Multiverse | บัญชา ธนบุญสมบัติ
นักเดินเรือสมัยโบราณในหลายอารยธรรมของโลกมักพบเห็นปรากฏการณ์ที่น่าตื่นตาตื่นใจระหว่างการเดินทาง ปรากฏการณ์หนึ่งคือ ไฟของนักบุญเอลโม (St. Elmo’s fire) ซึ่งเป็นแสงเรืองสีฟ้าหรือสีม่วงที่ปลายยอดเสากระโดงเรือ นักบุญเอลโม (Saint Elmo) หรือนักบุญอีราสมัสแห่งฟอร์เมีย (Saint Erasmus of Formia) เป็นนักบุญอุปถัมภ์ของชาวเรือ
ในคริสต์ศตวรรษที่ 15 สมัยราชวงศ์หมิงของจีน จารึกฉางเล่อ (????) ระบุถึงเหตุการณ์หนึ่งที่กองทัพเรือของเจิ้งเหอ ได้ประสบว่า “ในท่ามกลางคลื่นน้ำเชี่ยวกราก เกิดพายุใหญ่ขึ้นมา พลันปรากฏตะเกียงทิพย์ (??) ส่องสว่างอยู่ที่ยอดเสากระโดง แสงนั้นส่องสว่างเจิดจ้า ภัยอันตรายก็สงบลง แม้เรือเกือบจะคว่ำ ก็ยังรู้สึกมั่นใจและไม่หวาดกลัว”
น่ารู้ด้วยว่า จารึกฉางเล่อ มีชื่ออย่างเป็นทางการว่า เทียนเฟย หลิงอิ้ง จือ จี้ เปย (???????) แปลตรงตัวว่า ‘ศิลาจารึกบันทึกการแสดงปาฏิหาริย์ของเทพีเทียนเฟย’ เป็นศิลาจารึกที่บันทึกเหตุการณ์และปาฏิหาริย์ที่เชื่อว่าเกิดจากการคุ้มครองกองเรือของเจิ้งเหอโดยเทพีเทียนเฟย ปัจจุบันเก็บรักษาไว้ที่ศาลเทียนเฟย (มาจู่) ในเขตฉางเล่อ เมืองฝูโจว มณฑลฝูเจี้ยน ประเทศจีน
ที่มา: https://www.sciencelearn.org.nz/images/2816-st-elmo-s-fire
ในหนังสือ ‘The Voyage of the of the Beagle’ ชาร์ลส์ ดาร์วิน อธิบายถึงค่ำคืนหนึ่งในปี ค.ศ.1832 ว่า “ในคืนที่สอง เราได้เห็นฉากดอกไม้ไฟธรรมชาติอันตระการตา ปลายเสากระโดงเรือและปลายคันเสาขวาง (yard-arm-ends) ส่องสว่างด้วยแสงของนักบุญเอลโม (St. Elmo’s light) และรูปร่างของใบธงบอกทิศทางลมก็เกือบจะมองเห็นได้ชัดเจนราวกับว่ามันถูกถูด้วยฟอสฟอรัส ท้องทะเลนั้นเรืองแสงมาก จนร่องรอยการว่ายน้ำของนกเพนกวินถูกทำเครื่องหมายด้วยร่องน้ำเรืองแสงประกาย และความมืดของท้องฟ้าก็สว่างขึ้นชั่วขณะด้วยฟ้าแลบอันเจิดจ้าอย่างที่สุด”
ในหนังสือ ‘ล่องนาวาเจ็ดสมุทร’ ซึ่งอาจารย์สุนิติ จุฑามาศ แปลจากเอกสารภาษาอาหรับโบราณ มีข้อความที่บ่งถึงแสงไปบนเสากระโดงอย่างน้อย 2 ครั้ง ผมคัดเลือกมาเรื่องหนึ่งเนื่องจากมีรายละเอียดแวดล้อมน่าสนใจยิ่ง ดังนี้ (หน้า 134-135)
