047 : ฟ้าผ่า (3) ฟ้าผ่ามีขั้นตอนอย่างไร?
บันทึกนี้เป็นตอนที่ 3 ของบทความต่อเนื่องขนาดยาว
ซึ่งจะทยอยนำเสนอเป็นระยะจนสมบูรณ์
ประเด็นที่แล้ว : ฟ้าผ่ามีระยะที่สามารถทำอันตรายได้ไกลแค่ไหน?
ประเด็นต่อจากนี้ : อุปกรณ์ตรวจจับฟ้าผ่ามีหน้าตาอย่างไร?
3. ลำดับขั้นตอนการเกิดฟ้าผ่าเป็นอย่างไร?
ตอบ : แม้ว่าสายตาของเราจะเห็นสายฟ้าเพียงแว่บเดียวระดับเสี้ยววินาที แต่จากการศึกษาโดยใช้กล้องความเร็วสูงจับภาพ ประกอบกับความรู้ทางฟิสิกส์ทำให้ทราบว่า การเกิดฟ้าผ่ามีขั้นตอนค่อนข้างซับซ้อน โดยความต่างศักย์ระหว่างฐานเมฆกับพื้นดินจะต้องสูงกว่า 9,000 โวลต์ต่อเมตร จึงจะเอาชนะความต้านทานไฟฟ้าของอากาศได้
แผนภาพต่อไปนี้แสดงขั้นตอนการเกิดฟ้าผ่าแบบลบ
1) อิเล็กตรอน (ซึ่งมีประจุลบ) กลุ่มแรกเคลื่อนที่ออกจากบริเวณฐานเมฆลงมา เรียกว่า กระแสนำกรุยทาง (pilot leader) ตามมาด้วยอิเล็กตรอนอื่นๆ ที่เคลื่อนที่ลงมาในลักษณะซิกแซ็กและตกแขนงเป็นขั้นๆ เรียกว่า กระแสนำแบบขั้น (stepped leader)
กระแสนำแบบขั้นแต่ละขั้นยาวประมาณ 50 เมตร และจะคงอยู่นานราว 1 ไมโครวินาที (1 ไมโครวินาที = 1 ในล้านของวินาที) ระหว่างกระแสแต่ละขั้นจะมีช่วงหยุดสั้นๆ ราว 50 ไมโครวินาที โดยกระแสจะเลือกทิศทางใหม่ที่จะพุ่งออกไป
นี่เองทำให้สายฟ้ามีลักษณะซิกแซ็ก
2) เมื่อกระแสนำแบบขั้นลงมาใกล้พื้น มันจะดึงดูดให้ประจุบวกบนพื้นไหลขึ้นมาใกล้ๆ โดยในที่นี้ประจุบวกไหลขึ้นมาตามต้นไม้และหลังคาบ้าน กระแสไฟที่เกิดจากประจุบวกนี้เรียกว่า กระแสสตรีมเมอร์ (streamer)
3) เมื่อกระแสนำแบบขั้น (ประจุลบ) และกระแสสตรีมเมอร์ (ประจุบวก) เคลื่อนมาพบกัน (ที่ความสูงจากพื้นดินในช่วง 30-100 เมตร) ก็จะทำให้ประจุลบเคลื่อนที่ลงไป ในขณะเดียวกันประจุบวกก็จะเริ่มไหลจากพื้นดินสวนขึ้นไปตามช่องทางที่ประจุลบเคลื่อนที่ลงมาก่อนหน้านี้แล้ว
4) กระแสไฟฟ้าประจุบวกที่ไหลขึ้นนี้เรียกว่า กระแสโต้กลับ (return stroke) ประจุบวกในกระแสโต้กลับนี้เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วสูงมากถึง 96,000 กิโลเมตร/วินาที (ประมาณ 1/3 ของอัตราเร็วแสงในสุญญากาศ)
น่ารู้ไว้ว่าแสงสว่างของสายฟ้าที่เราเห็นขณะเกิดฟ้าผ่าเกิดจากกระแสโต้กลับนี้เอง
