ไฟ ภัยพิบัติที่น่ากลัว

 สำรับมนุษย์แล้ว “ไฟ” เป็นทั้งเพื่อนและศัตรู ทาสและเจ้านาย  “ไฟ”เป็นพลังธรรมชาติ ซึ่งได้ถูกมนุษย์นำมาใช้ประโยชน์ตั้งแต่หลายร้อยพันปีก่อน  จนท้ายสุดมนุษย์ก็รู้จักที่จะ “สร้าง”ไฟขึ้นเอง  การควบคุมและการใช้ประโยชน์ไฟได้กลายเป็นปัจจัยหนึ่งของการวิวัฒนาการของมนุษยชาติ การควบคุมไฟเพื่อสร้างความอบอุ่นผลักดันให้เกิดการย้ายถิ่นฐานไปสู่พื้นที่ที่มีภูมิอากาศหนาวเย็น และสามารถก่อร่างสร้างความเจริญในพื้นที่นั้นๆ ได้  การใช้ไฟเพื่อการประกอบอาหารทำให้เพิ่มประเภทของอาหาร รสชาติ ความสะดวกในส่วนของการย่อยอาหาร โภชนาการ สุขอนามัยและการรักษาอาหาร  ไฟได้ถูกใช้เป็นสิ่งเร้าความน่าสนใจ ตื่นเต้นของเกมส์มานานแล้ว ไม่ว่าจะเป็นการไล่ล่าสัตว์ การขับไล่สัตว์ร้ายไม่ให้เข้ามารบกวนในช่วงเวลากลางคืน ไฟมีส่วนช่วยในการเกษตรกรรม โดยปราบพื้นที่เป็นพื้นที่เกษตร และเถ้าถ่านจากการนี้ยังกลายเป็นปุ๋ยเพิ่มความสมบูรณ์ให้กับที่ดินดังกล่าวด้วย

 มีความเป็นไปได้อีกด้วยว่า ไฟสามารถก่อให้เกิดความคิดสร้างสรร ค์ ซึ่งมีผลให้เกิดการกระจายการพัฒนาของมนุษยชาติ  สิ่งผลิตหนึ่งตามด้วยสิ่งผลิตใหม่ๆ ตามกันมา  การใช้ไฟเพื่อทำให้เนื้อของวัสดุมีความแข็งขึ้น ทำให้เกิดเครื่องใช้ที่ทำจากดินเผา เครื่องครัว อาวุธ และอื่นๆ อีกมาก  และด้วยความสามารถในการผลิตของใช้จากความร้อนที่เพิ่มขึ้น ทำให้เกิดอุปกรณ์และเครื่องใช้ประเภทโลหะขึ้น   การใช้ไฟเพื่อการรักษาความสะอาดโดยการฆ่าเชื้อ ทำให้เกิดความก้าวหน้าของวิทยาการด้านสุขภาพเป็นอย่างมาก  ความร้อนที่เกิดจากการเผาไหม้ของน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ เปลี่ยนแปลงรูปแบบไปสู่พลังงานไฟฟ้าและพลังงานจักรกล ซึ่งกลายเป็นแหล่งพลังงานของกิจกรรมภาคอุตสาหกรรม แสงสว่างและความร้อนสำหรับบ้านอยู่อาศัย และส่งผลให้เราสามารถเดินทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในโลกได้อย่างรวดเร็ว  จากการประมาณการคร่าวๆ ถึงผลประโยชน์ที่เกิดขึ้นจากไฟ คนอเมริกันในปัจจุบันได้มีพลังงานเพื่อใช้ในกิจกรรมต่างๆ ในชีวิตแต่ละคน เทียบเท่ากับที่ได้รับจากใช้ทาส ถึง 100 คนในอดีต

 การใช้ไฟไปในทางทำลาย มีการเปลี่ยนแปลงไปจากการใช้ไฟเพื่อควบคุมสัตว์ป่า ไปสู่การมีอำนาจเหนือเผ่าพันธ์มนุษย์อื่น วิวัฒนาการของไฟ เปลี่ยนจากการการสร้างคบไฟกลายเป็นวิธีการเพื่อนำไปใช้ในการทำลายเมืองทั้งเมืองให้ย่อยยับลง  ตัวอย่างเช่น การเผาเมืองทรอย

 การใช้ไฟไปในทางทำลายอีกอย่างหนึ่งก็เพื่อไม่ให้ศัตรูได้รับรางวัลของการชนะ เช่น เมื่อไม่อาจป้องกันเมืองจากการครอบครองของศัตรูได้ ก็เผาเมืองของตนเสียเพื่อทำลายความสมบูรณ์และความสวยงานของเมืองลงเสีย ดังตัวอย่างการสู้รบระหว่างนโปเลียนและกองทัพฝรั่งเศสกับรัสเซีย

