วิชาการ.คอม - ฟ้าผ่า (สาเหตุของฟ้าผ่า)

ฟ้าผ่า

ตำนาน ประวัติศาสตร์ความเข้าใจ ฟิสิกส์ของฟ้าผ่า

ผู้เขียน: พวงร้อย ชมแล้ว: 117,187 ครั้ง

post ครั้งแรก: Mon 4 February 2002, 9:00 am ปรับปรุงล่าสุด: Mon 4 February 2002, 9:00 am

อยู่ในส่วน: vservice, ฟิสิกส์, ปัญหาเชาวน์, ฟิสิกส์

สารบัญ

หน้า : 1 ประวัติศาสตร์การศึกษาเรื่องฟ้าผ่า
หน้า : 2 สาเหตุของฟ้าผ่า
หน้า : 3 กลไกการเคลื่อนตัวของฟ้าผ่า
หน้า : 4 ฟ้าร้อง

หน้าที่ 2 - สาเหตุของฟ้าผ่า

เจ้าของงานเขียน แ้ก้ไขหน้านี้ ได้ที่นี่

(ภาพจาก the French National Aerospace Research Establishment - ONERA)

แม้เมื่อ เบนจามิน แฟรงคลิน ได้พิสูจน์ว่า ฟ้าผ่าเกิดจากกระแสไฟฟ้า และสามารถวัดกำลังไฟฟ้าได้ร่วม ๑๕๐ ปีแล้ว การทำความเข้าใจก็ไม่ได้คืบหน้ามากนัก เพราะการสังเกตการณ์ด้วยตาเปล่า มิได้ช่วยให้ได้ข้อมูลอะไรมาก จนกระทั่งในปลายคริสตศตวรรษที่ ๑๙ เมื่อเรามีเทคโนโลยีการถ่ายภาพ และความเข้าใจในเรื่องสเปคตรัม จนสามารถสร้างกล้องบันทึกสเปคตรัมของแสง เพื่อนำมาคำนวณพลังงานของกระแสไฟฟ้าจากสเปคตรัมได้ จึงได้เริ่มมีความคืบหน้าในการศึกษาวิจัยทางฟิสิกส์ของฟ้าผ่าได้อีก

บรรดานักวิทยาศาสตร์รุ่นแรกๆ ที่ใช้การถ่ายภาพความเร็วสูงมาจับภาพฟ้าผ่าเพื่อการศึกษาเรื่องฟ้าผ่าก็มี ชาวอังกฤษ Hoffert ในปี ค.ศ. ๑๘๘๙ ชาวเยอรมัน Weber(๑๘๘๙), Walter(๑๙๐๒) และชาวอเมริกัน Larsen(๑๙๐๕) ส่วนผู้ที่ทำการวัดกระแสไฟฟ้าเป็นครั้งแรกคือชาวเยอรมัน Pockett ในปี ค.ศ. ๑๘๙๗, ๑๘๙๘ และปี ๑๙๐๐ ซึ่งใช้วิธีวิเคราะห์สนามแม่เหล็กที่เกิดขึ้น ที่ยังมีหลงเหลืออยู่ในหินบะซ้อลท์ แล้วประมาณกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่านั้นได้

การศึกษาเรื่องฟ้าผ่าที่นับว่าเป็นการเริ่มต้นของยุคปัจจุบัน นับได้ว่าเกิดขึ้นในช่วงคริสตทศวรรษที่ ๑๙๒๐ และ ๑๙๓๐ เมื่อ C.T.R. Wilson นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ ได้เริ่มศึกษาฟ้าผ่าอย่างจริงจัง และนำความเข้าใจมาเสริมความรู้ทางด้านอนุภาคกำลังสูง จนได้รับรางวัลโนเบล ด้วยผลงานการทำห้องทำเมฆจำลอง

วิลสันเป็นท่านแรก ที่ใช้การวัดกำลังของสนามไฟฟ้า มาประเมินโครงสร้างของประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆยามฟ้าคะนอง และประจุไฟฟ้าที่ถูกถ่ายทอดลงดินในยามฟ้าผ่า เป็นการเริ่มต้นการวิจัยฟ้าผ่ามาให้ความรู้เราจนถึงปัจจุบัน และมีการศึกษาวิจัยมากที่สุด มาตั้งแต่ ค.ศ. ๑๙๗๐ เป็นต้นมา สาเหตุที่เราทุ่มเทให้ความสนใจเรื่องฟ้าผ่ากันมาก ก็เนื่องจากภยันตรายจากฟ้าผ่า ต่อเครื่องบิน และยานอวกาศ รวมทั้งการสื่อสารคมนาคม ตลอดจนโรงไฟฟ้าใหญ่ๆทั่วโลก เนื่องด้วยอุปกรณ์อีเลคโทรนิคส์ต่างๆ จะได้รับผลกระทบมาก โลกของเราที่ต้องพึ่งอุปกรณ์เหล่านี้มากขึ้นทุกวัน ก็จำต้องหาทางเข้าใจภยันตรายต่างๆอันจะนำผลเสียทางเศรษฐกิจมากมายมาให้

