มนุษย์ได้สนใจและให้ความสำคัญกับสภาพดินฟ้าอากาศมีต่อชีวิตของตนมาเป็นเวลานานแล้ว เช่น รู้ว่าถ้าฝนจะตก เมฆบนท้องฟ้าควรจะมีรูปลักษณ์เช่นไร พายุจะเกิดขึ้นเมื่อใด และพัดรุนแรงเพียงใด รวมถึงการทำให้ฝนตก ว่าจะต้องใช้อะไรและอย่างไร เป็นต้น
นักปรัชญากรีก Aristotle ได้เขียนตำรา Meteorologica (อุตุนิยมวิทยา) ตั้งแต่เมื่อ 340 ปีก่อนคริสตกาลว่า เวลาน้ำระเหยจากแม่น้ำและทะเล มันจะลอยขึ้นไปเป็นเมฆในท้องฟ้า แล้วตกลงมาเป็นฝน นักวิทยาศาสตร์กรีก Theophrastus ได้เคยเขียนตำราเกี่ยวกับลม และได้บรรยายสภาพทั่วไปของเมฆในท้องฟ้าก่อนฝนจะตก รวมถึงสภาพของอากาศในบริเวณนั้นก่อนพายุจะพัด
ลุถึงคริสตศตวรรษที่ 15 ปราชญ์อัจฉริยะ Leonardo da Vinci ได้สนใจวิธีวัดปริมาณความชื้นในอากาศ เพราะได้พบว่าความชื้นสามารถบอกโอกาสการเกิดฝนได้ จึงได้ออกแบบอุปกรณ์ hygrometer และ anemometer ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดความชื้นและความเร็วลม ตามลำดับ
ในปี 1555 ช่างแกะสลักไม้ชาวสวีเดนชื่อ Olaus-Magnus ได้แกะท่อนไม้เป็นรูปของเหล่านักรบที่กำลังใช้ธนูระดมยิงเมฆบนฟ้าด้วยลูกศร เพื่อให้ก้อนเมฆแตกกระจาย จนฝนไม่ตก นี่เป็นหลักฐานที่แสดงให้เห็นว่า ตั้งแต่อดีต มนุษย์ได้ประสงค์จะใช้กำลังในการต่อสู้กับธรรมชาติ ในเวลาต่อมาเมื่อชนชาติต่างๆ ในยุโรปมีปืนใหญ่ใช้ในการทำสงคราม ทหารได้ใช้ปืนใหญ่ยิงเมฆเช่นกัน เพราะเชื่อว่ากระสุนปืนจะทำให้เมฆแตกกระจาย และลมพายุจะหมดไป
ในอุษาอาคเนย์ เวลาชาวบ้านไทยและลาว ต้องการฝน เขามักใช้วิธีแห่นางแมวหรือยิงบั้งไฟขึ้นท้องฟ้า เพื่อให้สวรรค์เปิด และเทวดาปลดปล่อยฝนลงมา ในขณะเดียวกันเหล่าชาวบ้านก็มีการฟ้อนรำและละเล่นเกมส์ เพื่อให้พระพิรุณบนฟ้าทรงพอพระทัย แล้วทรงบันดาลให้ฝนตก แต่บั้งไฟที่ยิงขึ้นฟ้าไม่ได้บรรทุกสารเคมีใดๆ ดังนั้น ฝนจึงตกบ้างและไม่ตกบ้าง แต่ที่ชาวบ้านได้แน่ๆ คือ ความสนุกสนานกันถ้วนทั่ว
เมื่อความรู้วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการสร้างฝน และเทคโนโลยีการทำให้ฝนตกมีมากขึ้น การสร้างฝนก็มีประสิทธิภาพขึ้น เช่น นักวิทยาศาสตร์ได้พบว่าแทนที่จะทำให้ฝนตกในทันที ก็อาจทำให้ฝนตกในเวลาต่อมา โดยการโปรยสารเคมี เช่น น้ำแข็งแห้ง (ผง CO2) หรือเกล็ดละเอียดของสาร silver iodide ลงในเมฆที่มีอุณหภูมิต่ำ ซึ่งอยู่ที่ระดับสูงมาก เพื่อทำให้เกิดผลึกน้ำแข็ง หรือทำให้หยดน้ำขนาดเล็กที่แฝงตัวอยู่ในเมฆ มีขนาดระดับไมโครเมตร (10-6 เมตร) จากนั้นถ้าละอองน้ำเหล่านี้ถูกกระแสลมพัดขึ้นเบื้องสูง