ฟ้าร้องคืออะไร?

นิติวิทยาศาสตร์ที่เกิดขึ้นใหม่ชี้ให้เห็นว่าอาจมีการเชื่อมโยงของมนุษย์กับปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาดนี้

หิมะตกหนักมักจะสร้างบรรยากาศที่เงียบสงบ ความเงียบสงบอันเปี่ยมสุขอาจก่อตัวขึ้นเมื่อเกล็ดหิมะปกคลุมภูมิทัศน์ภายใต้ผ้าห่มสีขาว แต่ในบางครั้ง แสงวาบทั่วท้องฟ้าสามารถรบกวนความเงียบสงบนี้ด้วยเสียงที่ดังหนวกหูจนหูแตก เสียงนั้นอาจสะท้อนสั้น ๆ เหมือนเสียงปืน พื้นดินอาจสั่นสะเทือน

นี่คือฝนฟ้าคะนอง

ที่จะเกิดขึ้น สถานการณ์จะต้องพิเศษ และเว้นแต่ว่าจะเกิดขึ้นโดยตรงเหนือศีรษะ คุณอาจไม่มีทางรู้ได้ เหตุผล: หิมะทำหน้าที่เป็นตัวเก็บเสียง ทำให้เกิดเสียงฟ้าร้อง และจำกัดความสามารถในการกระเด้งและกระจายของเสียง

หิมะฟ้าคะนองดูเหมือนจะหายากน้อยลงเล็กน้อย

ตัวอย่างเช่น พายุหิมะขนาดใหญ่ในวันที่ 7 มีนาคมหรือวันอีสเตอร์พัดถล่มรัฐทางตะวันออกเฉียงเหนือและนิวอิงแลนด์เมื่อต้นสัปดาห์นี้ และมาพร้อมกับเสียงฟ้าร้องหลายระลอก สายฟ้าลูกหนึ่งยังกระทบกับโครงสร้างที่สูงที่สุดของนิวยอร์ก นั่นคืออาคารเวิลด์เทรดเซ็นเตอร์ใหม่สูง 104 ชั้น

เมื่อสองเดือนก่อนหน้านี้ เกิดพายุฝนฟ้าคะนองอีกครั้งที่ทำลายท้องฟ้านิวอิงแลนด์ เกิดขึ้นหลังจากรุ่งสางของวันที่ 4 มกราคม 2018 ได้ไม่นาน ในเช้าวันนั้น เกิดแสงวาบกว่า 30 ครั้งในพื้นที่ป่าอันเงียบสงบในมอนต์วิลล์ รัฐคอนเนตทิคัต เกิดขึ้นตามแถบแคบๆ ทางฝั่งตะวันตกเฉียงเหนือของทะเลสาบโคโนมอคในชนบท

การทำแผนที่สายฟ้ามีความแม่นยำในระยะไม่กี่ร้อยเมตร (สูงสุด 1,000 ฟุต) ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะยืนยันด้วยข้อมูลที่ได้รับเท่านั้น แต่มีเสาส่งสัญญาณวิทยุและโทรทัศน์สองแห่งในโอกเดลที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งทะยานขึ้นไปบนท้องฟ้าประมาณ 316 และ 367 เมตร (1,037 และ 1,204 ฟุต) บริษัทรถลีมูซีน — Liberty Limited — อยู่ติดกับที่พักซึ่งเป็นที่ตั้งของอาคารเหล่านี้ Angela Ried ทำงานให้กับบริษัทลิมูซีนแห่งนั้น และเธอยืนยันว่าหอคอยถูกโจมตีในวันนั้น

พวกเขา “ถูกตีอย่างน้อยสี่หรือห้าครั้ง” เธอจำได้ “มันค่อนข้างดัง” แม้ว่าเธอจะรู้ทันทีว่าเป็นฟ้าแลบ แต่เธอก็ต้องประหลาดใจเมื่อได้ยินในฤดูหนาว “ฉันทำงานที่นี่มาตั้งแต่ปี 1993” เธอกล่าว “และนี่เป็นครั้งแรกที่ฉันเห็นฟ้าร้องและฟ้าแลบระหว่างพายุหิมะ”

