На uCrazy 16 лет 10 месяцев
Европейцы попробовали вызвать дождь лазером
Осадки можно провоцировать или, напротив, блокировать при помощи лазера, уверены швейцарские и немецкие учёные. Недавно они стимулировали вполне измеримую конденсацию воды в атмосфере при помощи луча, направленного с земли.
Исследователь контролирует направление лазерного луча, используемого в опыте (фото Claude Delhaye, CNRS).
О рождении технологии генерации осадков при помощи инфракрасного лазера группа европейских физиков заявила 3 года назад. Тогда учёные провели серию опытов в лаборатории и весьма ограниченные по результатам пробы на открытом воздухе.
Теперь они завершили тесты инновации на берегу Роны, неподалёку от Женевского озера. Для воздействия на атмосферу на высоте нескольких километров исследователи применили мобильный лазер Teramobile. Он способен выдавать импульсы мощностью 5 тераватт, длительностью 10^-13 секунды каждый с частотой следования 10 герц.
133 часа тестов показали, что импульсы излучения создавали в вышине азотную кислоту, ведущую себя как клей. Он связывал молекулы воды вместе и не давал им снова испариться. Причём, по словам разработчиков метода, эффект срабатывал, как только относительная влажность превышала 70%.
За несколько секунд зародыши капель перерастали в стабильные капельки воды. Увы, они насчитывали всего несколько тысячных долей миллиметра в диаметре и потому оставались висеть в воздухе.
«Мы ещё не создали капли дождя. Те, что возникли, были слишком малы и слишком легки, чтобы выпасть. Для получения дождя нам нужно увеличить размер частиц в сто раз. Они должны быть достаточно тяжелы», — признаёт один из авторов эксперимента, физик из университета Женевы (Université de Genève) Жером Каспарян (Jérôme Kasparian) (на фото под заголовком).
Тем не менее и этот результат заслуживает внимания. Во-первых, он впервые на опыте в естественных условиях показал принципиальную возможность вызывания осадков лазером. А такое управление погодой гораздо удобнее и дешевле, чем полёты самолётов, разбрасывающих химические реагенты.
Для развития технологии тут, вероятно, следует увеличить мощность луча или время его воздействия. Кроме того, в последующих опытах Каспарян и его коллеги намерены перейти от «стрельбы» лазером в узком направлении к широкому «сканирующему» движению луча, призванному захватывать большие площади неба.
Ну а во-вторых, этот же метод при должных настройках излучения может предотвратить нежелательный ливень (например, при угрозе наводнения). Ведь если быстро перевести практически всю влагу в воздухе в мириады таких сверхмелких капель, то ни одна из них не успеет вырасти достаточно, чтобы породить дождь. Вода окажется запертой на высоте и ветер отнесёт её подальше от защищаемого района.
Высоковольтные молнии: без лазерного управления (слева), с лазерной направляющей (справа).
О достигнутых успехах европейцы отчитались в Nature Communications.
Цитата: Разработка метода вызывания осадков лазером
Мощные короткие импульсы лазера провоцируют конденсацию воды в перенасыщенном влагой холодном воздухе. Об этом сообщила группа физиков из Свободного университета в Берлине (Freie Universität Berlin) и университетов Женевы (Université de Genève) и Лиона (Université Lyon 1).
Схема установки: A – основной лазер, B – измерительный лазер, C – приёмник измерительного лазера, D – фотокамера, E – источник тепла и пара, F – холодное основание (иллюстрация Philipp Rohwetter et al./Nature Photonics).
Свою идею учёные противопоставляют традиционному методу вызывания осадков: засеву облаков с самолёта частицами солей серебра, сухим льдом и другими реагентами. Эта процедура определённо дорогая. Вместо неё исследователи из трёх стран предлагают обстреливать облака с земли ультракороткими и сверхмощными лазерными импульсами, настройкой параметров которых можно добиваться их фокусировки на заданной высоте.
Физики провели опыт с воздухом внутри камеры. Для его обстрела они применили инфракрасный лазер, выдающий импульсы длительностью 60 фемтоcекунд и мощностью 3,5 тераватта. Эти импульсы влияют на показатель преломления воздуха так, что возникает эффект самофокусировки, который ещё больше увеличивает поток энергии в сердцевине пучка, вызывая ионизацию газов и далее конденсацию воды. Её учёные фиксировали фотосъёмкой и при помощи рассеивания луча измерительного лазера.
Изображение внутри камеры до (слева) и после (справа) серии из трёх лазерных импульсов, следовавших с промежутками по 100 мс. Видны макроскопические области конденсации капелек (фото Philipp Rohwetter et al./Nature Photonics).
В лаборатории проверялась реакция воздуха на лазер при разных значениях относительной влажности и температуры. Кроме того, авторы провели тест в открытой атмосфере, показав, что после импульсов «конденсирующего» лазера наблюдается небольшое, но статистически значимое отклонение в показаниях лидара, фиксирующего состояние воздуха в месте эксперимента. (Подробности обоих опытов — в статье в Nature Photonics.)
