ฟ้าผ่า

สาระน่ารู้การศึกษาวิทยาศาสตร์

ฟ้าผ่า

 

โดย ดร.โชคชัย อัศวินชัย
(ผู้เชี่ยวชาญ, สาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษา)


ประเทศไทยอยู่ในบริเวณที่ได้รับอิทธิพลจากพายุโซนร้อน ซึ่งก่อตัวขึ้นในทะเลจีนใต้ หรือบางครั้งเป็นพายุใต้ฝุ่น มรช่วงเดือนมิถุนายน ถึงกันยายน ซึ่งเป็นช่วงฤดูฝนของทุกปี เป็นผลให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนองและฝนตกหนักอยู่เสมอ ในบางครั้งฝนตกหนักติดต่อกันหลายวัน ทำให้พื้นที่บางส่วนของประเทศเกิดน้ำท่วมฉับพลันอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดปัญหาด้านคมนาคม ที่อยู่อาศัย และอาจเกิดโรคระบาดกับคนและสัตว์เลี้ยงต่าง ๆ ขณะเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง มักจะเกิดฟ้าแลบเป็นแสงสว่างจ้าคล้ายกับแสงจากแฟลชขนาดใหญ่จากท้องฟ้า และมีเสียงฟ้าร้องและความสั่นสะเทือนตามมา ในบางครั้งก็เกิดฟ้าผ่าตามมาด้วย ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่น่าสะพรึงกลัว และความเจริญก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในปัจจุบันก็ยังไม่สามารถทำนายล่วงหน้าได้ว่า จะเกิดฟ้าผ่าบริเวณไหน เมื่อใด และรุนแรงขนาดไหน

ฟ้าผ่ามาสามารถทำลายชีวิตและทรัพย์สินให้ราบเรียบลงได้ในช่วงเวลาอันสั้นและอย่างคาดไม่ถึง ในแต่ละวันจะมีพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นทั่วโลกประมาณ 45,000 ครั้ง และมีฟ้าผ่าเกิดขึ้นนับร้อยครั้งทุก ๆ วินาที ซึ่งทำให้ในแต่ละปีฟ้าผ่าได้คร่าชีวิตมนุษย์บนโลกไปประมาณ 500 คน สำหรับประเทศไทยมีผู้เสียชีวิตเนื่องจากฟ้าผ่าประมาณ 5 คนต่อปี ส่วนในอเมริกามีอัตราเฉลี่ยของผู้ตามจากการถูกฟ้าผ่าสูงถึง 95 คนต่อปี โดยในปี พ.ศ. 2532 ชาวอเมริกันถูกฟ้าผ่าตาย 74 คน และอีก 282 คนได้รับบาทเจ็บสาหัส ฟ้าผ่าจะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีฟ้าแลบและฟ้าร้องตามมาตามลำดับ ฟ้าแลบและฟ้าร้องเกิดขึ้นพร้อมๆ กัน แต่เราสังเกตฟ้าแลบก่อนแล้วจึงได้ยินเสียงฟ้าร้องตามมาก็เพราะตำแหน่งที่เกิดฟ้าแลบอยู่ไกลและคลื่นแสงเดินทางได้เร็วกว่าคลื่นเสียง เราจึงมองเห็นแสงก่อนได้ยินเสียง ฟ้าแลบเกิดจากการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าภายในก้อนเมฆหรือระหว่างก้อนเมฆโดยการกระโดดของประจุลบไปยังประจุบวก บริเวณที่ประจุเคลื่อนที่ผ่านจะเกิดแสงจ้าและความร้อนสูง อากาศบริเวณนั้นขยายตัวอย่างรวดเร็วทำให้เกิดเสียงฟ้าร้องที่เราได้ยิน

 