ฟ้าผ่าเกิดขึ้นเมื่อเมฆที่มีประจุไฟฟ้าสูงๆสะสมกันมาก จนสามารถส่งกระแสกระโดดข้ามตัวกลางที่ไม่ใช่ตัวนำที่ดีคืออากาศ ได้นับเป็นกิโลเมตร ตัวก่อให้เกิดฟ้าผ่าที่มีมากที่สุดคือ เมฆที่ทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง หรือ thunderstorm clouds ที่นักอุตุนิยมวิทยาเรียกว่า cumulonimbus (คิวมิวโลนิมบัส) ฟ้าผ่าอาจเกิดขึ้นได้ในเมฆชนิดอื่นอยู่บ้าง แต่งานวิจัยแทบจะทั้งหมด เน้นศึกษาแต่เมฆเฉพาะกลุ่มนี้ เพราะมันอยู่ใกล้พื้น จึงสังเกตการณ์ได้ง่ายที่สุด และจะเป็นฟ้าผ่าพวกที่กระทบเรามากที่สุดด้วย

นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน K. Berger เป็นผู้แรกที่จัดระบบฟ้าผ่า ตามแหล่งที่มาว่ามาจากก้อนเมฆหรือพื้นดิน ตามทิศทางการเดินทางว่าลงพื้นหรือขึ้นฟ้า ตามศักยะไฟฟ้าของส่วนนำหน้าของสายฟ้าว่าเป็นประจุบวกหรือลบ ฯลฯ ในปี ค.ศ. ๑๙๗๘

(ภาพแสดงฟ้าผ่า ๔ ชนิดโดย Berger ๑.ประจุลบจากเมฆลงพื้น ๒. ประจุบวกจากพื้นไปยังก้อนเมฆ ๓. ประจุบวกจากเมฆลงพื้น และ ๔. ประจุลบจากพื้นขึ้นก้อนเมฆ จากหนังสือ The Lightning Diacharge โดย Martin Uman)

กว่า ๙๐ % ของฟ้าผ่าจะเป็นชนิดที่ ๑ ดังภาพข้างบน คือประจุลบจากเมฆลงพื้น ที่เป็นประจุบวกจากก้อนเมฆลงพื้นนั้นมีน้อยกว่า ๑๐% เสียอีก ฟ้าผ่าโดยที่กระแสไฟฟ้าโดดจากพื้นขึ้นไปยังก้อนเมฆนั้น หายากมาก โดยมากมักจะเกิดในตึกที่สูงมากๆ หรือบนยอดเขาสูงๆ

แม้ฟ้าผ่าจากก้อนเมฆสู่ก้อนเมฆ
จะมีมากกว่าครึ่งของจำนวนฟ้าผ่าทั้งหมด แต่มันไม่มีผลต่อมนุษย์แต่อย่างใด ในขณะที่
ฟ้าที่ผ่าจากก้อนเมฆลงดิน ทำความเสียหายสร้าง ภัยพิบัติ ให้แก่มนุษย์และทรัพย์สินเป็นจำนวนมาก
เราจึงต้องศึกษาทำความเข้าใจฟ้าผ่าชนิดนี้ เพื่อความปลอดภัยของเราเอง ความเข้าใจของเรา
เกี่ยวกับฟ้าฝ่าชนิดลงดิน จึงมีมากกว่าชนิดที่โดดจากเมฆสู่เมฆด้วยกัน

ฟ้าผ่า ก็คล้ายกับการดูดของไฟฟ้าสถิตย์ ที่เราโดนในหน้าหนาวที่มีอากาศแห้ง ยิ่งถ้าเดินบนพรม
พอเอื้อมมือจะไปจับลูกบิดประตู หรือเปิดประตูรถ ฯลฯ ก็มักจะโดนไฟดูดจนสะดุ้ง ก็เนื่องมาจากความต่างศักย์ของตัวเรา
กับสิ่งที่เราไปจับนั่นเอง ต่างกันก็เพียงแต่ว่า ความต่างศักย์ของเมฆกับพื้นนั้น
มีมากกว่าที่เราโดนไฟดูดจากลูกบิดประตูเป็นล้านๆเท่าทีเดียว

