ผลึกสายฟ้า (Fulgurite)

26-08-2019 อ่าน 9,489



ผลึกสายฟ้า (ภาพจาก M. Pasek)

 
           ปรากฎการณ์ทางธรรมชาติต่าง ๆที่เกิดขึ้นบนโลกนั้นมีหลายปรากฎการณ์ที่สร้างความประหลาดใจให้แก่มนุษย์ บางปรากฏการณ์ก็สร้างความเสียหาย หนึ่งในปรากฎการณ์นั้นก็คือฟ้าผ่า ซึ่งจริง ๆแล้วการเกิดฟ้าผ่าเป็นปรากฎการณ์ที่ทุกคนเคยพบเห็นและสามารถพบได้ทั่วไปเมื่อมีฝนตกหนักๆหรือเกิดฝนฟ้าคะนอง ฟ้าผ่านั้นเกิดจากเมฆเกิดการเสียดสีและเกิดการแลกเปลี่ยนประจุไฟฟ้า ปกติแล้วเมื่อเกิดการเสียดสีกันประจุบวกมักจะอยู่ด้านบนของเมฆหรือยอดเมฆ ส่วนประจุลบจะอยู่ที่ฐานของเมฆ ซึ่งตัวประจุลบที่อยู่ตรงฐานของเมฆและพื้นดินทำให้การเหนี่ยวนำประจุบวกบริเวณพื้นดินใต้เมฆและเกิดลักษณะเป็นสนามไฟฟ้า ถ้าความต่างศักย์ระหว่างเมฆและพื้นดินมีความแตกต่างกันมาก ๆ เมฆจะมีการปลดปล่อยพลังงานออกมา ซึ่งก็คือ ฟ้าผ่านั่นเอง 



ลักษณะการเกิดของผลึกสายฟ้า เมื่อมีฟ้าผ่าลงบนพื้น (ภาพจาก https://www.geoengineer.org/news/fulgurite-a-rare-phenomenon)


 
          ฟ้าผ่าก็เป็นหนึ่งในปรากฎการณ์ที่น่าสนใจ เนื่องจากฟ้าผ่านั้นมีความเร็วที่สูงมาก แต่ยังช้ากว่าแสงเพราะฟ้าผ่าเป็นการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ซึ่งมีมวล ความเร็วจึงน้อยกว่าความเร็วแสง โดยความเร็วของฟ้าผ่าอาจจะสูงถึง 50,000 km/s หรือช้ากว่าแสงประมาณ 6 เท่า นอกจากนั้นฟ้าผ่าสามารถผ่าออกไปได้ไกล


          จากเมฆนั้นถึง 30-40 กิโลเมตร (ฟ้าผ่าแบบประจุบวก) แสดงว่าบางที่อาจจะเกิดฟ้าผ่าได้ ถึงแม้ว่าจะไม่ได้เกิดฝนตกหรือฝนฟ้าคะนอง ความรุนแรงของฟ้าผ่านั้นถ้าเป็นการผ่าแบบประจุบวกสามารถมีกระแสไฟฟ้าได้ถึง 300,000 แอมแปร์ และมีความต่างศักย์อาจจะสูงถึง 1,000,000,000 โวลต์ หรือ 1 พันล้านโวลต์ ซึ่งทรงพลังกว่าการผ่าแบบประจุลบประมาณ 10 เท่า


