Мощность лазера дала возможность прорезать 50-метровый канал для распространения разрядов – «воздушный громоотвод» для управления попаданиями молнии.
Несколько веков назад люди начали использовать громоотводы для защиты от ударов молнии. Длинные металлические стержни создают путь малого сопротивления, по которому заряд уходит в проводник и в землю. Но чтобы удар попал именно в громоотвод, молния должна вспыхнуть достаточно близко к нему.
Еще несколько десятилетий назад ученые предложили использовать лазеры для создания путей для молний. Мощный луч лазера, проходя сквозь воздух, формирует узкую область пониженного давления с повышенным количеством заряженных частиц — разреженную плазму. Такой след от лазера предоставляет молнии почти такой же удобный путь движения, как громоотвод, и может сохраняться на значительной высоте. в лаборатории.
Успешная демонстрация состоялась недавно на горе Сентис в швейцарских Альпах, где установлена телекоммуникационная вышка, получающая сотни ударов молнии каждый год. Вершина активно используется для изучения разрядов и оборудована необходимыми инструментами. Там исследователи из Женевского университета совместно с компанией TRUMPF провели эксперименты. Компания предоставила мощный лазер и специалистов. Результаты сотрудничества опубликованы в статье. опубликованной в журнале Nature Photonics.
Эксперименты проводились во время грозовых дней с июля по сентябрь 2021 года. Для них применялся лазер большей мощности, чем в прошлых попытках управления молнией. Лазер испускал импульсы с килогерцевой частотой – тысячи раз в секунду, что значительно превышало интенсивность предыдущих инструментов. Благодаря этому в воздухе формировался более стабильный плазменный канал для молний. В течение шести часов башня на Сентисе получила четыре разряда, которые проходили по траектории, «проложенной» лазером.
Луч проходил рядом с громоотводом на вышке, поэтому молнии направлялись в него, не задев лазерное оборудование. В одной ситуации разряд произошел при относительно светлом небе; его траектория была записана камерой. Еще три молнии ученые зарегистрировали с помощью радиоволн.
Эксперимент продемонстрировал, что лазер формирует путь протяженностью около 50 метров, по которому течет электричество. Это превосходит громоотводы, длина которых измеряется несколькими метрами. До облаков ученым предстоит добраться – возможно, при помощи более мощных лазеров.