นักวิทยาศาสตร์ถอดรหัสปริศนาการเกิดฟ้าผ่าจากเมฆ

กว่า 270 ปีหลังจากที่เบนจามิน แฟรงคลินค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างฟ้าผ่าและไฟฟ้า ปริศนาที่ยิ่งใหญ่ที่สุดว่าฟ้าผ่าเกิดจากเมฆฝนฟ้าคะนองได้อย่างไรในที่สุดก็ได้รับการไขแล้ว

ฟ้าแลบอาจไม่ได้มาจากสิ่งที่เราเคยคิด - ภาพ: AI

การค้นพบครั้งสำคัญทางฟิสิกส์ของบรรยากาศชี้ให้เห็นว่าฟ้าผ่าไม่ได้เกิดจากพายุฝนฟ้าคะนองธรรมดาๆ เพียงอย่างเดียว แต่อาจมีปฏิกิริยาลูกโซ่อันทรงพลัง คล้ายกับปรากฏการณ์ “เครื่องพินบอล” เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ ซึ่งอาจเป็นกุญแจสำคัญในการกระตุ้นให้เกิดฟ้าผ่า

แม้ว่าฟ้าแลบจะเป็นปรากฏการณ์ที่คุ้นเคยกันดี ซึ่งสามารถทำให้ความร้อนในอากาศสูงถึง 27,000 องศาเซลเซียส ซึ่งสูงกว่าอุณหภูมิพื้นผิวดวงอาทิตย์ถึง 5 เท่า แต่ บรรดานักวิทยาศาสตร์ ยังคงไม่เข้าใจกระบวนการเริ่มต้นของฟ้าแลบจากภายในเมฆอย่างถ่องแท้

ในเอกสารตีพิมพ์ใหม่ใน American Geophysical Union ทีมวิจัยนานาชาติที่นำโดยศาสตราจารย์ Victor Pasko และนักศึกษาปริญญาเอก Zaid Pervez (Penn State University สหรัฐอเมริกา) ได้ให้คำอธิบายที่ชัดเจนและเป็นปริมาณสำหรับปรากฏการณ์นี้เป็นครั้งแรก

“การค้นพบของเราถือเป็นการอธิบายที่ชัดเจนและวัดผลได้เป็นครั้งแรกว่าฟ้าผ่าเกิดขึ้นในธรรมชาติได้อย่างไร” พาสโกกล่าว “มันเชื่อมโยงองค์ประกอบจากรังสีเอกซ์และสนามไฟฟ้าเข้ากับฟิสิกส์ของ ‘หิมะถล่มอิเล็กตรอน’”

ทีมวิจัยระบุว่า กระบวนการเริ่มต้นของฟ้าผ่านั้นคล้ายคลึงกับเครื่องพินบอลที่มองไม่เห็นภายในเมฆฝนฟ้าคะนอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สนามไฟฟ้าที่มีความเข้มสูงในเมฆฝนฟ้าคะนองจะเร่งอิเล็กตรอนอิสระให้พุ่งชนกับโมเลกุลของก๊าซ เช่น ไนโตรเจนและออกซิเจนอย่างรุนแรง

การชนกันเหล่านี้ก่อให้เกิดรังสีเอกซ์และโฟตอนพลังงานสูง ซึ่งเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของแสง โฟตอนเหล่านี้จะปลดปล่อยอิเล็กตรอนใหม่ผ่านปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก ก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เรียกว่า "การถล่มอิเล็กตรอนเชิงสัมพัทธภาพ"

เมื่อกระบวนการนี้ไปถึงระดับหนึ่ง ก็จะเกิดฟ้าแลบขึ้น

นอกจากการอธิบายฟ้าผ่าธรรมดาแล้ว ทีมวิจัยยังได้ขยายความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ที่เข้าใจยากยิ่งกว่า นั่นคือ "ฟ้าผ่าดำ" หรือแสงแฟลชแกมมาบนพื้นโลกอีกด้วย

สิ่งเหล่านี้เป็นการระเบิดของรังสีเอกซ์พลังงานสูงแต่ไม่มีแสงหรือคลื่นวิทยุมาด้วย ซึ่งทำให้แทบจะ "มองไม่เห็น" ด้วยตาเปล่าและเรดาร์ตรวจอากาศ

จากการจำลองทางกายภาพอย่างละเอียด ทีมวิจัยเสนอว่าภายใต้สภาวะที่เหมาะสม รังสีเอกซ์พลังงานสูงที่เกิดจากหิมะถล่มอิเล็กตรอนสามารถก่อให้เกิดอิเล็กตรอนใหม่ได้อย่างต่อเนื่องผ่านปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริกในอากาศ กระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว ก่อให้เกิดปฏิกิริยาลูกโซ่ที่ขยายตัวได้เองอย่างทรงพลัง แต่จะไม่เปล่งแสงหรือสัญญาณวิทยุที่ชัดเจน

สิ่งนี้ช่วยอธิบายปรากฏการณ์ที่สร้างความสับสนให้กับนักวิทยาศาสตร์มานานหลายปี ว่าเหตุใดบริเวณเมฆบางแห่งถึงแม้จะดูมืดและสงบมาก แต่กลับสามารถผลิตรังสีแกมมาพลังงานสูงได้

การค้นพบนี้ไม่เพียงแต่ช่วยคลี่คลายปริศนาที่เก่าแก่ที่สุดอย่างหนึ่งของอุตุนิยมวิทยาเท่านั้น แต่ยังเปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้ที่สำคัญอีกด้วย ได้แก่ การเตือนฟ้าผ่าที่แม่นยำยิ่งขึ้นในอนาคต ความเข้าใจที่ดีขึ้นเกี่ยวกับผลกระทบของฟ้าผ่าต่อเครื่องบินและดาวเทียม และการปรับปรุงเพิ่มเติมในโมเดลการพยากรณ์อากาศสุดขั้วเมื่อเผชิญกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

กลับสู่หัวข้อ

มินห์ ไฮ

ที่มา: https://tuoitre.vn/cac-nha-khoa-hoc-giai-ma-bi-an-set-hinh-thanh-tu-may-20250730165942529.htm