          นอกจากนี้ยังมีอีกปรากฎการณ์หนึ่งที่เกิดขึ้นเนื่องจากฟ้าผ่า สิ่งนั้นเรียกว่า ผลึกสายฟ้า (Fulgurite) ซึ่ง“ฟูลกูไรต์ (Fulgurite)” เป็นภาษาละตินที่แปลว่า ฟ้าผ่า สำหรับประเทศไทยเราเรียกว่า “ผลึกสายฟ้า” โดยผลึกสายฟ้านี้ไม่ใช่หินที่ใช้สำหรับเปลี่ยนร่างของ Pikachu เป็น Raichu แต่อย่างใด แต่เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นจากการที่ฟ้าผ่าลงมาบนพื้นและมักเกิดขึ้นในบริเวณที่มีทรายเป็นองค์ประกอบ โอกาสการเกิดผสึกสายฟ้านั้นมีน้อยมาก ๆ (1 ใน 100,000 ครั้ง) ดังนั้นผลึกสายฟ้าไม่ใช่ว่าจะเกิดทุกครั้งที่มีฟ้าผ่าลงพื้นดิน


          การเกิดของผลึกสายฟ้าหรือฟูลกูไรต์เป็นผลมาจากการที่มีฟ้าผ่าลงบนพื้นโลก ทำให้เกิดการหลอมรวมของเศษหิน ดิน ทราย เนื่องจากฟ้าผ่านั้นมีความต่างศักย์ทางไฟฟ้าที่สูงมากจึงสามารถทำให้เกิดความร้อนที่สูง ซึ่งมีอุณหภูมิที่มากกว่า 1,800 องศาเซลเซียส บางครั้งอาจจะสูงถึง 20,000 องศาเซลเซียส ดังนั้นจึงเกิดการ การหลอมรวมของทรายทำให้เกิดการฟอร์มตัวเป็นแก้ว  องค์ประกอบส่วนใหญ่จะเป็นทรายและเศษหินชิ้นเล็ก ๆ ลักษณะผลึกสายฟ้าจะเป็นท่อ ด้านในกลวง แตกแขนงเหมือนรากของต้นไม้ บางครั้งอาจจะมีสีต่าง ๆ บางครั้งอาจจะใสหรือไม่มีสี เนื่องจากอาจจะมีสิ่งที่เจือปนในทรายและแร่ธาตุต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของพื้นดินที่นั้น ๆ ซึ่งแต่ละพื้นที่ก็มีสัดส่วนขององค์ประกอบและแร่ธาตุที่แตกต่างกัน


          ผลึกสายฟ้านั้นเกิดขึ้นได้ยาก จึงมักมีคนเก็บสะสมและมีการซื้อขายเกิดขึ้น ผลึกสายฟ้าบางชิ้นจึงมีราคาค่อนข้างสูง ขึ้นอยู่การลวดลายและสีสัน บางคนนำมาทำเป็นเครื่องประดับและเครื่องราง บางคนหาวิธีทำเลียนแบบธรรมชาติโดยใช้สายล่อฟ้าต่อกับกองทราย เมื่อมีฝนฟ้าคะนองแล้วเกิดฟ้าผ่าจะได้ผ่าลงบนกองทรายที่เตรียมไว้ หรือบางคนอาจจะสร้างสายฟ้าจำลองขึ้นมาด้วยหม้อแปลงแต่ก็ยังเป็นเรื่องที่ยากมาก ๆ ที่จะเลียนแบบการเกิดผลึกสายฟ้า 

 
บทความโดย


นายณัฎฐ์สุพล ชุติธนภานนท์
นักศึกษาระดับปริญญาเอก โครงการปริญญาเอกกาญจนาภิเษก (คปก.) 
ศูนย์ความเชี่ยวชาญเทคโนโลยีแก้ว(GTEC) คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
 
อ้างอิง
บทความฟิสิกส์ล่าสุด
หอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ ตอนที่ 2 29-02-2024
หอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ ตอนที่ 1 09-02-2024
ปริมาณพลาสมาเย็นเพื่อการประยุกต์ด้านต่างๆ (Plasma dose for diverse application) 18-10-2023
แนะนำโปรแกรม Scilab:Xcos กับการศึกษาฟิสิกส์เรื่องการแกว่งกวัดของระบบมวลติดสปริงในแนวราบ 29-08-2023
สมาคมฟิสิกส์ไทย
ติดตามเรา