logo IPST4 IPST4
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Book
  • Apps
  • เกี่ยวกับ scimath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
Login
Login / Register
  • Forgot your username?
  • Forgot your password?
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Book
  • Apps
  • เกี่ยวกับ scimath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
Login
Login / Register
  • Forgot your username?
  • Forgot your password?
  • learning space
  • ระบบอบรมครู
  • ระบบการสอบออนไลน์
  • ระบบคลังความรู้
  • ระบบการเรียนรู้ร่วมกัน
  • ระบบสำนักพิมพ์อิเล็กทรอนิกส์
  • สสวท.
  • สำนักงานสลากกินแบ่ง
  • วีดิทัศน์
  • คลังภาพ
  • บทความ
  • โครงงาน
  • บทเรียน
  • แผนการสอน
  • E-Books
  • Apps
Login
Login / Register
  • Forgot your username?
  • Forgot your password?

ฟ้าผ่าคืออะไร เกิดได้อย่างไร!!??

โดย :
ธัชชัย ตระกูลเลิศยศ
เมื่อ :
วันอังคาร, 06 กันยายน 2559
Hits
5314

ฟ้าผ่าคืออะไร เกิดได้อย่างไร

เชื่อไหมว่าในอดีตมนุษย์ได้พบเห็นฟ้าผ่า และเกี่ยวข้องกับความเป็นอยู่ของมนุษย์มาตั้งแต่สมัยดึกดำบรรพ์ โดยในสมัยโบราณมนุษย์เชื่อว่าฟ้าผ่าคือรูปของเทพเจ้า และความเชื่อต่างๆที่ให้คุณ และให้โทษแก่มนุษย์

แต่ในความเป็นจริงนั้น ฟ้าผ่า คือปรากฏการณ์ธรรมชาติอย่างหนึ่ง Benjamin Franklin และลูกชาย Thomas Folger ได้พิสูจน์ให้เห็นอย่างชัดเจนแล้ว ตั้งแต่ปี ค.ศ.1752 ที่เมืองฟิลาเดเฟีย สหรัฐอเมริกาว่า ฟ้าผ่าก็คือ “สปาร์กไฟฟ้า” อันเป็นผลของการเกิดการดีสชาร์จของประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆ นับเป็นการเริ่มต้นของการศึกษาเชิงวิทยาศาสตร์ เพื่อหาข้อมูลเกี่ยวกับฟ้าผ่า การค้นพบนี้ เบนจามินได้พัฒนาหลักการป้องกันฟ้าผ่าด้วยเสาล่อฟ้า เรียกว่า Franklin rod มาจนถึงทุกวันนี้

การสะสมประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆมีปริมาณมาก ทำให้ก้อนเมฆมีศักย์ไฟฟ้าที่สูง ตั้งแต่ 10 เมกะโวลต์ ถึง 100 เมกะโวลต์ และเกิดการดีสชาร์จระหว่างก้อนเมฆกับพื้นโลก เป็นวาบฟ้าผ่า (ground flash) หรือระหว่างก้อนเมฆกับก้อนเมฆ หรือภายในก้อนเมฆเดียวกัน เป็นฟ้าแลบ (air discharge) ฟ้าผ่าและฟ้าแลบมีโอกาสเกิดขึ้นพร้อมๆกัน โดยในธรรมชาติปรากฏการณ์ที่มักเกิดขึ้นส่วนใหญ่จะเป็นฟ้าแลบ การศึกษาวิจัยของมนุษย์ส่วนมากจะเน้นไปที่ฟ้าผ่ามากกว่า เพราะเป็นสิ่งที่ก่ออันตรายบ่อยครั้ง


สิ่งต่างๆทั้งหลายในโลกนี้จะมีทั้งคุณและโทษอยู่ในตัว แต่ฟ้าผ่าหากให้คนส่วนใหญ่นึกถึง คงจะคิดออกแต่เพียงในส่วนของโทษเท่านั้น เนื่องจากลำฟ้าผ่ามีความร้นสูง โดยเฉพาะที่แกนลำฟ้าผ่ามีอุณหภูมิสูงถึง 30,000 องศาเคลวิน จึงทำให้เกิดเพลิงไหม้แก่สิ่งที่ถูกฟ้าผ่าได้ จากการวัดค่ากระแสในฟ้าผ่าก็มีค่านับเป็นหลายสิบเป็นร้อยกิโลแอมป์แปร์ ซึ่งกระแสขนาดนี้ที่เกิดขึ้นในช่วงระยะเวลาที่สั้นและรวดเร็ว ย่อมทำให้เกิดแรงกลบิดและแรงระเบิดได้มากมาย ฉะนั้น เมื่อฟ้าผ่าที่ใดก็มักจะทำให้สิ่งที่ถูกฟ้าผ่าเกิดระเบิดเสียหาย นอกจากนั้นแล้วการเปลี่ยนแปลงของกระแสฟ้าผ่ามีอัตราสูง จึงทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากระจายออกไปรบกวนระบบสื่อสาร เกิดแรงดันเหนี่ยวนำในระบบวงจรไฟฟ้า หรือที่เรียกว่าแรงดันเสิร์จ และเป็นแรงดันเกินวิ่งไปตามสายไฟเข้าสู่อุปกรณ์ใช้ไฟฟ้า ก่อให้เกิดความเสียหายแก่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความไวต่อแรงดันทรานเซียนต์ ส่วนกระแสฟ้าผ่าที่ลงสู่ดิน ก็อาจเป็นอันตรายแก่สิ่งมีชีวิตที่อยู่ในบริเวณนั้นอันเนื่องมาจากแรงดันช่วงก้าวและแรงดันสัมผัสได้

