7 มิถุนายน 2006


แม้ว่าจะดูสว่างแต่ลูกบอลก็เย็นเหมือนแสงนีออน
(ภาพจาก: Max Planck Institute for Plasma Physics)

Ball lightning ลูกบอลแสงลึกลับเคลื่อนไหวช้าๆ ที่บางครั้งเกิดขึ้นในช่วงฝนฟ้าคะนองถูกสร้างขึ้นในห้องแลปได้แล้ว

นักวิจัยที่ Max Planck Institute for Plasma Physics และมหาวิทยาลัย Humboldt ซึ่งอยู่ในเบอร์ลินทั้งคู่ ได้ใช้วิธีการปล่อยกระแสไฟฟ้าใต้น้ำเพื่อสร้างก้อนเมฆพลาสม่าเรืองแสงขึ้นมาที่ดูคล้าย ball lighning ซึ่งสามารถอยู่ได้เกือบครึ่งวินาทีและมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางราว 20 เซนติเมตร

พวกเขาหวังว่าการทดลองนี้จะช่วยให้พวกเขาเข้าใจปรากฎการณ์ที่แปลกประหลาดและอาจจะทำให้เข้าใจมากขึ้นกับพลาสม่าร้อนที่ต้องใช้ในโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ฟิวชั่น

สามารถดูคลิปวีดีโอ super slow motion ของ ball lightning ได้ตรงนี้ (3.7MB AVI)

[ไม่ใช่คลิปในข่าว คลิปในบทความหาไม่เจอ เลยได้คลิปเหล่านี้มาแทน ซึ่งก็มีคลิปจาก Max Planck Institute ด้วยไม่รู้ว่าใช่อันเดียวกันหรือเปล่า]








Ball lightning เป็นปริศนาสำหรับนักวิทยาศาสตร์มาเป็นศตวรรษ จากข้อมูลที่เชื่อถือได้ที่มีอยู่น้อยแสดงให้เห็นว่ามีการพบเห็นมาแล้วหลายครั้งหลายคน อย่างบุคคลที่มีชื่อเสียงอย่างเช่น Charlemagne (ชาร์เลอมาญ-กษัตริย์แห่งอาณาจักรแฟรงค์หรือฝรั่งเศสโบราณ), พระเจ้าเฮนรีที่ 2 และนักฟิสิกส์นีลส์ บอร์ ทั้งหมดนี้ก็ได้อ้างว่าเคยเห็นมัน

ในปี 1753 นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย Georg Richmann เสียชีวิตโดยการพยายามดักจับฟ้าผ่า ทำให้กลายเป็นบุคคลแรกที่ถูกบันทึกว่าเสียชีวิตระหว่างการทดลองเกี่ยวกับไฟฟ้า


บอลเรืองแสง

มีหลายคนอธิบายถึงวัตถุที่คล้ายลูกบอลเรืองแสงลอยได้มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 40 เซนติเมตร มีสีหลากหลายตั้งแต่แดง เหลือง น้ำเงินและอยู่ได้หลายวินาทีหรือในเคสที่หายากก็อยู่ได้เป็นนาที นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากเชื่อว่า ball lightning คือลูกพลาสม่าที่เกิดขึ้นเมื่อฟ้าผ่าไปยังพื้นดินแต่กระบวนการเกิดของมันก็ยังไม่ชัดเจนแม้ว่าจะมีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับเรื่องนี้

ต้นปี 2006 นักวิทยาศาสตร์ชาวอิสราเอลได้สร้างพลาสม่าบอล https://www.newscientist.com/article/mg18925384-500-the-source-of-all-ball-lightning โดยใช้คลื่นไมโครเวฟมาลองทำวัตถุหลายๆ อย่างให้กลายเป็นไอแต่ Gerd Fussmann และผู้ร่วมงานของเขาใช้วิธีอื่นที่พวกเขาเชื่อว่ามันใกล้เคียงกับที่เกิดตามธรรมชาติ

"มันคล้ายๆ กับฟ้าผ่าและน้ำทำปฏิกิริยากันเพื่อสร้าง ball lightning" Fussmann พูด "พวกเราปล่อยแรงดันไฟฟ้าแรงสูงขนาด 5000 โวลต์เป็นเวลาสั้นๆ เพื่อทำให้น้ำบางส่วนในแทงค์น้ำแก้วกลายเป็นไอและสร้างลูกบอลพลาสม่าขึ้นมา"

ในแทงค์น้ำมีขั้วน้ำไฟฟ้าสองขั้ว ขั้วนึงหุ้มด้วยท่อดินเพื่อเป็นฉนวนไม่ให้สัมผัสกับน้ำ แรงดันไฟฟ้าแรงสูงจะทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าได้ถึง 60 แอมป์ ปริมาณสูงกว่าปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ทำให้คนตายได้ถึง 200 เท่า วิ่งไปยังน้ำในชั่วเสี้ยววินาที กระแสไฟฟ้าจะวิ่งเข้าไปยังท่อดินซึ่งจะทำให้น้ำกลายเป็นไอและเกิดลูกบอลพลาสม่าที่เรืองแสงขึ้นมาที่ประกอบไปด้วยไอออนของโมเลกุลน้ำลอยขึ้นมาจากผิวหน้า