“ถัดไปคือทะเลที่เจ็ดซึ่งก็คือ ทะเลจีน หรือที่รู้จักกันในชื่อ ทะเลศ็อนญีย์ เป็นทะเลที่มีพายุค็อบรุนแรงมาก สัญญาณเตือนของพายุนี้เป็นที่โจษขานกันในหมู่ชาวเรือ ในทะเลนี้มีภูเขา (เกาะ) จำนวนมากที่เรือต้องแล่นผ่านไป
เมื่อพายุใหญ่ก่อตัวและมีคลื่นลมแรง จะมีร่างสีดำทะมึนปรากฏขึ้นจากทะเล มีความสูงราว 5 หรือ 4 คืบ ดูราวกับเด็กชาวบะฮะชะฮ์ (อะบิสซิเนีย) ตัวเล็กๆ ที่มีลักษณะเหมือนกัน ปีนขึ้นมาบนเรือจำนวนมาก แต่ไม่ทำอันตรายใดๆ เมื่อชาวเรือเห็นสัญญาณนี้ก็จะรู้ได้ว่าพายุรุนแรงกำลังใกล้เข้ามาอย่างแน่นอน พวกเขาจะเตรียมตัวรับมือกับพายุนี้ ซึ่งอาจเป็นหายนะแก่ชีวิตหรือพวกเขาอาจรอดตายก็ได้ ผู้รอดชีวิตจากพายุใหญ่จะมองเห็นลูกไฟลักษณะเหมือนวิหคส่องสว่างอยู่บนยอดเสากระโดงต้นสูงที่สุด ชาวเรือในทะเลจีนและทะเลอื่นๆ อาทิ ทะเลฮะบะชีย์ (ทะเลอะบิสซิเนีย) เรียกเสากระโดงว่า ‘เดาลีย์’ ขณะที่ชาวเรือในทะเลโรมัน (ทะเลเมดิเตอร์เรเนียน) จะเรียกว่า ‘ศอรีย์’ ลูกไฟบนยอดเสากระโดงสุกสว่างจนไม่สามารถเพ่งมองได้ พวกเขาไม่ทราบว่าสิ่งนี้คืออะไร และเมื่อใดมีลูกไฟปรากฏบนยอดเสากระโดง เมื่อนั้นทะเลก็เริ่มสงบ คลื่นลดกำลังลง แล้วลูกไฟก็จะมอดดับไป ไม่มีผู้ใดทราบว่าลูกไฟมอดดับไปได้อย่างไร และนั่นคือสัญญาณของสวัสดิภาพ”
ไม่ว่า ‘ตะเกียงทิพย์’ ของเจิ้งเหอ ‘แสงของนักบุญเอลโม’ ของชาร์ลส์ ดาร์วิน หรือ ‘ลูกไฟบนยอดเสากระโดง’ ของนักเดินเรือชาวอาหรับในอดีต เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของ ‘ไฟของนักบุญเอลโม’ ปรากฏการณ์นี้ยังมีชื่อเรียกอื่นๆ อีกหลายอย่าง เช่น corposant, Hermes fire, furole และ witchfire (สะกดว่า witch’s fire ก็ได้)
ปรากฏการณ์ไฟของนักบุญเอลโมสามารถเตือนฟ้าผ่าที่อาจจะเกิดขึ้นได้ ส่วนชาวเรือก็มีมุมมองทั้งด้วยความยำเกรงและบางครั้งก็ถือว่าเป็นลางดี คือเป็นสัญญาณบ่งบอกว่าพายุที่รุนแรงที่สุดกำลังจะผ่านพ้นไป
ไฟของนักบุญเอลโมเกิดขึ้นได้อย่างไร?