ความทรงจำของเธอตรงกับรายงานฟ้าผ่าที่บันทึกโดย National Weather Service

ธันเดอร์สโนว์ยังย้ายไปยังนีดแฮม แมส ไลท์นิงได้รับการลงทะเบียนที่ไซต์ใกล้กับเสาส่งสัญญาณ WCVB-TV โครงสร้างเหล่านี้ลอยขึ้นไปในอากาศประมาณ 395 เมตร (1,300 ฟุต) พวกมันก็มีประกายสายฟ้าฟาดลงมานับสิบครั้งเช่นกัน

ในเมืองบอสตันที่อยู่ใกล้เคียง มีเพียงอาคารหลังเดียวเท่านั้นที่ถูกโจมตี มันคือ Prudential Tower ซึ่งเป็นตึกระฟ้า 52 ชั้นที่มียอดแหลมบนชั้นดาดฟ้า 276 เมตร (906 ฟุต) เสากระจายสัญญาณสำหรับสถานีวิทยุหลายแห่ง “ฉันได้ยินแล้ว” Owen Anastas จากบอสตันกล่าว เขาตั้งข้อสังเกตว่าการโจมตีครั้งนี้ “เกิดขึ้นประมาณ 11:30 น. ในช่วงที่มีหิมะตกอย่างไม่น่าเชื่อ”

พายุพัดหิมะหนึ่งฟุต (หนึ่งในสามเมตร) หรือมากกว่านั้นไปทั่วแนวกว้าง และฟ้าผ่าประมาณ 9 ครั้งในทุกๆ 10 ครั้งของพายุครั้งนั้นได้กระทบกับโครงสร้างที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งสูงกว่า 250 เมตร (820 ฟุต) นั่นทำให้เกิดคำถาม: โครงสร้างของมนุษย์มีบทบาทในการส่งเสริมหิมะฟ้าร้องหรือไม่?

อะไรทำให้ฟ้าร้อง?

พายุฝนฟ้าคะนองมักจะก่อตัวขึ้นเมื่ออากาศอุ่นใกล้พื้นดินลอยขึ้น (เพราะมีความหนาแน่นน้อยกว่ามวลอากาศเย็นที่อยู่ใกล้เคียง) เหตุผลเดียวกับที่บอลลูนลอยขึ้น และเงื่อนไขเหล่านี้คือสาเหตุที่คนรุ่นเบบี้บูมเมอร์ส่วนใหญ่เกิดในช่วงฤดูใบไม้ผลิและฤดูร้อน

อากาศที่ไต่ขึ้นจะสูงขึ้นหลายกิโลเมตร (ไมล์) จนถึงระดับความสูงที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ซึ่งอาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า คำนี้อธิบายถึงแรงเสียดทานระหว่างอนุภาคอากาศที่ทำให้เกิดการแยกตัวของประจุไฟฟ้า มันค่อนข้างเหมือนกับการถูลูกโป่งกับผ้าเพื่อให้ประจุที่แยกออกมาช่วยให้ลูกโป่ง “เกาะ” กับผนังได้ชั่วคราว

อากาศภายในพายุฝนฟ้าคะนองปั่นป่วนมาก ทำให้เกล็ดน้ำแข็งชนกัน ด้วยกระบวนการนี้ พวกมันสามารถรับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนได้ ผลึกน้ำแข็งจะสูญเสียอิเล็กตรอน ปล่อยให้มีประจุบวก การตกตะกอนของ Wetter จะได้รับอิเล็กตรอน ทำให้มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ เมื่อประจุสะสมมากพอ — ZAP! ประกายไฟฟ้าหรือสายฟ้าจะกระโดดไปมาระหว่างบริเวณทั้งสองเพื่อปรับสมดุลของประจุไฟฟ้า

