ฟ้าผ่าคืออะไร ไม่ควรเล่นโทรศัพท์กลางสายฝนจริงหรือ ?

เรื่องโดย A Little Drieft Physicist

เคยได้ยินไหมว่า “ห้ามเล่นโทรศัพท์กลางฝน เพราะจะโดนฟ้าจะผ่า !” ฟังดูน่ากลัว ว่าแต่มันจริงหรือไม่ ?

เรามาทำความรู้จักกันก่อนว่า “ฟ้าผ่าคืออะไร” ฟ้าผ่าเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากการปล่อยประจุไฟฟ้าออกจากเมฆฝนฟ้าคะนอง หรือเมฆคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) เป็นเมฆก้อนใหญ่ ภายในก้อนเมฆนี้มีการไหลเวียนของกระแสอากาศอย่างรวดเร็วและรุนแรง ทำให้หยดน้ำและก้อนน้ำแข็งในเมฆเสียดสีกันจนเกิดประจุไฟฟ้า โดยประจุบวกมักอยู่บริเวณของยอดเมฆและประจุลบอยู่บริเวณฐานเมฆ ประจุลบจะเหนี่ยวนำให้พื้นผิวของโลกที่อยู่ใต้เงานั้นเป็นประจุบวก ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าระหว่างกลุ่มประจุบวกกับประจุลบ เมื่อมีการสะสมประจุจำนวนมาก ความเครียดของสนามไฟฟ้าจะเพิ่มสูงจนเกินขีดจำกัดของความคงทนได้จึงเกิดการคายประจุขึ้น นั่นคือกระแสไฟฟ้าจากก้อนเมฆพุ่งลงสู่พื้นดินเรียกว่า “ฟ้าผ่า”

หลักการเกิดฟ้าผ่า

โดยทั่วไปแล้วฟ้าผ่าจะเกิดขึ้นกับวัตถุที่อยู่ในที่โล่งและเป็นตัวนำไฟฟ้าได้ดี เช่น ต้นไม้ใหญ่ เสาไฟฟ้า ตึกสูง เราอาจเคยได้ยินคนพูดว่า “เวลาฝนตกอย่าไปยืนใกล้ต้นไม้นะ เดี๋ยวจะโดนฟ้าผ่าได้” คำพูดนี้เป็นไปได้ เนื่องจากยอดของต้นไม้สูงมักเป็นจุดสูงสุดในบริเวณนั้น ทำให้เกิดการเหนี่ยวนำระหว่างประจุบวกกับประจุลบ โดยประจุบวกจะเคลื่อนที่ขึ้นมายังต้นไม้ด้วย ต้นไม้นั้นจึงเปรียบเสมือนสายล่อฟ้าตามธรรมชาติ และอีกสาเหตุคือ ต้นไม้ประกอบไปด้วยน้ำและแร่ธาตุต่าง ๆ ภายในลำต้นซึ่งเป็นสื่อนำไฟฟ้าได้ดีกว่าอากาศโดยรอบ จึงเป็นเป้าหมายให้เกิดฟ้าผ่าได้ง่าย

“แล้วโทรศัพท์มือถือเกี่ยวข้องกับฟ้าผ่าอย่างไร ?”

ความจริงแล้วโทรศัพท์มือถือไม่ใช่สาเหตุของการถูกฟ้าผ่าโดยตรง ปัจจุบันยังไม่มีหลักฐานทางวิทยาศาสตร์แต่อย่างใดที่ยืนยันได้ว่าเป็นตัวล่อฟ้า ตัวอย่างเช่น จากบทความในวารสารทางการแพทย์ BMJ เรื่อง “Injury from Lightning Strike While Using Mobile Phone” เมื่อปี ค.ศ. 2006 มีกรณีเด็กหญิงอายุ 15 ปี ถูกฟ้าผ่าขณะที่กำลังใช้โทรศัพท์มือถือในสวนสาธารณะแห่งหนึ่งในกรุงลอนดอน เธอมีอาการหัวใจหยุดเต้นเฉียบพลันแต่รอดมาได้ อย่างไรก็ตามอีกหนึ่งปีต่อมาปรากฏว่าเธอมีปัญหาทางสุขภาพร่วมกับสูญเสียการได้ยิน

คริส อัลเทาส์ (Chris W Althaus) ซีอีโอของสมาคมโทรคมนาคมเคลื่อนที่ของออสเตรเลีย (Australian Mobile Telecommunications: AMTA) เขียนตอบจดหมายใน BMJ (ฉบับ July 2006) ว่า “โทรศัพท์มือถือมีโลหะอยู่ไม่มากนัก ไม่ดึงดูดฟ้าผ่า”

ขณะที่องค์การบริหารมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศแห่งชาติ (National Oceanic and Atmospheric Administration: NOAA) ก็ออกมายืนยันอีกเสียงว่า “ผู้คนถูกฟ้าผ่าเพราะพวกเขาอยู่ผิดที่ผิดเวลาขณะฝนฟ้าคะนอง ไม่ใช่เพราะโทรศัพท์มือถือ”

