Группа европейских ученых впервые сознательно активировала электрическую активность в грозовых облаках, говорится в новой статье в последнем выпуске Optics Express , журнале открытого доступа Оптического общества (OSA). Они сделали это, направив мощные импульсы лазерного света в грозу.
На вершине Саут-Балди-Пик в Нью-Мексико во время двух проходящих гроз исследователи использовали лазерные импульсы для создания плазменных нитей, которые могли бы проводить электричество, подобное струне шелкового воздушного змея Бенджамина Франклина. Никакая молния воздух-земля не была вызвана, потому что нити были слишком короткими, но лазерные импульсы генерировали разряды в самих грозовых облаках.
«Это был важный первый шаг на пути запуска ударов молнии с лазерными лучами ,» говорит Жером Каспарян из Университета Лиона во Франции. «Это был первый раз, когда мы создали прекурсоры освещения в грозовом облаке». Он может добавить, что следующий шаг генерации полномасштабных ударов молнии может привести к тому, что команда перепрограммирует свои лазеры, чтобы использовать более сложные последовательности импульсов , которые будут создавать более долговечные нити для дальнейшего проведения молнии во время штормов.
Запуск ударов молнии является важным инструментом для фундаментальных и прикладных исследований, поскольку он позволяет исследователям изучать механизмы, лежащие в основе ударов молнии. Кроме того, вызванные удары молнии позволят инженерам оценить и проверить молниеносную чувствительность самолетов и критической инфраструктуры, такой как линии электропередач.
Импульсные лазеры представляют собой потенциально очень мощную технологию запуска молнии, потому что они могут образовывать большое количество плазменных нитей — ионизированных каналов молекул в воздухе, которые действуют как проводящие провода, идущие в грозовое облако. Это настолько простая концепция, что идея использования лазеров для запуска ударов молнии была впервые предложена более 30 лет назад. Но ученые не смогли сделать это до настоящего времени, потому что предыдущие лазеры не были достаточно мощными, чтобы генерировать длинные плазменные каналы. Нынешнее поколение более мощных лазеров, например, разработанное командой Каспариана, может изменить это.
Каспарян и его коллеги, участвующие в проекте Teramobile, международной программе, инициированной Национальным центром научных исследований (CNRS) во Франции и Германским исследовательским фондом (DFG), создали мощный мобильный лазер, способный генерировать длинные плазменные каналы с помощью ультракоротких лазерных импульсов. , Они решили проверить свой лазер в лаборатории Ленгмюра в Нью-Мексико, которая оборудована для измерения атмосферных электрических разрядов. Эта лаборатория, расположенная на вершине 10 500 футов в южной части Болди-Пика, находится в идеальном месте, потому что ее высота близка к высоким грозовым облакам.
Во время испытаний исследовательская группа провела количественную оценку электрической активности в облаках после разрядки лазерных импульсов. Статистический анализ показал, что их лазерные импульсы действительно усиливали электрическую активность в грозовом облаке, куда он был направлен, — фактически они генерировали небольшие локальные разряды, расположенные в месте расположения плазменных каналов.
Ограничение эксперимента, однако, заключалось в том, что они не могли генерировать плазменные каналы, которые жили достаточно долго, чтобы проводить молнию вплоть до земли. В плазме каналы рассеиваемой до молнии может путешествовать более чем на несколько метров вдоль них. В настоящее время команда стремится увеличить мощность лазерных импульсов в 10 раз и использовать всплески импульсов для гораздо более эффективной генерации плазмы.
Удары молнии были предметом научных исследований еще во времена Бенджамина Франклина, но, несмотря на это, остаются не до конца понятыми. Несмотря на то, что с 1970-х годов ученые способны вызывать удары молнии, стреляя небольшими ракетами в грозовые тучи, которые катят длинные провода, соединенные с землей, как правило, только 50 процентов запусков ракет на самом деле вызывают удар молнии . Использование лазерной технологии сделает процесс более быстрым, более эффективным и экономически выгодным, и, как ожидается, откроет ряд новых приложений.