Ряд сторонних специалистов высказали мысль, что авторы технологии излишне оптимистично смотрят на переход от некоторого роста конденсации до провоцирования полноценных осадков в реальных условиях. Тем не менее экспериментаторы полагают, что за несколько лет принцип можно довести до практически пригодной техники вызывания дождя.
Схема установки: A – основной лазер, B – измерительный лазер, C – приёмник измерительного лазера, D – фотокамера, E – источник тепла и пара, F – холодное основание (иллюстрация Philipp Rohwetter et al./Nature Photonics).
Свою идею учёные противопоставляют традиционному методу вызывания осадков: засеву облаков с самолёта частицами солей серебра, сухим льдом и другими реагентами. Эта процедура определённо дорогая. Вместо неё исследователи из трёх стран предлагают обстреливать облака с земли ультракороткими и сверхмощными лазерными импульсами, настройкой параметров которых можно добиваться их фокусировки на заданной высоте.
Физики провели опыт с воздухом внутри камеры. Для его обстрела они применили инфракрасный лазер, выдающий импульсы длительностью 60 фемтоcекунд и мощностью 3,5 тераватта. Эти импульсы влияют на показатель преломления воздуха так, что возникает эффект самофокусировки, который ещё больше увеличивает поток энергии в сердцевине пучка, вызывая ионизацию газов и далее конденсацию воды. Её учёные фиксировали фотосъёмкой и при помощи рассеивания луча измерительного лазера.
Изображение внутри камеры до (слева) и после (справа) серии из трёх лазерных импульсов, следовавших с промежутками по 100 мс. Видны макроскопические области конденсации капелек (фото Philipp Rohwetter et al./Nature Photonics).
В лаборатории проверялась реакция воздуха на лазер при разных значениях относительной влажности и температуры. Кроме того, авторы провели тест в открытой атмосфере, показав, что после импульсов «конденсирующего» лазера наблюдается небольшое, но статистически значимое отклонение в показаниях лидара, фиксирующего состояние воздуха в месте эксперимента. (Подробности обоих опытов — в статье в Nature Photonics.)
Ряд сторонних специалистов высказали мысль, что авторы технологии излишне оптимистично смотрят на переход от некоторого роста конденсации до провоцирования полноценных осадков в реальных условиях. Тем не менее экспериментаторы полагают, что за несколько лет принцип можно довести до практически пригодной техники вызывания дождя.
Теперь они завершили тесты инновации на берегу Роны, неподалёку от Женевского озера. Для воздействия на атмосферу на высоте нескольких километров исследователи применили мобильный лазер Teramobile. Он способен выдавать импульсы мощностью 5 тераватт, длительностью 10^-13 секунды каждый с частотой следования 10 герц.
133 часа тестов показали, что импульсы излучения создавали в вышине азотную кислоту, ведущую себя как клей. Он связывал молекулы воды вместе и не давал им снова испариться. Причём, по словам разработчиков метода, эффект срабатывал, как только относительная влажность превышала 70%.
За несколько секунд зародыши капель перерастали в стабильные капельки воды. Увы, они насчитывали всего несколько тысячных долей миллиметра в диаметре и потому оставались висеть в воздухе.
«Мы ещё не создали капли дождя. Те, что возникли, были слишком малы и слишком легки, чтобы выпасть. Для получения дождя нам нужно увеличить размер частиц в сто раз. Они должны быть достаточно тяжелы», — признаёт один из авторов эксперимента, физик из университета Женевы (Université de Genève) Жером Каспарян (Jérôme Kasparian) (на фото под заголовком).
Тем не менее и этот результат заслуживает внимания. Во-первых, он впервые на опыте в естественных условиях показал принципиальную возможность вызывания осадков лазером. А такое управление погодой гораздо удобнее и дешевле, чем полёты самолётов, разбрасывающих химические реагенты.
Для развития технологии тут, вероятно, следует увеличить мощность луча или время его воздействия. Кроме того, в последующих опытах Каспарян и его коллеги намерены перейти от «стрельбы» лазером в узком направлении к широкому «сканирующему» движению луча, призванному захватывать большие площади неба.
Ну а во-вторых, этот же метод при должных настройках излучения может предотвратить нежелательный ливень (например, при угрозе наводнения). Ведь если быстро перевести практически всю влагу в воздухе в мириады таких сверхмелких капель, то ни одна из них не успеет вырасти достаточно, чтобы породить дождь. Вода окажется запертой на высоте и ветер отнесёт её подальше от защищаемого района.
Высоковольтные молнии: без лазерного управления (слева), с лазерной направляющей (справа).
О достигнутых успехах европейцы отчитались в Nature Communications.
Комментарии5
