Ученые испытали лазерный громоотвод — он намного эффективнее обычного металлического стержня
Молния — одно из самых энергичных природных явлений, высвобождающая миллионы вольт за доли секунды. Это, конечно, может быть разрушительным, повреждая здания, отключая электричество, вызывая пожары и вызывая травмы и смерть.
На протяжении веков нашей лучшей защитой от ударов молнии был громоотвод, простая металлическая палка, прикрепленная к высоким зданиям, которая притягивает электричество и безопасно направляет его в землю. Но у них ограниченный радиус действия — 10-метровый громоотвод может защитить территорию всего в 10 м вокруг себя. Для защиты такого большого здания, как, скажем, аэропорт или ветряная электростанция, потребуются невероятно большие громоотводы.
Исследователи в Европе продемонстрировали более эффективную новую систему. Лазерный громоотвод (LLR) включает в себя, как следует из названия, луч лазера, направленный в облака во время шторма и позволяющий проложить путь наименьшего сопротивления для прохождения электричества. Благодаря своей природе, он может простираться намного дальше, чем громоотвод.
«Когда в атмосферу излучаются лазерные импульсы очень высокой мощности, внутри луча образуются нити очень интенсивного света. Эти нити ионизируют молекулы азота и кислорода, присутствующие в воздухе, которые затем высвобождают свободные электроны для движения. Этот ионизированный воздух, называемый "плазмой", становится электрическим проводником», — рассказал Жан-Пьер Вольф, последний автор исследования.
Испытания лазерного громоотвода
Чтобы продемонстрировать концепцию, ученые разработали новую лазерную систему со средней мощностью 1 кВт, пульсирующую примерно 1000 раз в секунду, высвобождая один джоуль энергии за импульс. Он был установлен на вершине Сантиса, самой высокой горы в Швейцарских Альпах, рядом с башней, которая ежегодно привлекает около 100 ударов молнии.
В период с июня по сентябрь 2021 года команда тестировала систему во время штормов, пронесшихся по региону. Лазер был направлен в небо рядом с вершиной башни, чтобы попытаться привлечь молнию к лучу до того, как она достигнет обычного громоотвода башни. В течение того лета четыре удара молнии попали в башню, когда был включен лазер, и, конечно же, он погнул болт.
«Мы обнаружили, что после первого случая лазерной молнии разряд может следовать за лучом почти на 60 м, прежде чем достигнет башни, тем самым увеличив радиус защитной поверхности со 120 м до 180 м», — поделился Вольф.
