นี่คือ “เมฆเคลวิน – เฮล์มโฮลทซ์” (เมฆลูกคลื่น) ที่เป็นแรงบันดาลใจของภาพ Starry Night

หนึ่งในภาพวาดที่หลาย ๆ คนคุ้นตากันดีคือ “The Starry Night” ผลงานอันเลื่องชื่อของจิตรกรระดับโลกชาวเนเธอร์แลนด์กอย่าง “วินเซนต์ แวน โก๊ะ” (Vincent van Gogh) ได้วาดภาพดังกล่าวในเดือนมิถุนายน ปี ค.ศ.1889 ซึ่งเป็นภาพที่เขาได้รับแรงบันดาลใจจาก “เมฆลูกคลื่น” ที่พบโดยบังเอิญ

(ภาพซ้าย) วินเซนต์ แวน โก๊ะ, (ภาพขวา) ภาพวาด The Starry Night

โดยภาพวาดดังกล่าวคือ ภาพของท้องฟ้าอันสวยงามยามค่ำคื่น ประกอบกับเมฆที่มีลักษณะผันผวนดูคล้ายกับคลื่นทะเล ซึ่งการก่อตัวของเมฆลูกคลื่นเหล่านี้ ถูกเรียกอย่างเป็นทางการว่า “ความไม่เสถียรของเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์” (Kelvin–Helmholtz instability) ตามชื่อของนักฟิสิกส์ ลอร์ด เคลวิน และ แฮร์มันน์ ฟอน เฮล์มโฮลทซ์ ที่มีชื่อเสียงในศตวรรษที่ 19

ซึ่งทั้งคู่เป็นผู้บุกเบิกยุคแรก ๆ ในการศึกษาพลวัตของกระแสน้ำวน หรือความแปรปรวนในอากาศที่เกิดจากของเหลวที่มีความเร็วและความหนาแน่นต่างกัน มีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน จนก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า “เมฆเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์” บางครั้งอาจถูกเรียกว่า “เมฆคลื่น” (Billow cloud) เกิดขึ้นได้ทั้งบริเวณชายฝั่งและเขตเมือง

ภาพประกอบการอธิบายกระบวนการเกิดเมฆเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์ (ภาพขวา)

โดยกระบวนการเกิดมีดังนี้ : เริ่มจากมวลอากาศ 2 ชั้น (บน-ล่าง) เคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียวกันด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน (ภาพ a) – โดยมวลอากาศชั้นล่างจะเคลื่อนที่ช้ากว่ามวลอากาศชั้นบน (ภาพ b) – ส่งผลให้บริเวณผิวสัมผัสระหว่างทั้ง 2 ชั้น เกิดแรงเฉือน (Shear boundary) – มวลอากาศชั้นล่างจะแทรกตัวขึ้นไปบนมวลอากาศชั้นบน (ภาพ c) – จนมวลอากาศชั้นบนเกิดกระแสไหลวนปั่นป่วน (Turbulent Eddies) ทำให้เมฆมีลักษณะม้วนเป็นเกลียวดังที่เห็น (ภาพ d) ปล.ทั้งนี้จะเกิดขึ้นได้ ความหนาแน่นของมวลอากาศชั้นล่าง ต้องมากกว่าชั้นบน

โดยการเกิดเมฆลักษณะนี้ยังสะท้อนถึงความปั่นป่วนของอุณหภูมิที่ต่างกันอย่างรุนแรงในแนวระนาบด้วย ตัวอย่างเช่น เมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม ปี 2018 โรงไฟฟ้า Diablo Canyon ในสหรัฐฯ รายงานอุณหภูมิที่วัดได้ 12.7 องศาเซลเซียส แต่ห่างไปเพี่ยงไม่กี่กิโลเมตร บริเวณศูนย์การศึกษาด้านพลังงาน PG&E ใน Avila Valley กลับวัดอุณหภูมิได้ 42.3 องศาเซลเซียส ซึ่งนั่นคือความแตกต่างของอุณหภูมิมากถึง 29.6 องศาเซลเซียสเลยทีเดียว

เมฆเคลวิน-เฮล์มโฮลทซ์จะปรากฏเพียงช่วงเวลาสั้น ๆ แต่การก่อตัวของมันถือเป็นสัญญาณบ่งบอกถึงสภาพอากาศที่แปรปรวนรุนแรง ซึ่งมันอาจช่วยให้นักบินตัดสินใจไม่นำเครื่องขึ้นบินหรือลงจอดได้ด้วยเช่นกัน

อย่างไรก็ตาม การก่อตัวของเมฆลูกคลื่นนั้น ได้กลายมาเป็นหนึ่งในภาพวาดที่โดดเด่นและถูกทำซ้ำบ่อยครั้งที่สุดในประวัติศาสตร์ โดยแวนโก๊ะวาดในขณะที่รักษาตัวอยู่ในโรงพยาบาล Saint Paul de Mausole ซึ่งเป็นโรงพยาบาลของผู้ป่วยทางจิต หลังจากเขาได้ทำการตัดหูของตัวเอง เนื่องจากความบอบช้ำที่เกิดขึ้นภายในจิตใจ โดยในภายหลังภาพวาดดังกล่าวยังถูกนำไปวิเคราะห์ทั้งในทางวิทยาศาสตร์ และคณิตศาสตร์ด้วย

Fact – “เมฆมัมมาทัส” (Mammatus Cloud) คือกลุ่มเมฆที่มีลักษณะสุดแปลกคล้ายกับก้อนสำลีจำนวนมาก (บ้างก็ว่าเหมือนเต้านม) ราวกับอยู่ในโลกการ์ตูน แต่รู้หรือไม่ว่า ยิ่งพวกมันสวยงามเท่าไหร่ สภาพอากาศยิ่งรุนแรงและอันตรายมากขึ้นเท่านั้น เพราะเมื่อใดก็ตามที่แมมาทัสก่อตัว มันจะมาพร้อมกับพายุฝนฟ้าคะนองเสมอ