（圖片來(lái)源：Flickr 自制）
撰文 | 阿嫻
審校 | Ziv???????????????????
雨水節(jié)氣剛過(guò)，就意味著又一年的雷雨季節(jié)要來(lái)了。????????????????
雖然人們對(duì)雷電防護(hù)的研究已經(jīng)有很多年的歷史，但是就好像被三體人鎖死了這方面的發(fā)展，本杰明·富蘭克林發(fā)明的避雷針仍然是人們最常用的避雷手段。
何方道友在此渡劫？？｜gifer
避雷針的工作原理其實(shí)非常簡(jiǎn)單，在雷雨天氣出現(xiàn)帶電云層時(shí)，避雷針和高樓頂部都聚集了大量電荷，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，保證了高層建筑物的安全。
但避雷能力受到桿子高度的限制，其保護(hù)區(qū)域的半徑大致等于避雷針的高度，例如20米高的避雷針最多可保護(hù)半徑為20米范圍內(nèi)的區(qū)域免受雷擊。如果想保護(hù)一些大型基礎(chǔ)設(shè)施，比如機(jī)場(chǎng)，可能需要一根數(shù)公里大小或者數(shù)百米的避雷針，技術(shù)難度太大，也不切實(shí)際。
小型建筑上安裝的避雷針通常也較小｜Pixnio
雷電發(fā)生的不確定性讓人們一直處于被動(dòng)的地位，而科學(xué)發(fā)展到今天，有沒(méi)有什么技術(shù)可以將雷電引下來(lái)，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)引雷？
最近一項(xiàng)發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nature Photonics上的研究提供了主動(dòng)引雷的新思路：在雷雨天氣下，可以讓閃電跟著激光感應(yīng)細(xì)絲（由短而強(qiáng)的激光脈沖在天空中形成）“走”一段很遠(yuǎn)的距離，突破避雷針的短距離防護(hù)限制，從而實(shí)現(xiàn)主動(dòng)引雷。
激光引雷的想法最早是由Ball在1974年提出的，后來(lái)科學(xué)家們也在實(shí)驗(yàn)室里嘗試過(guò)強(qiáng)激光脈沖引導(dǎo)雷擊的實(shí)驗(yàn)，但由于科技水平限制，遲遲沒(méi)能在野外、自然的雷雨天氣條件下成功進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
真·人工引雷（真·不建議嘗試）｜gifer
激光避雷針（filament lightning rod）的原理是利用激光器向云層快速發(fā)射強(qiáng)烈而短暫的激光脈沖，每個(gè)脈沖在一皮秒（一萬(wàn)億分之一秒）內(nèi)攜帶了大約一太瓦（一萬(wàn)億瓦）的瞬時(shí)能量。激光在空氣的傳播過(guò)程中會(huì)自聚焦成一條“激光細(xì)絲”，這個(gè)過(guò)程其實(shí)是光束的自聚焦效應(yīng)，是指強(qiáng)激光束通過(guò)非線(xiàn)性介質(zhì)時(shí)會(huì)自動(dòng)聚集成直徑為幾微米的細(xì)線(xiàn)的現(xiàn)象。
同時(shí)，強(qiáng)烈的激光脈沖電離空氣分子，產(chǎn)生自由電子，自由電子又會(huì)抵消光束自聚焦。激光的自聚焦和離聚焦兩個(gè)過(guò)程會(huì)在短暫的時(shí)間內(nèi)達(dá)到平衡，沿著脈沖的路徑形成一個(gè)空氣通道。在這個(gè)被激光穿透、能維持毫秒的空氣通道內(nèi)，低密度的空氣和高密度電子的奇特組合形成了一個(gè)對(duì)于電子來(lái)說(shuō)非常有吸引力的軌道。
124米高的電信塔｜參考資料[1]????
來(lái)自法國(guó)的物理學(xué)家?jiàn)W雷利安·烏阿爾（Aurélien Houard）和他的同事在瑞士東北部的阿爾卑斯山上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在電信塔附近安裝了一個(gè)高功率的Yb:YAG激光器。（不遠(yuǎn)萬(wàn)里選在這兒，主要是因?yàn)檫@座“倒霉”塔每年會(huì)被閃電擊中約100次......）
研究人員觀察到：在2021年7月至9月的雷雨季節(jié)里，激光累計(jì)在天空中發(fā)射了六個(gè)小時(shí)，曾四次改變了閃電放電的方向。在7月24日，高速攝像機(jī)記錄到的一次圖像中可以清楚地觀察到，閃電收斂了它的“張牙舞爪”，緊緊貼著激光束，在從原有的位置上移動(dòng)了大約50多米。在另外3次激光器打開(kāi)的觀測(cè)記錄中，通過(guò)射頻探測(cè)器，也可以看到閃電是跟著激光“走”的。
閃電：唯唯諾諾、不敢吭聲......｜參考資料[1]???????
有優(yōu)點(diǎn)就有缺點(diǎn)，激光避雷針的核心問(wèn)題就是：貴！該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資金大約400萬(wàn)歐元（約等于2934萬(wàn)人民幣），其中一半都用來(lái)建造激光系統(tǒng)了。
人們很早之前還嘗試過(guò)一種底部裝有金屬絲的火箭，通常被稱(chēng)為火箭-導(dǎo)線(xiàn)引雷技術(shù)。
一次雷暴天氣要升空多少個(gè)一次性火箭呢？｜YouTube
這種技術(shù)是在雷暴天氣，提前預(yù)測(cè)并且選擇固定的地點(diǎn)，向雷暴云發(fā)射拖拽金屬導(dǎo)線(xiàn)的小型火箭，使得導(dǎo)線(xiàn)可以接觸到雷暴云中的電場(chǎng)，將雷電通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳送到地面固定位置。這項(xiàng)技術(shù)最早起源于美國(guó)，我國(guó)是全世界第三個(gè)掌握人工引雷技術(shù)的國(guó)家。
但是這一技術(shù)仍然有許多亟需解決的問(wèn)題，比如火箭和導(dǎo)線(xiàn)都是一次性的消耗品，并且被雷電擊中后火箭掉落的碎片有一定危險(xiǎn)，現(xiàn)階段并不適合廣泛使用......
（圖源gifer）?????
有個(gè)小問(wèn)題，火箭可以用竄天猴代替嗎？（bushi?
封面來(lái)源：Flickr 自制??????
參考資料：
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Lightning_rocket