ซึ่งมีความดันและอุณหภูมิต่ำกว่า ความชื้นสัมพัทธ์ของละอองน้ำก็จะมีค่าสูงขึ้น จึงสามารถดูดโมเลกุลน้ำได้มากขึ้น และมีขนาดใหญ่ขึ้นๆ จนกลายเป็นหยดน้ำขนาดเล็ก ดังนั้น ถ้ามีการพ่นเม็ดเกลือ silver iodide ที่มีขนาดตั้งแต่ 0.5-10 ไมโครเมตรเข้าไปที่บริเวณใต้ท้องเมฆหรือบริเวณส่วนล่างของก้อนเมฆ สารเคมีก็จะละลายไปในหยดน้ำได้ง่าย ทำให้ได้หยดน้ำที่มีขนาดใหญ่เล็กต่างๆ กัน แล้วหยดน้ำก็จะตกสู่พื้นโลกด้วยความเร็วต่างๆ กัน ขณะตก การชนกันระหว่างหยดน้ำขนาดเล็กจะทำให้ได้หยดน้ำที่มีขนาดใหญ่ขึ้นๆ จนเป็นเม็ดฝนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 1 มิลลิเมตรขึ้นไป กระบวนการดังกล่าวนี้จะเกิดได้ดีในก้อนเมฆที่ลอยอยู่เหนือทะเล หรือมหาสมุทรเพราะอากาศในบริเวณนั้นมีอนุภาคเกลือ (sodium chloride, potassium chloride, silver chloride, lithium chloride ฯลฯ) มากมายที่สามารถดูดกลืนไอน้ำ และความชื้นได้ดี การเกิดฝนเหนือทะเลจึงดำเนินไปได้อย่างค่อนข้างเร็วและมาก
นักวิทยาศาสตร์จีนก็สนใจเรื่องการทำฝนเทียม และกำลังพยายามหาวิธีสลายเมฆในท้องฟ้า เพื่อชักนำให้ฝนตกมากขึ้น เพราะบรรดาเกษตรกรจีนจะได้มีน้ำใช้ในการบริโภคอย่างเพียงพอ เป็นการลดภัยแล้งและเพิ่มผลิตผลทางการเกษตร รวมถึงมีความสามารถในการควบคุมภัยพิบัติจากน้ำท่วมได้ โดยให้ฝนไม่ตกในบางพื้นที่ในปริมาณมากจนเกินไป
นั่นคือ นักวิทยาศาสตร์จีนมีความมุ่งมั่นจะหาวิธีทำให้เมฆปลดปล่อยความชื้นที่มีในตัวมันออกมา ด้วยการพ่นละอองของสาร silver iodide ขึ้นไปกับสายลมร้อน โดยใช้เตาพ่นลมจำนวนมากที่ติดตั้งอยู่บนที่ราบ ด้วยความคาดหวังว่าจะมีผลึกน้ำแข็งเกิดขึ้นในเมฆ แล้วผลึกจะตกลงพื้นดิน ในรูปของหิมะ ดังนั้นเวลาหิมะละลาย ชาวจีนก็จะมีน้ำใช้ปริมาณมากถึง 10,000 ล้านลิตร/ปี ซึ่งนับว่าเพียงพอสำหรับการทำเกษตรกรรมของจีนบนที่ราบสูงทิเบต
รายงานที่ปรากฏในหนังสือพิมพ์ South China Morning Post ฉบับเดือนมกราคมปีนี้ ได้กล่าวถึงเตาลมร้อนว่ามีมูลค่าเตาละ 2.5 แสนบาท และกำลังถูกติดตั้งเพื่อการทำงานแล้ว 500 เตา และในอนาคตจำนวนเตาจะเพิ่มมากถึงหมื่นเตา เพราะนักวิทยาศาสตร์จีนกำลังพยายามควบคุมและกำกับความเป็นไปสภาพของดินฟ้าอากาศ เช่น เมื่อครั้งที่จีนเป็นเจ้าภาพในการแข่งขันกีฬาโอลิมปิกฤดูร้อนเมื่อสิงหาคม ปี 2008 จีนได้ใช้วิธีนี้ในการทำให้ฝนไม่ตกในวันที่มีการแข่งขัน และในทิเบตซึ่งมีพื้นที่ที่กำลังประสพภาวะขาดแคลนน้ำ หรือบางแห่งมีหมอกปกคลุมมาก ด้วยการยิงจรวดจากฐานที่ติดตั้งอยู่บนยานพาหนะเคลื่อนที่ได้ และพบว่าโครงการได้ประสพความสำเร็จพอสมควร
