Ученые нашли новый способ защиты зданий от ударов молнии
Что такое молния с научной точки зрения
Молния — это поток заряженных частиц. В облаках при формировании они в основном электрически нейтральны, накапливают как положительный, так и отрицательный заряд. Стандартная молния — это неровные разряды яркого света. Они могут перемещаться между облаками, а также двигаться к верхним слоям атмосферы.
Заряд копится в облаке и постепенно достигает очень высокого напряжения, которое пробивает путь через воздух. Затем толкающая сила позволяет ему стечь вниз и разрядиться в землю или близлежащие здания.
Молнии — серьезная опасность
Молнии наносят серьезный урон зданиям и инфраструктуре, а также могут привести к гибели людей. Ситуацию усугубляет глобальное потепление: исследование, проведенное в 2014 году, показало, что каждый новый градус Цельсия увеличивает количество молний на 12%. Поэтому ученые активно ищут новые способы решения этой проблемы.
Молниеотводы и космические лучи
Зачастую для защиты зданий от молний используются молниеотводы (еще их называют громоотводами). Металл обладает большей электропроводностью, чем воздух. Если поместить металлический стержень в землю, молния будет идти по пути наименьшего сопротивления и попадать в него.
Многие исследователи считают, что некоторые грозы могут быть вызваны космическими лучами (высокоэнергетическими частицами, которые прилетают из-за пределов Солнечной системы). Они проходят через атмосферу и взаимодействуют с воздухом, создавая ионизированный путь по направлению движения. Ученый Фемис Кронис из Греческого центра морских исследований приводит такую аналогию: «Можно представить атмосферу вокруг Земли в виде гигантской батарейки. Космические лучи ее заряжают, а молнии — разряжают».
Эксперимент с лазером
Ученые использовали мощный лазер, чтобы создать ионизированные пути, аналогичные космическим лучам. Быстрые (1000 раз в секунду) энергетические импульсы лазера нагревали воздух и электризовали его. В нем удар молнии имел меньшее сопротивление на пути и, следовательно, направлялся в нужную сторону.
Один из экспериментов проводился возле телекоммуникационной вышки на горе Сентис в Швейцарии, в которую часто ударяют молнии — около 100 раз в год. Эксперимент оказался успешным: ученым с помощью лазера удалось направить удар молнии в нужную сторону и тем самым защитить вышку.
Успешная попытка
Это исследование впервые продемонстрировало, что перенаправление заряда молний возможно. Успешность эксперимента ученые объясняют, в частности, большой высотой над уровнем моря, где воздух менее плотный. Это облегчает прохождение тока. Соответственно, для следующих экспериментов на уровне моря потребуется еще более мощный лазер.
Если эта технология будет усовершенствована, то в будущем она поможет защитить такие объекты инфраструктуры, как аэропорты и атомные электростанции. Однако в ближайшее время она вряд ли будет внедряться повсеместно, так как потребует значительных энергозатрат.