Отвели грозу: ученые нашли способ эффективно разрядить облако
Российские физики научились высекать молнию из грозового облака до того, как оно приблизится к взрыво- или пожароопасному объекту. Опыты проводились с помощью искусственных грозовых ячеек, куда вводили модельные гидрометеоры. Их планируют внедрять в тучи с помощью беспилотников или малогабаритных ракет.
Для защиты от молнии сегодня используют специальные устройства — молниеотводы. Однако для особо пожароопасных объектов — например точек ракетных стартов, крупных нефтяных и газовых месторождений, атомных электростанций — обычные средства защиты могут оказаться недостаточно эффективными. Поэтому ученые предложили другой способ защиты: разрядку грозового облака молнией на удалении от защищаемого объекта.
Существует несколько способов вызвать молнию, но все они требуют особенных условий, дороги и сложны в реализации. Самый простой способ — ввести в облако искусственные гидрометеоры. Их природным аналогом являются градины или крупные капли воды в облаке.
Ученые Национального исследовательского университета «МЭИ» при поддержке Российского научного фонда провели лабораторные эксперименты с использованием так называемых искусственных грозовых ячеек (аналогов природных облаков) и групп крупных гидрометеоров. Физики изучили возможности «управления молниями» с помощью таких гидрометеоров. При их использовании вероятность и степень разряда грозового облака максимальны.
Экспериментальной моделью грозового облака послужило множество заряженных капелек воды. В качестве искусственных гидрометеоров использовали кусочки пенопласта размером в несколько сантиметров, обернутые тонкой металлической фольгой. Для того чтобы вызвать разряд молнии между облаком и «землей», гидрометеоры объединяли в группы по 4–7 штук с помощью диэлектрической лески, затем подвешивали внутри искусственной тучи как в центре, так и по границам.
Электрическое поле, существующее в объеме всего облака, рядом с гидрометеорами усиливалось в несколько десятков раз, создавая условия для процессов ионизации — приобретения заряда нейтральными атомами и молекулами. Такие условия приводили к значительному повышению степени разрядки облака именно через канал разряда, который инициировала цепочка гидрометеоров.
В опытах исследователи меняли форму и размер гидрометеоров, расстояние между ними в группе, а также количество групп. Основной целью был поиск такой конфигурации, при которой вероятность инициирования и степень разрядки облака были бы максимальными.
— Мы добились значительного роста вероятности появления разряда в облаке, но полностью разрядить его пока невозможно, — пояснил старший научный сотрудник Национального исследовательского университета «МЭИ» Александр Темников. — Максимальный результат, который мы получили, — снижение заряда на 30%. Этого может быть достаточно, чтобы в течение некоторого времени, например десяти минут, грозовое облако, приближающееся к пожароопасному объекту, не создавало молнии. Время, в течение которого облако не опасно, зависит от процессов его формирования. При необходимости процесс искусственного инициирования молнии на удалении от защищаемого объекта можно повторить.
Наиболее перспективным местом для введения гидрометеоров в тучу являются пограничные области грозовых ячеек — там разряд инициируется чаще, чем в их середине. Помещать гидрометеоры в грозовое облако исследователи планируют с помощью беспилотников, артиллерийской установки со снарядами и малогабаритных ракет.
— Чтобы попасть в ту область, которую необходимо разрядить, нужна некая система мониторинга происходящего в грозовом облаке, — пояснил доцент базовой кафедры физики космоса Института космических исследований РАН Максим Долгоносов. — Для подтверждения работоспособности системы обязательно должны быть проведены натурные испытания, ведь реальные облака отличаются и по строению, и по условиям зарядки от искусственных.
В дальнейшие планы ученых входит исследование возможности снижения заряда формирующегося грозового облака до уровня, при котором оно будет не способно создавать молнию в месте расположения пожароопасного объекта.