สาเหตุของการแยกตัวกันของประจุไฟฟ้าในก้อนเมฆ ก็ยังไม่เป็นที่เข้าใจได้ดีนัก อาจจะมีสาเหตุจากการที่ เมฆคิวมิวโลนิมบัสนั้นเป็นลำสูงขึ้นไป พาดระหว่างชั้นบรรยากาศที่แตกต่างกันมาก ทั้งอุณหภูมิ ความกดดันของอากาศ และจากการปะทะของแรงลมจากกระแสร้อนและเย็นที่ต่างกัน ในชั้นเหนือขึ้นไป หยดน้ำก็จับตัวเป็นน้ำแข็ง ในขณะที่ชั้นล่างยังเป็นหยดน้ำอยู่ หยดน้ำที่รวมตัวเข้าจนหนักขึ้นหนักขึ้น จนไหลลงด้านล่างของก้อนเมฆ จะเกิดมีประจุลบโดยสาเหตุใดเราก็ยังไม่เข้าใจดีนัก และการเกิดเกล็ดน้ำแข็งในส่วนบนของก้อนเมฆ และการกระจายตัวต่างๆกันไป คงเป็นปัจจัยในการการแยกประจุไฟฟ้าภายในก้อนเมฆได้

แต่จะด้วยสาเหตุอันใดก็ตาม จากการศึกษาด้วยการถ่ายภาพมามากมาย ก็สามารถสรุปได้ว่า มีการแยกประจุขึ้นมา โดยด้านล่างของก้อนเมฆ จะมีอีเลคตรอนไปออกันอยู่มาก ส่วนโปรตอนจะขึ้นไปออกันอยู่ด้านบน จึงทำให้ด้านบนมีแต่ประจุบวก ที่ฐานจึงมีศักย์เป็นลบ

อีเลคตรอนในพื้นดินใต้ก้อนเมฆที่มีฐานลอยต่ำนี้ ก็ถูกผลักออกไปหมด ทำให้พื้นดินใต้ก้อนเมฆมีประจุไฟฟ้าบวกขึ้นมา ความต่างศักย์ที่เพิ่มมากขึ้น ทำให้กระแสไฟฟ้าร่ำๆจะโดดมาหากัน แต่เนื่องจากอากาศเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่สู้จะดี จึงต้องอาศัยความต่างศักย์สูงมาก นับเป็นล้านๆถึงพันล้านโวลท์ กว่ากระแสไฟฟ้าจะโดดข้าม ถ่ายเทมาหากันกลายเป็น ฟ้าผ่า ได้

<<< หน้าก่อนนี้ (หน้า 1)

หน้าถัดไป (หน้า 3) >>>

^*หมายเหตุ งานเขียนชิ้นนี้ ได้รับการคุ้มครองสิทธิตามพระราชบัญญัติคุ้มครองสิทธิทางปัญญา โดยลิขสิทธิเป็นของผู้เขียน ที่ให้เกียรตินำเผยแพร่ผ่าน วิชาการ.คอม เรามีความยินดีและอนุญาตให้ทำซ้ำหรือเผยแพร่ต่อเพื่อประโยชน์ทางการศึกษาเท่านั้น กรุณาให้เกียรติผู้เขียน โดยอ้างชื่อผู้เขียนและ วิชาการ.คอม (www.vcharkarn.com) ทุกครั้งที่ทำการเผยแพร่ต่อ ห้ามนำส่วนหนึ่งส่วนใดไปเผยแพร่ต่อในสื่อที่เอื้อประโยชน์ทางธุรกิจก่อนได้รับอนุญาต ขอขอบคุณที่ร่วมกันช่วยสร้างให้สังคมไทยเป็นสังคมแห่งปัญญา

จำนวน 18 ความเห็น, หน้า่ | -1-

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 4 26 ม.ค. 2549 (12:11)
ปรากฎการณ์ธรรมชาตฺนี้น่ากลัวมากครับ

pachr@.com (IP:203.172.255.146,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 5 26 ม.ค. 2549 (12:15)
ปรากฎการณ์นี้ดูแล้วไม่ค่อยจะน่ากลัวเท่าไร ถึงอย่างไรก็เป็นปรากฎการณ์และธรรมชาติคะ

mud@.com (IP:203.172.255.146,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 6 26 ม.ค. 2549 (12:17)
ผมเห็นแล้วน่ากลัวมากครับ

fiw@.com (IP:203.172.255.146,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 8 26 ม.ค. 2549 (12:24)
โอ้โห น่าสนใจมากครับ 100% เลย

