สายฟ้าในกลุ่มเถ้าภูเขาไฟเกิดขึ้นได้อย่างไร

* รูปภาพใช้เพื่อประกอบเนื้อหาเท่านั้น อาจไม่ใช่ภาพเหตุการณ์จริงหรือภาพจริงจากเรื่องในบทความ ขอบคุณภาพประกอบจาก https://graphic.in.th

ภาพภูเขาไฟกำลังปะทุในยามค่ำคืนที่มีสายฟ้าแตกแขนงอยู่กลางกลุ่มควัน มักดูเหมือนฉากแต่งด้วยคอมพิวเตอร์ เพราะท้องฟ้าเต็มไปด้วยเถ้าสีดำ ขณะที่แสงสีขาวม่วงสว่างวาบอยู่ตรงจุดที่โลกกำลังพ่นหินร้อนขึ้นมา แต่ภาพแบบนี้เกิดขึ้นจริง และนักภูเขาไฟวิทยาเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า volcanic lightning หรือ “พายุฟ้าคะนองสกปรก”

คำว่า “สกปรก” ไม่ได้หมายความว่าสายฟ้ามีฝุ่นติดอยู่เฉย ๆ หากหมายถึงก้อนเมฆที่เต็มไปด้วยเถ้าภูเขาไฟ เศษหิน ก๊าซร้อน และบางครั้งมีหยดน้ำหรือน้ำแข็งปะปนอยู่ด้วย ต่างจากเมฆพายุฝนทั่วไปที่เริ่มจากการหมุนเวียนของไอน้ำในบรรยากาศ

ใกล้ปากปล่อง การปะทุแบบระเบิดจะฉีกแมกมาให้แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อย กลายเป็นเถ้าและเศษแก้วภูเขาไฟที่พุ่งออกไปกับก๊าซความเร็วสูง อนุภาคเหล่านี้ชน กระแทก และเสียดสีกันอย่างต่อเนื่อง การสัมผัสและแยกออกจากกันทำให้ประจุไฟฟ้าถูกถ่ายเทหรือแยกสะสมอยู่คนละส่วน คล้ายไฟฟ้าสถิตที่เกิดเมื่อถูลูกโป่งกับเส้นผม แต่เกิดขึ้นในปริมาณมหาศาลและในสภาพไหลปั่นป่วนมากกว่า

เมื่ออนุภาคขนาดต่างกันเคลื่อนตัวไม่เท่ากัน ประจุบวกและลบก็เริ่มแยกตำแหน่งกัน สนามไฟฟ้าในกลุ่มเถ้าจึงแรงขึ้นเรื่อย ๆ จนถึงจุดที่อากาศทนไม่ไหว แล้วเกิดการคายประจุเป็นสายฟ้า นี่คือเหตุผลที่ฟ้าผ่าอาจเกิดขึ้นได้ทันทีเหนือปากปล่อง แม้ยังไม่มีเมฆฝนก้อนใหญ่ตามที่เราคุ้นตา

อย่างไรก็ดี คำอธิบายว่า “หินเสียดสีกันแล้วเกิดฟ้าผ่า” เป็นส่วนสำคัญ แต่ไม่ใช่คำตอบทั้งหมดของทุกการปะทุ หากกลุ่มเถ้าพุ่งสูงขึ้นไปถึงบริเวณอากาศเย็น มีน้ำและน้ำแข็งก่อตัว การชนกันของเถ้า หยดน้ำเย็นยิ่งยวด และลูกเห็บสามารถเพิ่มการแยกประจุแบบเดียวกับพายุฝนฟ้าคะนองได้อีกชั้นหนึ่ง

งานศึกษาการปะทุของภูเขาไฟตาอัลในฟิลิปปินส์เมื่อเดือนมกราคม 2020 พบภาพของกลไกที่ซ้อนกันแบบนี้ ช่วงแรกเกิดประจุจากการชนของเถ้าใกล้ปล่อง ต่อมาเมื่อกลุ่มควันชื้นยกตัวสูง การชนของอนุภาคน้ำแข็งในส่วนบนช่วยเสริมกิจกรรมฟ้าผ่า โดยตรวจพบฟ้าแลบมากกว่า 70 ครั้งต่อนาทีในช่วงที่รุนแรงที่สุดของเหตุการณ์นั้น

ดังนั้นสายฟ้ากลางเถ้าภูเขาไฟไม่ใช่สัญญาณเหนือธรรมชาติ และไม่ได้แปลว่ามีเมฆฝนธรรมดาลอยอยู่ตรงนั้นเสมอไป มันคือผลจากการแตกตัว การชน และการแยกประจุของวัสดุที่ถูกภูเขาไฟพ่นขึ้นฟ้า รวมถึงกระบวนการของน้ำและน้ำแข็งเมื่อกลุ่มเถ้าพุ่งสูงพอ

นักวิทยาศาสตร์ยังใช้ข้อมูลฟ้าผ่าเป็นเครื่องมือเฝ้าระวังได้ด้วย เพราะการเกิดฟ้าผ่ามักสัมพันธ์กับการปะทุที่มีเถ้าจำนวนมาก ข้อมูลนี้ช่วยประเมินการพัฒนาของกลุ่มเถ้าและความเสี่ยงต่อเส้นทางบินได้ แต่สำหรับคนที่อยู่ใกล้พื้นที่ปะทุ สายฟ้าเป็นเพียงหนึ่งในอันตรายร่วมกับเถ้าร้อน ก๊าซพิษ หินกระเด็น และกระแสเถ้าร้อนที่ต้องหลีกเลี่ยงตามคำเตือนของทางการ