อัตราเปลี่ยนของอุณหภูมิตามความสูง - อ่านสารานุกรมไทย

          เราคงเคยเห็นอยู่เสมอว่า   เมื่อเราปล่อยลูกโป่งขึ้นไปสูงๆ  ลูกโป่งจะขยายตัวใหญ่ขึ้นเมื่อลอยสูงขึ้น    ทั้งนี้เพราะความกดของอากาศในระดับสูงมีน้อยกว่าระดับต่ำ  ในที่สุดเมื่อลูกโป่งลอยสูงขึ้นไปมากๆ  ก็จะแตกมวลของอากาศก็เช่นเดียวกัน   เมื่อเคลื่อนตัวไปตามบริเวณที่มีความกดของอากาศต่ำกว่าก็จะขยายตัวออก การขยายตัวของอากาศนี้จะทำให้อุณหภูมิลดลง    เมื่ออากาศแห้งเคลื่อนตัวสูงขึ้น ๑  กิโลเมตร อุณหภูมิจะลดลงประมาณ๑๐°ซ.ในทำนองเดียวกันเมื่ออากาศแห้งเลื่อนต่ำลง ๑ กิโลเมตร อุณหภูมิจะร้อนขึ้น ๑๐°ซ.ซึ่งค่านี้ก็คืออัตราการเปลี่ยนของอุณหภูมิ  ตามความสูงของอากาศแห้ง (dry  adiabatic lapserate)  การขยายตัวของอากาศในลักษณะซึ่งไม่มีการถ่ายเทความร้อนระหว่างมวลอากาศนั้นกับสิ่งแวดล้อมนี้เรียกว่า  "การขยายตัวแบบเอเดียแบติค"  (adiabatic expansion)  การขยายตัวหรือหดตัวดังกล่าวมานี้  เรากล่าวถึงเฉพาะอากาศแห้งซึ่งไม่มีไอน้ำปนอยู่ด้วยเท่านั้น
          ตามธรรมดาแล้ว     บรรยากาศของเราย่อมมีไอน้ำปนอยู่ด้วยเสมอ   เมื่ออากาศอิ่มตัวด้วยไอน้ำ (หมายถึงความชื้นสัมพัทธ์มีค่าเท่ากับ  ร้อยละ ๑๐๐) อากาศที่ลอยขึ้นและขยายตัวจะเย็นลง แต่อัตราเปลี่ยนของอุณหภูมิตามความสูง   จะมีค่าไม่เท่ากับ ๑๐°ซ. ต่อ๑ กิโลเมตร หรือไม่เท่ากับอัตราเปลี่ยนเอเดียแบติคของอากาศแห้ง  แต่จะมีค่าเฉลี่ยประมาณ ๖.๕°ซ. ต่อ ๑ กิโลเมตร  ทั้งนี้เป็นเพราะว่าเมื่ออากาศซึ่งอิ่มตัวด้วยไอน้ำลอยขึ้นจะขยายตัวและเย็นลง  ไอน้ำในอากาศจะกลั่นตัวรวมตัวกันเป็นเมฆ การรวมตัวเป็นเมฆนี้จะคายความร้อนแฝงออกมา (ประมาณ ๖๐๐ แคลอรี่ต่อไอน้ำ ๑ กรัม) ความร้อนแฝงนี้ก็จะทำให้อุณหภูมิอุ่นขึ้นและทำให้อัตราเปลี่ยนเอเดียแบติคของอากาศลดน้อยลง ซึ่งเป็นอัตราเปลี่ยนของอุณหภูมิของอากาศชื้น (moist  adiabatic  lapse  rate)
          อัตราเปลี่ยนของอุณหภูมิตามความสูงนี้   มีความสำคัญเกี่ยวกับเสถียรภาพหรือการทรงตัวของบรรยากาศ  คำว่าเสถียรภาพของบรรยากาศหมายถึงอากาศเมื่อถูกทำให้เคลื่อนตัวแล้วจะพยายามกลับมาที่เดิมไม่ทำให้การเคลื่อนตัวแผ่ขยายเพิ่มขึ้น การไม่มีเสถียรภาพหรือไร้เสถียรภาพของอากาศ   หมายถึงอากาศเมื่อถูกเคลื่อนตัวแล้ว การเคลื่อนตัวแผ่ขยายเพิ่มมากขึ้นอีก  เช่น อากาศที่จะเกิดพายุฟ้าคะนองได้จะต้องเป็นอากาศชื้น และไร้เสถียรภาพ
          ในภาพข้างล่าง  เราจะเห็นได้ว่าเมื่ออากาศพัดผ่านภูเขาและลอยตัวขึ้น เมฆที่เกิดจากอากาศซึ่งมีเสถียรภาพ    มักจะเป็นเมฆชนิดชั้นตามแนวนอนและไม่ก่อตัวตามแนวตั้งมาก แต่มวลอากาศชนิดไร้เสถียรภาพหรือไม่มีการทรงตัว   เมฆที่เกิดขึ้นจะก่อตัวสูงในแนวตั้ง  และเป็นเมฆชนิดที่ทำให้เกิดฝน
 
แสดงลักษณะของเฆมซึ่งเกิดขึ้นจากมวลอากาศซึ่ง
ก.  มีเสถียรภาพหรือการทรงตัว
ข.ไร้เสถียรภาพหรือไม่มีการทรงตัว