non@.com (IP:203.172.255.146,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 10 3 ก.พ. 2549 (22:52)
คิดว่ามันสวยงามมากๆ น่าสนใจและน่าศึกษาอย่างจิงจัง

aroma_ehnnn@hotmail.com (IP:203.188.58.102,,)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 12 29 ส.ค. 2549 (15:43)
คนไหนชอบสาบานห้ามทำการทดลอง

thawankesmala

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1361 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 282 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 13 2 ก.ย. 2549 (21:32)
ผมว่าไม่ค่อยน่ากลัว แต่จะบอกให้*ถ้าฝนตกฟ้าคะนองควรจะนอนราบกับพื้น*
พูดจริงอ่านมาครับ

หล่อจังเหวยนามว่านราวิชญ์

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 153 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 14 16 ธ.ค. 2549 (12:38)
เราฟ้าผ่าเป็นปรากฎการทางธรรมชาติที่สวยมากค่ะ

natchya_270736@hotmail.com (IP:58.181.180.4)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 15 21 ธ.ค. 2549 (19:25)
อุปกรณ์ใดที่ไม่ได้อาศัยหลักความกดดันของอากาศ

kittika_suwan@yahoo.com (IP:124.120.61.183)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 16 9 ม.ค. 2550 (21:28)
ถ้าเกิดฟ้าผ่าให้เข้าไปหลบในรถยนต์ก็ได้ครับ(ถ้ามี และเป็นรถของเรา) เพราะกระแสไฟฟ้าจะ
ไหลผ่านที่บริเวณผิวตัวนำเท่านั้น ดังนั้นเมื่อเราอยู่ในรถ กระแสไฟฟ้าจะไม่สามารถทำอันตรายเราได้ครับ

dear.com (IP:203.148.136.67)

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 18 18 ก.พ. 2550 (01:33)
ชอบดูเวลาฟ้าผ่า และรู้สึกว่าบนท้องฟ้ายังมีอะไรที่เราไม่รู้อีกเยอะเลยเนอะ

toppong

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 149 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 19 15 ส.ค. 2550 (18:56)
อยากดูฟ้าผ่าของจริงจัง

หนูแว่นน้อย

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 40 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 149 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 21 24 ก.พ. 2551 (00:08)

ตามมาอ่าเนื่องจากมีคนแปะลิ้งค์ในพันทิพ

http://www.pantip.com/cafe/wahkor/topic/X6357272/X6357272.html#18

ให้ข้อมูลได้ละเอียดดีจ้ะ

แต่มีข้อมูลคลาดเคลื่อนเล็กน้อย ตรงนี้

"ขณะที่สายฟ้าเดินทางลงมาใกล้จะถึงพื้นแล้วนั้น หากมีอาคารสิ่งก่อสร้าง หรือต้นไม้สูงๆ โปรตอนภายในสิ่งสูงๆเหล่านั้นบนพื้นดิน ก็จะกระโดดข้ามอากาศเป็นทาง เรียกว่า streamer"

ความจริง โปรตอนจะไม่วิ่งหรือกระโดดแต่อย่างใด
การวิ่ง(เคลื่อนที่) จะเป็นหน้าที่(คุณสมบัติ) ของอิเลคตรอนเท่านั้น
คือโปรตรอนมันอยู่ในนิวเคลียสของอตอม ถูกยึดไว้อย่างเหนียวแน่นวิ่งไปไหนไม่ได้

ดังนั้นที่เราเห็นสายฟ้า วิ่งจากพื้น คืออิเลคตรอนวิ่งไปหาจุดที่มีศักดิ์ไฟฟ้าเป็นบวก
เนื่องจากอากาศแตกตัวนำไฟฟ้า และกลายเป็นพลาสมา ตรงจุดที่ติดกับพื้นดิน(หรือยอดตึก)
แล้วเกิดต่อเนื่องเป็นแนวทางขึ้นไป

เผื่อคุณพวงร้อยจะนำไปปรับปรุงในบทความค่ะ

sb*star

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 70 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 22 2 มิ.ย. 2551 (00:44)
จากย่อหน้าที่ 2 ก่อนย่อหน้าสุดท้าย ในหน้านี้
"โดยทั่วไปแล้ว คลื่นเสียงเดินทางได้เร็วขึ้นในอากาศที่อุ่นกว่า และเดินทางช้าลงเมื่ออากาศหนาวลง"

