Учёные научились вызывать молнии с помощью ультракоротких лазерных импульсов

15.04.2008

Почти 40 лет эти попытки были безуспешными

В последнем выпуске журнала Optics Express опубликована работа группы европейских ученых, которые научились вызывать молнии с помощью ультракоротких лазерных импульсов.

Идея научиться провоцировать молнии в нужное время и в нужном месте занимала учёных уже давно. Бенджамин Франклин, изобретатель громоотвода, пользовался для этой цели длинными шёлковыми нитями, привязанными к воздушным змеям. Потом учёные с той же целью запускали в небо небольшие ракетные снаряды, к которым присоединяли тонкую медную проволочку, которая служит необходимым контактом между небом и землей и часто позволяет спровоцировать разряд. С 1970-х годов учёные пытаются приспособить для этих целей лазерное излучение.

Почти 40 лет эти попытки были безуспешными. Оказалось, что мощное лазерное излучение создает горячую и плотную плазму, которая закрывает лазерному излучению путь дальше в облако. Длинного токопроводящего ионного канала между небом и землей не создается, и энергия импульса рассеивается.

Учёные, работавшие в рамках совместного проекта Французского национального центра научных исследований (CNRS) и Немецкого исследовательского фонда (DFG), выяснили, что секрет успеха заключается в короткой продолжительности импульсов. Снизив их до значений порядка ста фемтосекунд (10-13, или 0,000 000 000 000 1 секунды), они смогли добиться эффективной туннельной многофотонной ионизации воздуха даже при очень небольших энергиях ионизации. Учёным удалось получать участки относительно холодной и достаточно разреженной плазмы вдоль лазерного луча с плотностью электронов порядка 1016 штук на кубический сантиметр. Этого вполне достаточно, чтобы вызвать молнию,

C помощью новой технологии лазерного провоцирования искровых разрядов учёным удалось многократно вызывать молнии в одних и тех же участках нижних слоёв облаков во время грозы, бушевавшей над «Южной Лысой горой» (пик Саут-Бэлди) в американском штате Нью-Мексико. Недалеко от вершины, расположенной в трёх километрах над уровнем моря, расположена американская лаборатория имени Ленгмюра, считающаяся одним из лучших мировых центров по исследованию атмосферных разрядов.

Технология запуска грозовых разрядов с помощью лазерных импульсов важна не только с точки зрения фундаментального исследования атмосферных процессов. Ученые в скором времени смогут более точно оценивать восприимчивость к природным молниям самолетов и линий электропередачи.

©РАН 2020