Lasery mogą być wykorzystywane do "robienia" deszczu

fot. woodleywonderworks / flickr.com

Fizycy optyki zaprezentowali nowe możliwości lasera. Okazało się, że mogą być one wykorzystywane do tworzenia małych kropelek wody w chwili gdy są wystrzeliwane w powietrze. Idea ta może przyczynić się do powstania nowego zjawiska polegającego na stymulowaniu deszczu.

Fizyk Jérôme Kasparian z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii i Philipp Rohwetter z Uniwersytetu Berlińskiego zauważyli, że ludzie nie wiedzą jeszcze, jak skuteczna jest technika "seedowania" chmur przy użyciu jodku srebra jako jąder kondensacji wody oraz że pojawiają się obawy co do ekologicznych skutków wstrzykiwania jodku srebra w wysokie chmury. Ich rozważania skierowały się w stronę laserów z nadzieją, że mogą być one bardziej przyjaznym środowisku rozwiązaniem.

Komora chmury przed (a) i po (b) wystrzeleniu 3 wiązek lasera w odstępach co 100ms.

Zdjęcie: Nature Photonics

Kasparian, Rohwetter i grupa kolegów uznali, że strzelanie laserem w powietrze powoduje jonizację tlenu oraz azotu wokół wiązki lasera tworząc "kanał plazmowy" zjonizowanych cząsteczek, który następnie mógłby służyć jako jądra kondensacji dla kropel deszczu. Kanału plazmowego do modyfikacji pogody użyto już w 2008 r., kiedy zespół naukowców wystrzelił wiązkę lasera o wielkiej mocy w chmury burzowe, co spowodowało wyładowania.

Aby przetestować ideę tworzenia deszczu, badacze użyli laboratoryjnej komory chmurowej, i wystrzelili krótkie wiązki lasera podczerwieni w komorę, w której panowała niska temperatura oraz wysoka wilgotność powietrza (230%). Drugi laser niskiej mocy został użyty do podświetlenia chmury, co pozwoliło badaczom na obserwowanie zjawisk zachodzących w chmurze oraz pomiar ilości opadu wygenerowanego z chmury.

Naukowcy odkryli, że po wystrzeleniu lasera natychmiast formowały się krople wody o wielkości 50µm wzdłuż kanału plazmowego wytworzonego przez wiązkę lasera. Już po 3 kolejnych sekundach krople łączyły się ze sobą tworząc większe o średnicy około 80µm. Totalna ilość skondensowanej wody w komorze wzrosła o 50% i stała się widoczna gołym okiem.

Następnie zespół przetestował technikę laserową na zewnątrz, strzelając wiązką lasera w chmury nad Berlinem w różne noce w różnych warunkach i zmiennej wilgotności powietrza. Następnie ponownie wystrzelono wiązkę lasera niskiej mocy, aby zmierzyć stymulowaną kondensację. Doświadczenie pokazało, że krople nie wytworzyły się w warunkach niskiej wilgotności powietrza, jednak w chwili gdy ta była duża, zaobserwowano 20 krotne zwiększenie ilości kropel pomimo tego, iż chmura nie była widoczna.

a) Eksperymentalnych stanowisko pomiarowe, b) pomiar temperatury (niebieski) oraz współczynnik nasycenia. Zdjęcie: Nature Photonics

Naukowców wciąż czeka dużo pracy, ponieważ kondensacja następuje tylko w uformowanym kanale plazmowym. Ich następnym krokiem jest wykorzystanie lasera do wywołania kondensacji wzdłuż chmury. Spróbują także zwiększyć efektywność poprzez większe skupienie wiązki lasera.

Więcej informacji: Nature Photonics, publikacja online