Учёных давно не устраивает, что молнии бьют, куда им вздумается. Недавно они испытали многообещающую технологию управления электрическими разрядами в воздухе. Для этого физики использовали маломощный луч лазера и частицы графена. В будущем такой подход может позволить управлять молниями и открыть новые горизонты в промышленности и в медицине.
Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Учёные уже несколько десятилетий работают над лазерными установками, способными вызывать молнии. Они позволили бы в буквальном смысле разрядить обстановку в небе, прежде чем начнётся разгул стихии, чреватый жертвами и пожарами. Научившись диктовать молнии, куда ей ударить, мы смогли бы отвести гнев небес от лесов и городов всей нашей планеты, от Сибири до Австралии.
Кроме того, "молния по требованию" позволила бы специалистам лучше изучить это грозное явление природы.
Предполагается, что лазерный луч может нагревать воздух, создавая в нём канал с высокой проводимостью – своеобразный провод, по которому устремится молния. Однако пока физикам не удалось сконструировать достаточно мощную и компактную лазерную установку, способную дирижировать "стрелами Зевса". Существующие устройства могут увеличивать частоту молний, бьющих из одного облака в другое, но не в землю.
И вот теперь исследователи из Австралии и США предложили остроумный и экономичный метод управления разрядами в воздухе. Отметим, что именно молнии стали "спусковым крючком" разрушительных лесных пожаров в Австралии и США 2019–2020 годов, так что мотивации учёным хватало с лихвой.
Экспериментаторы использовали частицы графена размером от 0,1 до 1 миллиметра. Эти частицы удерживались в воздухе с помощью лазерного луча. Одновременно луч нагревал их, а уж от них нагревался окружающий воздух.
Как оказалось, такой подход гораздо эффективнее, чем непосредственный нагрев воздуха лазером, который использовался в предыдущих исследованиях. Ведь воздух весьма прозрачен и плохо поглощает излучение лазера, а вот графеновые частицы справляются с этим гораздо лучше.
В результате исследователи справились с поставленными задачами при помощи лазера мощностью в десятые доли ватта. В экспериментах такой луч исправно вызывал электрический разряд – правда, не между тучей и землёй, а между двумя электродами в лаборатории. Но разработчики уверены, что технологию можно масштабировать для вызова искусственных гроз.
"В ходе эксперимента были имитированы атмосферные условия, аналогичные тем, которые наблюдаются в реальной молнии", – отмечает первый автор статьи Владлен Шведов (Vladlen Shvedov) из Австралийского национального университета.
По словам авторов, новый подход позволит контролировать путь электрического разряда в воздухе с невероятной точностью: до десятой доли толщины человеческого волоса.
Такие приручённые разряды могут быть полезны не только для управления погодой. Они могут стать новым инструментом для хирургов и сослужить хорошую службу промышленности.
К слову, ранее Вести.Ru рассказывали о новом способе создания искусственной шаровой молнии. Писали мы и о том, что при ударе молнии образуется антиматерия.
