几个世纪以来,避雷针一直被用来引导雷击,但现在科学家们已经展示了比普通金属棒更先进的东西。向天空发射高功率激光被证明可以偏转闪电,这可能会导致激光避雷针保护更广泛的区域免受危险的打击。
闪电是最具活力的自然事件之一,可在几分之一秒内释放出数百万伏特的电压。这当然可能具有破坏性,破坏建筑物、切断电源、引发火灾并造成伤亡。
几个世纪以来,我们抵御雷击的最佳防御措施一直是避雷针,这是一根简单的金属棒,附在高层建筑上,可以吸引电流并将其安全地引导至地面。但它们的射程有限——一根10米(33英尺)的避雷针只能保护其周围10米的区域。要保护像机场或风力发电场这样大的建筑物,将需要不可行的大避雷针。
现在,欧洲的研究人员展示了一种更有效的新系统。顾名思义,激光避雷针(LLR)涉及在暴风雨期间将激光射入云层,为电流开辟一条阻力最小的路径。而且它可以比避雷针延伸得更远。
“当非常高功率的激光脉冲发射到大气中时,光束内部会形成非常强的光丝,”该研究的最后一位作者Jean-PierreWolf说。“这些灯丝电离空气中存在的氮气和氧气分子,然后释放自由电子移动。这种被称为‘等离子体’的电离空气变成了电导体。”
为了证明这一概念,科学家们开发了一种新的激光系统,平均功率为1kW,每秒脉冲约1,000次,同时每个脉冲释放1焦耳的能量。它建立在瑞士阿尔卑斯山最高的山峰Säntis的山顶上,靠近一座每年会吸引大约100次雷击的塔。
2021年6月至2021年9月期间,该团队在席卷该地区的暴风雨中对该系统进行了测试。激光被射入塔顶附近的天空,试图在闪电到达塔的常规避雷针之前将其引向光束。那个夏天,当激光打开时,四次雷击击中了塔,果然它使螺栓弯曲了。