สายฟ้าภูเขาไฟ (Volcanic Lightning)

แสงแลบแปลบปลาบที่ฟาดผ่านออกมาจากลุ่มควันบนปากปล่องภูเขาไฟ เป็นภาพที่สร้างความสะพรึงและสวยงามไปพร้อมกัน

สายฟ้าภูเขาไฟ หรือ Volcanic Lightning เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่หาดูได้ยากที่สุดอย่างหนึ่งบนโลก การเกิดพายุและสายฟ้าฟาดบนปากปล่องภูเขาไฟที่กำลังปะทุ แสงฟ้าผ่าที่เจิดจ้าท่ามกลางกลุ่มหมอกควันและเถ้าถ่านของภูเขาไฟที่กำลังพวยพุ่งขึ้นสู่ท้องฟ้า ความมหัศจรรย์ที่มาพร้อมกับการระเบิดอย่างรุนแรงของภูเขาไฟ ส่งผลให้การลงพื้นที่สำรวจและศึกษาปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟอย่างใกล้ชิดกลายเป็นเรื่องยากและสุดแสนอันตราย ดังนั้น สาเหตุที่แท้จริงของการเกิดพายุสายฟ้าเหล่านี้ จึงกลายเป็นปริศนาที่นักวิทยาศาสตร์ทั้งหลายได้แต่ทำการคาดการณ์ตามหลักทฤษฎีเบื้องต้นตลอดมา

สายฟ้าภูเขาไฟ, ภูเขาไฟ, ภูเขาไฟระเบิด
เมาต์ซีนาบุง ประเทศอินโดนีเซีย ปี 2014

กลไกการเกิดปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟ

พายุและสายฟ้าฟาดบนปากปล่องภูเขาไฟก่อตัวขึ้นเหนือพื้นโลก จากกลุ่มเถ้าถ่าน (Volcanic Plume) หนาแน่นที่พวยพุ่งออกมา เมื่อภูเขาไฟเกิดการระเบิด แรงดันและการปะทุที่รุนแรงส่งผลให้อนุภาคต่างๆ ของทั้งเศษหิน ไอน้ำ ลาวา และก้อนน้ำแข็งในกลุ่มหมอกควันและเถ้าถ่าน เกิดการปะทะและเสียดสีกัน จนก่อให้เกิดปฏิกิริยาจากแรงเสียดทาน (Friction) ที่ทำให้อนุภาคทั้งหลายกลายเป็นประจุไฟฟ้า เนื่องจากการชนและเสียดสีกันท่ามกลางอุณหภูมิร้อนจัด ส่งผลให้เกิดการแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอน (Electron) ระหว่างอนุภาคได้ง่าย อนุภาคที่ได้รับอิเล็กตรอนกลายเป็นอนุภาคที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นประจุลบ ขณะที่อนุภาค ซึ่งสูญเสียอิเล็กตรอนกลายเป็นอนุภาคที่มีคุณสมบัติทางไฟฟ้าเป็นประจุบวก อนุภาคทั้งสองขั้วเกิดการแบ่งแยกออกจากกันตามน้ำหนักและขนาดมวล ก่อตัวเป็นกลุ่มเมฆไอออน (Ion) อยู่เหนือปล่องภูเขาไฟ

สายฟ้าภูเขาไฟ, ภูเขาไฟ, ภูเขาไฟระเบิด
Sudurland ประเทศไอซ์แลนด์ ปี 2010

เมื่อการปะทุของภูเขาไฟยังคงดำเนินไปอย่างต่อเนื่อง กลุ่มอนุภาคของเถ้าถ่านที่แยกออกจากกันตามคุณสมบัติทางไฟฟ้า จะมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ ทำให้ความต่างศักย์ทางไฟฟ้าสูงขึ้น จนกระทั่งเกินขีดจำกัดการต้านทานของอากาศ ก่อให้เกิดสนามไฟฟ้าขนาดใหญ่ ซึ่งเหนี่ยวนำให้เกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน หรือการไหลของกระแสไฟฟ้า ซึ่งแสงจากสายฟ้าฟาด คือ การระเบิดของมวลอากาศที่ได้รับความร้อนสูงจัดในเวลาอันรวดเร็วจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ซึ่งต้องการเชื่อมต่ออนุภาคขั้วตรงข้ามเข้าหากัน เพื่อสร้างสมดุลระหว่างอนุภาคทั้งสอง

ปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟมักเกิดขึ้นจากการปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่ เนื่องจากมีแต่การระเบิดอย่างรุนแรง จึงสามารถส่งกลุ่มเถ้าถ่านปริมาณมากขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศโลก ทำให้เกิดความแตกต่างทางอุณหภูมิและการเสียดสีระหว่างอนุภาคจากเศษเถ้าภูเขาไฟที่รุนแรงยิ่งขึ้น

สายฟ้าภูเขาไฟ, ภูเขาไฟ, ภูเขาไฟระเบิด
ภูเขาไฟเอยาฟยาลาเยอคุตล์ ประเทศไอซ์แลนด์

บันทึกการเกิดปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟ

ปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟถูกพบเห็นและได้รับการบันทึกไว้ราว 200 ครั้ง ในช่วง 200 ปีที่ผ่านมา แต่บันทึกฉบับแรกสุดที่มีการกล่าวถึงปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟ เกิดขึ้นเมื่อหลายพันปีก่อน (ปีค.ศ. 79) ผ่านการพบเห็นและจารึกไว้โดย กาอิอุส ปลีนิอุส เซซิลิอุส แซกุนดุส (Gaius Plinius Caecilius Secundus) นักเขียนในยุคโรมันโบราณที่รู้จักกันในชื่อ “พลินีผู้เยาว์” (Pliny the Younger) จากเหตุระเบิดของภูเขาไฟเวซูเวียส (Mount Vesuvius) ในปอมเปอี (Pompei)

ที่ส่งผลให้เกิดการศึกษาปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟอย่างจริงจังที่ภูเขาวิสุเวียสในเวลาต่อมา โดยภูเขาไฟวิสุเวียสเกิดการปะทุขึ้นพร้อมกับการเกิดปรากฏการณ์สายฟ้าบนปากปล่องภูเขาไฟอีกหลายครั้ง ทั้งในปีค.ศ. 1858, 1868 และในปีค.ศ. 1872 นอกจากนี้ ภูเขาไฟเอยาฟยาลาเยอคุตล์ (Eyjafjallajökull) ของไอซ์แลนด์ ภูเขาไฟซากูราจิมะ (Sakurajima) ของญี่ปุ่น และภูเขาไฟเอตนา (Etna) ของอิตาลี ต่างเคยสร้างปรากฏการณ์สายฟ้าแห่งภูเขาไฟให้ผู้คนได้พบเห็นในช่วงหลายสิบปีที่ผ่านมา

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

Ethan Siegel – https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2018/02/09/how-do-volcanoes-make-lightning/#41e65be24cac

Deanna Conners – https://earthsky.org/earth/volcanic-lightning-how-does-it-happen

National Geographic Society – https://www.nationalgeographic.org/media/volcanic-lightning-wbt/

Michael Kuhne – https://www.accuweather.com/en/weather-news/the-mystery-of-volcanic-lightning-continues-to-intrigue-researchers-2/433917


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ: ภูเขาไฟมิฮาระ ดินแดนที่ (คนไทย) ยังไม่ค่อยรู้จัก

เรื่องแนะนำ

หมึกสาย: นักมายากลแปดหนวด

พวกมันคือสัตว์แปลกประหลาดเลือดสีน้ำเงินที่ดูเหมือนมาจากนอกโลก ทว่าแม้ไม่มีกระดูกสันหลัง หมึกสายเฉลียวฉลาดและเคลื่อนไหวคล่องแคล่วอย่างน่าทึ่ง