โดยทั่วไป แม้ทั่วโลกจะมีการวิจัยเรื่องการทำฝนเทียมมาก แต่ผลงานก็ยังมิได้แพร่หลาย ดังจะเห็นได้จากรายงานที่ปรากฏในวารสารวิจัยว่ามีจำนวนค่อนข้างน้อย สาเหตุหลักมาจากการนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมาก เพราะบางครั้งได้ฝนตกปริมาณมากในที่ๆ ไม่ต้องการ บางครั้งฝนก็ตกน้อย และบางครั้งก็ไม่ได้ฝนเลย จนไม่มีใครรู้ว่าสาเหตุที่แท้จริงของการได้ฝนมาจากสาเหตุใด ความคุ้มค่าในการสร้างฝนเทียมก็เป็นอีกอุปกรณ์หนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถพิชิตได้ นอกจากนี้การบอกวิธีสร้างฝนให้คนอื่นๆ รู้ก็เท่ากับการทำลายความมั่นคงทางการทำเกษตรกรรมของชาติตนด้วย
ปัจจุบันองค์การอุตุนิยมวิทยาโลก (World Meteorological Office) ซึ่งมีประเทศสมาชิกที่ต้องการสร้างฝนเทียมจำนวน 56 ประเทศ ได้รับทุนวิจัยมูลค่ามหาศาลจากรัฐบาลประเทศ United Arab Emirates (UAE) เพราะบรรดาประเทศในตะวันออกกลางมักขาดแคลนน้ำ และมีความประสงค์จะมีความมั่นคงเรื่องการได้น้ำฝนมาใช้ ดังนั้นจึงให้ทุนวิจัยมากเพื่อศึกษาธรรมชาติของเมฆ รวมถึงการแสวงหาวิธีที่ดีที่สุดอาจจะด้วยการใช้ drone และบอลลูนในการนำสาร silver iodide ไปพ่นใส่เมฆ
สำหรับนักวิจัยออสเตรเลีย และอเมริกาซึ่งได้รับทุนวิจัยจาก UAE ก็มีความเห็นพ้องกันว่า วิธีการที่จีนใช้ คือ พ่นกระแสลมร้อนเพื่อนำสารประกอบ silver iodide ขึ้นสู่เมฆ สามารถทำให้ฝนตกมากขึ้นตั้งแต่ 5-15% แต่ก็ยังให้ผลไม่สม่ำเสมอ
แต่ประเด็นที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์กังวล คือ ในอนาคตถ้าการทำฝนเทียมในลักษณะนี้ได้ผล 90-100% ผลกระทบที่จะเกิดต่อสภาพแวดล้อม ที่มี silver iodide มากเกินไป จะเป็นอันตรายเพียงใด เพราะสารเคมีนี้อาจทำให้ต้นพืชเติบโตช้า แต่ถ้า silver iodide มีค่อนข้างน้อย เมื่อเปรียบเทียบกับปริมาณเดิมที่มีในสถานที่นั้น ผลกระทบก็จะมีไม่มาก
ความกังวลชิ้นต่อไปคือ ถ้าในจีนสามารถทำให้ฝนตกได้มาก ปริมาณฝนที่จะตกในประเทศเพื่อนบ้านของจีนจะลดลงหรือไม่ และฝนต้องมาจากเมฆ นี่เป็นอีกปัญหาหนึ่งที่นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกยังไม่มีคำตอบ ดังนั้นก่อนที่จีนจะดำเนินการเรื่องนี้ให้เป็นผลสำเร็จ จีนคงต้องทำความตกลงกับประเทศข้างเคียงเรื่องการจัดการน้ำจากฝนเทียมให้เป็นที่ยอมรับของประเทศที่เกี่ยวข้องด้วย ในทำนองเดียวกับสายน้ำที่ไหลผ่านหลายประเทศ เช่น แม่น้ำโขง คือให้ทุกชาติที่เกี่ยวข้องต้องมีการลงนามในข้อตกลงเรื่องการแบ่งสันปันส่วนของการใช้น้ำฝนร่วมกัน จวบจนวันนี้ก็ยังไม่มีข้อตกลงระหว่างชาติต่างๆ เรื่องการแบ่งสันปันส่วนของน้ำจากเมฆบนฟ้า
เพราะสภาพดินฟ้าอากาศเป็นปัจจัยที่สำคัญมากสำหรับเกษตรกรในการทำเกษตรกรรม ดังนั้นประเทศใดที่สามารถควบคุมความเป็นไปของธรรมชาติได้ ชาตินั้นก็จะได้เปรียบในการทำสงครามเศรษฐกิจกับต่างชาติ เมื่อโครงการทำฝนเทียมในเวียตนามล้มเหลว ในช่วงทศวรรษของปี 1960 ที่มีสงครามในเวียดนาม กองทัพอากาศสหรัฐฯ ได้เคยพยายามทำให้ฝนตกหนัก เพื่อทำให้เส้นทาง Ho Chi Minh มีน้ำท่วมมาก จนทหารเวียตกงไม่สามารถใช้เส้นทางดังกล่าวได้ แต่ผลปรากฏว่าล้มเหลว เพราะฝนตกน้อย และน้ำไม่ท่วมตลอดเส้นทาง นอกจากนี้ฝนกรดที่ใช้ก็ได้ทำลายสภาพแวดล้อมด้วย
ถึงปี 1977 นานาชาติจึงได้จัดตั้งโครงการ Environmental Modification Convention ซึ่งมีจุดประสงค์จะปรับเปลี่ยนสภาพแวดล้อมบนฟ้าให้เหมาะสำหรับการดำรงชีวิตของคน แต่ไม่ใช่เพื่อทำสงคราม
ย้อนอดีตไปถึงปี 2015 ในช่วงเวลานั้น บรรดาเกษตรกรในมณฑล 5 แห่งของจีนต้องประสพภาวะขาดแคลนน้ำมาก จนถึงระดับวิกฤต ในขณะเดียวกันพื้นที่เกษตรกรรมของจีนก็ได้เพิ่มขึ้นมาก จีนจึงได้จัดตั้งโครงการ South-North Water Transfer Project เพื่อนำน้ำปริมาตรพันล้านลูกบาศก์เมตร ในแต่ละปีจากดินแดนทางใต้ ซึ่งมีน้ำอุดมสมบูรณ์ไปสู่ดินแดนทางเหนือที่แห้งแล้ง แต่ยังทำไม่ได้ผลดีนัก กระทรวงทรัพยากรของจีนจึงได้ปรับเปลี่ยนนโยบายใหม่ คือแทนที่จะควบคุมธรรมชาติจนกระดิกกระเดี้ยไม่ได้ ให้กลับมาทำงานร่วมกับธรรมชาติ โดยปล่อยให้เป็นไปตามธรรมชาติบ้าง ด้วยการพยายามเก็บน้ำในบริเวณที่สามารถเก็บน้ำได้มาก และส่งเสริมการจัดการน้ำให้มีประสิทธิภาพสูง ด้วยการสนับสนุนให้ผู้คนใช้น้ำฝนมากกว่าการใช้น้ำที่ได้จากการชลประทาน
จีนจึงได้เริ่มโครงการวิศวกรรมก้อนเมฆ โดยตั้งใจจะให้เมฆปล่อยฝนตกในที่ๆ กำหนด และไม่ตกในที่ๆ ไม่ต้องการฝน โดยไม่ใช้วิธีสวดมนต์อ้อนวอนให้มังกรบนฟ้ามีความปราณีเหมือนคนจีนในสมัยโบราณ แต่ใช้เทคโนโลยีที่ต้องใช้งบประมาณประมาณ 2,000 ล้านบาท/ปี ใช้เจ้าหน้าที่ 32,000 คน เครื่องบิน 35 ลำ ปืนใหญ่ต่อสู้อากาศยาน 7,000 กระบอก และจรวด 5,000 ลูก เพื่อสร้างฝนให้ตกมากเป็นล้านตัน/ปี ให้ประชากรจีน 500 ล้านคนได้มีน้ำใช้อย่างพอเพียง ต่อจากฝนเทียม จีนยังคาดหวังจะกำจัดลมพายุไต้ฝุ่นด้วย แต่จีนก็ยังทำไม่ได้ตามเป้า เพราะยังไม่รู้กระบวนการสร้างฝนเทียมว่าต้องอาศัยปัจจัยหลายประเด็น เช่นว่า จะต้องพ่นสารเคมีอย่างไร เมื่อใด รวมถึงยังไม่รู้ว่าลักษณะและอุณหภูมิของเมฆ จะต้องเป็นเช่นไร และสภาพการเคลื่อนที่ของลมเบื้องบนต้องเป็นอย่างไร ฝนจึงจะตกมากเพียงใด