ระหว่างที่เกิดฝนฟ้าคะนอง ประจุไฟฟ้าในเมฆจะเกิดการแยกบริเวณ โดยบริเวณยอดเมฆ (ส่วนบนของเมฆ) มักจะมีประจุเป็นบวก ในขณะที่ฐานเมฆมักจะมีประจุเป็นลบ ประจุลบที่ฐานเมฆนี้จะสร้างสนามไฟฟ้าที่แรงใกล้พื้นผิว ไม่ว่าพื้นดินหรือผืนน้ำ รวมทั้งโครงสร้างของวัตถุต่างๆ เช่น อาคารบ้านเรือน เรือ และเครื่องบิน
น่ารู้ด้วยว่าไม่เฉพาะแต่เมฆฝนฟ้าคะนองเท่านั้นที่เกิดปรากฏการณ์แยกประจุได้ ภูเขาไฟที่ปะทุรุนแรงจนเกิดกลุ่มเถ้าสูงใหญ่ ภายในกลุ่มเถ้าภูเขาไฟก็เกิดการแยกบริเวณของประจุไฟฟ้าได้ด้วยเช่นกัน (นี่คือเหตุผลว่าทำไมบางครั้งเราจึงเห็นฟ้าแลบฟ้าผ่าภายในกลุ่มเถ้าภูเขาไฟ) ปรากฏการณ์แยกประจุนี้ยังอาจเกิดขึ้นได้เมื่อมีสนามไฟฟ้าเข้มข้นในบริเวณที่เกิดพายุหิมะ หรือพายุฝุ่นทรายขนาดใหญ่
ในกรณีของวัตถุปลายแหลม เช่น เสากระโดงเรือ ยอดแหลมของอาคาร ปลายปีกเครื่องบิน หรือใบพัดของเครื่องบิน รูปร่างที่โค้งแหลมของวัตถุจะทำให้สนามไฟฟ้าโดยรอบวัตถุนั้นเข้มขึ้น ยิ่งปลายแหลมมาก สนามไฟฟ้าใกล้ผิวของวัตถุก็จะยิ่งเข้มมากขึ้นด้วย ผลก็คือ สนามไฟฟ้าที่เข้มนี้จะทำให้อากาศโดยรอบเกิดการแตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายขึ้น
ปรากฏการณ์ที่สนามไฟฟ้าโดยรอบวัตถุปลายแหลมมีความเข้มเพิ่มขึ้นนี้ เรียกแบบนักวิชาการว่า การเพิ่มความเข้มของสนามที่ปลายแหลม (field enhancement at sharp points) หรือบางครั้งก็เรียกง่ายๆ ว่า ผลกระทบจากวัตถุปลายแหลม (point effect)
สนามไฟฟ้าที่แรงนี้จะทำให้โมเลกุลของอากาศถูกไอออไนซ์และถูกกระตุ้นไปยังระดับพลังงานสูงชั่วคราว อีกทั้งยังเร่งอิเล็กตรอนอิสระให้เคลื่อนที่เร็วขึ้น มีพลังงานมากขึ้น เมื่ออิเล็กตรอนพวกนี้พุ่งชนโมเลกุลของแก๊สโนโตรเจนและแก๊สออกซิเจนในอากาศ ก็จะทำให้อิเล็กตรอนในโมเลกุลเหล่านี้ถูกกระตุ้นให้มีสถานะพลังงานสูงขึ้นชั่วคราว
เมื่ออิเล็กตรอนที่เดิมถูกกระตุ้นกลับสู่สถานะที่มีพลังงานต่ำกว่า พวกมันก็จะปล่อยอนุภาคของแสง (โฟตอน) ออกมา การเปลี่ยนระดับพลังงานของแก๊สไนโตรเจนและแก๊สออกซิเจนทำให้เกิดแสงเรืองสีฟ้า-ม่วง อันเป็นลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของไฟของนักบุญเอลโม
สังเกตแสงเรืองสีฟ้า รวมทั้งเส้นสตรีมเมอร์
เนื่องจากสนามไฟฟ้าบริเวณวัตถุปลายแหลมมีค่าสูงเกินกว่า ‘ค่าแรงดันเริ่มต้นของโคโรนา (corona onset voltage) แต่ยังต่ำกว่าค่า ‘แรงดันพังทลายเต็มรูปแบบ (full breakdown voltage)’ อากาศโดยรอบจึงเกิดไอออไนซ์บางส่วนกลายเป็นพลาสมาอุณหภูมิต่ำ (cold plasma หรือ non-thermal plasma) และเปล่งแสงออกมา เรียกว่า การปล่อยประจุโคโรนา (corona discharge) ในทางฟิสิกส์ไฟของนักบุญเอลโมจัดเป็นรูปแบบหนึ่งของการปล่อยประจุโคโรนานั่นเอง
