Не намагайтеся повторити це вдома, але спрямування лазера в небо може відвернути удар блискавки, згідно з новим дослідженням групи вчених, які експериментували з лазерами на вершині швейцарської гори, де стоїть велика металева телекомунікаційна вежа.
Фізик Орельєн Хуард з Лабораторії прикладної оптики Французького національного центру наукових досліджень в Парижі і його колеги спостерігали кілька годин грозової активності, щоб перевірити, чи може лазер спрямовувати удари блискавки подалі від об’єктів критичної інфраструктури. Телекомунікаційна вежа зазнає ударів блискавки близько 100 разів на рік. Це подібно до кількості спалахів блискавок, які щосекунди вражають планету Земля або тріщать між хмарами. У сукупності ці удари можуть завдати мільярдних збитків аеропортам і стартовим майданчикам, не кажучи вже про людей.
Наш найкращий захист від ударів блискавки – це стрижень Франкліна, не що інше, як металевий шпиль, винайдений у 18 столітті Бенджаміном Франкліном, який відкрив, що удари блискавки – це зигзагоподібні електричні розряди. Ці стрижні з’єднуються з металевими кабелями, які спускаються вниз по будівлях і встромляються в землю, працюючи для розсіювання енергії блискавки. Хуард і його колеги хотіли розробити кращий спосіб захисту від ударів блискавки, борючись з електрикою за допомогою світла. «Хоча ця область досліджень була дуже активною протягом понад 20 років, це перший польовий результат, який експериментально демонструє блискавку, керовану лазерами», – пишуть вони у своїй опублікованій роботі.
Експериментальна кампанія проводилася влітку 2021 року з гори Зентіс на північному сході Швейцарії. Короткі інтенсивні лазерні імпульси були спрямовані в хмари під час серії гроз і успішно відвернули чотири висхідні розряди блискавки від верхівки вежі. Ще 12 ударів блискавки влучили у вежу під час грозових періодів, коли лазер був неактивний.
Одного разу, коли небо було достатньо чистим для того, щоб зафіксувати подію на дві окремі високошвидкісні камери, було зафіксовано удар блискавки, що пролетів по траєкторії лазера на 50 м. Сенсори на телекомунікаційній вежі також реєстрували електричні поля і рентгенівські промені, що генеруються для виявлення активності блискавки і підтвердження її шляху, який ви можете побачити реконструйованим у відео нижче.
Для ідеї, яка була вперше висунута в 1974 році і ретельно випробувана в лабораторії, дуже приємно бачити, що вона нарешті працює так, як було задумано, в реальному світі. Кілька попередніх польових випробувань, одне в Мексиці, а інше в Сінгапурі, не знайшли жодних доказів того, що лазери можуть відбивати удари блискавки.
Хоча дослідники все ще з’ясовують, чому лазери спрацювали в їх випробуваннях, але не в раніших експериментах, у них є кілька ідей. Лазер, який використовували Хуард і його колеги, вистрілював до тисячі імпульсів в секунду, набагато швидше, ніж інші використовувані лазери, що дозволяло зеленому променю перехоплювати всі попередники блискавки, що утворюються над вежею. Але зафіксовані лазерні події лише відволікали позитивні спалахи блискавок, які виробляються позитивно зарядженою хмарою і генерують негативно заряджені висхідні «лідери».
Як пояснюють Хуард і його колеги у своїй роботі, лазер, спрямований в небо, змінює світлозаломлювальні властивості повітря, змушуючи лазерний імпульс стискатися і посилюватися до тих пір, поки він не почне іонізувати молекули повітря. Цей процес називається філаментацією. Молекули повітря швидко нагріваються на шляху проходження лазера, поглинаючи його енергію, а потім вилітають з надзвуковою швидкістю. Це залишає після себе «довгоживучі» канали менш щільного повітря, які пропонують шлях для електричних розрядів. «При високій частоті повторення лазерного випромінювання ці довгоживучі заряджені молекули кисню накопичуються, зберігаючи пам’ять про лазерний шлях» для подальшого проходження блискавки, пишуть дослідники.
Метрові електричні розряди керувалися лазерами в лабораторії, але це перший випадок, коли техніка працювала під час грози. Лазерні умови були відрегульовані таким чином, що ініціювання ниткоподібної поведінки почалося трохи вище верхівки вежі. «Ця робота прокладає шлях для нових атмосферних застосувань ультракоротких лазерів і є важливим кроком вперед у розвитку лазерного блискавкозахисту для аеропортів, стартових майданчиків або великих інфраструктур», – роблять висновок Хуард і його колеги.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Також цікаво:
Leave a Reply