 การใช้ไฟเพื่อการทำลายในรูปแบบใหม่ๆ ขึ้นอยู่กับเวลาและนวัตกรรมทางเทคโนโลยี  ในช่วงศตวรรษที่ 21 ไฟได้ถูจัดเก็บไว้ในลักษณะของลูกระเบิด ที่สามารถโปรยลงสู่พื้นที่ที่ต้องการได้จากเครื่องบินรบ  ในสงครามโลก ครั้งที่ 2 เมืองหลายแห่งถูกเผาจากการทิ้งระเบิดที่สร้างขึ้นเพื่อเป็นต้นเหตุของการเกิด พายุไฟ ซึ่งได้ฆ่าคนไปกว่าหมื่นในแต่ละเมืองที่ถูกถล่ม เช่นที่เกิดขึ้นในเมือง Humburg และ Dresden

 ไฟ มีบทบาทสำคัญในโลกของธรรมชาติ  เช่น ในช่วงเวลา 1 ชม. นั้น มีพายุฟ้าคะนองกว่า 1,800 ลูกเกิดขึ้นทั่วโลก  และหลายครั้งที่(สาย) ฟ้าแลบก่อให้เกิดเพลิงไหม้ขึ้น  มนุษย์เป็นผู้นำไฟจากโลกธรรมชาติมาเพิ่มบทบาทในชีวิตของตนยิ่งขึ้น  มนุษยควบคุมไฟเพื่อการใช้ประโยชน์ แต่มนุษย์ก็ต้องชดใช้ค่าเสียหายทุกครั้งที่เกิดการสูญเสียการควบคุมไป  ปัจจุบัน  ในประเทศสหรัฐ เพลิงไหม้ที่เกิดจากฟ้าแลบเกิดขึ้นในอัตราที่น้อยกว่า 15 เปอร์เซ็นต์ของการเกิดเพลิงไหม้ทั้งหมด  มนุษย์เป็นต้นเหตุหลักของการก่อให้เกิดเพลิงไหม้ในประเทศสหรัฐและประเทศอื่นทั่วโลก ความสูญเสียที่เกิดจากการใช้ไฟในกิจกรรมต่างๆ ของมนุษย์

ไฟคืออะไร

 ไฟเป็นการผสมผสานที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วของก๊าซอ็อกซิเจนกับก๊าซคาร์บอน ก๊าซไฮโดรเจน และส่วนประกอบทางอินทรีย์วัตถุ ปฏิกิริยาดังกล่าวก่อให้เกิดเปลวไฟ (Flame) ความร้อน (heat) และแสงสว่าง  (light) จริงๆแล้ว ไฟก็คือขบวนการสังเคราะห์ของแสง (Photosynthesis) นั่นเอง

 ในขบวนการการสังเคราะห์ของแสง พืชจะรับเอาน้ำและก๊าซคาร์บอนไดอ๊อกไซด์ไว้ ในขณะที่ใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ในการสร้างอินทรีย์วัตถุ หรือเนื้อเยื่อของพืชนั่นเอง  ก๊าซอ็อกซิเจนจะถูกขับหรือปล่อยออกมาในลักษณะของผลผลิตเสริมของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้น  อะตอมของโมเลกุลของพืชจะผูกโยงกันไว้ด้วยตัวเชื่อมทางเคมี (chemical bonds)  ตัวเชื่อมนี้จะกักเก็บความร้อนที่มีต้นกำเนิดจากดวงอาทิตย์ไว้เป็นเสมือน “พลังงานที่สำคัญ” ตัวอย่างของขบวนการการสังเคราะห์ของแสง คือ

       6 CO₂ +  6 H₂O + ความร้อน (ที่มีต้นกำเนิดมาจากดวงอาทิตย์) -> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

 อินทรีย์โมเลกุล (C₆H₁₂O₆ + 6 O₂) ในสมการนี้ ก็คือ กลูโคส ส่วนที่สร้างเนื้อเยื่อของพืชนั้นเอง  ซึ่งกลูโคสนี้เป็นส่วนประกอบหลักของไม้