กระบวนการเกิดฟ้าผ่า

โดยทั่วไปฟ้าผ่าจะเริ่มต้นในก้อนเมฆที่มีประจุสะสม รดับสูง 1.5-10 กิโลเมตรเหนือพื้นโลก ซึ่งมีการกระจายตัวของประจุ โดยที่ฐานของก้อนเมฆจะเป็นประจุลบ ส่วนบนของก้อนเมฆจะเป็นประจุบวก

จุดเริ่มต้นของการเกิดฟ้าผ่า ส่วนใหญ่จะเกิดขึ้นที่กลุ่มประจุลบ คือที่ฐานของก้อนเมฆเพราะอยู่ใกล้พื้นโลก เมื่อความเครียดสนามไฟฟ้ามีค่าถึงจุดวิกฤต Ec ในก้อนเมฆอยู่ที่ประมาณ 10 kV/cm (ในบรรยากาศที่ระดับพื้นโลก Ec มีค่าประมาณ 30 kV/cm) ก็จะเกิดไอออนไนเซชันตามหลักการเกิดการดีสชาร์จในก๊าซ


การเกิดไอออนไนเซชันของอากาศจะเกิดเป็นลีดเดอร์ (leader) หรือหัวนำร่อง มีทิศทางลงสู่พื้นโลกในลักษณะจังหวะก้าว(stepped leader) แบบสุ่มๆ โดยมีช่วงก้าวตั้งแต่ 3 เมตรถึง 200 เมตร เฉลี่ยช่วงก้าวประมาณ 50 เมตร ในทิศทางที่แตกตัวง่ายที่สุด ความเร็ว 10-100 km/s แต่ละจังหวะที่ก้าวจะหยุดพักราว 10-50 µs ก่อนที่จะกระโดดก้าวต่อไป

เมื่อหัวนำร่องเข้าใกล้พื้นโลก จะทำให้เกิดประจุเหนี่ยวนำที่พื้นโลก ที่ยอดแหลมของอาคารสิ่งปลูกสร้าง ต้นไม้ เป็นต้น เกิดไอออนไนซ์เป็นสตรีมเมอร์ มีความยาม 1-100 เมตร ( เฉลี่ย 20 เมตร) วิ่งเข้าหาหัวนำร่อง จนมาพบกันจะเกิดเป็นลำฟ้าผ่า(main stroke) มีแสงจ้าจากพื้นโลกวิ่งไปหาที่ก้อนเมฆด้วยความเร็วสูงกว่า 50 x 103 km/s ตามแนวที่หัวนำร่องกรุยทางลงมา และการเคลื่อนที่ของประจุในลำฟ้าผ่า ก็คือ กระแสฟ้าผ่า นั้นเอง

แม้จะทราบว่าฟ้าผ่านั้นทำให้เกิดความเสียหาย แต่มนุษย์ก็ไม่อาจห้ามไม่ให้เกิดฟ้าผ่าได้ ทำได้เพียงป้องกันมิให้เกิดอันตรายเนื่องจากผลของฟ้าผ่าเท่านั้น  ซึ่งการจะออกแบบระบบป้องกันให้มีประสิทธิภาพนั้น จำเป็นจะต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการเกิดฟ้าผ่าที่ได้กล่าวมาแล้วนี้ก่อน

ภาพจาก

The Lightning Discharge  by  Martin Uman

http://talk.mthai.com/topic/126735

http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/spring07/nats101s7/lecture_notes/lightning/

http://www.neutron.rmutphysics.com/science-news/index.php?option=com_content&task=view&id=2297&Itemid=0

 

 

เนื้อหาจาก

วิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูง , ดร.สำรวย สังข์สะอาด , พิมพ์ครั้งที่ 3 , มีนาคม 2549

http://www.atmo.arizona.edu/students/courselinks/spring07/nats101s7/lecture_notes/lightning/

  • เพิ่มในรายการโปรด
    คลิ๊กเพื่อติดตาม
    เพิ่มในรายการโปรด
  • ให้คะแนน
    คะแนนเฉลี่ย
    • 1
    • 2
    • 3
    • 4
    • 5
คุณอาจจะสนใจ
Recently added
  • สะเต็มกับวิชาชีพครูตอนที่ 1...
  • กลุ่มของสารเคมีกำจัดแมลง...
  • เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับลูกอม...
  • เรียนรู้จาก Chat Bot...
  • พืชก็เครียดเป็น...
อ่านต่อ..
คุณอาจจะสนใจ
Recently added
  • สะเต็มกับวิชาชีพครูตอนที่ 1...
  • กลุ่มของสารเคมีกำจัดแมลง...
  • เรื่องน่ารู้เกี่ยวกับลูกอม...
  • เรียนรู้จาก Chat Bot...
  • พืชก็เครียดเป็น...
อ่านต่อ..
  • เกี่ยวกับ SciMath
  • ติดต่อเรา
  • สรุปข้อมูล
  • แผนผังเว็บไซต์
Scimath คลังความรู้
Scimath คลังความรู้
เว็บไซต์คลังความรู้สู่ความเป็นเลิศทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี จัดทำโดยสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) เป็นหน่วยงานของรัฐที่ไม่แสวงหากำไร จัดตั้งขึ้น เพื่อส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีทุกระดับการศึกษา โดยเน้นการศึกษาขั้นพื้นฐานเป็นหลัก หากท่านพบว่ามีข้อมูลใดๆที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ คลังความรู้สู่ความเป็นเลิศฯ โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุด Copyright © 2017 SCIMATH :: คลังความรู้สู่ความเป็นเลิศทางวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยี. All Rights Reserved.