استخدام أشعة الليزر للتحكم في البرق
تتعرض الأرض لنحو ثلاثة
ملايين ضربة صاعقة
في كل يوم
استخدم العلماء الليزر في السابق لحرف مسار الكهرباء في المختبر، لكن تحقيق ذلك في الخارج ينطوي على صعوبات. بعد حمل جهاز الليزر إلى قمة سانتيس على ارتفاع 2,500 متر، ثبته الباحثون على برج إرسال هناك يبلغ ارتفاعه 124 متراً، ووجهوه نحو السماء. وبعدئذ، بإطلاق ليزر الأشعة تحت الحمراء على سحب عاصفة عابرة في رشقات قصيرة بتواتر نحو 1,000 مرة في الثانية، شقوا طريقاً للبرق ليضرب البرج أربع مرات في غضون ست ساعات. وقال الباحثون إن ”هذه هي أول نتيجة ميدانية توضح تجريبياً إمكانية توجيه البرق بأشعة الليزر“.
ينشأ البرق عندما تُفصل الإلكترونات عن الذرات بفعل الكهرباء الساكنة Static electricity في الغلاف الجوي، الناتجة من احتكاك كتل الجليد والأمطار في السحب العاصفة .Storm cloudsوبعدئذ تتجمع الإلكترونات السالبة الشحنة عند قواعد السحب العاصفة وتجتذب الشحنات الموجبة من الأرض. عندما تتراكم هذه الإلكترونات باطراد، فإنها تبدأ بالتغلب على مقاومة الهواء لتدفقها، فتؤين الغلاف الجوي تحتها عندما تقترب من الأرض في مسارات ”رئيسية“ متفرعة متعددة – وغير مرئية. عندما يتلامس المسار الرئيسي الأول مع الأرض، تتقافز الإلكترونات إلى الأرض من نقطة التلامس، فتفرغ شحنتها من الأسفل إلى الأعلى في وميض من البرق، يسمى الصاعقة المتراجعة ،Return stroke والتي تنتقل إلى أعلى السحابة.
تحمي قضبان الصواعق المباني بتوفير مسارات رئيسية عبر طريق سريع وآمن لتفريغ شحنة الإلكترونات في الأرض، لكن المنطقة التي تحميها محدودة بارتفاع القضيب. للتغلب على هذا القيد، أطلق العلماء رشقات الليزر القوية في الهواء بالقرب من قضيب الصواعق، فمُزقت الإلكترونات من جزيئات الهواء وأُبعدت هذه الجزيئات بعيداً لإنشاء مسار للإلكترونات بين سحابة عاصفة قريبة وقضيب الصواعق لكي ينتقل البرق بطوله.
من المؤكد أن قضيب الصواعق تعرض لأربع ضربات خلال الساعات الست التي عمل فيها الليزر، مما تجاوز بسهولة التواتر المعتاد لمعدل الضربات التي يتعرض لها قضيب الصواعق، والبالغ نحو 100 مرة في السنة. جاء المزيد من الأدلة المباشرة على نجاح التجربة من إحدى ضربات البرق التي التقطتها الكاميرات بالحركة البطيئة أثناء تعرجها عبر المسار الذي أخلاه قضيب الصواعق. ويود العلماء الآن تكرار هذا التأثير في مواقع أخرى ذات ظروف جوية، وقضبان صواعق، وأشعة ليزر ورشقات مختلفة لمعرفة ما إن كان يمكن تطبيق هذا النهج على نطاق أوسع.
بقلم: بن تيرنر