การคงตัว

"บอลเหล่านี้อยู่ได้ 0.3 วินาทีหลังจากปิดกระแสไฟฟ้า อยู่ได้นานกว่าพลาสม่าแบบปกติซึ่งจะสลายไปเร็วมาก" Fussmann พูด ตัวอย่างของพลาสม่าแบบปกติก็เช่น พลาสม่าที่ใช้ในห้องแลปและในโรงงานที่ใช้นิวเคลียร์ฟิวชั่นซึ่งจะสลายตัวในช่วงมิลลิวินาทีทันทีที่ปิดไฟฟ้า

นอกจากจะเรืองแสงแล้ว ยังไม่มีความร้อนอีกด้วย เหมือนกับแสงนีออน มันสามารถดันกระดาษที่วางไว้ข้างบนได้โดยไม่ติดไฟ

Fussmann ก็ได้ทำการตรวจสอบสเปคตรัมของแสงและวางแผนที่จะทดสอบว่าขนาดและช่วงเวลาที่มันก่อตัวอยู่ได้ขึ้นอยู่กับระดับของแรงดันไฟฟ้าหรือเปล่า การเรียนรู้ที่จะควบคุมพลาสม่าในวิธีการนี้อาจจะช่วยในการพัฒนาโรงงานไฟฟ้านิวเคลียร์ด้วยซึ่งโรงงานไฟฟ้าจะสร้างไฟฟ้าโดยการเผาใหม้ลูกพลาสม่าของไฮโดรเจนเป็นจำนวนมาก

การระบุว่า ball lightning เกิดขึ้นในธรรมชาติได้อย่างไรให้ได้จริงๆ เขาคิดว่าจะต้องลองทดสอบคุณสมบัติของ ball lightning ที่เขาทำได้กับทฤษฎีที่มีก่อนหน้านี้ที่อธิบายว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไร


Dusty plasma [พลาสม่าที่มีฝุ่นเป็นองค์ประกอบ?]

ทฤษฎีนึงกล่าวว่าการที่มันจับตัวเป็นก้อนได้นานเพราะว่ามันเป็น dusty plasma ซึ่งเกิดจากการที่ฟ้าผ่าลงพื้น เกิดการหลอม และทำให้มีอนุภาคทรายเล็กๆ ขนาดนาโนเกิดขึ้นมาในบรรยากาศ

John Abrahamson จากมหาวิทยาลัย Canterbury, นิวซีแลนด์ ผู้ซึ่งเสนอทฤษฎีนี้ กล่าวว่าการเรืองแสงของ Fussmann นั้นอาจจะเป็นผลมาจากดินและเหล็กจากขั้วไฟฟ้าที่ระเหยกลายเป็นไอ ทำให้เกิด dusty(ก้อนฝุ่น?) อนุภาคเล็กๆ ที่เรืองแสงได้ลอยตัวอยู่ในอากาศ

Fussmann ไม่เห็นด้วย "จากผลการทดลองในขั้นต้นระบุว่ากลุ่มก้อนเรืองแสงนั้นประกอบไปด้วยไอออนของไฮโดรเจนและออกซิเจนเป็นส่วนมาก" เขาพูด "และก็มีทองแดงจำนวนเล็กน้อยซึ่งไม่มีนัยสำคัญเท่าไหร่"

นักฟิสิกส์คนอื่นสงสัย "ผลลัพธ์จากการทดลองดูมีความก้าวหน้าทำให้รู้อะไรมากขึ้นแต่ก็ยังรู้ไม่หมด" Eli Jerby พูดที่มหาวิทยาลัย Tel Aviv, อิสราเอล ผู้ซึ่งสามารถใช้ไมโครเวฟสร้างลูกบอลแสงได้ในต้นปีนี้ "อย่างไรก็ตาม พวกเขาต้องให้นักวิทยาศาสตร์คนอื่นมารีวิวเพื่อประเมินความถูกต้อง"

แปลจากลิงค์นี้ https://www.newscientist.com/article/dn9293-physicists-create-great-balls-of-fire/


เพิ่มเติม
ลิงค์นี้เป็นบทความของ Max Planck Institute ที่เขียนเกี่ยวกับการทดลองเรื่องนี้ มีเขียนรายละเอียดในเชิงลึก เช่น พลังงาน, อุณหภูมิใน ball lightning ซึ่งก็มีพลังงานประมาณ 4 กิโลจูล มีอุณหภูมิประมาณ 4000 เคลวิน http://www.ipp.mpg.de/2977926/kugelblitze

ลิงค์นี้ก็จะมีภาพถ่ายช็อตต่อช็อตในช่วงที่กำลังเกิด ball lightning อยู่ทำเป็นไฟล์ pdf เอาไว้ http://www.ipp.mpg.de/3883277/dk_kugelblitz

ลิงค์นี้เป็นข่าวเยอรมันเกี่ยวกับการทดลองนี้ ซึ่ง....อ่านไม่ออก http://www.faz.net/aktuell/wissen/physik-chemie/phaenomen-kugelblitz-scharfer-blick-in-den-feuerball-12772519.html

คลิปการทดลองจากที่ไหนไม่รู้ แต่ก็น่าจะเป็นการทดลองสร้าง ball lightning


ส่วนอันนี้ไม่รู้ว่าเป็น ball lightning ที่เกิดในธรรมชาติหรือเปล่า ใช้วิจารณญาณในการดูนะ