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 E_c ในก้อนเมฆอยู่ที่ประมาณ 10 kV/cm (ในบรรยากาศที่ระดับพื้นโลก E_c มีค่าประมาณ 30 kV/cm) ก็จะเกิดไอออนไนเซชันตามหลักการเกิดการดีสชาร์จในก๊าซ