ปี ค.ศ. 2021 มีงานวิจัยโดยศาสตราจารย์ชันดิมะ โกเมส (Chandima Gomes) ใช้แบบจำลองจากโปรแกรม COMSOL จำลองวัตถุโลหะทรงกลมรัศมี 1 เซนติเมตร บนศีรษะของคนพบว่า การจะเพิ่มโอกาสให้เกิดฟ้าผ่าโดยตรง (direct strike) ต้องใช้โลหะขนาดใหญ่ที่มีรัศมี 22 เมตร หรือคน ๆ นั้นต้องสูงถึง 8.5 เมตร ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในความเป็นจริง อย่างไรก็ตามวัตถุโลหะอย่างโทรศัพท์มือถืออาจเพิ่มความเสี่ยงของการเกิด กระแสไฟฟ้ากระโดด (side flash) จากวัตถุที่ถูกฟ้าผ่า เช่น ต้นไม้ เสาไฟ ตึกสูงที่มีค่าความต้านทานสูง มาเข้าตัวเราได้หากยืนใกล้

แบบจำลองสถานการณ์ที่มีโลหะอยู่บนศีรษะคนอยู่ใกล้ต้นไม้ (ซ้าย) และแบบจำลอง COMSOL (ขวา) ที่ใช้ศึกษาการกระจายสนามไฟฟ้า โดยแสดงการจัดวาง ‘เป้าหมาย’ (เช่น จุดที่ฟ้าผ่าลง) และ ‘ร่างกายมนุษย์’ ที่จำลองขึ้นมา

ที่มาภาพ : Gomes & Khurshid, 2021

กราฟแสดงค่าความแรงของสนามไฟฟ้าบริเวณใกล้ต้นไม้ที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง (ซ้าย) และใกล้ลวดโลหะที่นำไฟฟ้าได้ดี (ขวา) อันนี้จัดบนล่างก็ได้นะคะแต่อย่าลืมเปลี่ยนคำตรงไฮไลต์

ที่มาภาพ : Gomes & Khurshid, 2021

ภาพทั้งสองแสดงสนามไฟฟ้าตามระยะ D กรณีของต้นไม้และลวดโดยใช้ข้อมูลจากฟ้าผ่าหลากหลายรูปแบบ (Series 1–7) ที่นักวิจัยนิยมใช้ในการจำลอง เช่น Series 1–4 คือ ฟ้าผ่าขั้วลบ (พบบ่อยสุด), Series 5–6 คือ ฟ้าผ่าขั้วบวก (เกิดน้อยแต่รุนแรงกว่า) และ Series 7 คือ รูปแบบฟ้าผ่าที่ใช้เป็นมาตรฐานในการทดสอบอุปกรณ์ไฟฟ้า ตามมาตรฐาน IEC (International Electrotechnical Commission)

ภาพแรกแสดงว่าเมื่อฟ้าผ่าต้นไม้ สนามไฟฟ้ารอบวัตถุโลหะขนาดเล็ก เช่น มือถือ จะสูงมาก แม้จะอยู่ห่างถึง 10 เมตร ส่วนภาพที่สองแสดงว่าหากฟ้าผ่าโลหะโดยตรง สนามไฟฟ้ารอบวัตถุโลหะจะลดลงรวดเร็ว ทำให้ความเสี่ยงในการเกิดไฟฟ้ากระโดดต่ำกว่า โดยเส้นสีน้ำตาล (Series 8) คือค่าชี้วัดสนามไฟฟ้าวิกฤต (Ec) ซึ่งเป็นค่าต่ำสุดที่ทำให้โลหะเริ่มปล่อยประจุ หากอยู่ใกล้โลหะมาก (0.5–1 เมตร) และกระแสฟ้าผ่าสูง สนามไฟฟ้าอาจเกิน Ec ทำให้เกิดไฟฟ้ากระโดดได้ แต่หากห่างเกิน 2.5 เมตร ความเสี่ยงจะลดลงอย่างชัดเจน

จากตัวอย่างบทความและงานวิจัยข้างต้นน่าจะได้คำตอบของคำถามที่ว่า “โทรศัพท์มือถือ ดึงดูดฟ้าผ่าจริงหรือไม่ ?” คำตอบคือ “ไม่จริง” แต่ก็มีข้อแนะนำความปลอดภัยในการหลีกเลี่ยงไม่ให้โดนฟ้าผ่า เช่น ไม่ยืนใต้ต้นไม้ใหญ่ งดใช้โทรศัพท์มือถือ งดอยู่ในที่สูงหรือชูวัตถุที่สูงขึ้นไปเหนือศีรษะ หลีกเลี่ยงการอยู่ใกล้วัตถุที่เป็นโลหะ งดการเข้าใกล้แหล่งน้ำต่าง ๆ

ฟ้าผ่าไม่ใช่เรื่องไกลตัว แต่ไม่ควรประมาท และแม้จะรู้แล้วว่าโทรศัพท์มือถืออาจไม่ใช่ “ตัวเรียกฟ้า” โดยตรง แต่การใช้มันในที่เสี่ยงก็อาจเพิ่มโอกาสให้คุณโดนฟ้าผ่าได้มากกว่าที่ควรจะเป็น ช่วงนี้ฝนตกบ่อย ระวังและรักษาสุขภาพกันด้วยนะครับ