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用激光制造雨的新方法:向云层发射激光

研究表明,激光束可以触发雨的形成,这可能永远改变人工降雨技术。

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21世纪的造雨师可能配备了强大的激光。新研究表明,用激光束照射云层可以触发冷凝水滴的形成,这些水滴会落到地面形成。然而,尽管发表在《自然·光子学》上的研究带来了为干旱地区按需降雨的诱人希望,但一些专家认为这项技术不太可能实用。

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五十多年来,人们一直在努力通过“人工降雨”来人工诱导降雨——向空气中散播微小的碘化银颗粒,作为“凝结核”,或雨滴在其上生长的中心。“问题是,人工降雨是否有效仍不清楚,”瑞士日内瓦大学的光学物理学家杰罗姆·卡斯帕里安说。“还有人担心,向空气中添加碘化银颗粒对环境的安全性”[《自然新闻》]。

因此,卡斯帕里安和他的同事们尝试了一种截然不同的方法。他们首先在实验室中,用高功率激光穿过一个充满水蒸气的腔室,发现激光脉冲使腔室中冷凝水滴的总量增加了50%。它是如何工作的?卡斯帕里安解释说,激光束会使光束周围空气中的氮气和氧气分子电离;这些电离的分子随后充当凝结核,使雨滴得以生长。研究人员还在户外对真实的云层测试了他们的激光。当湿度低时,激光似乎没有效果,但在更湿润的日子里,用激光照射的云层确实显示出水滴密度和尺寸的增加。卡斯帕里安希望通过扫描激光束来引发更广泛的液滴形成,以提高该技术的有效性。然而,一些专家不同意研究人员的乐观态度,并表示实验室中观察到的强烈效果之所以可能,是因为腔室中的空气湿度高达230%——这是天然云层中罕见的条件。

科罗拉多州国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)的丹·布里德(Dan Breed)支持这一观点,他说,另一方面,在相对湿度低于100%的空气中,激光增强的冷凝作用会非常短暂,因此不太可能产生大量新的云滴,更不用说降水了。“对改变云层,乃至对影响降水的影响,这是一个非常推测性的,我认为相当不现实的飞跃,”他声称[《物理世界》]。

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图片:J-P. Wolf / 日内瓦大学

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