ฝนที่เกิดจากจากพระมหากรุณาธิคุณในพระบาทสมเด็จพระปรมินทรมหาภูมิพลอดุลยเดช ที่ทรงพบเห็นความทุกข์ยากลำบากของพสกนิกรเกี่ยวกับภัยแล้งเมื่อคราวเสด็จพระราชดำเนินเยี่ยมพสกนิกรในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ อันเป็นที่มาของโครงการค้นคว้าทดลองฝนเทียมหรือฝนหลวง ซึ่งการทำฝนเทียมนี้ มีการนำหลักการและความรู้ทางวิทยาศาสตร์ โดยต้องใช้สารเคมีขึ้นไปโปรยในท้องฟ้า วันนี้เราจะมาดูกันว่า สารเคมีที่ว่านั้นมีสารอะไรบ้าง และมีหลักการอย่างไร

ภาพที่ 1 ภาพสารเคมีที่ใช้ทำฝนหลวง
ที่มา  งานสัปดาห์งานมหกรรมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ 2560

          ในขั้นตอนการทำฝนเทียม มีหลักการคือต้องให้เกิดกระบวนการความร้อนชื้นปะทะความเย็น โดยใช้สารเคมีที่ที่มีคุณสมบัติดูดซับความชื้นได้ดี ทำหน้าที่เป็นแกนกลั่นตัวของเมฆ ซึ่งมีลักษณะเป็นแกนแข็ง และสารละลายเข้มข้น และชักนำให้หยดน้ำกลายเป็นน้ำแข็ง ก่อนการโปรยสารเคมีต้องมีการพิจารณาความชื้นของจำนวนเมฆ ทิศทางลม และเมื่อความร้อนชื้นที่ระดับผิวพื้นขึ้นสู่อากาศเบื้องบน อุณหภูมิของมวลอากาศจะลดต่ำลงจนถึงความสูงที่ระดับหนึ่ง อุณหภูมิที่ลดต่ำลงนั้น มากพอจะทำให้ไอน้ำในมวลอากาศอิ่มตัว จนเกิดขบวนการกลั่นตัวเองของไอน้ำขึ้นบนแกนกลั่นตัวจนกลายเป็นฝนตกลงมา ฉะนั้น สารเคมีดังกล่าวจึงประกอบด้วยสูตรร้อน เพื่อใช้กระตุ้น กลไกการหมุนเวียนของ บรรยากาศ สูตรเย็น ใช้เพื่อกระตุ้นกลไกการรวมตัวของละอองเมฆให้โตขึ้นเป็นเม็ดฝน และสูตรที่ใช้เป็นแกนดูดซับความชื้น เพื่อกระตุ้นกลไกระบบการกลั่นตัวให้มีประสิทธิภาพที่สูงขึ้น โดยสารเคมีที่ใช้ในการทำฝนเทียม จะมีคุณสมบัติทางเคมีคือดูดซับความชื้นได้ดี เมื่อดูดความชื้นจะเกิดปฏิกิริยาซึ่งจะเป็นตัวกระตุ้นให้เกิดกระบวนการที่ทำให้อุณหภูมิมีสูงขึ้นหรือต่ำลง  โดยทั่วไปมีสารเคมี 3 ประเภท คือ

1. สารเคมีประเภททำให้อุณหภูมิสูงขึ้น (Exothermic Chemicals)

           เป็นสารเคมีประเภทคายความร้อนหรือทำให้อุณหภูมิสูงขึ้น (สูตรร้อน)  เมื่อใช้สารเคมีประเภทนี้ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสภาพบรรยากาศโดยเปลี่ยนแปลงพลังความร้อน ด้วยการเพิ่มความร้อนอย่างฉับพลันที่เกิดจากปฏิกิริยา (Sensible heat) และความร้อนแฝงที่เกิดจากการกลั่นตัว ของไอน้ำรอบอนุภาคสารเคมี ที่เป็นแกนกลั่นตัวด้วย เมื่อได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์เพิ่มเติม มวลอากาศในบริเวณที่โปรยสารเคมีจะสูงขึ้นและเกิดการลอยตัว   สารประเภททนี้มี 3 ชนิดคือ

