تقنية ليزرية تستمطر الهواء
الجمعة، 15 أكتوبر 2010
, Posted by غـــيــر حــيــاتك at 9:08 م
* إعداد: محمود مرسي
أظهرت نتائج دراسة علمية أنّ "النبضات القوية فائقة السرعة الناتجة عن شعاع ليزري" يمكنها توليد قطرات ماء من الهواء، وأنّه إذا توافرت الظروف المناسبة يمكن استخدام هذه التقنية في إنتاج المطر "الماء من الهواء" عند الحاجة، وهي عملية أكثر تطوّراً من استمطار الغيوم.
ويتكوّن المطر عادة عندما يتكثف الماء حول الدقائق الصغيرة العالقة في الجو، وفي أغلب الأحيان يؤدي الغبار أو حبوب الطلع هذه المهمة. وقد يحاول الإنسان التعجيل بحدوث تلك العملية من خلال (بذر) الغيوم بمواد كيمياوية معيّنة تنثر فيها، مثل مادة "إيودايد الفضة" التي توفر ما يسمى بـ"نوى التكثف" التي تحفز تجمع حبيبات الماء وتحولها إلى قطرات مطر.
ولأنّ هذه الأساليب صعبة التنفيذ، ومن الممكن أن تكون ذات نتائج سلبية على البيئة، كما يقول جيروم كاسباريان المتخصص بالفيزياء البصرية في جامعة جنيف، يجري حالياً تطوير جهاز التكثف المحفز ليزرياً، وتكمن فائدة أشعة الليزر في قدرتها على العمل بشكل مستمر. وأنّه إذا تمكنت أجهزتها من تحفيز المطر على نطاق واسع، ستكون أكثر كفاءة وأقل تكلفة من نثر مادة "إيودايد الفضة باستخدام الطائرات أو إطلاقها إلى السماء بواسطة الصواريخ".
وكان العلماء يعرفون منذ مدة طويلة أنّ النبضات الليزرية القصيرة والقوية تمتلك القدرة على تأيين جزيئات الهواء، لكن كاسباريان وفريقه أرادوا أن يكتشفوا ما إذا كانت قنوات البلازما تلك ذات نفع لصانعي المطر.
ويضيف كاسباريان: تتمثل فكرتنا باستخدام الليزر لتأيين الهواء، والأيونات الناتجة يمكنها بعد ذلك أن تؤدِّي وظيفة الاستمطار.
ومن أجل اختبار هذه الفكرة استخدم الباحثون أوّلاً حجرة غيوم جوية، وهو صندوق يمكنِّهم من التلاعب بدرجات الحرارة ونسب الرطوبة. وبعد إشباع الهواء الموجود في الحجرة بالرطوبة أطلق الفريق إشعاعات ليزر بقوة عدة تريليونات واط، ثمّ راحوا يراقبون بدهشة تكوّن قطرات صغيرة من الماء بالإمكان رؤيتها. وبعد مرور ثلاث ثوان على إطلاق نبضات الليزر تنامى حجم قطرات الماء ليصل إلى قطر 80 مايكروميتراً، وهذا أصغر من حجم قطرات المطر المعتادة؛ ولكنّه أكبر مما كان متوقعاً.
وقال كاسباريان: الشيء الذي أثار دهشة شديدة هو حقيقة أنّ الغيمة كانت مرئية تماماً بالعين المجرّدة، لذلك كان التأثير الذي أحدثته فينا قوياً.
الخطوة التالية بعد تلك التجربة كانت إخراج جهاز الليزر إلى الطبيعة. وباستخدام شعاع أضعف قوة لمراقبة تكون الضباب في الهواء أطلق الفريق مقداراً من الليزر شدته عدة تريليونات واط في سماء برلين في خريف 2008.
ومرّة أخرى لاحظ الفريق ظهور دليل مشجع، وهو حبيبات ماء صغيرة تندمج ببعضها في الجو.