ไบโอเทคพัฒนาวัคซีนป้องกันโรค COVID-19 แบบพ่นจมูก

ไบโอเทค สวทช. พัฒนา วัคซีนโควิด-19 แบบพ่นจมูก เพิ่มประสิทธิภาพป้องกันการติดเชื้อ ลดความเสี่ยงของการเกิดผลข้างเคียง สู้เชื้อกลายพันธุ์ โรคติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 (โควิด-19) เป็นโรคอุบัติใหม่ที่กำลังเป็นปัญหาสำคัญของประเทศไทยและของโลก สาเหตุของโรคเกิดจากเชื้อไวรัสโคโรนา ชนิด SARS-CoV-2 ที่สามารถติดเชื้อจากคนสู่คนและแพร่กระจายเป็นวงกว้าง อีกทั้งยังประสบปัญหาการกลายพันธุ์ของเชื้ออีกหลายรูปแบบซึ่งเพิ่มความเสี่ยงในการกลับมาติดเชื้อซ้ำได้อีก ส่งผลกระทบต่อคุณภาพชีวิต สังคม และเศรษฐกิจทั่วทั้งโลกอย่างมหาศาล วัคซีนโควิด-19 แบบพ่นจมูก กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) ได้พัฒนาวัคซีนป้องกันโรคติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ 2019 (โควิด-19) แบบพ่นจมูก ชนิด Adenovirus-based และ Influenza-based ซึ่งผ่านการทดสอบการกระตุ้นภูมิคุ้มกันในหนูทดลองเรียบร้อยแล้ว พบว่ามีประสิทธิภาพต่อการคุ้มโรคที่เกิดขึ้น ซึ่งข้อมูลที่ได้จะผลักดันให้เป็นวัคซีนต้นแบบป้องกันโรคติดเชื้อโควิด-19 สามารถนำไปทดสอบทางคลินิกในอาสาสมัครต่อไป ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ ไบโอเทค สวทช. ให้ข้อมูลว่า ทีมวิจัยไวรัสวิทยาและเซลล์เทคโนโลยี ไบโอเทค ได้ดำเนินงานวิจัยและพัฒนาวัคซีนต้านโรคติดเชื้อโควิด-19 ตั้งแต่มีการเริ่มระบาดในประเทศจีนในเดือนมกราคม 2563 เป็นต้นมา ทางทีมวิจัย เริ่มงานวิจัยโดยการสังเคราะห์ยีนสไปค์ของไวรัสขึ้นเองโดยอาศัยข้อมูลรหัสพันธุกรรมของไวรัสที่เผยแพร่หลังจากที่มีการถอดรหัสสำเร็จ […]

ความรู้ประจำวัน : ลงจอดยานบนดาวอังคารไม่ใช่เรื่องง่าย

จินตนาการว่าคุณมีโอกาสได้ไปสำรวจดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง คุณจะลงจอดตรงไหน? ที่ดาวอังคารหุ่นยนต์สำรวจช่วยเราไขคำตอบเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนี้มากมาย ว่าแต่ก่อนหน้านี้ นักวิทยาศาสตร์รู้ได้อย่างไร ว่าบริเวณไหนที่ควรสำรวจเพื่อให้ได้ข้อมูลเกี่ยวกับดาวอังคารมากที่สุด Bethany Ehlmann นักธรณีวิทยาดาวเคราะห์ไขข้อข้องใจนี้ให้ฟังว่า เกณฑ์ในการพื้นที่ลงจอดประกอบไปด้วยความปลอดภัย, ข้อมูลประเภทไหนที่เราต้องการ และวิธีการลงจอด ยกตัวอย่างในการจะหาคำตอบว่าเหตุใดดาวอังคารทีเคยมีมหาสมุทรจึงกลายเป็นดาวเคราะห์แห้งเหือดเช่นในปัจจุบัน ทีมนักวิทยาศาสตร์อาจเลือกที่จะลงจอดยานสำรวจของพวกเขาลงในแอ่งทะเลสาบโบราณหรืออดีตภูเขาไฟ พื้นที่พิเศษเหล่านี้จะช่วยให้พวกเขาได้ข้อมูลที่มากขึ้น แน่นอนว่าไม่มีถูกมีผิดในงานวิทยาศาสตร์และทุกย่างก้าวของการสำรวจ ช่วยให้เราเรียนรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์สีแดงนี้มากยิ่งขึ้น   อ่านเพิ่มเติม : ความรู้ประจำวัน : มหาสมุทรบนดาวอังคารหายไปไหน?, สำรวจชีวิตบนดาวอังคารแบบ 360 องศา