นักวิจัยสร้างฟ้าผ่าลงมาได้สำเร็จ! ด้วยการยิงจรวดไปพร้อมกับลวดทองแดง แถมยังค้นพบว่าจุดที่เสียง กระแทกรุนแรงที่สุดไม่ได้อยู่บนก้อนเมฆ!...
.
ย้อนกลับไปเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม 2015 มีการทดลองหนึ่งเกี่ยวกับสายฟ้าที่น่าทึ่งมากๆ ที่นักวิจัยสามารถ "สั่ง" ให้ฟ้าผ่าลงมาตรงจุดที่ต้องการได้เป๊ะๆ เลย ซึ่งนี้ไม่ใช่การจำลองในห้องแล็บแบบทั่วไปแล้ว แต่เป็นการดึงพลังงานฟ้าผ่าจากพายุธรรมชาติลงมาสู่พื้นดินจริงๆ เลย
.
ไอเดียของพวกเขาคือ ต้องรอจังหวะให้เกิดมีพายุฟ้าคะนอง แล้วค่อยยิงจรวดขนาดเล็กที่ผูกลวดทองแดงต่อสายดินพุ่งสวนขึ้นไปในก้อนเมฆ เส้นลวดที่ถูกลากขึ้นไปนี้จะทำหน้าที่เป็น ช่องนำกระแสไฟฟ้า (Conductive channel) พูดง่ายๆ ก็คือเป็นสายล่อฟ้าขนาดยักษ์ที่พุ่งทะยานไปหาเมฆถึงที่เลยนั่นเอง
.
ทันทีที่ประจุไฟฟ้าในเมฆสัมผัสกับเส้นลวด สายฟ้าก็จะฟาดเปรี้ยงกลับลงมาเป็นเส้นตรงตามแนวสายไฟสู่พื้นดินทันที วิธีนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตั้งกล้องและอุปกรณ์วัดค่าต่างๆ รอดักเก็บข้อมูลตรงจุดที่ฟ้าผ่าลงมาได้อย่างแม่นยำมาก
.
และหนึ่งในผลลัพธ์ที่น่าสนใจจากการทดลองด้วยเทคนิคนี้ คืองานวิจัยจากสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ (Southwest Research Institute) นำโดย ดร. มาเฮอร์ เอ. ดาเยห์ (Maher A. Dayeh) ที่ประสบความสำเร็จในการ "ถ่ายภาพ" คลื่นเสียงฟ้าร้องได้เป็นครั้งแรกของโลก
.
ตามปกติแล้ว ฟ้าผ่าจะเริ่มจากการที่ประจุไฟฟ้าในเมฆได้พยายามหาทางลงมาสู่พื้นดิน โดยจะมีการสร้างเส้นทางแตกแขนงนำร่องลงมาก่อน ที่เรียกว่า สายนำร่อง (Step leaders) เมื่อเส้นทางนี้เชื่อมต่อกับพื้นดินสำเร็จ ก็จะเกิดการกระชากกลับของกระแสไฟฟ้าอย่างรุนแรง กลายเป็นเส้นฟ้าผ่าสว่างวาบที่เราเห็นกัน
.
ทีมของ ดร. ดาเยห์ (Dr. Dayeh) ได้ตั้งไมโครโฟนความไวสูง 15 ตัว เรียงห่างกันตัวละ 1 เมตร โดยวางห่างจากฐานยิงจรวดดึงฟ้าผ่าออกไป 95 เมตรเพื่อดักจับเสียงฟ้าร้อง พอได้ข้อมูลคลื่นเสียงมา พวกเขาก็เอามาประมวลผลโดยเลือกเฉพาะย่านความถี่สูงเพื่อให้สัญญาณภาพชัดเจนขึ้น จนสามารถสร้าง ภาพตัดขวางทางเสียง (Acoustic image) ออกมาได้สำเร็จ
.
ภาพที่ได้เผยให้เห็นความจริงที่น่าทึ่งเลย ผลการทดลองระบุชัดเจนว่า เสียงฟ้าร้องที่ดังกึกก้องที่สุดนั้น ไม่ได้มาจากยอดเมฆพายุหรือรอยแตกแขนงบนท้องฟ้า แต่จุดที่สร้างคลื่นเสียงกระแทกรุนแรงที่สุด กลับแผ่ออกมาจาก "ส่วนล่างสุด" ของเส้นฟ้าผ่า หรือก็คือบริเวณที่กระแสไฟฟ้าฟาดเชื่อมต่อลงสู่พื้นดินนั่นเอง
.
ข้อมูลจากกราฟยังชี้ให้เห็นด้วยว่า ระดับความดันเสียง (Sound pressure) ตรงบริเวณฐานของเส้นฟ้าผ่า ที่ระดับความสูงใกล้ 0 เมตรนั้น มีความดังพุ่งทะลุไปถึงเกือบ 140 เดซิเบลเลยทีเดียว
.
การค้นพบที่เป็นเสมือนการ "มองเห็น" เสียงฟ้าร้องเป็นครั้งแรกนี้ ช่วยให้เราเข้าใจภาพรวมได้ชัดเจนขึ้นว่า กระบวนการทางฟิสิกส์ส่วนไหนของการปล่อยประจุที่ทำให้เกิดคลื่นเสียงกระแทกออกมาได้สูงสุด ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการค้นหาคำตอบเรื่องกลไกการปลดปล่อยพลังงานมหาศาลของสายฟ้า
.
ยิ่งไปกว่านั้น ในระยะยาว ข้อมูลชุดนี้ยังสามารถนำไปต่อยอดพัฒนาระบบป้องกันฟ้าผ่าให้กับโครงสร้างพื้นฐานสำคัญต่างๆ เช่น โครงข่ายไฟฟ้า ระบบการบิน หรืออาคารสูง รวมถึงช่วยปรับปรุงโมเดลการพยากรณ์อากาศและระบบเตือนภัยพายุให้มีความแม่นยำและช่วยให้พวกเราปลอดภัยจากภัยธรรมชาติได้มากยิ่งขึ้นครับ
.
[แหล่งอ้างอิง]
[1] Dayeh, M. A., Evans, N. D., et al. "First images of thunder: Acoustic imaging of a triggered lightning channel." Geophysical Research Letters, 2015. DOI: 10.1002/2015GL064451
[2] Southwest Research Institute (SwRI). "SwRI reveals the first 'images' of thunder." Press Release presented at the Joint Assembly of American and Canadian geophysical societies, Montreal, 2015.
#วิทยาศาสตร์ #ฟ้าผ่า #ฟิสิกส์ #สาระน่ารู้ #ความรู้รอบตัว #ปรากฏการณ์ธรรมชาติ #เทคโนโลยี #พายุฟ้าคะนอง #งานวิจัย #สภาพอากาศ
https://www.facebook.com/share/p/1Xqd3Kg2T5/
⛈️⚡ นักวิจัยสร้างฟ้าผ่าลงมาได้สำเร็จ! ด้วยการยิงจรวดไปพร้อมกับลวดทองแดง แถมด้วยการค้นพบที่ผิดคาด
.
ย้อนกลับไปเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม 2015 มีการทดลองหนึ่งเกี่ยวกับสายฟ้าที่น่าทึ่งมากๆ ที่นักวิจัยสามารถ "สั่ง" ให้ฟ้าผ่าลงมาตรงจุดที่ต้องการได้เป๊ะๆ เลย ซึ่งนี้ไม่ใช่การจำลองในห้องแล็บแบบทั่วไปแล้ว แต่เป็นการดึงพลังงานฟ้าผ่าจากพายุธรรมชาติลงมาสู่พื้นดินจริงๆ เลย
.
ไอเดียของพวกเขาคือ ต้องรอจังหวะให้เกิดมีพายุฟ้าคะนอง แล้วค่อยยิงจรวดขนาดเล็กที่ผูกลวดทองแดงต่อสายดินพุ่งสวนขึ้นไปในก้อนเมฆ เส้นลวดที่ถูกลากขึ้นไปนี้จะทำหน้าที่เป็น ช่องนำกระแสไฟฟ้า (Conductive channel) พูดง่ายๆ ก็คือเป็นสายล่อฟ้าขนาดยักษ์ที่พุ่งทะยานไปหาเมฆถึงที่เลยนั่นเอง
.
ทันทีที่ประจุไฟฟ้าในเมฆสัมผัสกับเส้นลวด สายฟ้าก็จะฟาดเปรี้ยงกลับลงมาเป็นเส้นตรงตามแนวสายไฟสู่พื้นดินทันที วิธีนี้ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถตั้งกล้องและอุปกรณ์วัดค่าต่างๆ รอดักเก็บข้อมูลตรงจุดที่ฟ้าผ่าลงมาได้อย่างแม่นยำมาก
.
และหนึ่งในผลลัพธ์ที่น่าสนใจจากการทดลองด้วยเทคนิคนี้ คืองานวิจัยจากสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ (Southwest Research Institute) นำโดย ดร. มาเฮอร์ เอ. ดาเยห์ (Maher A. Dayeh) ที่ประสบความสำเร็จในการ "ถ่ายภาพ" คลื่นเสียงฟ้าร้องได้เป็นครั้งแรกของโลก
.
