Журнал Nature Photonics опубликовал в свободном доступе интересную статью "Laser-guided lightning" - "Молния с лазерным наведением".

Здесь говорится, что впервые молнии перенаправлены с помощью лазера.

Европейскому консорциуму в составе Лаборатории прикладной оптики Парижского политехнического института, Женевского университета, Политехнической школы Лозанны и компании TRUMPF Scientific Lasers удалось отклонить путь молнии с помощью мощного лазера, установленного на вершине горы Сэнтис в Швейцарских Альпах.

Система, названная "Лазерный молниеотвод", может помочь лучше защитить людей, здания и крупные объекты инфраструктуры во время грозы. Сегодня только обычные молниеотводы могут защитить самые высокие сооружения.

Изобретенная в 1752 году Бенджамином Франклином, система, которая с тех пор практически не претерпела изменений, состоит из установленного на высоте металлического стержня, соединенного с опускающимися вниз проводниками, передающими электрическую молнии энергию в землю, где она рассеивается. Однако защищаемая зона ограничивается несколькими метрами или десятками метров.

Согласно спутниковым данным, общая частота ударов молнии в мире составляет от 40 до 120 ударов в секунду. Ежегодно удары молнии становятся причиной гибели тысяч людей и наносят материальный ущерб на миллиарды долларов.

Поскольку экстремальные погодные явления, включая грозы, становятся все более частыми, становится необходимым найти более совершенную систему защиты, особенно для критически важных объектов, таких как аэропорты, ветряные электростанции или атомные электростанции.

Разработанная новая система защиты использует лазерную филаментации и размещена для испытаний на большой телекоммуникационной вышке высотой 124 метра на вершине Сэнтиса. Это одно из самых часто поражаемых сооружений в Европе, в которое ежегодно ударяет около 100 молний.

Целью было создание каналов ионизированного проводящего воздуха для направления молнии. Для этого исследователи излучали мощные лазерные импульсы в атмосферу. Это изменяло коэффициент преломления воздуха, заставляя лазерный импульс сжиматься и усиливаться. Лазерный импульс в конечном итоге становится достаточно интенсивным, чтобы ионизировать окружающие молекулы азота и кислорода - это явление называется лазерной филаментацией. Затем образуется цепочка "нитей", внутри которых молекулы воздуха быстро нагреваются под действием поглощенной лазерной энергии и затем вылетают со сверхзвуковой скоростью, оставляя после себя каналы ионизированного воздуха пониженной плотности. Эти миллисекундные каналы низкой плотности обладают более высокой электронной проводимостью и поэтому обеспечивают предпочтительный путь для электрических разрядов. Длина ионизированной филаментации может достигать сотни метров, когда мощность начального импульса пикосекундной длительности составляет порядка тераватта (10¹² Вт).

В период с 21 июля по 30 сентября 2021 года лазер работал в общей сложности 6,3 часа во время грозы, прошедшей в радиусе трех километров от башни. За этот период в башню ударило не менее 16 молний, четыре из которых произошли во время работы лазера. Начиная с первой лазерной молнии, исследователи обнаружили, что разряд может следовать за лучом на протяжении нескольких десятков метров, прежде чем достигнет башни, увеличивая при этом радиус защитной поверхности.

Настоятельно советуем прочитать статью в оригинале: Houard, A., Walch, P., Produit, T. et al. Laser-guided lightning. Nat. Photon. (2023), DOI: 10.1038/s41566-022-01139-z

Это интересно!