เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่หาชมได้ยากในสภาพอากาศปกติทั่วไป ซึ่งด้วยลักษณะเป็นช่องวงกลมหรือวงรีในชั้นเมฆ ที่ดูเหมือนท้องฟ้าถูกเจาะทะลุ รูปแบบอันโดดเด่นนี้ดึงดูดความสนใจของผู้พบเห็นและแฝงไปด้วยกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน ซึ่งเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ

การทำความเข้าใจปรากฏการณ์นี้ จำเป็นต้องอาศัยความรู้เรื่อง 1) การก่อตัวของเมฆ 2) การเปลี่ยนสถานะของน้ำเป็นน้ำแข็ง และ 3) การที่กิจกรรมมนุษย์มีผลต่อบรรยากาศ บทความนี้ ผู้เขียนจะพาผู้อ่านทุกท่าน สำรวจต้นกำเนิด กลไก ปัจจัยที่เกี่ยวข้อง และผลกระทบในวงกว้างของปรากฏการณ์ เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) ดังกล่าว

การก่อตัวเมฆ

ก่อนที่จะเข้าใจการเกิดของ เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) เราจำเป็นต้องทราบความรู้พื้นฐานของการก่อตัวของเมฆ ซึ่งเริ่มต้นจาก ไอน้ำในอากาศเย็นตัวจนถึง จุดน้ำค้าง (dew point) และกลายเป็นหยดน้ำรอบ ๆ อนุภาคขนาดเล็กที่เรียกว่า นิวเคลียสกาควบแน่น (Condensation Nuclei) ซึ่งอาจเป็นฝุ่น เกสรดอกไม้ เถ้าภูเขาไฟ หรือมลพิษในอากาศ ภาวะน้ำเย็นยิ่งยวด (Supercooling) ในเมฆที่อยู่ในระดับสูง หยดน้ำมักอยู่ในสถานะน้ำเย็นยิ่งยวด คือยังคงเป็นของเหลวแม้อุณหภูมิจะต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง (0°C) ซึ่งหยดน้ำนี้ มีความไม่เสถียรและพร้อมที่จะแข็งตัวเมื่อมีตัวกระตุ้น

นักวิทยาศาสตร์จำแนกการก่อเมฆหรือกระบวนการธรรมชาติที่ยกมวลอากาศขึ้นที่สูงในแนวดิ่งได้ 4 สาเหตุหลัก คือ

• อากาศยกตัวตามแนวเทือกเขา (orographic lifting)
• อากาศยกตัวตามแนวปะทะมวลอากาศ (frontal lifting)
• ความร้อนจากดวงอาทิตย์ทำให้ไอน้ำระเหยและยกตัวสูงขึ้น (solar heating)
• ลมที่ยกตัว ยกมวลอากาศขึ้น (convergence of air at the surface)

โดยเมฆสามารถแบ่งประเภทได้ทั้งจาก 1) รูปร่างของก้อนเมฆ เช่น เมฆคิวมูลัส (cumuliform) หรือ เมฆสเตรตัส (stratiform) คือ เมฆที่ก่อตัวเป็นแผ่นบางหรือเป็นชั้น และแบ่งตาม 2) ระดับความสูงที่เมฆนั้นก่อตัว เช่น เมฆชั้นสูง (High Clouds) เมฆชั้นกลาง (Middle Clouds) และ เมฆชั้นต่ำ (Low Clouds)

เพิ่มเติม : เมฆ . หมอก . น้ำค้าง

โดยทั่วไป เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) มักจะพบใน เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus, Ac) ซึ่งเป็นเมฆชั้นกลางที่มีลักษณะคล้ายฝูงแกะ ลอยเป็นแพ มีช่องว่างระหว่างก้อนเล็กน้อย ประกอบด้วยหยดน้ำเย็นยิ่งยวดและผลึกน้ำแข็ง ชั้นเมฆนี้ให้สภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเกิดปรากฏการณ์ดังกล่าว เนื่องจากเป็นบริเวณที่มีการผสมระหว่างน้ำกับน้ำแข็ง

กำเนิดเมฆหลุม

เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) เกิดขึ้นเมื่อมีการรบกวนที่ทำให้หยดน้ำเย็นยิ่งยวดแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ในบริเวณเฉพาะของเมฆ กระบวนการนี้สามารถแบ่งเป็นลำดับขั้นตอนได้ ดังนี้

1) ผลจากเครื่องบิน เช่น เครื่องบินที่บินผ่าน เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus, Ac) มักเป็นตัวกระตุ้นหลัก เมื่อเครื่องบินขึ้นหรือลงผ่านชั้นเมฆ ความดันและอุณหภูมิรอบปีกและใบพัดลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งการลดอุณหภูมิในบริเวณนี้ ทำให้หยดน้ำเย็นยิ่งยวดในเมฆ แข็งตัวทันทีและก่อตัวเป็นผลึกน้ำแข็ง การแข็งตัวอย่างรวดเร็วนี้ จะปล่อย ความร้อนแฝง (Latent  Heat) ออกมา ทำให้อากาศรอบ ๆ อุ่นขึ้นและทำให้หยดน้ำในบริเวณใกล้เคียงระเหยออก ส่งผลให้เกิดช่องว่างในชั้นเมฆ

