På Säntis takket være den avbøyde laseren for første gang lyn

Hvorfor skrive og snakke om lyn i vintersesongen, når tordenvær og cumulonimbusskyer er langt fra å dukke opp over hodene våre eller i horisonten?
Faktisk forfatteren av en spennende artikkel på bloggen til MeteoSwiss han refererte ikke til inneværende sesong, men til publisering av resultatene av en studie i tidsskriftet "Nature Photonics".
Den avsluttes med en oppsiktsvekkende innovasjon: lyn kan avledes mot et ønsket objekt ved hjelp av en laserstråle.

Den første kontrollerte kjernefysiske fusjonen i historien har blitt en realitet

Krig mot et fenomen som har vært skremmende for mennesket siden tidenes morgen

Er det en måte å kontrollere lynets eller lynets vei på himmelen, som i årtusener har innpodet frykt i menneskeheten og også hos dyr?
I meteorologi er lyn (også kalt torden eller torden) et atmosfærisk fenomen knyttet til atmosfærisk elektrisitet som består av en stor elektrisk utladning som skjer mellom to legemer med stor potensialforskjell.
De lettest observerbare lynnedslagene er de mellom sky og sky, men de mellom sky og bakke er også vanlige.
Videre kan ethvert objekt som er suspendert i atmosfæren utløse lyn: lyn har faktisk blitt observert mellom skyen, flyet og bakken.
Et spesielt tilfelle er det såkalte kulelynet til bakken, fortsatt under utredning og forskning, men som ikke har hatt særlig relevans i nyere tid i Sveits.
Lyn er beskrevet fordi det er en enkelt utladning, men tilfeller der en rekke utladninger skjer i rask rekkefølge er svært hyppige.
Typisk kan tidsintervallet mellom en utladning og en annen variere mellom 5 og 500 millisekunder, og serien som helhet kan vare opptil halvannet sekund.

Miniatyr infrarøde detektorer for integrasjon på brikken

Stor forskjell i hastighet mellom lyn- og tordenkomponentene

Den lysende aktiviteten knyttet til en lynutladning kalles lyn, mens utvidelsen av den ioniserte kanalen etter utladningen genererer en svært støyende sjokkbølge, torden.
En fjern observatør ser blitsen betydelig før han hører tordenen, siden lyd beveger seg med en hastighet som er mye lavere enn lysets (omtrent 1238 km i timen mot 300.000 XNUMX km i sekundet) og vil derfor oppfatte en forsinkelse på omtrent tre sekunder for hver kilometer av avstand fra lynet.
Intensiteten til den elektriske strømmen produsert av lynet varierer vanligvis mellom 10 og 200 kiloampere: mer spesifikt er det en kolonne av ionisert gass eller plasma.
Potensialforskjellen i endene av lynet avhenger av lengden: Når man vet at det dielektriske nedbrytningspotensialet til luft er 3000 volt/millimeter, vil et hypotetisk lyn 300 meter langt genereres av en enorm spenning.
I virkeligheten skyldes den store faren for lyn, snarere enn de store spenningene, strømmen som går i den ioniserte luftkanalen.
Faktisk, siden plasma er en utmerket strømleder, tillater den flyten av typiske strømmer på tusenvis av ampere.
Tenk på at omtrent 20 mA er nok til å forårsake fysiologisk skade fra elektrisk støt.

På ISS glødedråper av eksepsjonelt sveitsisk glass

En lynledende kanal opprettet ved foten av overføringstårnet

Et team av forskere fraUniversitetet i Genève undersøkt dette temaet.
Säntis ble valgt som teststed, en topp i Pre-Alpene på grensen mellom kantonene St. Gallen, Appenzell Innerrhoden og Appenzell Ausserrhoden, som ligger 2502 meter over havet.
Fra toppen av dette fjellet er det mulig å se seks land: Sveits, Tyskland, Liechtenstein, Østerrike, Frankrike og Italia.
Lynet slår ned i telekommunikasjonspylonen til Saentis ca 400 ganger i året.
Dette fører til en av de høyeste frekvensene av lynnedslag i verden Sveits.

Mot "kvante" datakommunikasjon ved sammenfiltring

Det ideelle fjellet for å gjennomføre eksperimenter, 124 meter høyt

Av denne grunn er det spesielt egnet å gjennomføre en studie av denne typen på Saentis.
For dette formålet installerte forskerne en laserstråle ved foten av overføringstårnet, som er 124 meter høyt.
Laserstrålen rettes over toppen av tårnet mot stormskyen.
Langs denne strålen endres luftens egenskaper av laseren på en slik måte at det skapes en ledende kanal for lynet.
Den ledende kanalen utvikles nær selve lynavlederen til Säntis (den øvre delen av telekommunikasjonstårnet), og dirigerer utladningen mot lynavlederen, og sender den deretter ut i bakken.
Ifølge forfatterne av studien ble det under det første lynnedslaget som skjedde i forbindelse med bruken av laseren, observert at lynet kunne følge laserstrålen i nesten 60 meter.

Når det er lys som forbedrer ytelsen til integrerte kretser

Siden 2000, økning i elektriske utladninger i NAPF og nord for Alpene

MeteoSwiss har lyndata siden 2000.
I tillegg til Säntis, er det observert en svak økning i tordenværaktivitet på nordsiden av Alpene, spesielt i det sentrale Sveits og Napf-regionen.
Napf er et fjell på grensen mellom kantonene Bern og Luzern.
Med en høyde på 1.408 meter er det toppen av Napfgebiet, den kuperte regionen Bern og Luzern.
Det regnes geologisk for å være en del av det sveitsiske platået, selv om det noen ganger regnes som en del av Emmental-alpene.

Disse lyspulsene som endrer... egenskapene til faste stoffer

Jean-Pierre Wolf: "Luft leder bedre enn kilometerhøye lynavledere ..."

Målet med studien er å beskytte kritisk infrastruktur, som flyplasser, vindparker eller atomkraftverk, mot lyn.
En konvensjonell lynavleder har begrenset rekkevidde.
Den danner et nedslagspunkt for lynet og leder den elektriske strømmen til bakken.
En laserstråle kan trenge dypere inn i skyen og dermed avlede lynet mot en lynavleder.
Fysikeren som forfattet studien, Jean-Pierre Wolf, har han erklært: «For store strukturer som flyplasser ville det være behov for en kilometer høy lynavleder. På det tidspunktet kom vi opp med ideen om å bruke lasere for å gjøre luften ledende."
Laserstrålen fungerer i alle værforhold fordi den kan trenge gjennom skyer eller tåke.

Lysbrytbare transistorer takket være "transparente oksider"?