อย่างไรก็ตามการได้รับสิ่งนี้ในช่วงฤดูหนาวเป็นสิ่งที่ท้าทาย ในฤดูร้อน กลุ่มของอากาศจะลอยขึ้นในแนวดิ่งเพื่อก่อให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง นั่นไม่ได้เกิดขึ้นจริงในฤดูหนาว พายุอากาศหนาวเย็นพัฒนาแตกต่างกัน

กองกำลังที่ขัดแย้งกันสองฝ่ายทำการสู้รบที่ส่งอากาศบนเส้นทาง “เอียง” ขึ้นไปบนท้องฟ้า นั่นหมายความว่าอากาศไม่ได้ลอยขึ้นๆ ลงๆ เหมือนพายุฝนฟ้าคะนองส่วนใหญ่ พายุหิมะฟ้าคะนองมักจะไม่ก่อตัวขึ้นในด้านที่อบอุ่นของพายุไซโคลนหมุนวนขนาดใหญ่ อย่างที่พายุฝนฟ้าคะนองมักก่อตัว พวกมันพัฒนาในจุดแปลก ๆ – ด้านหลังของระบบพายุที่เย็นกว่า

เนื่องจากระบบพายุขนาดใหญ่มักจะดูเหมือนเครื่องหมายจุลภาค ฟันเฟืองที่ก้าวร้าวนั้นเรียกว่า “หัวลูกน้ำ” ซึ่งเป็นจุดที่อากาศเย็นจากทางเหนือพัดเข้ามา

พายุหิมะอาจมีลมแรงมาก สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเพราะความกดอากาศต่ำสุดจะเกิดขึ้นที่ใจกลางพายุ มันเลียนแบบสุญญากาศดึงอากาศจากสิ่งรอบตัว อากาศหมุนวนเข้าสู่กลางระบบพายุเหมือนน้ำหมุนลงท่อระบายน้ำ

หรือนี่คือสิ่งที่มักจะเกิดขึ้น

แต่พายุมกราคม 2018 ขว้างลูกโค้งทางอุตุนิยมวิทยา มันนำมาซึ่งการไล่ระดับอุณหภูมิที่รุนแรงมาก เหนือน่านน้ำมหาสมุทรนอกเคปค้อด รัฐแมสซาชูเซตส์ อุณหภูมิของอากาศเพิ่มสูงขึ้นจนเกือบ 13° เซลเซียส (55.4° ฟาเรนไฮต์) ห่างออกไปทางตะวันตกเพียง 330 กิโลเมตร (205 ไมล์) บนบกในคอนเนตทิคัต อุณหภูมิเย็นลง 18 องศาเซลเซียส (23 องศาฟาเรนไฮต์)

ความแตกต่างของอุณหภูมิที่รุนแรงในพื้นที่แคบดังกล่าวทำให้เกิดลมร้อน นั่นคือเมื่ออากาศไหลจากเขตอบอุ่นไปยังเขตหนาว

เนื่องจากอากาศเย็นมีความหนาแน่นมากกว่า มันจมลงสู่พื้น อากาศอุ่นจากมหาสมุทรถูกดึงเข้ามาแทนที่ อากาศเย็นที่ปกคลุมพื้นผิวนั้นตัดทอนอากาศอุ่นที่รุกล้ำ ดังนั้น อากาศที่อุ่นขึ้นในขณะนี้ทำให้ “พื้นผิว” ของอากาศที่เย็นนั้นลื่นขึ้น

อากาศอุ่นนั้นยังคงไต่ขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศเพราะมีโมเมนตัมมาก มันเหมือนกับการกลิ้งลูกบอลขึ้นสไลด์ ที่นี่สไลด์เป็นพื้นผิวของอากาศเย็น และอากาศอุ่นก็คือลูกบอลที่กลิ้งขึ้นบนผิวนั้น ปกติอากาศจะไม่มาทางนี้ มันเหมือนกับการโยนลูกบอลขึ้นสไลเดอร์โดยต้านแรงโน้มถ่วง

นอกจากนี้ยังค่อนข้างแปลก ซึ่งทำให้คาดการณ์ได้ยาก มันง่ายกว่ามากที่จะคาดเดาเงื่อนไขที่มีแนวโน้มว่าจะเกี่ยวข้องกับมัน เช่น หิมะตกหนักเป็นวงแคบๆ

การพิจารณาว่าเมื่อใดและที่ไหนที่สายฟ้าจะฟาดภายในพายุหิมะนั้นเป็นคนละเรื่องกัน

National Lightning Detection Network เป็นเครือข่ายเสาอากาศเชิงพาณิชย์ทั่วสหรัฐอเมริกา ตรวจสอบฟ้าผ่าตลอด 24 ชั่วโมงทุกวันตลอดทั้งปี แต่เสาอากาศของเครือข่ายนี้จะพลาดสลักที่กะพริบภายในก้อนเมฆ นั่นเป็นเหตุผลที่ National Weather Service อาศัยรายงานสาธารณะเกี่ยวกับฟ้าร้องหรือฟ้าผ่าเพื่อติดตามฝนฟ้าคะนองส่วนใหญ่

ในบางโอกาสที่เกิดขึ้นไม่บ่อยนัก เช่น ที่เกิดขึ้นในช่วงต้นฤดูหนาวนี้ สลักเกลียวอาจกระแทกพื้น และเมื่อเกิดขึ้น สิ่งเหล่านี้อาจเป็นอันตรายพอๆ กับการโจมตีในช่วงพายุฤดูร้อน พวกมันสามารถสร้างความเสียหาย บาดเจ็บ หรือแม้แต่เสียชีวิตได้ สายฟ้าลูกหนึ่งระหว่างพายุหิมะเมื่อวันที่ 9 กุมภาพันธ์ 2017 ทำให้เกิดไฟไหม้บ้านใน Warwick, R.I. สายฟ้ายังซัดต้นไม้ที่อยู่ใกล้เคียงด้วย ทำให้ส่วนหนึ่งของลำต้นระเบิดเข้ากับผนังของบ้านนั้น

ความเชื่อมโยงกับกิจกรรมของมนุษย์

แล้วเกิดอะไรขึ้น? นักวิจัยชาวญี่ปุ่นสองคนมีข้อมูลเชิงลึกเมื่อ 24 ปีก่อนที่พวกเขาได้อธิบายไว้ในวารสารวิจัยธรณีฟิสิกส์ เอกสารของพวกเขาได้ทบทวนมูลค่าหลายทศวรรษของฟ้าผ่าในฤดูหนาวนอกชายฝั่งทางเหนือของญี่ปุ่น ทั้งคู่ใช้ข้อมูลเรดาร์และการวัดจากเครื่องมือที่ใช้วัดกิจกรรมทางไฟฟ้า จากข้อมูลเหล่านี้ทำให้เกิดเงื่อนงำ ดูเหมือนว่าการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเกิดขึ้นเมื่อเมฆฝนฟ้าคะนองในฤดูหนาวที่ปกคลุมต่ำเติบโตเต็มที่

ให้คิดว่าเมฆเป็นเค้กสามชั้น โดยแต่ละชั้นมีประจุไฟฟ้าต่างกัน สำหรับเมฆฝนฟ้าคะนองที่มียอดต่ำในฤดูหนาว ประจุในชั้นเหล่านี้จะเป็นบวก-ลบ-บวก ประจุบวกที่ต่ำกว่าสามารถปรากฏที่อุณหภูมิตั้งแต่ 0 ถึง -9° องศาเซลเซียส

และเมื่อชั้นล่างมีประจุไฟฟ้าเป็นบวกสุทธิ ชั้นนั้น “เห็นได้ชัดว่าสามารถเริ่มการกะพริบของพื้นได้” กระดาษระบุ

เหตุใดเมฆพายุนิวอิงแลนด์ในปี 2018 จึงส่งสายฟ้าฟาดไปที่หอคอยสูงเป็นพิเศษ

เป็นไปได้ว่าหอคอยเหล่านี้ทำให้เกิดฟ้าผ่าโดยการแหย่เข้าไปในก้อนเมฆด้านล่าง ในการทำเช่นนั้น พวกมันรับประจุบวกที่ต่ำกว่านี้ ตอนนี้พวกเขาสามารถจุดประกายสายฟ้าระหว่างหอคอยที่เป็นบวกและประจุลบที่อยู่ตรงกลางของเมฆด้านบน

