ภูเขาไฟ ปะทุ ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ฟ้าแลบ ฟ้าผ่า หรือคลื่นสึนามิได้อย่างไร

หนึ่งในภาพข่าวที่น่าตื่นตาตื่นใจในช่วง 2 วันก่อนหน้านี้ (16-17 เมษายน) คือภาพอันสวยงามปนน่ากลัวของสายฟ้าในเขม่าควันไฟเหนือการปะทุของภูเขาไฟ ‘รวง’ (Ruang) ในจังหวัดซูลาเวซีเหนือของอินโดนีเซีย

สายฟ้าที่เห็นในเขม่าควันไฟของภูเขาไฟรวงนั้นไม่ใช่แค่แสงสว่างพาดไปมา แต่เป็นสายฟ้าจริงที่สามารถผ่าลงมาทำอันตรายผู้คนได้ จนศูนย์ภูเขาไฟวิทยาและบรรเทาสาธารณภัยทางธรณีวิทยา หรือ PVMBG ของอินโดนีเซียต้องออกประกาศเตือนให้เจ้าหน้าที่ที่ต้องเข้าไปในเขตการปะทุของภูเขาไฟระมัดระวังตัว

ฟ้าแลบ ฟ้าผ่าจากภูเขาไฟเกิดจากอะไร

ปรากฏการณ์ฟ้าแลบ ฟ้าผ่าในเขม่าควันของภูเขาไฟ มีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการว่า ‘Volcanic Lightning’ ไม่ได้เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นบ่อย กล่าวคือ ไม่ใช่การปะทุทุกครั้งของภูเขาไฟทุกลูกจะก่อให้เกิดปรากฏการณ์นี้ขึ้นมา

ความที่มันไม่ใช่เรื่องที่พบเจอได้ง่ายๆ การที่นักวิทยาศาสตร์จะสามารถวางแผนเข้าไปศึกษาปรากฏการณ์ฟ้าแลบ ฟ้าผ่าในเขม่าควันของภูเขาไฟอย่างใกล้ชิดจึงกลายเป็นเรื่องที่ไม่สามารถทำได้ง่ายๆ นอกจากนี้ ยังเป็นปรากฏการณ์ที่มีความอันตรายค่อนข้างมาก ดังนั้นที่มาของปรากฏการณ์นี้จึงต้องอาศัยหลักทฤษฎีเบื้องต้นในการอธิบาย

เมื่อภูเขาไฟเกิดปะทุเขม่าหรือเกิดการระเบิดพ่นลาวา แรงดันจากการปะทุอันรุนแรงส่งผลให้อนุภาคต่างๆ ในเขม่า อันประกอบด้วยเศษหินที่เต็มไปด้วยแร่ธาตุต่างๆ ไอน้ำ ลาวา ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ และบางแห่งจะมีก้อนน้ำแข็งด้วย พุ่งขึ้นสู่ท้องฟ้าด้วยความเร็วสูงท่ามกลางอุณหภูมิร้อนจัด

อนุภาคของสิ่งต่างๆ ดังที่กล่าวมาจะเกิดการปะทะและเสียดสีกัน จนก่อให้เกิดปฏิกิริยาจากแรงเสียดทาน ที่ทำให้อนุภาคทั้งหลายปล่อยอิเล็กตรอนออกมาเป็นอิสระ อิเล็กตรอนที่เข้าไปสะสมกันเป็นกลุ่มจะก่อให้เกิดแหล่งสะสมประจุไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติเป็นขั้วลบ ขณะที่อนุภาคต้นทางที่สูญเสียอิเล็กตรอนก็จะกลายเป็นแหล่งสะสมประจุไฟฟ้าที่มีคุณสมบัติเป็นขั้วบวก อนุภาคทั้งสองขั้วเกิดการแบ่งแยกออกจากกันตามน้ำหนักและขนาดมวล โดยในระยะเริ่มต้นจะรวมตัวเป็นกลุ่มเมฆไอออน (Ion) อยู่ในกลุ่มเถ้าเขม่าเหนือปล่องภูเขาไฟ โดยมีอากาศซึ่งมีความต้านทานสูงในระดับหนึ่งคอยขัดขวางไม่ให้ประจุทั้งสองวิ่งเข้าหากัน