ประจุไฟฟ้าที่เกิดขึ้นภายในก้อนเมฆระหว่างมีพายุฝนฟ้าคะนองนั้น เกิดจากการชนกันของเกล็ดน้ำแข็งที่มีขนาดต่างๆ กันภายในก้อนเมฆ ในขณะที่เมฆลอยตัวสูงขึ้นไปกระทบกับความเย็นเบื้องบนละอองน้ำจะจับตัวกันกลายเป็นเกล็ดน้ำแข็งที่มีขนาดใหญ่และมีน้ำหนักมากไม่สามารถลอยตัวอยู่ในชั้นบนได้ จะค่อยๆ เลื่อนตกลงมาอยู่ในชั้นล่างของก้อนเมฆ และส่วนใหญ่มีประจุไฟฟ้าบวก ขณะเดียวกันเกล็ดน้ำแข็งที่มีขนาดเล็กกว่าจะยังคงลอยอยู่ชั้นบนของก้อนเมฆ และส่วนใหญ่มีประจุไฟฟ้าลบ การแยกตัวของประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆดังกล่าวทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าวิ่งไปมาในก้อนเมฆ และระหว่างก้อนเมฆได้ กระแสไฟฟ้านี้อาจเกิดขึ้นระหว่างก้อเมฆกับพื้นดินได้ ถ้าก้อนเมฆค่อยๆ เคลื่อนต่ำลงมาใกล้พื้นดินก็จะเกิดการถ่ายเทประจุระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดิน ซึ่งปรากฎการณ์นี้เรียกว่า ฟ้าผ่า นั่นเอง ซึ่งเกิดขึ้นได้ 2 กรณีคือ

1.  เมื่อก้อนเมฆที่มีประจุบวกอยู่ใกล้พื้นดิน จะทำให้เกิดประจุลบบนพื้นดิน ถ้าความต่างศักย์ระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดินสูงพอ ก็จะทำให้ประจุลบเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วจากพื้นดินสู่ก้อนเมฆเกิดฟ้าผ่า
2.  ถ้าก้อนเมฆที่อยู่ใกล้พื้นดินมีประจุลบ ก็จะทำให้ประจุลบที่พื้นดินบริเวณที่ตรงกับก้อนเมฆเคลื่อนที่หนีออกไป ทำให้พื้นดินบริเวณนั้นมีประจุบวก ถ้าความต่างศักย์ระหว่างก้อนเมฆกับพื้นดินสูงพอประจุลบก็จะเคลื่อนที่จากก้อนเมฆสู่พื้นดินเกิดฟ้าผ่า

ฟ้าผ่าเป็นกระแสไฟฟ้าแรงสูงระหว่าง 10,000 – 30,000 แอมแปร์ นอกจากเกิดแสงสว่างจ้าแล้วยังเกดความร้อนสูงถึง 30,000 องศาเซลเซียส และเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายในเสี้ยววินาที เมื่อกระทบกับวัตถุใดๆ บนพื้นดินก็จะทำลายให้เกิดความเสียหายมอดไหม้ในพริบตา แม้กระทั่งคนที่อยู่ใกล้ๆ บริเวณที่เกิดฟ้าผ่าก็อาจได้รับอันตรายจากเสียงและความสั่นสะเทือนของประจุไฟฟ้าที่วิ่งมากระทบกับพื้นดินหรือวัตถุใดๆ อาจทำให้ตกใจหมดสต และตายได้ในทันที ความร้อนและแรงสั่นสะเทือนจากฟ้าผ่าสามารถทำให้วัตถุต่างๆ ระเบิดเป็นชิ้นส่วนกระเด็นออกไปได้ไกล เช่น ในกรณีฟ้าผ่าลงบนต้นไม้ก็จะทำให้น้ำในต้นไม้เดือด แบะแตกออกเป็นชิ้นๆ กระเด็นออกไปถูกคนที่อยู่ใกล้ๆ ได้รับอันตรายถึงชีวิตได้ แรงสั่นสะเทือนของฟ้าผ่าเกิดจากกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่านอากาศลงสู่พื้นดินหรือวัตถุต่างๆ ด้วยความเร็วสูงเกิดความร้อนทำให้เกิดอากาศบริเวณรอบๆ ขยายตัวอย่างรวดเร็วเกิดคลื่น ความสั่นสะเทือนมีความดันประมาณ 20 บรรยากาศ ซึ่งเพียงพอที่จะให้วัตถุเคลื่อนที่จากที่หนึ่งได้ ดังนั้นผู้ที่ได้รับอันตรายจากฟ้าผ่าอาจจะไม่ถูกฟ้าผ่าโดยตรง แต่อาจได้รับอันตรายจากการที่ฟ้าผ่าลงบนวัตถุอย่างอื่นที่อยู่ใกล้ๆ ผู้นั้นได้