อย่างไรก็ตาม แม้เครื่องบินจะเป็นตัวกระตุ้นที่พบบ่อยที่สุด แต่ปรากฏการณ์ตามธรรมชาติ เช่น กระแสลมปั่นป่วน กระแสลมที่พุ่งขึ้น หรือแม้แต่ นกที่บินผ่าน ก็สามารถกระตุ้นการเกิด เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) ได้เช่นกัน

2) กระบวนการเบอร์เจอรอน (Bergeron process) เป็นอีกปัจจัยสำคัญ ที่อธิบายการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของหยดน้ำเย็นยิ่งยวดให้กลายเป็นน้ำแข็งใน เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) โดยหยดน้ำเย็นยิ่งยวดและผลึกน้ำแข็งอยู่ร่วมกันใน เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus, Ac) ผลึกน้ำแข็งมีแรงดันไอที่ต่ำกว่าหยดน้ำ ทำให้ไอน้ำรอบ ๆ หยดน้ำตกผลึกลงบนผลึกน้ำแข็ง กระบวนการนี้ลดไอน้ำในบริเวณใกล้เคียง ทำให้หยดน้ำเล็กลงและระเหยไปในที่สุด ก่อให้เกิดช่องว่างที่มองเห็นได้

เพิ่มเติม : หยาดน้ำฟ้า ไม่ได้มีแค่ฝนกับหิมะ

3) การตกของผลึกน้ำแข็ง เมื่อผลึกน้ำแข็งเติบโต พวกมันมีน้ำหนักมากพอที่จะตกลงจากชั้นเมฆ ก่อตัวเป็น น้ำโปรยฐานเมฆ ของผลึกน้ำแข็งที่เรียกว่า เวอร์กา (virga)

เวอร์กา (virga) หรือ น้ำโปรยฐานเมฆ คือ น้ำที่ตกจากเมฆ อาจเป็นหยดน้ำหรือน้ำแข็ง แต่ตกไม่ถึงพื้น เนื่องจากระเหยหมดไปก่อน

ลักษณะเฉพาะตัว

เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) มีลักษณะเด่นที่ทำให้สังเกตได้ชัดเจน ได้แก่

1) รูปร่างวงกลมหรือวงรี รูปร่างของรูสะท้อนถึงการกระจายตัวของการระเหยไอน้ำรอบจุดกระตุ้นอย่างสม่ำเสมอ

2) สายฝนผลึกน้ำแข็ง สายฝนที่อยู่ใต้รูเกิดจากผลึกน้ำแข็งที่ตกลงจากชั้นเมฆ เพิ่มความแตกต่างของภาพ

3) เอฟเฟกต์แสงเงา ในบางกรณี แสงอาทิตย์ที่หักเหผ่านผลึกน้ำแข็งอาจก่อให้เกิดปรากฏการณ์ทางแสง เช่น วงแสงหรือแสงสีรุ้งบริเวณขอบรูได้

สภาพอากาศเอื้อต่อการเกิด

การเกิด เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) มักเกิดในเงื่อนไขทางอุตุนิยมวิทยาดังนี้

1) มีหยดน้ำเย็นยิ่งยวด หยดน้ำเหล่านี้จำเป็นสำหรับการแข็งตัว และการระเหยที่ก่อให้เกิดรู

2) ระดับความสูงปานกลาง เมฆอัลโตคิวมูลัส (Altocumulus, Ac) ซึ่งพบที่ระดับความสูง 2,000-6,000 เมตร เป็นที่เกิดของปรากฏการณ์นี้มากที่สุด

3) แรงลมเฉือนต่ำ สภาพอากาศที่สงบช่วยให้รูคงรูปเดิมไว้อย่างชัดเจน

โดยสรุป เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) เป็นหลักฐานที่น่าทึ่งของพลศาสตร์บรรยากาศและฟิสิกส์ของเมฆ การเกิดขึ้นของปรากฏการณ์นี้ แสดงถึงการทำงานร่วมกันอย่างละเอียดอ่อนของอุณหภูมิ ความดัน และการเปลี่ยนสถานะของน้ำ ซึ่งบางครั้งเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ เช่น การบิน ซึ่งนอกจากความงดงามที่ดึงดูดสายตาแล้ว เมฆหลุม หรือ เมฆรู (Fallstreak Holes) ยังเป็นกรณีศึกษาของการทดลองทางธรรมชาติ สำหรับการศึกษาเมฆ ไอน้ำ และการปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับธรรมชาติอีกด้วย

. . .
บทความล่าสุด : www.mitrearth.org
เยี่ยมชม facebook : มิตรเอิร์ธ – mitrearth