แต่แค่นั้นไม่น่าจะเพียงพอสำหรับการสร้างสายฟ้า ท้ายที่สุดแล้ว สนามไฟฟ้าในพายุหิมะมีขนาดเล็กกว่าพายุฝนฟ้าคะนองในฤดูร้อนอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม ฟิลด์เหล่านั้นสามารถปรับปรุงภายในเครื่องได้ด้วยอ็อบเจกต์แหลม จุดเหล่านี้สามารถโฟกัสที่ประจุได้ โดยเพิ่มประจุเป็น 10 เท่า และนั่นอาจเพียงพอที่จะทำให้ประจุไฟฟ้าหรือประกายไฟเกินระดับที่ต้องการเพื่อกระโดดขึ้นไปในอากาศ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ประกายไฟนั้นสามารถทำให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่อย่างรวดเร็วได้

ด้วยเหตุนี้สายฟ้าจึงเกิดขึ้น

บทบาทของลม – ลมแรง

แต่มีสิ่งที่จับได้ ธรรมชาติต่อต้านประจุที่กระโจนผ่านอากาศ ดังนั้น เมื่อมีประจุไฟฟ้าสะสมบนวัตถุบางอย่าง อากาศจึงมีแนวโน้มที่จะสร้างบริเวณรอบๆ วัตถุนั้นซึ่งมีประจุไฟฟ้าตรงกันข้าม สิ่งนี้เรียกว่า “ค่าพื้นที่”

พิจารณาหอคอย หากมีประจุบวกสะสมที่ส่วนปลาย ประจุลบในพื้นที่ควรก่อตัวขึ้นรอบๆ สิ่งนี้จะป้องกันส่วนปลายของหอคอยจากการถูกโจมตีด้วยสายฟ้าจากพื้นที่ในชั้นกลางของเมฆ

อย่างไรก็ตาม ในที่ที่มีลมแรงพอ พวกมันสามารถพัดเอาประจุอวกาศที่กำบังนี้ออกไปได้ นั่นจะทำให้ส่วนปลายของหอคอยเปิดออก เพิ่มโอกาสที่จะเกิดฟ้าผ่าขึ้นอย่างมาก

สิ่งนี้ถูกสังเกตในปี 2011 ระหว่างพายุหิมะฟ้าคะนองในชิคาโกในวันที่ 1 และ 2 กุมภาพันธ์ นักวิจัย Tom Warner, Timothy Lang และ Walter Lyons สังเกตเห็นลม 29 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (18 ไมล์ต่อชั่วโมง) ระหว่างแสงวาบจากเมฆสู่พื้นดินแต่ละครั้ง พวกเขาสังเกตเห็นฟ้าผ่าถึง 93 เปอร์เซ็นต์ในบริเวณที่มีหิมะตกซึ่งเกิดจากพายุนั้นเกี่ยวข้องกับอาคารสูงหรือหอคอย (รวมถึงกังหันลมด้วย)

ในช่วงเหตุการณ์ฝนฟ้าคะนองในเดือนมกราคมของนิวอิงแลนด์ ยอดหอคอยแต่ละแห่งที่มีการบันทึกสายฟ้าก็ประสบกับลมแรงเช่นกัน แท้จริงแล้ว ความเร็วต่ำสุดระหว่างแฟลชทุกๆ ครั้งเกิน 36 กิโลเมตรต่อชั่วโมง (22.4 ไมล์ต่อชั่วโมง) ยิ่งกว่านั้น ฐานของเมฆพายุเหล่านี้ต่ำมาก

