Znanstvenici u oblake usmjerili laser, uspjeli upravljati munjama

63
munje

Ne pokušavajte ovo kod kuće, ali usmjeravanje lasera u nebo moglo bi spriječiti udare munje, prema novoj studiji tima znanstvenika koji su eksperimentirali s laserima na vrhu švicarske planine gdje se nalazi veliki metalni telekomunikacijski toranj.

Fizičar Aurélien Houard iz Laboratorija za primijenjenu optiku Francuskog nacionalnog centra za znanstvena istraživanja u Parizu i njegovi kolege izdržali su višesatne aktivnosti grmljavinske oluje kako bi testirali može li laser odvesti udare munje dalje od kritične infrastrukture.

Telekomunikacijski toranj grom pogodi oko 100 puta godišnje

To je slično broju bljeskova munja koje svake sekunde pogode planet Zemlju ili pucketaju između oblaka. Zajedno, ti udari mogu uzrokovati milijarde dolara štete zračnim lukama i lansirnim platformama, a da ne spominjemo ljude.

Naša najbolja zaštita od udara groma je Franklinova šipka, ništa više od metalnog šiljka koji je u 18. stoljeću izumio Benjamin Franklin, koji je otkrio da su udari groma cik-cak udari električne struje. Te se šipke povezuju s metalnim kabelima koji se spuštaju niz zgrade i usidre u Zemlju, radeći na raspršivanju energije munje.

Houard i kolege htjeli su osmisliti bolji način zaštite od udara groma, boreći se protiv elektriciteta svjetlom.

“Iako je ovo područje istraživanja bilo vrlo aktivno više od 20 godina, ovo je prvi terenski rezultat koji eksperimentalno pokazuje munje vođene laserima”, pišu u svom objavljenom radu.

S porastom ekstremnih vremenskih događaja potaknutih klimatskim promjenama na radaru, zaštita od munje postaje sve važnija

Eksperimentalna kampanja provodila se tijekom ljeta 2021. s planine Säntis u sjeveroistočnoj Švicarskoj. Kratki, intenzivni laserski impulsi bačeni su u oblake tijekom niza grmljavinskih oluja i uspješno su skrenuli četiri munje prema gore od vrha tornja.

Drugih 12 munja pogodilo je toranj tijekom olujnih razdoblja kada laser nije bio aktivan.

Jednom prilikom, kada je nebo bilo dovoljno vedro da se snimi akcija na dvije odvojene kamere velike brzine, zabilježen je udar munje koji je pratio putanju lasera 50 metara.

Senzori na telekomunikacijskom tornju također su zabilježili električna polja i generirane X-zrake kako bi otkrili aktivnost munje i potvrdili njenu putanju, koju možete vidjeti rekonstruiranu u videu ispod.

Za ideju koja je prvi put iznesena 1974. i opsežno testirana u laboratoriju, uzbudljivo je vidjeti kako konačno funkcionira kako je zamišljeno u stvarnom svijetu. Nekoliko ranijih terenskih ispitivanja, jedno u Meksiku i drugo u Singapuru, nisu uspjeli pronaći nikakve dokaze da laseri mogu odbiti udare munje.

“Ovi preliminarni rezultati trebali bi biti potvrđeni dodatnim kampanjama s novim konfiguracijama”, pišu Houard i kolege.

Dok istraživači još uvijek ne shvaćaju zašto su laseri djelovali u njihovim ispitivanjima, ali ne i u ranijim eksperimentima, imaju nekoliko ideja. Laser Houard i kolege upotrijebili su lasere s do tisuću impulsa u sekundi, mnogo brže od drugih korištenih lasera, dopuštajući zelenoj zraki da presretne sve prethodnike munja koje su se formirale iznad tornja.

No čini se da zabilježeni laserski događaji samo preusmjeravaju pozitivne bljeskove munje, koje proizvodi pozitivno nabijeni oblak i generiraju negativno nabijene ‘lidere’.

Dakle, kako to funkcionira?

Kao što Houard i kolege objašnjavaju u svom radu, laser poslan prema nebu mijenja svojstva zraka savijanja svjetlosti, uzrokujući smanjenje i pojačavanje laserskog pulsa sve dok ne počne ionizirati molekule zraka. Taj se proces naziva filamentacija.

Molekule zraka brzo se zagrijavaju duž putanje lasera, apsorbirajući njegovu energiju, a zatim izbacuju nadzvučnom brzinom. To za sobom ostavlja ‘dugovječne’ kanale zraka manje gustoće koji nude put za električno pražnjenje.

“Pri visokim brzinama ponavljanja lasera, ove dugovječne nabijene molekule kisika se nakupljaju, čuvajući sjećanje na putanju lasera koju munja slijedi“, pišu istraživači.

Metarskim električnim pražnjenjima upravljali su laseri u laboratoriju, ali ovo je prvi put da je tehnika radila u oluji. Laserski uvjeti su podešeni tako da je početak filamentnog ponašanja započeo točno iznad vrha tornja.

Ovaj rad utire put novim atmosferskim primjenama ultrakratkih lasera i predstavlja važan korak naprijed u razvoju laserske zaštite od munje za zračne luke, lansirne rampe ili velike infrastrukture”, zaključuju Houard i kolege.

Izvor: Science Alert

L.B.

 

Komentari