Створено перший у світі лазер-громовідвід, що спрямовує блискавки

Блискавка надзвичайно гаряча — лише один спалахздатна нагріти повітря до температури, що у п'ять разів перевищує температуру поверхні Сонця. Через різкий стрибок температур навколишнє блискавку повітря створює гуркіт грому, які ми чуємо побачивши спалах. По суті, блискавка – це сильний електричний розряд, що виникає в грозових хмарах. Потрапивши, наприклад, у дерево чи будинок, вона може стати причиною пожежі та загибелі людей. Так, щоб забезпечити захист будівель та їх мешканців від подібної долі, майже три століття тому американський політик та інтелектуал Бенджамін Франклін винайшов блискавковідведення. З тих пір ці металеві грати над будинками врятували тисячі життів і критично важливих об'єктів, а в основу всіх подальших розробок у цій галузі ляг винахід Франкліна. І все-таки нещодавно сталося дещо цікаве – інженери розробили пристрій для керування блискавкою за допомогою лазера. Останній, як виявилося, працює як громовідведення, розсіюючи атмосферні розряди.

Перший у своєму роді лазерний громовідвід дозволить керувати блискавками.

зміст

• 1 У чому небезпека блискавки?
• 2 Що таке блискавковідведення?
• 3 Чи може лазер захистити від блискавки?
• 4 Як керувати блискавкою

У чому небезпека блискавки?

За статистикою кожну секунду поверхня нашапланети приймає щонайменше сотні ударів блискавок, кожен із яких рухається зі швидкістю понад 320 000 кілометрів на годину і виробляє величезну кількість електроенергії. Удари блискавок під час грози створюють радіочастотні перешкоди та стрибки напруги, які скорочують термін служби електронних пристроїв.

Так, удари блискавок відповідальні за 20% випадківпошкодження електрообладнання в житлових та офісних приміщеннях, а решта 80% припадає на стрибки напруги. Але ось що особливо цікаво – за даними державної електромережевої корпорації Китаю, у 84% випадків пошкодження обладнання блискавкозахист не спрацював, хоча самі блискавковідводи справно працюють.

Удари блискавок – серйозна проблема не лише для електроніки

Це цікаво: Кульова блискавка - найтаємничіше природне явище

Причина, як зазначають фахівці, полягає впомилки при встановленні та обслуговуванні комплексу пристроїв захисту від блискавок. У той же час сучасний блискавкозахист не може на 100% гарантувати збереження обладнання після удару.

Крім загрози для всіх типів електричних такомунікаційних мереж, удари блискавок небезпечні життя. Дослідники виділяють п'ять різних способів поразки людини блискавкою. Так, жертви прямого удару найчастіше знаходяться на відкритій місцевості, а частина струму проходить вздовж поверхні шкіри безпосередньо над нею, інша частина проходить через тіло – як правило через серцево-судинну та/або нервову системи.

Докладніше про те, в які місця найчастіше потрапляють блискавки і як від них врятуватися раніше розповідав мій колега Раміс Ганієв, рекомендую до прочитання

Що таке блискавковідведення?

Блискавкозахист (грозозахист або громовідвід) – є комплексом різноманітних заходів. Найвідоміший тип громовідводу називається «стрижень Франкліна» - Провідний електрика металевийстрижень, який перехоплює блискавки та спрямовує їх на землю. Найчастіше блискавковідведення встановлюють на аеродромах, портах, промислових будівлях або поруч із ними.

Блискавковідвід допомагає запобігти накопиченню заряду.

Якщо говорити дуже просто, то система блискавкозахисту забезпечує легкий шлях блискавки до землі. Кожна частина «стрижня Франкліна» виготовляється з алюмінію чи міді та встановлюється у найвищій точці будівлі чи іншої конструкції.

Більше по темі: Цікаві та маловідомі факти про блискавки

Громовідведення також з'єднуються з іншимиметалевими компонентами, наприклад, з телевізійною антеною і низхідними проводами, що з'єднують стрижень і систему заземлення. Цікаво, що встановлювати громовідведення можна на будь-якій кількості будівель та інших конструкцій.