• แคลเซียมคาร์ไบด์ (Calcium Carbide) CaC₂
          เมื่อดูดซับความชื้นแล้วจะให้ความร้อน และกลายเป็นแกนกลั่นตัวแบบแกนแข็ง
• แคลเซียมคลอไรด์ (Calcium Chloride) CaCl₂
           เมื่อดูดซับความชื้นแล้วจะให้ความร้อน และกลายเป็นแกนกลั่นตัวที่เป็นสารละลายเข้มข้น ที่มีความไวในการดูดซับความชื้นที่ผิวสูง
• แคลเซียมออกไซด์ (Calcium Oxide) CaO
          เมื่อดูดซับความชื้นแล้ว จะให้ความร้อน โดยเกิดปฏิกิริยา 2 ขั้น และ กลายเป็นแกนกลั่นแบบแข็ง

2. สารเคมีประเภททำให้อุณภูมิต่ำลง (Endothemic Chemicals) (สูตรเย็น)

           เป็นสารเคมีประเภทดูดกลืนความร้อนแล้วทำให้อุณภูมิต่ำลง (Endothemic Chemicals) เมื่อใช้สารเคมีประเภทนี้ ประสิทธิภาพในการดูดซับความชื้นจะสูง ทำให้การกลั่นตัวสูงขึ้นและทำให้เม็ดน้ำในก้อนเมฆมีขนาดใหญ่เร็วขึ้น เกิดความร้อนแฝงให้เกิดการลอยตัวขึ้นของมวลอากาศ และทำให้เกิดขบวนการกลั่นตัวอย่างต่อเนื่อง นอกจากนี้ขบวนการชนและรวมตัวกันของเม็ดน้ำ ให้เจริญใหญ่ขึ้นเป็นเม็ดน้ำขนาดใหญ่นกลายเป็นฝนตกลงมา นับเป็นขั้นตอนที่เรียกว่าเป็นการขยายขนาดเมฆ และเพิ่มปริมาณให้สูงขึ้น สารประเภททนี้มี 3 ชนิดคือ

• ยูเรีย (Urea) CO(NH₂)₂)
           เมื่อดูดซับความชื้นแล้วดูดกลืนความร้อนออกมา กลายเป็นแกนกลั่นตัว (nuclei) ซึ่งเป็นสารที่มีความไวในการดูดซับความชื้นที่สูง ทำให้กลายเป็นหยดน้ำขนาดใหญ่
• แอมโมเนียมไนเตรท (Ammonium Nitrate) NH₄NO₃
            เมื่อดูดซับความชื้นแล้วดูดกลืน ความร้อนออกมากลายเป็นแกนกลั่นตัวเช่นเดียวกับยูเรีย
• น้ำแข็งแห้ง (Dry Ice) CO₂(Solid))
            น้ำแข็งแห้งบดเป็นเกล็ด เมื่ออยู่ในความกดดันปกติ จะดูดกลืนความร้อนเข้าไประเหิด เปลี่ยนจากสภาพของแข็ง เป็นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ทำให้สภาวะไอน้ำในอากาศ เกิดการควบแน่นและกลายเป็นเกล็ดน้ำแข็ง

3. สารเคมีที่ทำหน้าที่แกนกลั้นที่ดูดซับความชื้นประเภทเดียว (Condensation Nuclei)

           สารเคมีประเภทนี้ จะคายความร้อนแฝงในขบวนการกลั่นตัว ทำให้เกิดการลอยตัวขึ้นของมวลอากาศ ก่อให้เกิดขบวนการกลั่นตัวอย่างต่อเนื่องเช่นเดียวกัน สารเคมีประเภทนี้ ได้แก่

• เกลือ (Sodium Chloride) NaCl
• สารเคมีสูตร ท.1  : สารเคมีที่เป็นสารผสมสารประกอบหลายชนิด (ปัจจุบัน ไม่ใช้ในการทำฝนหลวง)

 แหล่งที่มา

กุมภาพันธ์สารเคมีฝนหลวง.  สืบค้นเมื่อ 22 กันยายน 2560, จาก
         http://thailandix.blogspot.com/2017/02/blog-post_31.html

สารเคมีฝนหลวง _. สืบค้นเมื่อ 22 กันยายน 2560, จาก
         http://kanchanapisek.or.th/kp6/sub/book/book.php?book=12&chap=5&page=t12-5-infodetail13.html

สารเคมีที่ใช้ทำฝนเทียม_. สืบค้นเมื่อ 22 กันยายน 2560, จาก
         https://fonluangtuppt.wordpress.com/การทำฝนเทียม/สารเคมีที่ใช้ทำฝนเทียม