5) หากภายในก้อนเมฆยังมีประจุลบเหลืออยู่ ก็เป็นไปได้ว่า ประจุเหล่านี้จะถ่ายเทลงมาอีก แต่คราวนี้จะเรียกว่า กระแสนำฉับพลัน (dart leader) เพราะจะไหลลงมาตามช่องทางเดิมที่มีอยู่ก่อนแล้ว (ไม่ซิกแซ็กแตกแขนงเหมือนกระแสนำแบบขั้น)
เมื่อกระแสนำฉับพลันลงมาใกล้พื้น ก็จะเหนี่ยวนำกระแสสตรีมเมอร์ชุดใหม่จากพื้นอีกครั้ง
กระบวนการถ่ายเทประจุตามเส้นทางของสายฟ้าในเส้นแรกนี้อาจเกิดขึ้นได้หลายครั้งภายในเวลาไม่ถึงครึ่งวินาที ทำให้สายฟ้าดูเหมือนกระพริบ
ตัวอย่างเหตุการณ์จำลองนี้ช่วยให้เราเข้าใจว่า
ทำไมสายฟ้าจึงมักผ่าสิ่งที่มีลักษณะสูงและยอดแหลมในบริเวณหนึ่งๆ
เช่น ต้นไม้ใหญ่ เสาไฟฟ้า และเสาอากาศหรือสายล่อฟ้าบนหลังคาบ้าน เป็นต้น
ความเห็น (12)
- เข้าใจว่า
- ถ้าอะไรอยู่ใต้ต้นไม้ก็ไหม้ใช่ไหมครับ
- ต่อไปต้องเอาไปให้ชาวบ้านดู
- ตอนฝนตกจะได้หลบถูก
- ขอบคุณพี่ชิวมากครับ
พี่ชิวค่ะ เห็นภาพเลยค่ะ โดยเฉพาะภาพสุดท้าย เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนมากๆ ค่ะ
ถ้ามองจากภาพ จะเห็นว่าบริเวณใกล้ๆ บ้านไม่ควรปลูกต้นไม่สูงไว้ใช่ไหมคะ
สวัสดีครับ อ.แอ๊ด
ถ้าฟ้าผ่าต้นไม้ แล้วใครก็ตามไปอยู่ใต้ต้นไม้ ก็อาจจะโดนแบบใดแบบหนึ่งอย่างนี้ครับ
1) ไฟแลบจากด้านข้าง (Side Flash) : ดูภาพชัดๆ ไม่ต้องบรรยาย
2) กระแสไหลมาตามพื้น (Ground Current) :
กระแสไฟฟ้าอาจจะไหลลงมาที่โคนต้นไม้ จากนั้นก็ไหลแผ่ออกไปตามพื้นดิน (ที่อาจเฉอะแฉะเนื่องจากฝนตก) เข้าทำรายคน & สัตว์ครับ
ดูนี่สิครับ กระแสไฟฟ้าพอมาถึงโคนต้นไม้ ก็ไหลแผ่ออกไปตามพื้นดินโดยรอบในแนวรัศมี
พอมาถึงวัว (เคราะห์ร้าย) กระแสไฟฟ้าก็วิ่งเข้าสู่ 2 ขาหน้าของวัว ผ่านลำตัวและไขสันหลัง แล้วออกไปทาง 2 ขาหลัง
ครบวงจรพอดี! -> วัวจึงถูกกระแสไฟฟ้าจากฟ้าผ่าทำร้ายอย่างนี้
สัตว์ต่างๆ ที่อยู่กลางทุ่งนา โดนฟ้าผ่าทำร้ายด้วยเหตุนี้แหละครับ และอาจล้มลงพร้อมๆ กันได้คราวละหลายๆ ตัว
ถ้าเป็นคน ก็ลองจินตนาการเองว่าจะเกิดอะไรขึ้นครับ
สวัสดีครับ มะปราง
จริงๆ ก็ปลูกได้ครับ
แต่ห้ามหลบใต้ต้นไม้ (หรือโครงสร้างอะไรก็ตามที่มีลักษณะสูง เช่น เสาไฟฟ้า) ขณะเกิดฝนฟ้าคะนองอย่างเด็ดขาด
เข้ามานั่งตาแป๋วอ่านค่ะ
ตอนเรียน เคยต้องวิเคราะห์กับเพื่อนว่าเวลาคนโดนฟ้าผ่าแล้วตายเนี่ย ตายเพราะว่าฟ้าผ่ามีความต่างศักดิ์สูง หรือว่าตายเพราะมีกระแสไฟฟ้าผ่านเป็นประมาณมากกันแน่
อาจารย์ว่าแบบไหนคะ ^^
สวัสดีครับ
ความเข้าใจของผมคือ ปริมาณกระแสไฟฟ้า ครับ เพราะเป็นปริมาณประจุที่ไหลผ่าบริเวณหนึ่งๆ ในหนึ่งหน่วยเวลา
