Op de Säntis dankzij de afgebogen laser voor het eerst bliksem

Waarom schrijven en praten over bliksem in het winterseizoen, wanneer onweersbuien en cumulonimbuswolken nog lang niet boven ons hoofd of aan de horizon verschijnen?
Inderdaad de auteur van een spannend blogartikel van MeteoSwiss hij doelde niet op het huidige seizoen, maar op de publicatie van de resultaten van een studie in het tijdschrift "Nature Photonics".
Het eindigt met een sensationele nieuwigheid: bliksem kan met behulp van een laserstraal naar een gewenst object worden afgebogen.

De eerste gecontroleerde kernfusie in de geschiedenis is een feit

Oorlog tegen een angstaanjagend fenomeen voor de mens sinds het begin der tijden

Is er een manier om het pad van pijlen of bliksem in de lucht te beheersen, die millennia lang angst hebben aangewakkerd bij de mensheid en ook bij dieren?
In de meteorologie is bliksem (ook wel bliksemschicht genoemd) een atmosferisch fenomeen gekoppeld aan atmosferische elektriciteit dat bestaat uit een grote elektrische ontlading die optreedt tussen twee lichamen met een hoog potentiaalverschil.
De gemakkelijkst waarneembare blikseminslagen zijn die tussen wolk en wolk, maar die tussen wolk en grond komen ook vaak voor.
Bovendien kan elk object dat in de atmosfeer hangt een blikseminslag veroorzaken: er zijn zelfs blikseminslagen waargenomen tussen wolken, vliegtuigen en de grond.
Een bijzonder geval is de zogenaamde balbliksem op de grond, die nog steeds wordt bestudeerd en onderzocht, maar die de laatste tijd geen bijzondere relevantie heeft gehad in Zwitserland.
Bliksem wordt beschreven als een enkele ontlading, maar gevallen waarin een reeks ontladingen snel achter elkaar plaatsvinden, komen zeer vaak voor.
Doorgaans kan het tijdsinterval tussen de ene ontlading en de volgende variëren tussen 5 en 500 milliseconden, en de totale reeks kan tot anderhalve seconde duren.

Miniatuur infrarooddetectoren voor on-chip integratie

Een groot verschil in snelheid tussen de componenten bliksem en donder

De lichtactiviteit die gepaard gaat met de ontlading van bliksem wordt flits genoemd, terwijl de expansie van het geïoniseerde kanaal na de ontlading een zeer lawaaierige schokgolf, donder, genereert.
Een verre waarnemer ziet de bliksem merkbaar voordat hij de donder hoort, aangezien geluid zich veel langzamer voortplant dan de lichtsnelheid (ongeveer 1238 km per uur versus 300.000 km per seconde) en daarom een ​​vertraging van ongeveer drie seconden zal waarnemen voor elke kilometer afstand tot de bliksem .
De intensiteit van de elektrische stroom die door bliksem wordt geproduceerd, varieert typisch tussen 10 en 200 kiloampère: meer specifiek is het een kolom van geïoniseerd gas of plasma.
Het potentiaalverschil over de bliksem hangt af van de lengte van de bliksem: wetende dat het diëlektrische doorslagpotentieel van de lucht 3000 Volt/millimeter is, zal een hypothetische bliksemschicht van 300 meter lang worden gegenereerd door een enorme spanning.
In werkelijkheid is het grote gevaar van bliksem niet te wijten aan de hoge spanningen, maar aan de stroom die door het geïoniseerde luchtkanaal stroomt.
Aangezien plasma een uitstekende stroomgeleider is, laat het de stroom van typische stromen van duizenden Ampère toe.
Bedenk dat ongeveer 20 mA voldoende is om fysiologische schade door elektrocutie te veroorzaken.

Op het ISS gloeiende druppels uitzonderlijk Zwitsers glas

Een bliksemgeleidend kanaal gecreëerd aan de voet van de zendmast

Een team van onderzoekers vanUniversiteit van Genève deze kwestie onderzocht.
Säntis, de top van de Voor-Alpen op de grens tussen de kantons St. Gallen, Appenzell Innerrhoden en Appenzell Ausserrhoden, gelegen op een hoogte van 2502 meter, werd gekozen als testlocatie.
Vanaf de top van deze berg is het mogelijk om zes landen te zien: Zwitserland, Duitsland, Liechtenstein, Oostenrijk, Frankrijk en Italië.
Bliksem slaat in op de telecommunicatiemast van de Santis ongeveer 400 keer per jaar.
Dit resulteert in een van de hoogste bliksemfrequenties ter wereld Zwitserland.

Op weg naar "kwantum" datacommunicatie door verstrengeling

De ideale berg om experimenten uit te voeren, 124 meter hoog

Om deze reden is het met name geïndiceerd om een ​​dergelijk onderzoek uit te voeren op de Santis.
Hiervoor installeerden de onderzoekers een laserstraal aan de voet van de 124 meter hoge zendmast.
De laserstraal wordt over de top van de toren gericht op de onweerswolk.
Langs deze straal worden de eigenschappen van de lucht door de laser zodanig gewijzigd dat er een geleidend kanaal voor de bliksem ontstaat.
Het geleidende kanaal ontwikkelt zich in de buurt van de eigenlijke bliksemafleider van de Säntis (het bovenste deel van de telecommunicatietoren) en leidt de ontlading naar de bliksemafleider en ontlaadt deze vervolgens in de grond.
Volgens de auteurs van het onderzoek werd tijdens de eerste bliksem die plaatsvond in combinatie met het gebruik van de laser waargenomen dat de bliksem de laserstraal bijna 60 meter kon volgen.

Als het licht is, verbetert dat de prestaties van geïntegreerde schakelingen

Sinds 2000 toegenomen elektrische ontladingen in de Napf en ten noorden van de Alpen

MeteoSwiss heeft bliksemgegevens sinds 2000.
Afgezien van Säntis is er een lichte toename van de onweersactiviteit aan de noordkant van de Alpen, vooral in Centraal-Zwitserland en de Napf-regio.
De Napf is een berg op de grens tussen de kantons Bern en Luzern.
Met een hoogte van 1.408 meter is het de top van het Napfgebiet, het heuvelachtige gebied van Bern en Luzern.
Het wordt geologisch beschouwd als onderdeel van het Zwitserse plateau, hoewel het soms wordt beschouwd als onderdeel van de Emmentaler Alpen.

Die lichtpulsen die de eigenschappen van vaste stoffen veranderen

Jean-Pierre Wolf: “Luchtgeleidend beter dan kilometershoge bliksemafleiders…”

Het doel van het onderzoek is om kritieke infrastructuur, zoals luchthavens, windmolenparken of kerncentrales, te beschermen tegen blikseminslag.
Een conventionele bliksemafleider heeft een beperkt bereik.
Het vormt een inslagpunt voor bliksem en geleidt elektrische stroom naar de grond.
Een laserstraal kan dieper in de wolk doordringen en zo de bliksem afbuigen richting een bliksemafleider.
De natuurkundige auteur van de studie, Jean-Pierre Wolf, zei hij: “Voor grote constructies zoals luchthavens zou een kilometers hoge bliksemafleider nodig zijn. Op dat moment kwamen we op het idee om met lasers de lucht geleidend te maken”.
De laserstraal werkt bij elk weer omdat hij door wolken of mist kan dringen.

Lichtschakelbare transistors dankzij "transparante oxiden"?