Блискавка - електричний іскровий розряд в атмосфері, зазвичай може відбуватися під час грози, виявляється яскравим спалахом світла і супроводжуючим її громом.

До речі, дерев'яні конструкції без «стрижнів.Франкліна» схильні до ризику займання, а пористі або насичені водою будівельні матеріали, такі як цегла і бетон, можуть і зовсім вибухнути після удару блискавки.

Хочете завжди бути в курсі останніх новин зі світу науки та високих технологій? Підписуйтесь на наш канал у Telegram - так ви точно не пропустите нічого цікавого!

Чи може лазер захистити від блискавки?

Нещодавно група вчених із Женевського університету та інших дослідних центрів розробила перший у світі лазерний громовідвід. З його допомогою, як повідомляють автори винаходу,можна відбивати блискавки на десятки метрів і навіть у погану погоду. І незважаючи на те, що це звучить незвичайно, у 2004 та 2011 році над нею працювали дослідники з різних країн світу. Щоправда, жодних переконливих доказів здобути так і не вдалося.

Тепер потужний лазер, спрямований у небо, можна використовувати як громовідведення.Справа в тому, що потужний лазерний промінь, спрямований в атмосферу, іонізує шлях, яким слідує блискавка і фактично направляє її у певне місце, де її можна заземлити.

Пристрій зазнали на горі Санті для захисту 124-метрової телекомунікаційної антени.

Читайте також: Чи можна розмовляти телефоном?

Щоб довести працездатність теорії, вченіпровели експеримент на горі Санті на північному сході Швейцарії, встановивши новий громовідвід поряд із телекомунікаційною антеною заввишки 124 метри. В результаті новий лазерний пристрій вловив і перенаправив розряд блискавки в небо, запобігши його потраплянню в антену.

Ми витратили рік аналізуючи дані та прийшли довисновку, що розряд блискавки слідує за променем майже 60 метрів як досягає антени. Це означає, що лазер збільшує радіус захисної поверхні зі 120 до 189 см, – пояснюють автори експерименту.

Так як удари блискавки можна передбачити,дослідники з Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL) розробили систему штучного інтелекту, що доповнює лазерний громовідвід для прогнозування спалахів блискавки. Нова система дозволяє прогнозувати удар за 10-30 хвилин на площі 30 км (з похибкою 20%).

Нове дослідження покликане покращити стратегії захисту від блискавки життєво важливої ​​інфраструктури — електростанцій, аеропортів і стартових майданчиків для космічних місій.

І хоча нова модель має фундаментальнеперевага над раніше розробленими системами, вчених попереду багато складної роботи. Так, дослідники мають зрозуміти як саме виникають удари блискавки і знайти найкращий спосіб захисту будівель, літаків, хмарочосів і людей.

Не пропустіть: У документах XII століття знайдена перша згадка кульової блискавки

Як керувати блискавкою

Творці першого у світі лазерного блискавковідводудійшли висновку про необхідність додаткових досліджень та експериментів, отримані ними результати розширюють сучасне розуміння лазерної фізики в атмосфері та можуть допомогти у розробці нових стратегій захисту людей та критично важливих об'єктів інфраструктури.

В ході експерименту за шість годин роботи під час грозової активності лазер змінив траєкторію чотирьох висхідних грозових розрядів.

А ви знали, що антиматерію охолодили майже до абсолютного нуля лазерним променем? Всі подробиці тут, не пропустіть!

Отримані результати також мають великезначення для вивчення кліматичних змін – удари блискавки над горами (внаслідок глобального потепління) можуть спровокувати урагани та спричинити додаткову причину лісових пожеж, які раніше досягли безпрецедентного рівня. Вчені також сподіваються, що їхня розробка суттєво знизить ризик ураження блискавкою у густонаселених районах мегаполісів.