瑞士科学家成功利用激光转移闪电

自 18 世纪本杰明·富兰克林的惊人实验以来，避雷针一直没有太大变化，这是有原因的——它们本来就很好用。这种简单、可扩展的装置通常由一根金属棒组成，通过金属电缆直接固定在地面上，将温度通常比太阳表面高五倍的闪电引导到地球，电荷可以安全地消散。

尽管如此，雷击每年仍会造成数十亿美元的基础设施损失，瑞士的一个研究小组最近开发出一种突破性方法，将放电从敏感结构中转移出去。本质上，科学家们建议向雷暴中心发射极其强大的激光束。

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正如周一研究期刊《自然光子学》所详述的那样，以及《卫报》和其他地方的简要报道，该科学家小组最近在瑞士桑蒂斯山顶一座 124 米高的电信塔附近设置了一个激光阵列。这座建筑每年遭受一百多次雷击，是这项实验的主要吸引力。去年七月至九月期间，激光器在总共六个小时内向多个风暴锋发射。根据研究人员的测量，激光脉冲影响了四次向上放电的过程，尽管其中一次是在足够清晰的条件下用高速摄像机拍摄的。尽管如此，那次闪电的路径似乎已经转向激光束方向约 50 米。

该系统之所以能发挥作用，是因为激光能够开辟一条更便捷的路径，让闪电传向地球。当激光脉冲以每秒 1,000 多次的频率射入风暴云层时，周围空气的折射率会发生变化，使脉冲收缩并增强，从而电离周围的空气分子。然后，空气分子迅速升温，以超音速扩散，形成一个电离的低密度空气通道。尽管研究人员所描述的这些“细丝”只能持续几毫秒，但与周围空气相比，它们的导电性为雷弧提供了一条更容易通过的路径。早期迹象还表明，激光避雷针的转移范围比传统金属棒要广得多，后者覆盖的面积表面上大约是避雷针高度的两倍。

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然而，这个新系统也有一些直接的缺点。首先，激光脉冲（也许并不令人意外）非常明亮，很容易对附近的飞行员造成问题——因此在实验运行时关闭了实验周围的空域。然后，在实验的五年开发过程中，该系统耗资约 200 万美元，最终瑞士最大的直升机被征用来帮助在桑蒂斯上空建造激光系统的基地。由于陆基避雷针相对非常便宜，所有这些都使得郊区住宅顶部不太可能看到激光避雷针。

话虽如此，但对于军事基地、超高层建筑和太空港等地来说，这种系统可能更具成本效益，因为这些地方遭遇雷击后的维修费用通常比普通家庭要高得多。