وهذا يعني وفق كاسباريان أنّ أشعة الليزر بإمكانها تحفيز تكون حبيبات الماء البالغة الصغر داخل حجرة الغيوم، وأن بإمكانها أيضاً تحفيز ذلك في الأجواء الطبيعية؛ ولكن التحدي الآن يتمثل في إيجاد الظروف التي ستسمح لحبيبات الماء الصغيرة بالنمو أكثر حتى تصل إلى الحجم الذي يجعلها تتساقط على هيئة مطر.
ويبقى تكوين قطرات ماء بالحجم المطلوب هو التحدي الفعلي في صناعة المطر، كما يقول رويلوف برونتييس الباحث في المركز الوطني للأبحاث الجوية في ولاية كولورادو، والذي يضيف محذراً: لست على يقين من أن أشعة الليزر سوف توصلنا إلى تلك المرحلة، ولو ترك الأمور لي فإني لن أشتري مئات من أجهزة الليزر الآن وأخرج بها إلى الطبيعة لنثر الغيوم.
- الليزر.. ما هو:
يشهد هذا الشهر الذكرى الخمسين لإنطلاق أوّل شعاع ليزر كنتيجة صرفة للبحث النظري، والذي نتج بشكل شعاع أحمر عن طريق حجر ياقوت في 16 مايو/ أيار 1960 في ماليبو في كاليفورنيا، بفضل جهود ثيودور مايمان (32 سنة) في مختبر شركة طيران هيوز إيركرافت، ما أثار ذعر الكثيرين الذين قالوا عنه إنّه "حل يبحث عن مشكلة"، حيث كان ضوء الليزر كشيء خارق، غير أنّه لا يوجد أحد يعرف ما الذي يمكن أن يفعله، ومنذ ذلك الحين أصبح الليزر أداة وصناعة علمية عالمية تدخل في مختلف نشاطات الحياة.
وكلمة "ليزر" مصغرة لما يعرف بالإنكليزية بـ"تكثيف الضوء بالأشعة المعززة". وهو يقضي بإرسال النور المحبوس في فجوة بين مرآتين. ويجمع شعاع الليزر النور على طول موجة واحدة، لذا يكون أقوى من النور الطبيعي وذا لون واحدة ووجهة واحدة. وتنقل هذه الجزيئات الضوئية كمية الطاقة نفسها وتتحرك بالسرعة نفسها من دون أن تنتشر، كما تفعل جزيئات النور العادي، ويمكن توجيه شعاع الليزر أو تركيزه بواسطة عدسات للحصول على قوة كبيرة جدّاً. وقد أتاح الليزر منذ السبعينيات استخدام الألياف البصرية لنقل المعلومات على مسافات طويلة بسرعة أكبر من الأسلاك المتحدة المحور.
وكان الفيزيائي الألماني المولد إلبرت أينشتاين قد وضع الأساس النظري له عام 1917، واليوم تقطع أشعة الليزر طبقات الحديد الكثيفة وتكشف أدق تفاصيل الخلية الواحدة، وتمكنت وزارة الطاقعة الأمريكية العام الماضي من إنتاج أضخم شعاع ليزر في مختبر لورنس ليفر مور الوطني بكاليفورنيا. ويتكون هذا المشروع من 192 شعاع ليزر فردي – يطلق عليه إختصاراً – إن أي إف، وهو جهاز بحثي يستخدم في القيام بعمليات صهر محصورة النطاق باستخدام الليزر.
أشعة الليزر يمكنها أن تقطع المعادن التي تدخل في صناعة السيارات والطائرات، بدقة مذهلة، كما يمكنها أيضاً لحام مواد لا يمكن الربط بينها، إضافة إلى نقل المحادثات الهاتفية وبيانات الإنترنت وقراءة أقراص الحاسب الصلبة والشفرات الخطية "باركود" على المنتجات في المتاجر، وكذلك تدمير الأورام وضبط قرنية العين.
التعليقات 0 اكتب تعليقك على الموضوع: