ทำไม "ตึกสูงระฟ้า" เวลาโดนฟ้าผ่าจังๆ เครื่องใช้ไฟฟ้าข้างในถึงไม่พัง และตึกไม่ไฟไหม้?

ตึกสูงระฟ้าใจกลางเมืองใหญ่คือเป้าหมายชั้นดีของฟ้าผ่า ในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง ตึกสูงอย่างมหานคร หรืออาคารสำนักงานระดับหลายสิบชั้น อาจโดนฟ้าผ่าเข้าที่ยอดตึกนับสิบครั้งต่อปี ทว่าผู้คนที่ทำงานหรืออยู่อาศัยภายในอาคารกลับไม่รู้สึกถึงกระแสไฟฟ้า และเครื่องใช้ไฟฟ้า เซิร์ฟเวอร์ หรือระบบคอมพิวเตอร์ขนาดยักษ์ข้างในก็ยังคงทำงานได้ตามปกติโดยไม่พังเสียหายหรือเกิดไฟไหม้

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นได้ด้วยการออกแบบระบบป้องกันฟ้าผ่า (Lightning Protection System) ตามหลักกลศาสตร์ไฟฟ้าและกฎฟิสิกส์ที่เรียกว่า "กรงฟาราเดย์" (Faraday Cage)

เมื่อฟ้าผ่าลงมา กระแสไฟฟ้ามหาศาลนับแสนแอมแปร์จะแตะเข้าที่ "เสาล่อฟ้า" (Air Terminal) บนจุดสูงสุดของอาคารก่อนเป็นอันดับแรก จากนั้น กระแสไฟฟ้าจะไม่ไหลเข้าไปในตัวอาคาร แต่จะถูกต้อนให้วิ่งไปตาม "สายตัวนำลงดิน" (Down Conductor) ซึ่งเป็นเส้นทองแดงหรือเหล็กกล้าขนาดใหญ่ที่เดินร้อยไว้รอบกรอบโครงสร้างภายนอกอาคาร ประกอบกับโครงสร้างเหล็กเสริมและผนังม่านกระจก (Curtain Wall) ของตึกสูง จะทำหน้าที่เปรียบเสมือนกรงโลหะล้อมรอบอาคารไว้ ทำให้กระแสไฟฟ้าวิ่งกระจายออกไปตามผิวโลหะด้านนอกอาคารแทนที่จะทะลุเข้ามาด้านใน

เมื่อกระแสไฟฟ้าวิ่งลงมาถึงระดับพื้นดิน จะถูกกระจายพลังงานลงสู่ธรรมชาติอย่างรวดเร็วผ่าน "ระบบกราวด์" (Grounding System) ซึ่งเป็นเครือข่ายแท่งทองแดงฝังลึกลงไปในชั้นดินใต้ฐานรากตึก เพื่อละลายพลังงานไฟฟ้านับล้านโวลต์ให้หมดไปอย่างปลอดภัย

ส่วนประเด็นที่ว่าเหตุใดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ด้านในจึงไม่พังจากแรงดันไฟฟ้ากระชาก (Surge Voltage) ที่เกิดจากการคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า วิศวกรได้ติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกินชั่วขณะ หรือ "Surge Protective Device (SPD)" ไว้ที่ตู้ควบคุมไฟฟ้าทุกชั้น อุปกรณ์นี้จะทำหน้าที่สวิตช์ความเร็วสูง ตัดและเบี่ยงกระแสไฟฟ้าส่วนเกินลงสายดินทันทีในเสี้ยววินาที ตึกสูงระฟ้าจึงกลายเป็นเกราะป้องกันภัยจากฟ้าผ่าที่ปลอดภัยที่สุดแห่งหนึ่งกลางเมืองใหญ่