 ในขบวนการของการเกิดไฟ วัสดุจากพืชจะถูกทำให้เกิดความร้อนในระดับที่สูงกว่าจุด(การ)สันดาป ของมัน  และก๊าซออกซิเจนเข้าทำปฏิกิริยาอย่างรวดเร็วกับอินทรีย์วัตถุ  ความสัมพันธ์ของตัวเชื่อมเดิมระหว่างก๊าซคาร์บอนกับก๊าซไฮโดรเจนถูกทำลาย  ความสัมพันธ์ตัวใหม่เกิดขึ้นระหว่างก๊าซคาร์บอนกับออกซิเจน และระหว่างก๊าซไฮโดรเจนกับออกซิเจน  พร้อมกับที่พลังงานที่เก็บกักไว้จะถูกคายออกมาเป็นความร้อนในระหว่างการเผาไหม้  สมการการเกิดของไฟจะคล้ายคลึงกับสมการขบวนการการสังเคราะห์ของแสง ยกเว้นแต่ว่าเป็นสมการที่มีทิศทางการเกิดเป็นไปในทิศทางที่ย้อนศรหรือตรงข้ามกันเท่านั้น คือ

                    C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ -> 6 CO₂ +  6 H₂O + ความร้อนที่ปล่อยออกมา

 ในทางปฏิบัติแล้ว พลังงานแสงอาทิตย์ที่พืชทำการเก็บกักไว้ในระหว่างการเจริยเติบโตของมันจะถูกคายกลับคืนสู่ชั้นบรรยากาศในระหว่างการเกิดเพลิง(ไหม้) นั่นเอง

ระยะของการก่อตัวของไฟ

           ระยะของ preheating หรือระยะของการติดไฟ เกิดขึ้นเมื่อพืช ไม้ และวัสดุที่เป็นเชื้อเพลิงเกิดภาวะน้ำที่สะสมอยู่ในวัสดุเหล่านี้ถูกขับออกมา  ไม่ว่าจะเป็นเพราะวัสดุเหล่านี้ตั้งอยู่ใกล้กับจุดของกำเนิดของเปลวเพลิง  ภาวะแห้งแล้ง  หรือแม้แต่จากภาวะของฤดูกาล    น้ำที่สะสมอยู่ในไม้สดมีความสามารถอย่างสูงในการดูดซึมความร้อน ซึ่งส่งผลให้ไม้นั้นติดไฟยาก   ในการเผาไม้นั้น  นอกจากไม้จะต้องแห้งแล้ว อุณหภูมิของการเผาไหม้จะต้องถูกทำให้สูงขึ้นในระดับที่เหมาะสมด้วย  ยกตัวอย่างเช่น เนื้อเยื่อของไม้จะคงภาวะปกติอยู่แม้ในอุณหภูมิที่สูงถึง 250 องศาเซลเซียส (480 องศาฟาเร็นไฮท์)   จนที่อุณหภูมิ 325 องศาเซลเซียส (615 องศาฟาเร็นไฮท์) ภาวะปกติจะถูกทำลายลงอย่างรวดเร็ว และจะมีการปลดปล่อยก๊าซที่ทำให้เกิดเพลิง(ไหม้)เป็นจำนวนมากออกมา

           สภาวะการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของไม้ เป็นไปตามขั้นตอนของการเผาไหม้ (pyrolysis)  โครงสร้างทางเคมีของไม้เนื้อแข็งจะถูกทำลายและปล่อยก๊าซติดไฟต่างๆ ออกมาพร้อมกับที่ปลดปล่อยน้ำ เถ้า(ถ่าน) และซากอินทรีย์ที่คงเหลือ  ในขณะที่เกิดอุณหภูมิขึ้นสูง หากมีก๊าซออกซิเจนเข้ามา ก๊าซจากการเผาไม้จะทำให้เกิดการจุดติดของไฟและเกิดการสันดาปขึ้น

           ระยะที่ 2 ของการเกิดเพลิง คือ ระยะของการลุกไหม้ของเปลวเพลิง หรือ Flaming combustion คือ ระยะของการเผาไม้ในส่วนพื้นผิวส่วนนอกของไม้   เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและร้อน  ระยะของการเกิดเพลิง(ไหม้) นี้จะมีระยะที่มีการปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นจำนวนมาก   ความร้อนที่ได้รับการปลดปล่อยนี้จะทำให้บริเวณพื้นผิวหน้าของไม้มีอุณหภูมิสูงขึ้นเป็นลำดับจากสภาวะของการเป็นสื่อให้เกิดเพลิง (conduction) ภาวะการแพร่กระจายของเพลิง (diffusion) และภาวะของการขยายตัวของเพลิง (radiation) และภาวะการณ์ที่ความร้อนจะไหลเข้าแทนที่อากาศในพื้นที่ที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า (convection) 

