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俘获闪电，令其改道

查字典物理网 2012-12-29

人们常能看到这样的景象：一条有如动脉血管的闪电在天上闪过之后，随即一声震耳欲聋的响雷便划破了天空的寂静。这种自然现象既壮观又危险，每年全世界约有500人因雷击而丧命，还有不计其数的房屋和工业设施被雷电毁坏。它迫使科学家们研究新的更有效的防御措施。

闪电是云层和大地之间快速连续放电的结果：长3公里的中等闪电散发的热量等于200亿焦耳，温度可达摄氏1.5万度。该如何防御它所带来的危险呢？

东京大学的一些科研人员第一次成功地用激光束使闪电偏离方向，激光束为闪电“平整道路”，为它提供一条便捷并且有吸引力的路线。事实上，激光把空气中的分子加热，使它们不仅有足够的能量分离成原子，而且能使它们达到等离子状态（电子脱离了原子核后，两者共同形成了温度极高的气体）。这种“炽热离子肉汤”有一个特点，它很容易被像闪电那样的电流穿过。这样就产生了一个所谓的等离子体通道（虚通道，因为它没有固体外形，而是粒子组成通道），它好像是“沥青”，在空气中建造了许多“柏油路”，以此来吸引闪电并使之改道。要做到这一点必须成功地预测到闪电什么时候发生，这就是日本研究中心为什么装备了许多尖端的控制系统，以随时测量云层和大地之间电场种种变化的原因。这些变化正是发生雷电的前奏，这些系统直接与激光装置相连接。

要使这些设备运作很不容易：为了掌握何时出现闪电，科研人员往往在最差的气候条件下进行工作。此外，他们还发现，柔软而细微的雪花会消弱高能的等离子体通道。

如何克服雷电：

日本科研人员已经过行了多种实验，希望找到一个制服雷电的方法。大图所示的方法叫做“等离子体通道”。事实上，高50米的“闪电引导塔”一端（见大图的左下角），装有一面2000万千瓦最强激光束的反射镜。把射镜产生了用来引导闪电的“等离子体通道”。

宙斯的“Z”字形：

（1）图为了验证他们的理论，即用“等离子体通道”驾驭闪电方向的可能性，日本科研人员选择一条Z字形的线路。在这条线路上放电（上图）的结果证实，放电完全按“通道”形状行进。这种技术尚待改进，特别要改进激光的效果和大规模的驾驭技术。

被迫冲向云层：

图（2）表明激光迫使闪电改道。闪电向上明显的分岔显示的是“闪电引导塔”发射的射向云层的“等离子体通道”。

一种物质激光：

由完全无秩序移动的能量“团”组成的普通光。其活动像波浪一样。而激光是由原子发射的排列整齐的波束。其波峰在整个光束中都是一致的。量子力学也有类似的假设，即物质化学反应中的最小粒子──原子的活动也像波浪一样。左图的原子激光证实了这一前景：原子可以有秩序生相干地被发射。

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