ดังนั้นการยืนอยู่ใต้ต้นไม้หลบฝน ในขณะที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองในบริเวณที่โล่งแจ้ง เช่น ทุ่งนา จึงมีโอกาสได้รับอันตรายจากฟ้าผ่ามากที่สุด เพราะกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าลงบนต้นไม้สามารถกระโดดข้ามไปหาคนที่ยืนอยู่ใกล้ สิ่งที่เป็นสื่อนำไฟฟ้าที่ดีโดยเฉพาะเสื้อผ้าที่เปียกฝนจะเป็นสื่อนำไฟฟ้าที่ดีก่อนที่กระแสไฟฟ้าจะวิ่งลงสู่พื้นดิน เบนจามิน แฟรงคลินเป็นผู้ริเริ่มประดิษฐ์สายล่อฟ้าเป็นแท่งโลหะที่ติดตั้งอยู่บนส่วนบนของสิ่งก่อสร้างสูงๆ เช่น หลังคาตึกล้วมีลวดตัวนำเชื่อมต่อจากแท่งโลหะนี้ลงสู่พื้นดิน เมื่อเกิดฟ้าผ่าบริเวณที่มีสายล่อฟ้ากระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าจะไหลเข้าสู่สายล่อฟ้า ซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้าที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ดีแล้วไหลลงสู่ดิน ทำให้อาคารหรือสิ่งก่อสร้างสูงๆ ปลอดภัยจากการถูกฟ้าผ่าได้
อย่างไรก็ตามก็ยังมีวิธีอื่นๆ ที่ช่วยให้ปลอดภัยจากฟ้าผ่าในระหว่างฝนตกฟ้าคะนองดังนี้

1.  ไม่ควรยืนอยู่ในกลางแจ้งหรืออยู่ใกล้ต้นไม้ที่โดเดี่ยวกลางทุ่งนา ควรหาที่กำบังในอาคารบ้านเรือนที่ใกล้ที่สุด
2.  เมื่อจำเป็นต้องอยู่ในที่โล่งแจ้ง ควรถอดเสื้อผ้าที่เปียกออก และหมอบตัวลงให้เท้าชิดกัน และวางมือทั้งสองบนหัวเข่า ซึ่งถือว่าเป็นท่าที่ปลอดภัยจากการถูกฟ้าผ่ามากที่สุด
3.  ถ้ากำลังเล่นน้ำในแม่น้ำหรือทะเล หรืออยู่ในเรือ ควรรีบว่ายน้ำหรือนำเรือเข้าฝั่งโดยเร็วที่สุด
4.  ถ้ากำลังขับรถยนต์อยู่บนท้องถนนไม่ควรออกจากรถยนต์ เพราะขณะนั้นรถยนต์เปียกทั้งคันและเป็นสื่อไฟฟ้า ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลลงสู่พื้นดินได้เป็นอย่างดี คนในรถจึงปลอดภัย
5.  ควรหลีกเลี่ยงการถือวัสดุที่เป็นโลหะ เช่น ร่ม คันเบ็ด และไม่ควรสวมใส่วัสดุที่เป็นโลหะ เช่น ทองแดง เงิน นาก ทองเหลือง ออกไปกลางแจ้ง หรือยืนใกล้รั้วเหล็กและเสาไฟฟ้า เพราะวัสดุเหล่านี้เป็นตัวนำไฟฟ้า ทำให้เกิดฟ้าผ่าได้
6.  ควรหลีกเลี่ยงการใช้ไฟฟ้าภายในบ้านถ้าไม่จำเป็น เนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการฟ้าผ่าสามารถเหนี่ยวนำเข้าสู่วงจรไฟฟ้าในบ้านได้ อาจทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าชำรุดเสียหายและผู้ใช้อาจได้รับอันตรายได้

เอกสารอ้างอิง
สุทธิเวช ต.แสงจันทร์ วารสารกรมวิทยาศาสตร์บริการ ฉบับที่ 123 พฤษาภาคม 2533
Fisk and Blecha, The Physical Sciences, Laidlaw Brothers Publishers, 1974.
Grorge Williams, Max Bolen and Ray Doerhoff, Physical Science, McGraw Hill Book Company 1973.
National Geographic, Vol. 178, No. 4, October 1990.
William L. Ramsey and other, Earth Science, Holt, Rinehart and Winston Publishers, 1978.