انفجار ليزر قوي يستخدم للتحكم في البرق لأول مرة
لأول مرة على الإطلاق ، استخدم العلماء الليزر لإعادة توجيه البرق نحو هدف آمن.
التجربة ، التي أُجريت على قمة جبل Säntis على الحافة الشمالية لجبال الألب السويسرية ، هي أول عرض واقعي يمكن استخدام اندفاعات مكثفة من الضوء لصيد البرق من العواصف ، وإعادة توجيهها إلى مكان آمن.
سبق للعلماء استخدام الليزر ل ثني مسار الكهرباء في المختبر (يفتح في علامة تبويب جديدة)ولكن تحقيق ذلك في الخارج يمثل تحديًا. بعد سحب الليزر الخاص بهم إلى قمة سانتيس على ارتفاع 8200 قدم (2500 متر) ، ثبته الباحثون ببرج إرسال يبلغ ارتفاعه 407 أقدام (124 مترًا) هناك ووجهوه إلى السماء. بعد ذلك ، من خلال إطلاق ليزر الأشعة تحت الحمراء على سحب عاصفة عابرة في انفجارات قصيرة تبلغ حوالي 1000 مرة في الثانية ، قاموا بصد طريق البرق ليضرب البرج أربع مرات في ست ساعات. نشر الباحثون نتائجهم 16 يناير في مجلة الطبيعة (يفتح في علامة تبويب جديدة).
متعلق ب: لماذا البرق متعرج؟
وكتب الباحثون في الدراسة: “على الرغم من أن هذا المجال البحثي كان نشطًا للغاية لأكثر من 20 عامًا ، إلا أن هذه هي أول نتيجة ميدانية توضح بشكل تجريبي البرق الموجه بالليزر”. “هذا العمل يمهد الطريق لتطبيقات جديدة في الغلاف الجوي لليزر فائق القصر ويمثل خطوة مهمة إلى الأمام في تطوير الحماية من الصواعق القائمة على الليزر للمطارات أو منصات الإطلاق أو البنى التحتية الكبيرة.”
ينشأ البرق عندما تفصل الكهرباء الساكنة في الغلاف الجوي ، الناتجة عن احتكاك كتل الجليد والأمطار في السحب العاصفة ، الإلكترونات عن ذرات. ثم تتجمع الإلكترونات سالبة الشحنة عند قاعدة سحابة العاصفة وتجذب الشحنات الموجبة من الأرض. عندما تتراكم الإلكترونات بشكل مطرد ، فإنها تبدأ في التغلب على مقاومة الهواء لتدفقها ، مؤينة الغلاف الجوي تحتها عندما تقترب من الأرض في مسارات “رائدة” متعددة (وغير مرئية). عندما يتلامس مسار القائد الأول مع الأرض ، تقفز الإلكترونات إلى الأرض من نقطة التلامس ، وتفريغها من الأسفل إلى الأعلى في وميض البرق (يسمى ضربة العودة) التي تنتقل إلى أعلى السحابة.
تحمي قضبان الصواعق المباني من خلال توفير مسارات قيادية بطريق سريع وآمن لتفريغ الإلكترونات في الأرض ، لكن المنطقة التي تحميها محدودة بارتفاع القضيب. للتغلب على هذا القيد ، أطلق العلماء رشقات الليزر القوية الخاصة بهم في الهواء بالقرب من القضيب ، مما أدى إلى تمزيق الإلكترونات من جزيئات الهواء واكتساح هذه الجزيئات بعيدًا لإنشاء مسار إلكترون بين سحابة عاصفة قريبة وقضيب لينتقل البرق على طوله.
من المؤكد أن أربع ضربات ضربت القضيب خلال الست ساعات من تشغيل الليزر ، متجاوزة بسهولة التكرار المعتاد للضربات على القضيب بحوالي 100 مرة في السنة. جاء المزيد من الأدلة المباشرة على نجاح التجربة من إحدى الضربات التي التقطتها الكاميرات بالحركة البطيئة بينما كانت متعرجة على المسار الذي أخرجه القضيب.
يريد العلماء الآن تكرار التأثير في مواقع أخرى ذات ظروف جوية مختلفة ، وقضبان ، وأشعة ليزر ونبضات لمعرفة ما إذا كان يمكن نشر هذا النهج على نطاق أوسع ، وما إذا كان البرق قد يضرب مرتين.
