向天空发射激光可以转移闪电，实验表明：

不要在家里尝试这个，但根据一组科学家的一项新研究，向天空发射激光可以避免雷击，他们在瑞士山顶上进行了激光试验，那里有一座巨大的金属电信塔.

法国国家科学研究中心位于巴黎的应用光学实验室的物理学家 Aurélien Houard 及其同事经历了数小时的雷暴活动，以测试激光是否可以将雷击引导至远离关键基础设施的地方。电信塔每年约有 100 次被闪电击中。

这与每秒闪电袭击地球或云层间劈啪声的次数相似。总的来说，这些雷击会对机场和发射台造成数十亿美元的损失，更不用说人员了。

我们抵御雷击的最佳方法是富兰克林杆，它不过是 18 世纪发明的金属尖顶由本杰明·富兰克林 (Benjamin Franklin)发现的雷击是锯齿形的电流。这些杆连接到沿着建筑物延伸并固定在地球上的金属电缆，以耗散闪电的能量。

Houard 和他的同事们想设计一种更好的方法来防止雷击，用光来对抗电力。

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“虽然这个研究领域已经非常活跃了 20 多年，但这是第一个通过实验证明激光引导闪电的现场结果，”他们在发表的论文中写道。

随着由于雷达上气候变化导致极端天气事件增加，防雷变得越来越重要。

实验活动于 2021 年夏季在瑞士东北部的桑蒂斯山进行。在一系列雷暴期间，短而强烈的激光脉冲被投射到云层中，并成功地将四次向上的闪电放电从塔尖转移开。

瑞士桑蒂斯山顶的激光和电信塔。 (TRUMPF/Martin Stollberg)

Anoth呃 12 次雷击在激光不活跃的雷雨期间击中了塔。

有一次，当天空晴朗到足以用两个独立的高速摄像机捕捉动作时，雷击是沿着激光路径记录了 50 米（164 英尺）。

电信塔上的传感器还记录了电场，并生成了 X 射线以检测闪电活动并证实其路径，您可以请参阅下面的视频中的重建图。

对于 1974 年首次提出并在实验室进行了广泛测试的想法，看到它最终在现实世界中按设计运行令人激动。早期的几项实地试验（一项在墨西哥和另一项在新加坡）未能找到任何证据表明激光可以使雷击偏转。

“这些初步结果应通过具有新配置的其他活动来确认，”Houard 写道

虽然研究人员仍在弄清楚为什么 las读者在他们的试验中工作，但没有在早期的实验中工作，他们有一些想法。 Houard 及其同事使用的激光每秒发射多达一千个脉冲，比其他使用的激光快得多，从而使绿色光束能够拦截塔上方形成的所有闪电前兆。

但记录的激光事件仅似乎转移了由带正电的云产生的带正电的闪电，并产生带负电的向上“领导者”。

那么它是如何工作的？

正如 Houard 和同事在在他们的论文中，向天空发射的激光改变了空气的光弯曲特性，导致激光脉冲收缩和增强，直到它开始电离空气分子。这个过程称为成丝。

空气分子沿着激光路径迅速加热，吸收其能量，然后以超音速排出。这留下了密度较低的空气的“长寿”通道，为放电提供了途径。

“在研究人员写道，在高激光重复率下，这些长寿命的带电氧分子会积聚，为闪电留下激光路径记忆。

实验装置（左）和显示塔上方丝化区的图像（右）。（Houard 等人，Nature Photonics，2023）

米长的放电已被引导实验室中的激光，但这是该技术首次在雷暴中发挥作用。调整了激光条件，使丝状行为的启动刚好在塔尖上方开始。

“这项工作铺平了道路Houard 及其同事总结道，这为超短激光的新大气应用开辟了道路，代表着在为机场、发射台或大型基础设施开发基于激光的雷电保护方面向前迈出了重要一步。

该研究已发表在自然光子学中。