Ученые впервые направляют молнии с помощью лазеров
Предпосылки
Удары молний — это мощная и опасная сила природы. Они могут наносить ущерб строениям, нарушать работу инфраструктуры и даже угрожать жизни людей. Молниеотводы, изобретенные Бенджамином Франклином в 18 веке, используются для защиты от ударов молний, притягивая разряды и направляя их в землю. Однако молниеотводы обеспечивают лишь ограниченную защиту и не эффективны для крупных объектов инфраструктуры, таких как аэропорты и стартовые площадки.
Лазеры: Новый способ защиты от молний
Ученые исследуют использование лазеров для управления молниями с 1960-х годов. Лазеры — это лучи сильно концентрированного света, которые можно использовать для нагрева и ионизации воздуха. Это создает путь воздуха с меньшей плотностью, который проводит электричество и может направлять молнию.
В недавнем прорыве ученые впервые успешно направили молнии с помощью лазеров. Эксперимент был проведен на горе Зантис в северо-восточной Швейцарии, где лазер быстро выпускали в небо. Лазер направлял молнию примерно на 50 метров, предоставляя доказательство концепции использования лазеров для защиты крупной инфраструктуры от ударов молний.
Как лазеры направляют молнию
Лазеры направляют молнию, создавая путь воздуха с меньшей плотностью, который проводит электричество. Когда лазерный луч выпускается в небо, он нагревает и ионизирует окружающие молекулы воздуха. Это создает канал плазмы, которая является газом, проводящим электричество. Затем молния притягивается к плазменному каналу и следует по нему к земле.
Преимущества лазеров перед молниеотводами
Лазеры предлагают несколько преимуществ по сравнению с традиционными молниеотводами. Во-первых, лазеры можно использовать для защиты гораздо большей площади, чем молниеотводы. Один лазерный луч может простираться намного выше, чем физический стержень, что означает, что он может защитить большую площадь на земле. Во-вторых, лазеры можно включать и выключать в любое время, что позволяет использовать их только при необходимости. Это невозможно с молниеотводами, которые всегда активны.
Проблемы и будущие направления
Несмотря на то, что успешное направление молний с помощью лазеров является крупным прорывом, все еще есть некоторые проблемы, которые необходимо решить, прежде чем лазеры можно будет использовать для практических применений. Одна из проблем заключается в том, что лазеры должны быть в состоянии направлять молнию на большее расстояние. Большинство каналов молний имеют длину в километры, но текущая лазерная система может направлять молнию только на расстояние около 50 метров. Еще одна проблема — стоимость лазерной системы. Лазер, использованный в эксперименте, стоит более 2 миллиардов долларов и, как ожидается, не будет коммерциализирован в течение как минимум десяти лет.
Несмотря на эти проблемы, успешное направление молний с помощью лазеров является многообещающим развитием. Лазеры потенциально могут предоставить новый и более эффективный способ защиты от ударов молний, и однажды они могут быть использованы для защиты крупных объектов инфраструктуры, таких как аэропорты и стартовые площадки.
Дополнительная информация
- Удары молний наносят ущерб на миллиарды долларов каждый год.
- В период с 2006 по 2021 год в Соединенных Штатах от ударов молний погибло около 450 человек.
- Предыдущие эксперименты с использованием лазеров для направления молний потерпели неудачу, но в недавнем эксперименте использовалась более высокая частота импульсов, что было ключом к успеху.
- Лазер, использованный в эксперименте, выпускался примерно 1000 раз в секунду.
- Лазер направил молнию на стержень на швейцарской телекоммуникационной вышке, в которую молния попадает около 100 раз в год.
- Ученые считают, что лазеры в конечном итоге можно будет использовать для защиты крупных объектов инфраструктуры от ударов молний, но необходимы дополнительные исследования.