ในระยะต่อมา เมื่อการปะทุของภูเขาไฟยังคงดำเนินไปเรื่อยๆ กลุ่มเมฆไอออนก็จะมีขนาดใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ทำให้ความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง จนในที่สุดก็สามารถเอาชนะความต้านทานของอากาศ กระแสอิเล็กตรอนขนาดใหญ่ก็จะไหลเข้าหาขั้วตรงข้าม ซึ่งก็คือการเกิดขึ้นของสายฟ้านั่นเอง

สายฟ้านี้จะก่อแสงสว่างของฟ้าแลบ และก่อให้เกิดการระเบิดของมวลอากาศที่ได้รับความร้อนสูงจัดในเวลาอันรวดเร็ว กลายเป็นเสียงฟ้าร้อง สายฟ้าแต่ละสายจะพุ่งไปมาจนเกิดสมดุลระหว่างขั้วทั้งสองก็จะหายไป จากนั้นก็จะเกิดสายฟ้าใหม่ขึ้นมาอีก จนกว่าองค์ประกอบจากการปะทุของภูเขาไฟจะเปลี่ยนไปหรือลดขนาดการปะทุลง

คลื่นสึนามิจากภูเขาไฟเกิดจากอะไร

อีกหนึ่งปรากฏการณ์ที่เป็นผลพวงจากการระเบิดของภูเขาไฟคือคลื่นสึนามิ ซึ่งแม้จะไม่ได้เกิดบ่อยครั้ง แต่ก็เป็นที่แน่นอนว่าภูเขาไฟที่ก่อให้เกิดคลื่นสึนามิได้ต้องตั้งอยู่บนเกาะ หรือตั้งอยู่ริมทะเลของแผ่นดินใหญ่ หรือไม่ก็เป็นภูเขาไฟใต้ทะเลเท่านั้น โดยยังเป็นไปตามกฎพื้นฐานของสึนามิคือต้องเกิดการแทนที่น้ำทะเลปริมาณมหาศาลในแนวตั้ง

ดังนั้นการเกิดสึนามิจากภูเขาไฟจึงมีที่มาจากดินหรือหินขนาดใหญ่ถล่มลงสู่พื้นน้ำ หรือเกิดจากการพ่นแรงดันของปล่องภูเขาไฟที่ก้นทะเล หรือเกิดการไหลของกระแส Pyroclastic (ส่วนผสมของเศษหิน ก๊าซ และเถ้าถ่าน ลงสู่ทะเลด้วยความเร็วสูง)

อย่างไรก็ตาม คลื่นสึนามิจากภูเขาไฟมักมีลักษณะเฉพาะ คือเป็นคลื่นสึนามิที่ไม่ส่งผลไปในระยะไกล กล่าวคือ จะเกิดอยู่บริเวณชายฝั่งทะเลที่ใกล้กับบริเวณของภูเขาไฟเท่านั้น แต่อาจมีอำนาจทำลายล้างสูงมาก ยกตัวอย่างเช่น คลื่นสึนามิจากการระเบิดของภูเขาไฟกรากะตัว เมื่อวันที่ 27 สิงหาคม 1883 ถือเป็นคลื่นสึนามิภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดและทำลายล้างมากที่สุดเท่าที่เคยมีการบันทึกมา ทำลายเมืองและหมู่บ้านชายฝั่งตามแนวชายฝั่งชวาและสุมาตรา และคร่าชีวิตผู้คนไปมากกว่า 34,000 คน หรืออีกเหตุการณ์หนึ่งก็คือคลื่นสึนามิจากการระเบิดของภูเขาไฟอุนเซนที่เกาะคิวชูของญี่ปุ่น เมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม 1792 ที่ก่อความเสียหายรอบทะเลอาริอาเกะ คร่าชีวิตผู้คนไปกว่า 14,000 คน เป็นต้น

ภาพ: Handout / Center for Volcanology and Geological Hazard Mitigation / AFP

อ้างอิง:

FYI

ปรากฏการณ์ฟ้าแลบ ฟ้าผ่าจากภูเขาไฟ บันทึกเป็นลายลักษณ์อักษรเป็นครั้งแรกโดย กาอิอุส ปลีนิอุส เซซิลิอุส แซกุนดุส นักเขียนในยุคโรมันโบราณ จากเหตุระเบิดของภูเขาไฟวิสุเวียส ในปอมเปอี เมื่อ ค.ศ. 79