أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
تكنولوجيا

استخدام أشعة الليزر للتحكم في البرق

هل كنتَ تعلم؟
تتعرض الأرض لنحو ثلاثة
ملايين ضربة صاعقة
في كل يوم
لأول‭ ‬مرة‭ ‬على‭ ‬الإطلاق،‭ ‬استخدم‭ ‬العلماء‭ ‬رشقات‭ ‬الليزر‭ ‬لإعادة‭ ‬توجيه‭ ‬البرق‭ ‬نحو‭ ‬هدف‭ ‬آمن. ‬أُجريت‭ ‬التجربة‭ ‬على‭ ‬قمة‭ ‬جبل‭ ‬سانتيس ‭‬Santis‭ ‬mountain‭‬ على‭ ‬الحافة‭ ‬الشمالية‭ ‬لجبال‭ ‬الألب‭ ‬السويسرية،‭ ‬وهي‭ ‬أول‭ ‬دليل‭ ‬حقيقي‭ ‬في‭ ‬العالم‭ ‬على‭ ‬أنه‭ ‬يمكن‭ ‬استخدام‭ ‬دفعات‭ ‬مكثفة‭ ‬من‭ ‬الضوء‭ ‬لاصطياد‭ ‬البرق‭ ‬من‭ ‬العواصف‭ ‬ومن‭ ‬ثم‭ ‬إعادة‭ ‬توجيهه‭ ‬إلى‭ ‬مكان‭ ‬آمن. ‬

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

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى