคืนในเขตนั้น เริ่มต้น 21 มีนาคมและสิ้นสุด 20 มิถุนายนในซีกโลกเหนือ และเริ่มต้น 21 กันยายน สิ้นสุด 20 ธันวาคมในซีกโลกใต้ธรรมชาติในฤดูใบไม้ผลิจะเต็มไปด้วยต้นไม้นานาพันธุ์ ผลิดอก ออกใบงดงาม เป็นช่วงเวลาแห่งความสดชื่นเบิกบานเป็นฤดูที่เต็มไปด้วยความมี

ฤดูร้อน (summer) / คิมหันตฤดู

เป็นฤดูที่มีอากาศร้อนที่สุดในปี โดยทั่วไป จะมีความร้อน และชื้นเป็นอย่างมาก โดยในตอนกลางวัน และเวลาตอนกลางวันจะยาวนานกว่ากลางคืน ฤดูร้อนในเขตอบอุ่นและเขตหนาวของซีกโลกเหนือจะอยู่ระหว่าง ฤดูใบไม้ผลิ และ ฤดูใบไม้ร่วง โดยทั่วไปในซีกโลกเหนือจะมีระยะเวลาตั้งแต่21 มิถุนายนถึง21 กันยายน และเริ่มต้น 21 ธันวาคม สิ้นสุด 20 มีนาคม ในซีกโลกใต้

ฤดูใบไม้ร่วง (fall) / สารทฤดู

อยู่ระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาว เริ่มต้น 22 กันยายน สิ้นสุด 20 ธันวาคมในซีกโลกเหนือ และเริ่มต้น 21 มีนาคม และสิ้นสุดลง 20 มิถุนายนในซีกโลกใต้ ใบไม้ในฤดูใบไม้ร่วงจะเปลี่ยนสี เนื่องมาจากในฤดูร้อนที่มีกลางวันยาวนานแต่กลางคืนสั้นนั้น มีแสงแดงและดินที่อุดมด้วยน้ำเพียงพอสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง แต่เมื่อฤดูใบไม้ร่วงย่างเข้ามา อากาศจะเริ่มเย็นลง กลางวันจะสั้นลงและกลางคืนจะยาวขึ้น การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้พืชทราบว่าฤดูกาลกำลังจะเปลี่ยนและเป็นสัญญาณเตือนให้พืชเตรียมตัวสำหรับสภาพอากาศอันเลวร้ายและหนาวจัดของฤดูหนาวที่พืชไม่มีน้ำและแสงเพียงพอสำหรับการสร้างอาหารอีกต่อไป เพื่อความอยู่รอดพืชจึงต้องสลัดใบของมันทิ้งไปเพื่อลดการใช้พลังงาน นำไปสู่การเปลี่ยนสีของใบไม้

ฤดูหนาว (winter) / เหมันตฤดู

เป็นฤดูกาลที่มีอุณหภูมิต่ำที่สุดในรอบปีระยะเวลาเริ่มต้น 21 ธันวาคม ถึง 20 มีนาคม ในซีกโลกเหนือ และเริ่มต้น 21 มิถุนายน สิ้นสุด 20 กันยายน ในซีกโลกใต้ในซีกโลกใต้ ในประเทศเขตอบอุ่นสภาพภูมิอากาศในฤดูหนาวจะแห้ง และท้องฟ้าโดยทั่วไปมักจะเป็นสีฟ้าสภาพแวดล้อมโดยทั่วไปเต็มไปด้วยสีขาวโพลนของหิมะ ในแถบประเทศที่มีภูเขาสูงจะมีหิมะปกคลุมภูเขาอยู่ขาวนวลแม่น้ำลำคลอง และทะเลสาบ บางแห่งจะกลายเป็นน้ำแข็ง

รูป 4 ฤดูในประเทศญี่ปุ่น (เขตอบอุ่น)

รูป 3 ฤดูในประเทศไทย (เขตเส้นศูนย์สูตร)

2.ฤดูกาลในบริเวณที่อยู่ใกล้ ๆ เส้นศูนย์สูตรในเขตร้อนคือ ตั้งแต่เส้นศูนย์สูตรถึง 23 ½ องศาเหนือในซีกโลกเหนือ และ 23 ½ องศาใต้ในซีกโลกใต้ (รวมทั้งประเทศไทย) จะแบ่งออกเป็น 3 ฤดู ได้แก่ ฤดูร้อน (Dry hot season) ฤดูหนาว (Dry cool season) รวมกันเรียกว่า ฤดูแล้ง (Dry season) ยาวนาน 6 เดือน และฤดูฝน (Wet season) ยาวนานอีก 6 เดือน ดังนี้

ฤดูร้อน

เริ่มตั้งแต่กลางเดือนกุมภาพันธ์ถึงประมาณกลางเดือนพฤษภาคม เป็นช่วงที่มีท้องฟ้าแจ่มใสที่สุดแต่มีอุณภูมิสูงที่สุด น้ำในแม่น้ำบางแห่งลดลงและแห้งขอดและมีอากาศร้อนจัดโดยทั่วไป และจะร้อนมากที่สุดในเดือนเมษายน แม้ว่าโดยทั่วไปอากาศจะร้อนและแห้งแล้ง แต่ในบางครั้งอาจมีมวลอากาศเย็นจากประเทศจีนแผ่ลงมาถึงประเทศไทยตอนบน ทำให้เกิดการปะทะกันระหว่างมวลอากาศเย็นที่แผ่ลงมากับมวลอากาศร้อนที่ปกคลุมอยู่เหนือประเทศไทย ส่งผลให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนองและลมกระโชกแรง หรืออาจมีลูกเห็บตกลงมาด้วย พายุฝนฟ้าคะนองที่เกิดขึ้นในฤดูนี้เรียกว่า “พายุฤดูร้อน”

ฤดูฝน

เริ่มตั้งแต่กลางเดือนพฤษภาคมถึงประมาณกลางเดือนตุลาคม (ประมาณ 5 เดือน)ฤดูนี้จะเริ่มเมื่อมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ซึ่งเป็นลมชื้นพัดปกคลุมประเทศไทย ทำให้มีฝนตกชุกโดยทั่วไป แบ่งออกเป็นช่วงเวลา ดังนี้

– ช่วงต้นเดือนพฤษภาคมร่องความกดอากาศต่ำจะพาดผ่านภาคใต้แล้วจึงเลื่อนขึ้นไปทางเหนือตามลำดับ จนถึงปลายเดือนมิถุนายนจะพาดผ่านอยู่บริเวณประเทศจีนตอนใต้ทำให้ฝนในประเทศไทยลดลงระยะหนึ่ง เรียกว่า “ฝนทิ้งช่วง” ประมาณ 1 – 2 สัปดาห์หรือบางปีอาจนานนับเดือน

-ในเดือนกรกฎาคมร่องความกดอากาศต่ำ จะเลื่อนกลับลงมาจากทางตอนใต้ของประเทศจีน พาดผ่านบริเวณประเทศไทยอีกครั้ง ทำให้มีฝนชุกต่อเนื่อง และปริมาณฝนเพิ่มขึ้น

-ช่วงเดือนตุลาคมลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ พัดเข้ามาปกคลุมประเทศไทย แทนที่มรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ในเขตภูมิภาคตอนบนของประเทศโดยเฉพาะภาคเหนือและภาคตะวันออกเฉียงเหนือจะเริ่มมีอากาศเย็นและฝนลดลง ส่วนในภาคใต้จะมีฝนตกชุกต่อไปจนถึงเดือนธันวาคม และอาจตกหนักมากจนถึงขั้นเกิดอุทกภัย

-ในช่วงกลางเดือนตุลาคมถึงกลางเดือนพฤศจิกายน จะเป็นช่วงเปลี่ยนฤดูจากฤดูฝนเป็นฤดูหนาว มีอากาศแปรปรวน ไม่แน่นอน อาจเริ่มมีอากาศเย็น หรืออาจยังมีฝนฟ้าคะนอง เรียกว่า “ระยะเปลี่ยนจากฤดูฝนไปฤดูหนาว”

ฤดูหนาว

เริ่มตั้งแต่กลางเดือนตุลาคมถึงประมาณกลางเดือนกุมภาพันธ์ เป็นระยะที่ขั้วโลกใต้หันเข้าหาดวงอาทิตย์ ตำแหน่งลำแสงของดวงอาทิตย์ทำมุมฉากกับผิวพื้นโลกขณะเที่ยงวันจะอยู่ทางซีกโลกใต้ ทำให้ลำแสงที่ตกกระทบกับพื้นที่ในประเทศไทยเป็นลำแสงเฉียงตลอดเวลา ทำให้อากาศในประเทศไทยหนาวเย็นโดยทั่วไป เว้นแต่ในภาคใต้จะไม่ค่อยหนาวนัก และบริเวณชายฝั่งตะวันออกของภาคใต้จะมีฝนตกชุกในช่วงนี้

ฤดูกาลจึงอาจหมายถึง ช่วงในแต่ละปีที่แบ่งตามสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป เกิดขึ้นจากการโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลก โลกจะเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ตลอดเวลาขณะเดียวกันโลกก็หมุนรอบตัวเอง โดยหมุนจากตะวันออกไปตะวันตก โดยที่แกนของโลกเอียงทำมุม 23 1/2 องศาตลอดเวลา การโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลกทำให้บริเวณต่าง ๆ ได้รับแสงสว่างและความร้อนไม่เท่ากัน ทำให้เกิดฤดูกาลสับกันไปในเวลา 1 ปี หรือ 365 วัน เมื่อรอบโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 1 รอบ