           ขั้นตอนของการเกิดเพลิง(ไหม้)นั้นเป็นที่คุ้นเคยเป็นอย่างดีของผู้ที่เคยพยายามการเผาขอนไม้เพื่อก่อกองไฟในการออกแค้มป์  ระยะของการติดไฟจะสำเร็จลงได้หรือมีการจุดหนังสือพิมพ์หรือวัสดุติดไฟหรือเชื้อเพลิงอื่นๆ ด้วยไม้ขีด  ทั้งนี้เพื่อให้ไม้แห้งและเพื่อเพิ่มอุณหภูมิบริเวณพื้นผิวของมันให้สูงขึ้น  เมื่อวัสดุติดไฟเกิดการเผาไหม้อยู่ด้านล่างของกองไม้และถูกสนับสนุนด้วยการไหลของอากาศและออกซิเจนที่พอเหมาะ  เนื้อเยื่อของไม้จะถูกเผาไหม้และปลดปล่อยก๊าซต่างๆ ตามขั้นตอนของเผาไหม้  เมื่อขอนไม้ถูกทำให้ร้อน ระดับความร้อนจะสูงขึ้น  รูปแบบของการกระจายความร้อนจะเปลี่ยนแปลงไปซึ่งจะปล่อยก๊าซต่างๆ ออกมาหล่อเลี้ยงเปลวเพลิงให้ลุกโชติช่วง

           จากการที่ไม้เป็นวัสดุที่เป็นสื่อที่ไม่ดีของความร้อน บริเวณชั้นในของขอนไม้จะมีอุณหภมิต่ำกว่าจุดสันดาป  ในขณะที่ส่วนพื้นผิวหน้าของขอนไม้นั้นติดไฟอยู่   หากจะให้ขอนไม้นั้นเผาไหม้ทั้งหมดอย่างแท้จริง   จำเป็นจะต้องได้รับความร้อนจากภายนอกในระดับที่เหมาะสม  ทั้งนี้เพื่อให้ขั้นตอนการเผาไหม้คงอยู่  ขั้นตอนการขยายตัวของเพลิงและการไหลเพลิงไปสู่บริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่า  จะทำให้ท่อนไม้ร้อนเพียงพอและเป็นไปอย่างต่อเนื่องจนทำให้กองไฟสร้างความอบอุ่นแก่เมนุษย์

           ในธรรมชาติ ภาวะของการลุกไหม้จะเกี่ยวข้องกับเปลวเพลิง  ส่วนหน้าที่ผ่านไปและก่อให้เกิดการขยายตัวของเพลิง (glowing combustion)   ในเตาผิง เปลวเพลิงได้มอดลง แต่พื้นผิวของขอนไม้ยังคงลุกไหม้อยู่   ขอนไม้จะลุกไหม้อย่างช้าๆ และที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าในขณะเดียวกับที่ไฟจะค่อยๆ เผาไหม้ตัวเนื้อไม้แทนการลุกไหม้ของก๊าซต่างๆ เช่นในช่วงแรก ขั้นตอนนี้เป็นขั้นตอนของการสันดาปของเชื้อไฟที่ช้าลงกว่าเดิม

การแพร่กระจายของไฟ

           รูปแบบของการเกิดเพลิง(ไหม้) มีอยู่ 4 แบบ คือ

 1)      กระจายลุกไหม้และตัวอย่างช้าๆ ปรกคลุมอยู่เหนือพื้นดิน

 2)      ก่อตัวในลักษณะของกำแพงไฟ และ

 3)      เปลวเพลิงลุกไหม้อยู่เหนือยอดไม้ กระโจนจากต้นไม้หนึ่งไปยังต้นไม้อื่น

 การแพร่กระจายของเพลิง ขึ้นอยู่กับปัจจัย 4 ประการ คือ

 1)      ประเภทของเชื้อเพลิง

 2)      ความแรงของลม

 3)      รูปทรงหรือลักษณะทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่

 4)      พฤติกรรมเฉพาะตัวของเพลิง(ไหม้)

 พลังความร้อนที่เกิดจากการลุกไหม้ของเพลิงที่เกิดขึ้น ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมีของเชื้อไฟว่าเป็นพืช หรือเถ้าของอินทรีย์วัตถุ  ความแรงของลมมีผลโดยตรงกับความรุนแรงของเพลิงไหม้ เนื่องจากลมเป็นตัวสนับสนุนออกซิเจน เป็นตัวเร้าให้เกิดการกระจายความร้อน  ส่งเสริมการลุกไหม้  และสนับสนุนให้เกิดการติดเพลิงของพืชหรือไม้ที่อยู่ในสภาวะของการติดไฟ   ใขณะที่รูปแบบหรือลักษณะทางภูมิศาสตร์มีผลต่อการกระจายตัวของเพิงไหม้อย่างมาก  ในส่วนของการเปลี่ยนแปลงความรุนแรงหรือความรวดเร็วในการกระจายตัวของเพลิง เช่น ไฟจะกระจายตัวได้อย่างรวดเร็ว ในพื้นที่ที่มีความลาดชั้น