กระนั้น ณ วันนี้นักวิทยาศาสตร์ก็พอจะรู้ว่า เมฆที่ดีที่สุดในการใช้สร้างฝนเทียม คือ เมฆแบบ orographic ที่เกิดเวลากระแสลมไหลขึ้นตามไหล่เขาเพราะเมฆเหล่านี้ฟอร์มตัวได้ไม่นาน และมีไอน้ำค่อนข้างมาก
งานหลักในการควบคุมฟ้าของจีนคือต้องการทำให้ฝนตกมาก ไม่ให้ลูกเห็บพายุเกิด รวมถึงการพยายามกำจัดหมอกไม่ให้ลงจัด และอาจจะลดจำนวนครั้งที่ฟ้าผ่าด้วยจีน จึงได้ติดตั้งหน่วยงานย่อยๆ ตามมณฑลต่างๆ ทั้ง 34 มณฑลของจีน และให้หน่วยงานย่อยทำงานวิจัยหาวิธีที่ดีที่สุดในการสร้างฝนเทียม ด้วยการหาสภาพที่เหมาะสมในการฉีดพ่นสารเคมี ศึกษาสมบัติที่เหมาะสมของเมฆ โดยใช้ข้อมูลที่ได้จากดาวเทียม และจากสนามภาคพื้นดิน รวมถึงข้อมูล real line จากเครื่องบิน อาทิเช่น ความหนาของเมฆ และปริมาณของน้ำในเมฆ เป็นต้น
ถึงวันนี้จีนจะยังไม่พบรูปแบบที่ดีที่สุด และถ้ารู้ จีนก็คงไม่บอกใคร เพราะชาติอื่นจะแย่งเมฆไปทำฝนหมด แต่ปัญหาในการทำฝนเทียมก็ยังไม่หมด เพราะบรรยากาศโลกทุกวันนี้กำลังร้อนขึ้นๆ และมลภาวะรวมทั้งละอองลอยก็มีเพิ่มมากขึ้นทุกวัน ดังนั้นการก่อตัวของเมฆ และการตกตามธรรมชาติของฝุ่นในอากาศก็จะมีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของเมฆด้วย คือ เม็ดฝนจากเมฆที่มีอุณหภูมิสูงจะมีขนาดลดลง และฝนจากเมฆที่มีอุณหภูมิต่ำก็อาจได้รับผลกระทบกระเทือนด้วย และนี่ก็คือปัญหาที่วงการอุตุนิยมวิทยาทั่วโลกกำลังสนใจเพื่อหาวิธีแก้ปัญหาภัยแล้ง และเกษตกรทั่วโลกกำลังคอยและหวังว่า “ยุคมืด” ของวิทยาการสร้างฝนเทียมจะหมดไปในอีกไม่นาน
อ่านเพิ่มเติมจาก Fixing the Sky: The Checkered History of Weather and Climate Control โดย James Rodger Fleming จัดพิมพ์โดย Columbia University Press ปี 2010
สุทัศน์ ยกส้าน
ประวัติการทำงาน-ราชบัณฑิต สำนักวิทยาศาสตร์ สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ และ ศาสตราจารย์ ระดับ 11 ภาควิชาฟิสิกส์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, นักวิทยาศาสตร์ดีเด่นและนักวิจัยดีเด่นแห่งชาติ สาขากายภาพและคณิตศาสตร์ ประวัติการศึกษา-ปริญญาตรีและโทจากมหาวิทยาลัยลอนดอน, ปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย
อ่านบทความ "โลกวิทยาการ" จาก "ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน" ได้ทุกวันศุกร์