โคโรนาอาจพัฒนาไปเป็นเส้นที่เรียกว่า สตรีมเมอร์ (streamers) ซึ่งเป็นช่องทางพลาสมานำไฟฟ้าที่ยื่นออกไปในอากาศ หากขั้วไฟฟ้าปลายแหลมเป็นขั้วบวก จะเรียกว่า โคโรนาแบบบวก (positive corona) และมีเส้นสตรีมเมอร์ยาวโดดเด่น แต่หากไฟฟ้าปลายแหลมเป็นขั้วลบ จะเรียกว่า โคโรนาแบบลบ (negative corona) และมีเส้นสตรีมเมอร์สั้น แต่มักเรืองแสงสม่ำเสมอ
การคายประจุปริมาณน้อยๆ อย่างรวดเร็ว และการให้ความร้อนแก๊สในบริเวณสตรีมเมอร์ยังทำให้เกิดเสียงฟู่หรือเสียงหึ่งๆ เสียงนี้สะท้อนถึงความผันผวนของความหนาแน่นกระแสและคลื่นความดันในบริเวณใกล้เคียงจากการปลดปล่อยพลังงานออกมาซ้ำๆ ทีละน้อย
ที่มา : https://www.iflscience.com/what-is-st-elmos-fire-and-why-is-it-seen-as-both-a-good-and-bad-omen-64633
ปัจจัยแวดล้อมที่มีผลต่อการเกิดไฟของนักบุญเอลโมมีหลายอย่าง มาดูกันแบบสั้นๆ ดังนี้ครับ
ความชื้นและละอองลอยสามารถเปลี่ยนแรงดันเริ่มเกิดโคโรนาได้ ส่วนผลกระทบคือ ขั้วบวกมักมีแรงดันเริ่มเกิดโคโรนาเพิ่มขึ้น และขั้วลบมักมีแรงดันเริ่มเกิดโคโรนาลดลง ความชื้นและละอองลอยยังมีผลต่อความสว่างและรูปแบบการปล่อยประจุอีกด้วย
ความดันต่ำ (เช่น เครื่องบินที่ระดับสูง) จะทำให้แรงดันพังทลายมีค่าลดลง ส่งผลให้โคโรนาเกิดง่ายขึ้น
สำหรับรูปทรงและวัสดุของวัตถุนั้น โครงสร้างที่สูง แหลม และเป็นตัวนำจะเพิ่มความเข้มสนามเฉพาะแห่ง ในขณะที่วัตถุโค้งมนหรือมีการป้องกันด้วยฉนวน จะทำให้โคโรนามีโอกาสเกิดลดลง
เมื่อสนามไฟฟ้าของพายุฝนฟ้าคะนองอ่อนกำลังลง รูปทรงของวัตถุเปลี่ยนแปลงไป หรือวัตถุถูกต่อเชื่อมลงดินหรือได้รับการป้องกันทำให้สนามไฟฟ้ามีความเข้มลดลง ก็จะทำให้อัตราการไอออไนซ์ลดต่ำลง ส่งผลให้การปลดปล่อยโฟตอนหยุดลง แสงเรืองก็จะหายไป
บริเวณที่พบไฟของนักบุญเอลโมได้บ่อย หากเป็นเรือ เช่น เสากระโดงเรือ และปลายเชือก หากเป็นเครื่องบิน เช่น ปลายปีก ใบพัด เสาอากาศ และบริเวณขอบของเครื่องบิน ส่วนบนพื้นดินอาจพบได้ที่ยอดโบสถ์ ปล่องไฟ ไม้กางเขนบนยอดเขา และเสาที่อยู่โดดเดี่ยว
ไฟของนักบุญเอลโมเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่น่าทึ่ง เพราะมีมิติเชิงวัฒนธรรมที่ผู้คนเชื่อว่าเป็นสัญญาณแห่งการคุ้มครอง มิติเชิงวิทยาศาสตร์ที่อธิบายได้ด้วยการปล่อยประจุโคโรนา ทั้งยังผูกพันกับมนุษย์ที่พบเห็นไม่ว่าบนเรือ เครื่องบิน สิ่งปลูกสร้างทรงสูง และอุปกรณ์สมัยใหม่ ปรากฏการณ์นี้จึงเป็นเสมือนสะพานเชื่อมความเชื่อ วัฒนธรรม และวิทยาศาสตร์ที่อยู่คู่มนุษย์มาอย่างยาวนานและจะยังคงเป็นเช่นนั้นตลอดไป
