闪电是一种常见的自然现象,因为闪电能够对人体或电力设施造成很大的危害,所以现代建筑会采用避雷措施来防止雷电伤害。目前最常用的避雷技术就是避雷针:一端在高处(通常是建筑物的最高处),另外一端在地下,然后通过金属导线连接,这样可以将闪电安全的引入到地下,从而避免雷电击中附近的建筑物或人。
全世界每秒钟会发生40~100个闪电,闪电的危害可能比你想象的更大
但是避雷针也有一个缺点,它的作用面积比较有限,受限于避雷针的高度限制,并不能达到大面积控制雷电的效果。如果你想要保护一些大型基础设施不受到雷电的伤害,比如机场或者是火箭发射场或者是风力发电厂等。这些大型场合如果想要通过避雷针来避雷的话,那么避雷针的高度将会高达1公里以上。
目前为了解决这个难题,科学家开发了一种激光避雷针。
激光避雷针的原理非常简单,就是通过向云层发射强烈的激光,激光的能量将会将电子从空气分子中剥离,同时还会将一些空气分子撞开,从而形成一道低密度的带电等离子通道。这个通道将会为闪电提供一条阻力最小的路径,从而将闪电顺着这条通道引下来,达到避雷的效果。
位于瑞士阿尔卑斯山顶用来保护通信塔的激光避雷针正在发射激光
为了能够更好的用激光来控制闪电的路径,科学家采用的高功率激光器能够以每秒1000次的速度向云层发射强烈的红外线激光,这些激光在雷暴期间会不断的照射云层。
通常情况下,激光避雷针的作用范围高达数公里,但是它的缺点也很明显,就是激光发射器的制造价格可能会比较高。所以未来激光避雷针应该会被放置在一些面积庞大,价格非常高的区域,比如机场或火箭发射场等。