Мощный лазер может перенаправить удары молнии

На вершине горы Сентис в Швейцарии исследователи установили мощный инфракрасный лазер рядом с телекоммуникационной вышкой с громоотводом (на фото) в надежде поймать молнию. Зеленый лазер на этой фотографии использовался для обозначения пути инфракрасного лазера.

ТРАМП, Мартин Столлберг

Мария Темминг

16 января 2023 г., 11:00

Подобно высокотехнологичному молоту Тора, мощный лазер может схватить молнию и изменить ее путь по небу.

В ходе эксперимента на вершине горы такой лазер направил молнию в сторону громоотвода, сообщают исследователи 16 января в журнале Nature Photonics. Ученые и раньше использовали лазеры для получения электричества в лаборатории, но это первая демонстрация того, что этот метод работает в реальных штормах и когда-нибудь может привести к лучшей защите от молний.

Сегодня наиболее распространенной технологией защиты от молний является классический громоотвод – металлический столб длиной в несколько метров, вросший в землю. Проводимость металла привлекает молнию, которая в противном случае могла бы поразить близлежащие здания или людей, безопасно подавая это электричество в землю. Но площадь, экранируемая громоотводом, ограничена высотой стержня.

«Если вы хотите защитить какую-то крупную инфраструктуру, например, аэропорт, стартовую площадку для ракет или ветряную электростанцию… тогда для хорошей защиты вам понадобится громоотвод размером в километр или сотни метров», — говорит Орельен Уар. физик Парижского политехнического института в Палезо, Франция. Такой высокий металлический столб был бы непрактичным. Но лазер может достичь такого расстояния, перехватывая далекие молнии и направляя их к наземным металлическим стержням.

Хоуард и его коллеги проверили эту идею на вершине горы Сентис на северо-востоке Швейцарии. Они установили мощный лазер возле телекоммуникационной башни с громоотводом, в который молния ударяет около 100 раз в год. Лазер излучал небо в общей сложности около шести часов во время гроз с июля по сентябрь 2021 года.

Лазер излучал короткие интенсивные вспышки инфракрасного света на облака примерно 1000 раз в секунду. Эта последовательность световых импульсов оторвала электроны от молекул воздуха и сбила некоторые молекулы воздуха со своего пути, образовав канал заряженной плазмы низкой плотности. Подобно расчистке дороги в лесу и укладке тротуара, эта комбинация эффектов облегчила протекание электрического тока по этому маршруту (SN: 5/3/14). Это создало путь наименьшего сопротивления для молнии, проходящей через небо.

Команда Хоуарда настроила свой лазер так, чтобы он образовывал электропроводящий путь прямо над верхушкой башни. Это позволило громоотводу башни перехватить болт, зацепленный лазером, прежде чем он долетел до лазерного оборудования.

Пока лазер был включен, в башню четыре раза ударила молния. Один из этих ударов произошел при довольно ясном небе, что позволило двум высокоскоростным камерам запечатлеть этот момент. На этих изображениях видно, как молния зигзагом спускалась с облаков и следовала за лучом лазера примерно 50 метров к громоотводу башни.

Чтобы отследить путь трех невидимых молний, ​​исследователи смотрели на радиоволны, излучаемые молниями. Эти радиоволны показали, что три удара следовали за траекторией лазера гораздо точнее, чем другие удары, произошедшие, когда лазер был выключен. Это намекало на то, что лазер направил и эти три удара на громоотвод.

«Это настоящее достижение», — говорит Говард Милчберг, физик из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, не принимавший участия в работе. «Люди пытались сделать это в течение многих лет». По его словам, главная цель ученых, подчинивших молнию своей воле, — повысить безопасность. Но «если эта штука когда-нибудь станет по-настоящему эффективной и вероятность проведения разряда увеличится намного выше, чем сейчас, она потенциально может быть даже полезна для зарядки вещей».

Получите отличную научную журналистику из самого надежного источника с доставкой прямо к вашему порогу.