พลังงานแสงอาทิตย์....สู่ชีวิตพอเพียง (ตอน 2)

              จากที่ได้กล่าวไปในตอนที่แล้วว่าพลังงานแสงอาทิตย์มีประโยชน์กับเรามากมายมหาศาล  ทั้งทางตรงและทางอ้อม  เป็นทรัพยากรธรรมชาติที่ไม่มีวันหมด  เป็นต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตทั้งหลายทั้งปวง  ด้วยเหตุที่ว่ามีส่วนในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช  ทำให้พืชสามารถสร้างอาหารได้เองและเราก็นำอาหารที่พืชสร้างนั้นมาบริโภคหรือใช้ประโยชน์ในด้านอื่นๆ อีกทีหนึ่ง  จึงอาจกล่าวได้ว่าเราและสิ่งมีชีวิตอื่นได้รับประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในทางอ้อมโดยผ่านการบริโภคพืชที่สามารถสังเคราะห์ด้วยแสงได้นั่นเอง  แต่ก็ยังมีอีกมากมายที่เราได้รับจากพลังงานแสงอาทิตย์ในทางอ้อมเช่นเดียวกัน  ซึ่งจะเป็นอะไรนั้นต้องติดตามอ่านดูค่ะ
             กระบวนการอย่างหนึ่งที่ต้องอาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ก็คือ  "วัฎจักรของน้ำ"  หรือชื่อในทางวิทยาศาสตร์ว่า วัฏจักรของอุทกวิทยา หมายถึง  การเปลี่ยนแปลงสถานะของน้ำระหว่าง ของเหลว ของแข็ง และ ก๊าซ  ซึ่งน้ำจะมีการเปลี่ยนแปลงสถานะไปกลับ  จากสถานะหนึ่งไปยังอีกสถานะหนึ่งอย่างต่อเนื่องไม่มีสิ้นสุด  ภายในอาณาจักรของน้ำ  เช่น  การเปลี่ยนแปลงระหว่างชั้นบรรยากาศ  น้ำพื้นผิวดิน  ผิวน้ำ  น้ำใต้ดินและพืช  กระบวนการเปลี่ยนแปลงนี้ สามารถแยกได้เป็น 4  ขั้นตอน
              1. การระเหย  (evaporation)  หมายถึง การที่น้ำในแหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล และมหาสมุทร ฯลฯ   กลายเป็นไอเมื่อได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์
              2. การควบแน่น  (condensation)  หมายถึง การที่ไอน้ำในบรรยากาศเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวในรูปของเมฆเมื่อได้รับความเย็น
              3. การเกิดฝนตก  (precipitation)  หมายถึง ปรากฏการณ์ของการเกิดการรวมตัวของน้ำในอากาศ  เกิดเป็นฝนและหิมะตกสู่พื้นโลก ซึ่งส่วนใหญ่ตกลงสู่พื้นที่มหาสมุทร นอกจากนั้นตกลงมาในรูปของฝนและหิมะและบางส่วนก็ซึมลงดินและไหลลงสู่แหล่งน้ำต่างๆ 
              4. การรวมตัวของน้ำ  (collection)   หมายถึง การที่น้ำไหลรวมกันสู่แหล่งน้ำ เช่น แม่น้ำ ทะเล หรือ มหาสมุทร ที่เป็นแหล่งอุปโภคและบริโภคของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ต่อไป  

