Американские ученые из Университета Аризоны разработали лазерную установку, которая может провоцировать дождь и молнии. Сообщается, что в перспективе такая установка может использоваться для управления климатом на большом расстоянии. Если изобретение окажется удачным и высокоэффективным, человек сможет управлять погодой и климатом. Американские ученые нашли способ применения двойного лазерного луча для конденсации статически заряженных частиц в облаках, что ведет к образованию дождя и молний. При этом данная идея не нова: использование высокоэнергетического лазера, который мог бы вызвать дождь, первыми предложили швейцарские ученые еще в 2010 году.

Швейцарские исследователи из Университета Женевы рассказали о том, что научились вызывать дождь с помощью луча лазера. Речь идет об искусственном образовании облаков как в атмосфере, так и внутри лаборатории. Мощный инфракрасный лазер в лаборатории привел к образованию видимого водяного пара. Лазерная установка запускалась в комнате с температурой воздуха –24 ºС и повышенным уровнем влажности. Лабораторные наблюдения продемонстрировали ученым, что в тот момент, когда луч лазера направлялся в помещение, диаметр «оболочки» из сконцентрировавшихся вдоль него капелек воды составлял около 50 микрометров. А уже спустя несколько секунд он увеличивался до 80 микрометров, одновременно с этим объем сжатой воды в «оболочке» увеличивался в 2 раза. Данный процесс стремительно развивался и был хорошо виден исследователям.

Данный эффект швейцарские ученые объясняли тем, что световой луч отделял электроны от атомов воздуха, поощряя образование гидроксильных радикалов и превращая диоксиды азота и серу в частицы, которые выполняли роль «семян», из которых в дальнейшем росли водные капли.


Когда подобный лазер был направлен в берлинское небо, метеорологическая аппаратура смогла зафиксировать «точечное» образование дождевого облака, которое нельзя было увидеть человеческим глазом. Стоит отметить, что человечество давно разрабатывает механизмы управления погодой и осадками. Эксперименты с засевом облаков с помощью замороженного углекислого газа, йодида серебра или сбрасывания поверх облаков соли проводятся достаточно давно. Но исследовательская группа из Университета Женевы смогла предложить новый, гораздо более высокоэффективный метод.

Однако швейцарский опыт не ушел дальше экспериментов, ученым до сих пор не удавалось разработать лазерную установку, которая обладала бы большим радиусом действия, которую можно было бы использовать на практике. Проблема заключается в том, что лазерные лучи большой мощности ведут себя совершенно иначе, чем яркие низкоэнергетические лучи лазерных указок. Достаточно мощное лазерное излучение обладает свойством саморазрушения в атмосферных условиях. В момент прохождения высокоэнергетического луча в атмосфере образуется достаточно большое число электронов, причем данный процесс происходит настолько интенсивно, что электроны кислорода и азота превращаются в плазму. В результате образование плазмы «съедает» энергию лазерного луча.

Помимо этого, в мощном излучении возрастает показатель преломления среды, а на границе лазерного луча пучки излучения отклоняются и преломляются. В итоге происходит процесс образования своеобразных колец, которые выстреливают «молнии-нити», рассеивающие энергию центрального лазерного луча еще больше. Это процесс ионизации воздушной среды принято называть филаментацией, его можно наблюдать у мощных лазерных установок со сверхкороткими фемтосекундными импульсами. Излучение мощных лазеров ведет к появлению филамента, или «нити», которая тянется на некоторое расстояние, пока свойства воздуха не приведут к рассеиванию лазерного излучения. Филамент позволяет с высокой эффективностью образовывать возбужденные электроны, которые нужны для начала дождя и появления молний.


Стоит отметить тот факт, что само явление филаментации было предсказано еще более 50 лет назад. С этим явлением были связаны очень большие надежды в области передачи лазерной энергии на большие расстояния. Однако до недавних пор все эксперименты в этой области не приносили ученым каких-то особых успехов, так как лазерные пучки очень большой мощности обычно распадаются на большое число нитей, обладающих высокой плотностью энергии, но с непредсказуемым направлением, временем существования и длиной. Возможно, именно американским ученым из Аризоны удалось подступиться к решению этой проблемы.

Американцам, по их словам, в отличие от швейцарских физиков, удалось рассчитать дальность луча, его силу и точность. Специалистам из Университета Аризоны удалось создать новую технологию, которая, пока только теоретически, может создавать нити сколь угодно большой длины. Суть американского ноу-хау заключается в применении лазерного луча низкой интенсивности, обладающего большей шириной, который, как оболочка электрокабеля, может защитить нить от рассеивания в атмосфере, а также питает центральный лазерный луч.

Данный процесс выглядит следующим образом: сначала происходит включение высокоэнергетического лазера, который как бы «закутан» в менее интенсивный широкий лазерный луч, после чего широкий луч сжимается, а нить вытягивается в длину. В то же время второй (низкоэнергетический) лазерный луч исполняет роль своеобразного накопителя энергии, он поддерживает центральный мощный луч и предотвращает хаотическое образование большого количества филаментов. В итоге большая часть энергии течет по центральной «нити» и может преодолевать достаточно большие расстояния. Фактически физикам удалось создать своеобразную колбу — еще один лазерный луч, обладающий меньшей интенсивностью, который защищает основной луч от разрушения, одновременно с этим подпитывая его энергией.


Теоретически представленная технология в состоянии вызвать выпадение осадков и появление молний с расстояния, по крайней мере, в десятки километров. А это значит, что лазерная установка достаточной мощности могла бы контролировать погоду на довольно большой территории, к примеру, над крупной городской агломерацией. Работоспособность новой технологии была продемонстрирована пока только в лабораторных условиях. Американским исследователям удалось увеличить длину филамента с 25 см до 210 см. При этом ученые ведут работу над созданием новой установки, которая позволит им довести длину нити до 50 метров (расчетное значение). В будущем, по словам Деметроса Христодулидеса научного руководителя проекта, предполагается довести ее дальность до нескольких сотен метров и более.

Данными разработками уже заинтересовался Пентагон, который начал их финансирование. Теоретические такие лазерные «нити» можно было бы использовать для передачи большого количество электромагнитного излучения любого вида, к примеру, микроволнового на существенные расстояния. Говоря проще, речь идет о разработке мощного энергетического оружия, которое могло бы всего одним импульсом выжечь электронику боевой машины противника с расстояния в десятки километров. Американские военные оценивают данные перспективные разработки очень высоко, выделив на начальный этап исследований грант на сумму в 7,5 млн. долларов.

Разгонять над городом тучи, когда необходимо провести, к примеру, парад, люди уже умеют. В России тучи разгоняются над Москвой перед проведением Дня города. Вызывать же осадки и молнии до недавних пор могли разве что шаманы. Однако если исследование американских ученых выльется в работающий на практике прототип, то управлять погодой можно будет и без «плясок с бубном». До американцев и швейцарцев идею об управлении погодой при помощи луча лазера выдвигали ученые из Израиля. Физики из Еврейского университета, расположенного в Иерусалиме, считали, что лазерные установки могут взять на себя функцию космического излучения и образовывать облака, которые будут влиять на климат Земли. Установить необходимое оборудование они планировали в акватории Тихого океана. Но это уже другая история…

Источники информации:
http://rnd.cnews.ru/army/news/top/index_science.shtml?2014/04/21/569000
http://www.utro.ru/articles/2014/04/23/1191162.shtml
http://www.rbcdaily.ru/autonews/562949978989898