Физики продемонстрировали технологию контроля за молниями

Удары молний наносят немалый ущерб хозяйству и часто служат причиной мощных лесных пожаров. Обезопасить их поможет новая технология — использование направляющего лазерного луча, с помощью которого молнию можно «запустить» в нужное время и нужном месте, заранее разрядив накопленную в грозовой туче энергию. Об этом сообщается в новой статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

Профессор Университета Нового Южного Уэльса Андрей Мирошниченко и его коллеги из Австралии и США продемонстрировали новый подход в лабораторных экспериментах. Ученые создали «грозу в миниатюре» с помощью пары плоских параллельных пластин, разделенных слоем воздуха, на которых, как на обкладках конденсатора, накапливался заряд. Приблизившись к пробойному значению, он разряжался, крошечная молния возникала на случайном участке одной пластины и быстро ударяла в случайный участок второй.

В природе молния движется от облака к облаку или к земле по пути наименьшего сопротивления. Такой путь можно создать искусственно — и для этого ученые решили взять крошечные проводящие частицы графена. А чтобы доставить их в нужный участок своей установки и подвесить между заряженными пластинами, использовали полый луч специального лазера, который был разработан в Австралии 10 лет назад.

На видеозаписи видно, как случайные разряды в экспериментальной установке при включении лазера начинают бить строго в одну точку / ©New Atlas, Shvedov et al., 2020

Частицы удерживаются внутри за счет давления света — это явление называется фотофорезом — и подталкиваются вперед, а заодно нагреваются. Достигнув высокой температуры, они даже начинают светиться; но главное — они вызывают ионизацию соседних частиц воздуха, создавая путь для ступенчатого лидера молнии. «У нас получается невидимая нить, — говорит Андрей Мирошниченко, — ручка, с помощью которой мы можем «рисовать светом» и контролировать электрический разряд с точностью до десятой доли толщины человеческого волоса».

Авторы исследования отмечают, что реальный инструмент для «управления молниями» может сильно отличаться от лабораторного демонстратора. Так, использование графена необязательно, а воздействовать лазером теоретически можно и напрямую на взвешенные в воздухе частицы. Кроме того, систему реально адаптировать к работе с довольно слабым лазером.