ลักษณะเฉพาะของไฟเองก็มีผลต่อการแพร่กระจายของเพลิงไหม้   ปริมาณของความร้อนที่ขับออกมาทำให้เกิดสภาวะอากาศที่ไม่แน่นอน   การกระจายของอากาศร้อนอันเนื่องจากไฟจะมีความหนาแน่นต่ำ ซึ่งมีผลต่อรูปแบบของเปลวเพลิงที่จะพุ่งขึ้นในแนวตั้ง เป็นต้น

ภูมิอากาศของไฟ

          ความรุนแรงของไฟจะเกิดขึ้นในภูมิภาคที่มีความแตกต่างอย่างมากระหว่างฤดูที่แห้งแล้งและฤดูที่เปียกชื้น  ปัญหาเกิดขึ้นเมื่อ ฤดูฝนซึ่งเป็นฤดูที่พืชเจริญเติบโตอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการเติบโตอินทรีย์ชีวะต่างๆ อย่างมากมาย  ซึ่งสนับสนุนให้เกิดการทอดยาวของระยะแห้งแล้ออกไปจากที่ควรจะเป็น   ความแห้งแล้งทำให้เกิดการระเหยของน้ำในพืช ทั้งที่มีชีวิตและที่ไม่มีชีวิตอีกแล้ว   ทำให้พวกมันเป็นเชื้อที่ง่ายต่อการติดไฟ  ในช่วงฤดูแล้ง หากมีลมแรง(ที่มีความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ)  เพียงเปลวไฟเล็กๆ ที่เกิดขึ้นอาจเกิดแพร่ขยายกลายเป็นเพลิงไหม้ที่รุนแรงได้  นอกจากนั้น มักมีผลต่อเนื่องตามมาด้วย   รูปแบบของสภาพอากาศที่แห้งและมีลมแรงมีผลกระทบต่อภูมิภาคใหญ่ๆ และไฟขนาดใหญ่จะแตกออกเป็นสาขาแพร่กระจายออกไป   กว่า 90 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ที่ถูกเพลิงไหม้ มีต้นเหตุของเพลิงไหม้เพียง 3 เปอร์เซ็นต์ของพื้นที่เท่านั้น  ดังที่บทความได้เสนอตัวอย่างของกรณีการเพลิงไหม้ใหญ่ๆ ในหลายภูมิภาค

ความคล้ายคลึงของไฟกับน้ำท่วม

          ไฟและน้ำท่วมมีคุณลักษณะทั่วไปที่คล้ายคลึงกันอย่างมาก  กล่าวคือ ไฟและน้ำท่วมเกี่ยวพันใกล้ชิดกับภูมิอากาศ การปกครองของพืช และลักษณะทางภูมิศาสตร์  ไฟและน้ำท่วมจะมีความรุนแรงมากน้อยเพียงใดขึ้นกับเงื่อนไขของชั้นบรรยากาศ  ลมแรงที่พัดกระหน่ำอย่างรวดเร็วจะเป็นตัวเร่งให้เกิดเพลิงไหม้  ในขณะที่ฝนตกอย่างหนักทำให้เกิดน้ำท่วม   และพฤติกรรมของมนุษย์มีความสัมพันธ์กับความรุนแรงของทั้งไฟและน้ำท่วม 

สรุป

          ไฟ เกิดจากการรวมตัวของออกซิเจนกับก๊าซคาร์บอนด์ ไฮโดรเจน และอินทรีย์วัตถุอย่างอื่น  ในปฏิกิริยาอย่างหนึ่งที่ทำให้เกิดเปลวไฟ ความร้อนและแสงสว่าง ในทางปฏิบัติและไฟคือปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ของแสงที่กลับทิศทางจากสมการเดิม

         ไฟไม่อาจป้องกันได้ เพียงแต่หลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดขึ้นได้  ไม่ว่าทางใดทางหนึ่ง มนุษย์ต้องลงทุนในการหยุดยั้งไฟ ทางเลือกก็คือ จะจัดการกับไฟขนาดเล็กหรือจะจัดการกับพายุเพลิงขนาดใหญ่