ภาพวัฎจักรของน้ำ  จาก  https://www.lesaproject.com/

              ซึ่งกระบวนการเหล่านี้เกิดขึ้นมาตั้งแต่โลกเริ่มเย็นตัวลง   ไอน้ำที่แทรกซึมขึ้นมาจากเปลือกโลก ลอยตัวสูงขึ้น และเกิดการควบแน่นเป็นหยดน้ำ ฝนในยุคแรกๆตกลงมาไม่ทันถึงพื้นก็ระเหยกลับเป็นไอน้ำไปหมด  เนื่องจากพื้นโลกยังมีความร้อนสูงมาก  จนกระทั่งโลกเย็นตัวลงอีกและเกิดฝนจำนวนมาก น้ำฝนละลายคาร์บอนไดออกไซด์ลงมาบนพื้นผิวโลก ทำให้ปริมาณของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลดลง  น้ำฝนที่ตกลงมาสู่พื้นไหลรวมตัวกันกันในบริเวณที่ต่ำ เกิดเป็นแม่น้ำลำคลอง ไหลไปรวมกันในแอ่งที่ราบต่ำ กลายเป็นทะเลและมหาสมุทร ในช่วงเวลานั้นเริ่มเกิดวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต  สิ่งมีชีวิตในยุคแรกอาศัยอยู่ใต้ท้องมหาสมุทร ดำรงชีวิตด้วยพลังงานเคมี และความร้อนจากภูเขาไฟใต้ทะเล จนกระทั่ง 2,000 ล้านปีต่อมา  สิ่งมีชีวิตในมหาสมุทรวิวัฒนาการให้มีการสังเคราะห์แสง เช่น แพลงตอน และสาหร่าย  ดึงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศและน้ำทะเล มาสร้างน้ำตาล  และให้ผลผลิตเป็นก๊าซออกซิเจนออกมา องค์ประกอบของบรรยากาศโลกจึงเปลี่ยนแปลงไป  ก๊าซออกซิเจนที่ทวีจำนวนมากขึ้น ลอยตัวสูง แตกตัวและรวมตัวเป็นก๊าซโอโซน ปกป้องมิให้รังสีอุลตราไวโอเล็ตจากดวงอาทิตย์แผ่ลงมาถึงพื้นโลกได้ สิ่งมีชีวิตที่เคยอยู่ในมหาสมุทร  จึงขยายพันธุ์อพยพขึ้นบนบกได้ 

ภาพโลกอดีตจาก  https://www.lesaproject.com/

แหล่งน้ำบนโลก 
              มหาสมุทร 97.2 %              ทะเลสาบน้ำเค็ม 0.008 %              ธารน้ำแข็ง 2.15 % 
              ความชื้นของดิน 0.005 %     น้ำใต้ดิน 0.62 %                          แม่น้ำ ลำธาร 0.00001 %
              ทะเลสาบน้ำจืด 0.009 %      บรรยากาศ 0.001 %
              จะเห็นได้ว่าวัฎจักรน้ำที่เกิดขึ้นนี้  ช่วยให้โลกของเราอยู่ในภาวะสมดุล  ส่งผลให้เรามีความสมดุลทางระบบนิเวศซึ่งเป็นระบบที่ช่วยให้สิ่งมีชีวิตดำรงชีวิตอยู่ได้แต่ทั้งนี้ทั้งนั้น  ทุกสิ่งทุกอย่างจะเกิดขึ้นมาได้ก็อาศัยพลังงานแสงอาทิตย์ด้วยกันทั้งนั้น  และในตอนต่อไปเราจะมาพูดถึงการใช้ประโยชน์จากพลังงานแสงอาทิตย์ในทางตรงกันบ้างนะคะ

ประเด็นคำถาม
              -  วัฎจักรของน้ำมีผลดีต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร
              -  พลังงานแสงอาทิตย์เอาไปใช้ในขั้นตอนใดของวัฎจักรของน้ำ
              -  ยังมีกระบวนการใดอีกหรือไม่ที่อาศัยพลังงานจากแสงอาทิตย์

กิจกรรมเสนอแนะ
              ลองทำการทดลอง เรื่อง "เมฆ  หมอกและฝนเกิดได้อย่างไร" โดยใส่น้ำในบีกเกอร์ประมาณ 10 cm³  แล้วนำไปต้มจนน้ำเกือบเดือด หรือเริ่มเดือด  จากนั้นใส่น้ำแข็งลงในถ้วยกระเบื้อง แล้วรีบวางถ้วยน้ำแข็งลงบน บีกเกอร์ สังเกตการเปลี่ยนแปลงของสิ่งที่อยู่ในบีกเกอร์ แล้วต้มน้ำต่อไปอีก 1-2 นาที สังเกตการเปลี่ยนแปลง (ข้อมูลจาก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี)
การบูรณาการกับกลุ่มสาระ : ศิลปะ (ภาพวาดวิวทิวทัศน์เวลาฝนตก)
                                          ภาษาต่างประเทศ (คำศัพท์เกี่ยวกับน้ำ ฝน เมฆ หมอก)

              เนื้อหาของบทความนี้เหมาะสำหรับกลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์  ระดับช่วงชั้นที่  2  และผู้ที่สนใจทั่วไป
>>>>>> อ่านบทความตอนที่แล้ว

By : Teacher Jum