แม้ความต่างศักย์จะสูง แต่หากมี 2 บริเวณใกล้ๆ กันให้ประจุเลือกเคลื่อนที่ บริเวณที่มีความต้านทานสูง จะมีประจุไหลเข้าน้อยกว่า (กระแสต่ำกว่า) และกลับกันครับ
แต่กรณีฟ้าผ่านี่ อาจจยกเว้นก็ได้ เพราะความต่างศักย์สูงมากเหลือเกิน ความต้านทานสูงแค่ไหน ปริมาณกระแสก็ยังสูงมากพอที่จะทำอันตรายอยู่ดีครับ
ไม่ได้มาซะนานเลยค่ะ.. คุณพี่ชิว
เข้ามาทีไร ไม่เคยผิดหวังเลยจริงๆ
ติดใจ gotoknow ก็ด้วยบล็อกคุณพี่ชิวนี่แหละค่ะ
และด้วยความที่ดาเองก็ชอบอะไรๆ ที่เกี่ยวกับเมฆ ท้องฟ้า สายรุ้ง สายฟ้าแลบ ฟ้าผ่า แสงดาว แสงจันทร์ ฯลฯ
โดยเฉพาะ นวลเมฆ ทำให้ดา กลายเป็น หญิงสาวผู้รักนวลเมฆ ไปอีกคนละ อิอิ
เลียนแบบคุณพี่ชิวไปซะงั้นนเลย ^^
สวัสดีครับ ดา
เป็นสาวรักเมฆนี่อย่าลืมนำภาพมาฝากกันอีกนะครับ หรือจะชวนเพื่อนๆ ที่ชอบท้องฟ้ามาเยี่ยมแถวๆ นี้บ้างก็ได้ ^__^
- ได้รับคำตอบเกี่ยวกับฟ้าผ่าครบถ้วนเลยนะคะ
- กระแสไฟที่ไหลไปตามพื้นกินวงกว้างจริงๆค่ะขอยืนยัน
ดากะจะเขียนบล็อกเรื่องนวลเมฆอยู่เหมือนกันค่ะ คุณพี่ชิว (เห็นบล็อกคุณพี่ชิวแล้วชอบจัง อยากมีบล็อกเรื่องนวลเมฆไว้สักบันทึกนึง..ขออนุญาตอ้างถึงบล็อกของคุณพี่ชิว ไว้ล่วงหน้าเลยแล้วกันนะคะ)
แต่ภาพที่ดาถ่ายไว้..รู้สึกว่า มันยังดีไม่พออ่าค่ะ..(ภาพยังน้อยไปด้วยค่ะ)
คุณพี่ชิว อย่าลืมตามไปเยี่ยมชมบล็อกของน้องดาที่ learners นะคะ
ตอนนี้ ขอรวบรวมภาพก่อนค่ะ ^^
สวัสดีครับ
อ. naree suwan : น่าสงสัยเหมือนกันนะครับว่า กระแสไฟฟ้าที่ไหลไปตามพื้นนี่ไปได้กว้างแค่ไหน ลองไปช่วยกันหาคำตอบหน่อย ใครได้ข้อมูลมา ก็นำมาไว้แถวๆ นี้ครับ
น้องดา : ดีจังครับ มีบล็อกเกี่ยวกับเมฆเพิ่มขึ้นอีก เก็บภาพ + ข้อมูลอื่นๆ เช่น สถานที่ วัน-เวลา บรรยากาศ + ความรู้สึก ด้วยนะครับ ส่วนเรื่องวิชาการนี่ อ้างไปจากบล็อกนี่ก็ได้
ไว้จะตามไปดูครับ ^__^
อาจารย์ครับ
ผมสงสัยว่า
1.ทำไมกระแสตรีมเมอร์จึงเกิดขึ้นได้ครับ เพราะ
*ประจุบวกบนพื้นดินหรือในวัตถุที่เป็นกลางทางไฟฟ้าในตอนแรกไม่น่าจะวิ่งได้ขนาดนั้น
**การเหนี่ยวนำประจุบอกให้มาออกันแบบในรูปเป็นไปได้อย่างไรครับ เพราะผมเข้าใจว่าแรงไฟฟ้าเป็นแรงพิสัยใกล้
2.สงสัยนานแล้วครับว่าประจุลบที่วิ่งลงดินหายไปไหนครับ ในเมื่อดินไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้า
ขอบคุณครับ