På Säntis tack vare den avböjda lasern för första gången blixten

Varför skriva och prata om blixtar under vintersäsongen, när åskväder och cumulonimbusmoln är långt ifrån att dyka upp ovanför våra huvuden eller vid horisonten?
Verkligen författare till en spännande bloggartikel av MeteoSwiss han syftade inte på den aktuella säsongen, utan till publiceringen av resultaten av en studie i tidskriften "Nature Photonics".
Den avslutas med en sensationell nyhet: blixtar kan avledas mot ett önskat föremål med hjälp av en laserstråle.

Den första kontrollerade kärnfusionen i historien har blivit verklighet

Krig mot ett skrämmande fenomen för människan sedan tidernas gryning

Finns det något sätt att kontrollera vägen för pilar eller blixtar på himlen, som i årtusenden har ingjutit rädsla hos mänskligheten och även hos djur?
Inom meteorologin är blixten (även kallad åskbult) ett atmosfärsfenomen kopplat till atmosfärisk elektricitet som består av en stor elektrisk urladdning, som sker mellan två kroppar med stor potentialskillnad.
De lättast observerade blixtnedslagen är de mellan moln och moln, men de mellan moln och mark är också vanliga.
Dessutom kan alla föremål som svävar i atmosfären utlösa ett blixtnedslag: i själva verket har blixtnedslag observerats mellan moln, flygplan och marken.
Ett särskilt fall är den så kallade bollblixten på marken, som fortfarande studeras och forskas, men som inte har haft någon särskild relevans på senare tid i Schweiz.
Blixtnedslag beskrivs som en enda urladdning, men fall där en serie urladdningar sker i snabb följd är mycket vanliga.
Typiskt kan tidsintervallet mellan en urladdning och nästa variera mellan 5 och 500 millisekunder, och den totala serien kan vara upp till en och en halv sekund.

Infraröda miniatyrdetektorer för integration på chip

Stor skillnad i hastighet mellan komponenterna blixt och åska

Den ljusaktivitet som är förknippad med urladdningen av blixtar kallas blixt, medan expansionen av den joniserade kanalen efter urladdningen genererar en mycket bullrig stötvåg, åska.
En avlägsen observatör ser blixten märkbart innan han hör åskan, eftersom ljud färdas mycket långsammare än ljusets hastighet (cirka 1238 km per timme mot 300.000 XNUMX km per sekund) och därför kommer att uppfatta en fördröjning på cirka tre sekunder för varje kilometer bort från blixten.
Intensiteten hos den elektriska ström som produceras av blixten varierar vanligtvis mellan 10 och 200 kiloampere: mer specifikt är det en kolonn av joniserad gas eller plasma.
Potentialskillnaden över blixten beror på blixtens längd: med vetskap om att luftens dielektriska nedbrytningspotential är 3000 volt/millimeter, kommer en hypotetisk blixt 300 meter lång att genereras av en enorm spänning.
I verkligheten beror den stora faran för blixtnedslag snarare än på de höga spänningarna på strömmen som flyter i den joniserade luftkanalen.
Faktum är att plasma är en utmärkt strömledare, tillåter den flödet av typiska strömmar på tusentals Ampere.
Tänk på att cirka 20 mA är tillräckligt för att orsaka fysiologisk skada från elstöt.

På ISS glödande droppar av exceptionellt schweiziskt glas

En blixtledande kanal skapad vid foten av transmissionstornet

Ett team av forskare frånUniversitetet i Genève undersökt denna fråga.
Säntis, toppen av Pre-Alperna på gränsen mellan kantonerna St. Gallen, Appenzell Innerrhoden och Appenzell Ausserrhoden, som ligger på en höjd av 2502 meter, valdes som testplats.
Från toppen av detta berg är det möjligt att se sex länder: Schweiz, Tyskland, Liechtenstein, Österrike, Frankrike och Italien.
Blixten slår ner i telekommunikationsmasten Säntis cirka 400 gånger per år.
Detta resulterar i en av de högsta blixtfrekvenserna i världen Schweiz.

Mot "kvant" datakommunikation genom intrassling

Det idealiska berget för att genomföra experiment, 124 meter högt

Av denna anledning är det särskilt indicerat att genomföra en studie av denna typ på Säntis.
För detta ändamål installerade forskarna en laserstråle vid foten av transmissionstornet, som är 124 meter högt.
Laserstrålen riktas över toppen av tornet mot åskmolnet.
Längs denna stråle modifieras luftens egenskaper av lasern på ett sådant sätt att det skapas en ledande kanal för blixten.
Den ledande kanalen utvecklas nära den faktiska åskledaren i Säntis (den övre delen av telekommunikationstornet) och riktar urladdningen mot blixtledaren och släpper sedan ut den i marken.
Enligt författarna till studien, under den första blixten som inträffade i samband med användningen av lasern, observerades att blixten kunde följa laserstrålen i nästan 60 meter.

När det är ljus som förbättrar prestandan hos integrerade kretsar

Sedan 2000 ökade elektriska urladdningar i Napf och norr om Alperna

MeteoSwiss har blixtdata sedan 2000.
Bortsett från Säntis kan en liten ökning av åskvädersaktiviteten observeras på norra sidan av Alperna, särskilt i centrala Schweiz och regionen Napf.
Napf är ett berg på gränsen mellan kantonerna Bern och Luzern.
Med en höjd av 1.408 XNUMX meter är det toppen av Napfgebiet, den kuperade regionen Bern och Luzern.
Det anses geologiskt vara en del av den schweiziska platån, även om det ibland anses vara en del av Emmentalalperna.

Dessa ljuspulser som förändrar... egenskaperna hos fasta ämnen

Jean-Pierre Wolf: "Luftledning bättre än kilometerhöga blixtstång..."

Syftet med studien är att skydda kritisk infrastruktur, såsom flygplatser, vindkraftsparker eller kärnkraftverk, från blixtnedslag.
En konventionell blixtledare har en begränsad räckvidd.
Den bildar en anslagspunkt för blixten och leder elektrisk ström till marken.
En laserstråle kan tränga djupare in i molnet och på så sätt avleda blixtar mot en blixtledare.
Fysikerns författare till studien, Jean Pierre Wolf, han har förklarat: ”För stora strukturer som flygplatser skulle det behövas en kilometerhög blixtledare. Vid den tidpunkten kom vi på idén att använda lasrar för att göra luften ledande”.
Laserstrålen fungerar i alla väder eftersom den kan penetrera moln eller dimma.

Ljusomkopplingsbara transistorer tack vare "transparenta oxider"?