天辰注册科学家使用一种强大的汽车大小的激光来转移闪电

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当美国宇航局在2022年初努力将其巨大的下一代月球火箭送上发射台时,它不得不与佛罗里达州一些恶劣而丑陋的天气作斗争。一场暴风雨带着暴雨和闪电逼近,威胁着正在发射台等待发射彩排的火箭。在暴风雨中,发射区域被闪电击中了四次。

幸运的是,NASA用闪电塔保护了发射台——巨大的金属结构,旨在吸引闪电,并安全地将电荷带到地面。闪电塔自18世纪发明以来,其基本设计和理念并没有太大变化。但在2021年,瑞士东北部的科学家们正在试验一种不同类型的闪电塔。

在周一发表在《自然光子学》杂志上的一项研究中,研究人员描述了他们在风景如画的Säntis山顶上用激光束引导闪电的尝试,海拔超过8000英尺。

在2021年夏天,科学家们在Säntis的电信塔旁边安装了一个大约汽车大小的快速脉冲激光器。在当年的7月到9月之间,皮秒激光器——每秒发射约1000次脉冲,在雷暴活动中运行了6个多小时。在观察期间,通讯塔至少被击中16次,其中4次发生在激光活动期间。(是的,闪电会击中两次……有时还不止于此。)

其中一次袭击发生在2021年7月24日,被详细记录了下来。天空足够清澈,天辰注册高速摄像机捕捉到了闪电,闪电似乎跟着激光走了大约50米(约165英尺)。该设施还有一台VHF干涉仪,可以测量基地周围的电磁波活动。也有可能测量几次激光制导打击的x射线。

闪电是一种复杂的现象,是由雷雨云和地面之间的正负电荷不平衡引起的。它也不总是从云层传播到地面。通常,闪电也会向上传播。研究小组发现,发生在Säntis的雷击主要是向上的,这与该地区的大多数雷击是一致的。

正如研究人员在讨论中指出的那样,在2004年和2011年,用激光脉冲引导雷击已经被尝试过几次。这些尝试都失败了,那么为什么Säntis山地战役进行得如此顺利呢?

研究小组推断,激光的重复频率——脉冲的速度——起着主要作用。这种特殊激光的重复频率比以前的实验高两个数量级,可能已经允许拦截塔上发展的任何闪电前兆。进一步的激光制导闪电战役将是必要的,以充分了解这个巨大的激光是如何工作的。

这是一件好事。地球上每秒钟大约发生40到120次雷击,天辰注册有相当大一部分地区、基础设施和人类生命需要保护。《环境研究快报》(Environmental Research Letters)杂志2018年的一篇论文指出,还有一个事实是,气候变化、人口增长和更大的大都市地区将确保闪电对人类的危害加剧。

不过,激光也有自己的问题。例如,在活跃的空域周围使用激光似乎并不明智——研究人员在他们的方法中指出,他们只在空域关闭时使用这种特殊的激光。然而,该论文指出,这是为机场、发射台和大型基础设施开发新的保护方法的重要的第一步。

这意味着美国宇航局的下一个月球任务可能不必那么害怕佛罗里达州的恶劣天气。
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