ตามปกติแล้ว ฟ้าผ่าจะเริ่มจากการที่ประจุไฟฟ้าในเมฆได้พยายามหาทางลงมาสู่พื้นดิน โดยจะมีการสร้างเส้นทางแตกแขนงนำร่องลงมาก่อน ที่เรียกว่า สายนำร่อง (Step leaders) เมื่อเส้นทางนี้เชื่อมต่อกับพื้นดินสำเร็จ ก็จะเกิดการกระชากกลับของกระแสไฟฟ้าอย่างรุนแรง กลายเป็นเส้นฟ้าผ่าสว่างวาบที่เราเห็นกัน
.
ทีมของ ดร. ดาเยห์ (Dr. Dayeh) ได้ตั้งไมโครโฟนความไวสูง 15 ตัว เรียงห่างกันตัวละ 1 เมตร โดยวางห่างจากฐานยิงจรวดดึงฟ้าผ่าออกไป 95 เมตรเพื่อดักจับเสียงฟ้าร้อง พอได้ข้อมูลคลื่นเสียงมา พวกเขาก็เอามาประมวลผลโดยเลือกเฉพาะย่านความถี่สูงเพื่อให้สัญญาณภาพชัดเจนขึ้น จนสามารถสร้าง ภาพตัดขวางทางเสียง (Acoustic image) ออกมาได้สำเร็จ
.
ภาพที่ได้เผยให้เห็นความจริงที่น่าทึ่งเลย ผลการทดลองระบุชัดเจนว่า เสียงฟ้าร้องที่ดังกึกก้องที่สุดนั้น ไม่ได้มาจากยอดเมฆพายุหรือรอยแตกแขนงบนท้องฟ้า แต่จุดที่สร้างคลื่นเสียงกระแทกรุนแรงที่สุด กลับแผ่ออกมาจาก "ส่วนล่างสุด" ของเส้นฟ้าผ่า หรือก็คือบริเวณที่กระแสไฟฟ้าฟาดเชื่อมต่อลงสู่พื้นดินนั่นเอง
.
ข้อมูลจากกราฟยังชี้ให้เห็นด้วยว่า ระดับความดันเสียง (Sound pressure) ตรงบริเวณฐานของเส้นฟ้าผ่า ที่ระดับความสูงใกล้ 0 เมตรนั้น มีความดังพุ่งทะลุไปถึงเกือบ 140 เดซิเบลเลยทีเดียว
.
การค้นพบที่เป็นเสมือนการ "มองเห็น" เสียงฟ้าร้องเป็นครั้งแรกนี้ ช่วยให้เราเข้าใจภาพรวมได้ชัดเจนขึ้นว่า กระบวนการทางฟิสิกส์ส่วนไหนของการปล่อยประจุที่ทำให้เกิดคลื่นเสียงกระแทกออกมาได้สูงสุด ซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างมากในการค้นหาคำตอบเรื่องกลไกการปลดปล่อยพลังงานมหาศาลของสายฟ้า
.
ยิ่งไปกว่านั้น ในระยะยาว ข้อมูลชุดนี้ยังสามารถนำไปต่อยอดพัฒนาระบบป้องกันฟ้าผ่าให้กับโครงสร้างพื้นฐานสำคัญต่างๆ เช่น โครงข่ายไฟฟ้า ระบบการบิน หรืออาคารสูง รวมถึงช่วยปรับปรุงโมเดลการพยากรณ์อากาศและระบบเตือนภัยพายุให้มีความแม่นยำและช่วยให้พวกเราปลอดภัยจากภัยธรรมชาติได้มากยิ่งขึ้นครับ
.
[แหล่งอ้างอิง]
[1] Dayeh, M. A., Evans, N. D., et al. "First images of thunder: Acoustic imaging of a triggered lightning channel." Geophysical Research Letters, 2015. DOI: 10.1002/2015GL064451
[2] Southwest Research Institute (SwRI). "SwRI reveals the first 'images' of thunder." Press Release presented at the Joint Assembly of American and Canadian geophysical societies, Montreal, 2015.
#วิทยาศาสตร์ #ฟ้าผ่า #ฟิสิกส์ #สาระน่ารู้ #ความรู้รอบตัว #ปรากฏการณ์ธรรมชาติ #เทคโนโลยี #พายุฟ้าคะนอง #งานวิจัย #สภาพอากาศ
https://www.facebook.com/share/p/1Xqd3Kg2T5/