På Säntis takket være den afbøjede laser for første gang lyn

Hvorfor skrive og tale om lyn i vinterhalvåret, når tordenvejr og cumulonimbusskyer langt fra dukker op over vores hoveder eller i horisonten?
Faktisk forfatter til en spændende blogartikel af MeteoSwiss han henviste ikke til den aktuelle sæson, men til offentliggørelsen af ​​resultaterne af en undersøgelse i tidsskriftet "Nature Photonics".
Det afsluttes med en opsigtsvækkende nyhed: Lynet kan afledes mod et ønsket objekt ved hjælp af en laserstråle.

Den første kontrollerede atomfusion i historien er blevet en realitet

Krig mod et skræmmende fænomen for mennesket siden tidernes morgen

Er der en måde at kontrollere pilenes eller lynets vej på himlen, som i årtusinder har indgydt frygt i menneskeheden og også hos dyr?
I meteorologien er lyn (også kaldet torden) et atmosfærisk fænomen knyttet til atmosfærisk elektricitet, som består af en stor elektrisk udladning, som opstår mellem to legemer med en høj potentialforskel.
De lettest observerede lynnedslag er dem mellem sky og sky, men lynnedslag mellem sky og jord er også almindelige.
Ydermere kan enhver genstand suspenderet i atmosfæren udløse et lynnedslag: faktisk er lynnedslag blevet observeret mellem skyer, flyvemaskiner og jorden.
Et særligt tilfælde er det såkaldte kuglelyn på jorden, der stadig er under undersøgelse og forskning, men som ikke har haft en særlig relevans i nyere tid i Schweiz.
Lyn beskrives som en enkelt udladning, men tilfælde, hvor en række udladninger sker hurtigt efter hinanden, er meget almindelige.
Typisk kan tidsintervallet mellem den ene udledning og den næste variere mellem 5 og 500 millisekunder, og den samlede serie kan vare op til halvandet sekund.

Miniature infrarøde detektorer til integration på chip

En stor forskel i hastighed mellem komponenterne lyn og torden

Den lysende aktivitet i forbindelse med udladningen af ​​lyn kaldes flash, mens udvidelsen af ​​den ioniserede kanal efter udledningen genererer en meget støjende stødbølge, torden.
En fjern observatør ser lynet mærkbart før han hører torden, da lyd bevæger sig meget langsommere end lysets hastighed (ca. 1238 km i timen mod 300.000 km i sekundet) og derfor vil opfatte en forsinkelse på omkring tre sekunder for hver kilometer væk fra lynet.
Intensiteten af ​​den elektriske strøm produceret af lynet varierer typisk mellem 10 og 200 kiloampere: mere specifikt er det en søjle af ioniseret gas eller plasma.
Potentialforskellen på tværs af lynet afhænger af lynets længde: Ved at vide, at luftens dielektriske nedbrydningspotentiale er 3000 Volt/millimeter, vil et hypotetisk lyn på 300 meter blive genereret af en enorm spænding.
I virkeligheden skyldes den store fare for lyn, snarere end de høje spændinger, strømmen, der løber i den ioniserede luftkanal.
Faktisk, da plasma er en fremragende strømleder, tillader det strømmen af ​​typiske strømme på tusindvis af Ampere.
Overvej, at omkring 20 mA er nok til at forårsage fysiologisk skade fra elektrisk stød.

På ISS glødende dråber af exceptionelt schweizisk glas

En lynledende kanal skabt ved foden af ​​transmissionstårnet

Et team af forskere fraUniversitetet i Genève undersøgt dette spørgsmål.
Säntis, toppen af ​​Pre-Alperne på grænsen mellem kantonerne St. Gallen, Appenzell Innerrhoden og Appenzell Ausserrhoden, som ligger i en højde af 2502 meter, blev valgt som teststed.
Fra toppen af ​​dette bjerg er det muligt at se seks lande: Schweiz, Tyskland, Liechtenstein, Østrig, Frankrig og Italien.
Lynet slår ned i telekommunikationsmasten Säntis omkring 400 gange om året.
Dette resulterer i en af ​​de højeste lynfrekvenser i verden Schweiz.

Mod "kvante" datakommunikation ved sammenfiltring

Det ideelle bjerg til at udføre eksperimenter, 124 meter højt

Af denne grund er det særligt indiceret at udføre en undersøgelse af denne type på Säntis.
Til dette formål installerede forskerne en laserstråle ved foden af ​​transmissionstårnet, som er 124 meter højt.
Laserstrålen er rettet over toppen af ​​tårnet mod tordenskyen.
Langs denne stråle modificeres luftens egenskaber af laseren på en sådan måde, at der skabes en ledende kanal for lynet.
Den ledende kanal udvikler sig nær selve lynaflederen i Säntis (den øverste del af telekommunikationstårnet) og dirigerer udledningen mod lynaflederen og udleder den efterfølgende i jorden.
Ifølge forfatterne til undersøgelsen blev det under det første lyn, der opstod i forbindelse med brugen af ​​laseren, observeret, at lynet kunne følge laserstrålen i næsten 60 meter.

Når det er lys, der forbedrer ydeevnen af ​​integrerede kredsløb

Siden 2000 øgede elektriske udladninger i Napf og nord for Alperne

MeteoSwiss har lyndata siden 2000.
Bortset fra Säntis kan der observeres en let stigning i tordenvejrsaktivitet på den nordlige side af Alperne, især i Centralschweiz og Napf-regionen.
Napf er et bjerg på grænsen mellem kantonerne Bern og Luzern.
Med en højde på 1.408 meter er det toppen af ​​Napfgebiet, den bakkede region Bern og Luzern.
Det betragtes geologisk som en del af det schweiziske plateau, selvom det nogle gange betragtes som en del af Emmental-alperne.

Disse lysimpulser, der ændrer... faste stoffers egenskaber

Jean-Pierre Wolf: "Luftleder bedre end kilometerhøje lynafledere..."

Formålet med undersøgelsen er at beskytte kritisk infrastruktur, såsom lufthavne, vindmølleparker eller atomkraftværker, mod lynnedslag.
En konventionel lynafleder har en begrænset rækkevidde.
Det danner et nedslagspunkt for lyn og leder elektrisk strøm til jorden.
En laserstråle kan trænge dybere ind i skyen og dermed aflede lynet mod en lynafleder.
Fysikerens forfatter til undersøgelsen, Jean Pierre Wolf, han har erklæret: ”Til store strukturer som lufthavne ville der være behov for en kilometer høj lynafleder. På det tidspunkt kom vi på ideen om at bruge lasere til at gøre luften ledende”.
Laserstrålen virker i al slags vejr, fordi den kan trænge igennem skyer eller tåge.

Lys-omskiftelige transistorer takket være "gennemsigtige oxider"?