ความสูงต่ำสุดที่ความชื้นจะควบแน่นกลายเป็นเมฆ เรียกว่า “ระดับการควบแน่นที่ยกตัวขึ้น” ในกรณีของพายุในเดือนมกราคม ระดับนั้นอยู่ที่ประมาณ 275 เมตร (902 ฟุต) ลองเดาดูว่าหอคอยแต่ละหลังที่ถูกฟ้าผ่านั้นสูงกว่านั้น ดังนั้นพวกมันจึงแหย่เข้าไปในบริเวณที่มีประจุบวกต่ำกว่าของเมฆ

แล้วก็มีกังหันลม

อย่างไรก็ตามมีข้อยกเว้น มันอยู่นอกชายฝั่งของ Block Island, Rhode Island

เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าสายฟ้า 10 ลูกหรือมากกว่านั้นพุ่งเข้าใส่น้ำแบบสุ่ม ข้อมูลจะแสดงในภายหลังว่ามีกังหันลมห้าตัวอยู่ที่นั่น ใบพัดของกังหันถูกติดตั้งบนแท่นสูง 30 เมตร (98.5 ฟุต) เพลาของกังหันแต่ละอันสูง 100 เมตร (328 ฟุต) และใบกังหันแต่ละใบยาว 73.5 เมตร (214 ฟุต) ความสูงรวมของพวกมันจะเกิน 200 เมตร (656 ฟุต) เมื่อปลายใบมีดชี้ขึ้น

อย่างไรก็ตาม นั่นยังต่ำกว่าความสูงขั้นต่ำที่ดูเหมือนจำเป็นในการเจาะทะลุก้นเมฆถึง 75 เมตร (246 ฟุต) แต่นั่นไม่จำเป็นต้องฝ่าฝืนกฎ เพราะเมื่อเมฆเคลื่อนตัวเหนือมหาสมุทร พวกมันจะพบอากาศพร้อมกับไอน้ำเพิ่มเติม และนั่นจะทำให้ความสูงต่ำสุดของเมฆด้านล่างลดลงบ้าง นั่นหมายความว่าปลายใบมีดอาจแช่อยู่ในประจุบวกที่ต่ำกว่าของเมฆ

การทำนาย

รู้อย่างนี้แล้ว นักอุตุนิยมวิทยาสามารถพยากรณ์ฝนฟ้าคะนองล่วงหน้าได้หรือไม่?

ปรากฏว่าเป็นเช่นนั้น

พวกเขาสามารถสแกนหาเงื่อนไขที่จะทำให้การแสดงแสงไฟฟ้าเป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น บางสิ่งที่เรียกว่า “ผลึกน้ำแข็งลาดเท” มักจะเกิดขึ้นก่อนสายฟ้าฟาดในฤดูหนาว คำนี้หมายถึงการวางแนวของเกล็ดหิมะ โดยปกติแล้วเกล็ดและเกล็ดน้ำแข็งอื่นๆ จะตกลงในแนวราบเหมือนแพนเค้กบนแผ่นเหล็ก แต่เมื่อสนามไฟฟ้าก่อตัวขึ้นที่ฐานของก้อนเมฆ มันสามารถเอียง (หรือลาดเอียง) ผลึกน้ำแข็งให้เป็นแนวตั้ง (ขึ้นและลง) ได้

สิ่งนี้ปรากฏบนเรดาร์เป็นแถบที่ดูสับสน การรู้วิธีระบุลายเซ็นเรดาร์นั้นสามารถช่วยให้นักพยากรณ์ทราบล่วงหน้าถึงสนามที่แรงพอที่จะทำให้เกิดฝนฟ้าคะนองได้

การค้นหาว่าหอคอยใดสูงพอที่จะขูดฐานเมฆได้

เป็นไปได้โดยสิ้นเชิงว่าหากไม่มีตึกระฟ้าและหอคอยสูงพิเศษอื่นๆ ที่มนุษย์สร้างขึ้น หิมะตกส่วนใหญ่ก็จะไม่เกิดขึ้น

การใช้ความรู้ดังกล่าว อาจเป็นไปได้ในเร็ววันในการคำนวณความเสี่ยงในพายุที่โครงสร้างสูงใดๆ ก็ตามจะถูกฟ้าผ่าในฤดูหนาว

 

สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ vision-ink.com