ที่ผ่านมาทราบว่า คลื่นเสียงเดินทางผ่านสิ่งที่มีความหนาแน่นกว่า ได้เร็วกว่า
เช่น คลื่นเสียงเดินทางผ่านของแข็งได้เร็วกว่าในอากาศ
ดังนั้นเมื่อ อากาศอุ่น มีความหนาแน่นต่ำกว่า อากาศเย็น
เสียงก็น่าจะเดินทางได้เร็วกว่าในอากาศอุ่น เมื่อเทียบกับอากาศเย็น ใช่ไหมครับ?

rocketo

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 1896 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 204 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 23 5 มิ.ย. 2551 (21:48)

นอกจากความหนาแน่นแล้ว อัตราเร็วเสียงยังขึ้นกับสมบัติอื่นของตัวกลางอีกครับ

อย่างแก๊ส ต่างชนิดกัน เช่นไฮโดรเจน กับคาร์บอนไดอ็อกไซด์
อัตราเร็วเสียงใน H₂ ก็เร็วกว่าใน CO₂ มากทั้งที่ CO₂ มีความหนาแน่นมากกว่า

สมบัติสำคัญก็คือความสามารถในการถ่ายโอนพลังงานผ่านการชนกันของโมเลกุล
โมเลกุล H₂ นั้นเคลื่อนที่ได้เร็วมากกว่า CO₂

หรือเมื่อเทียบระหว่างโลหะด้วยกัน Al ก็มีอัตราเร็วเสียงมากกว่า Pb
เนื่องจากสมบัติความยืดหยุ่นของตัวกลาง

พารามิเตอร์เพียงตัวเดียว บางทีก็ไม่สามารถอธิบายได้ทุกอย่างครับ

นิรันดร์

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 12960 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 851 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 24 5 มิ.ย. 2551 (21:54)

โปรตอนนั้น หากอยู่ในโลหะจะมีสมบัติอย่างที่คุณ sb*star
กล่าวในความคิดเห็นที่ 21
แต่
สำหรับในของเหลวและแก๊สนั้น มันสามารถเคลื่อนที่ได้ครับ
แต่อัตราเร็วมันจะน้อยกว่าอิเล็กตรอนมาก

นิรันดร์

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 25 12 ต.ค. 2551 (16:01)

ระบบป้องกันฟ้าผ่า ระบบสายดิน และระบบป้องกันไฟกระชาก ไฟตก / Lightning protection, Grounding system, Surge Protection

Lightning protection, Grounding system, Surge Protection for protect your sensitive electronic equipment in building. Installation and consultation please visit our website : www.panthaira.com Contact person : Mr. Jack Lorenz Tel. : 02-889 1657 Fax : 02-889 E-mail : jacklorenz@panthira.com, dao@panthira.com

ระบบป้องกันฟ้าผ่า ระบบสายดิน และระบบป้องกันไฟกระชาก ไฟตก

บริการติดตั้ง และเป็นที่ปรึกษา ระบบป้องกันฟ้าผ่า ระบบสายดิน และ ระบบป้องกันไฟกระชาก ไฟตก ตามอาคารสำนักงาน โรงงาน ถานศึกษา ทั้งบ้าน และ ที่พักอาศัย อพาร์ทเม็นท์ คอนโด อาคารสูง หรือสิ่งปลูกสร้างที่เสี่ยงต่อการถูกฟ้าผ่าในหน้าฝน

ทุกวันนี้มีพายุเกิดขึ้นมากมาย ทำให้เกิด ฟ้าผ่า ไฟกระชาก ไฟตกได้ง่ายเช่นกัน โดยเฉพาะอาคาร ทีสำนักงานต่าง ๆ ที่เต็มไปด้วยเครื่องเครื่องคอมพิเตอร์ เครื่องใช้สำนักงานต่างๆ ที่มีโอกาสเกิดความเสียหายได้ง่ายเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจรอันเนื่องมาจาก ร้องฟ้าผ่า ดังนั้นระบบการป้องกันนี้จึงมีความจำเป็นอย่างมาก เพื่อการป้องกันความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นต่อชีวิตและทรัพย์สินอันมีค่าของท่าน

Contact person : Mr. Jack Lorenz or Ms. Dao Thanyalak

Tel. : 02-889 1657 Fax : 02-8890304

Mobile : 081-814 4255

E-mail jacklorenz@panthira.com, dao@panthira.com

www.panthira.com

Panthira

ร่วมแบ่งปันความรู้และความเห็นแล้ว 2 ครั้ง - ได้รับดาวแล้ว 50 ดวง - โหวตเพิ่มดาว

ความเห็นเพิ่มเติมที่ 26 12 ต.ค. 2551 (16:17)