Dùng Laser để tạo mưa

Chia sẻ: Trần Lê Kim Yến | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chiếu những xung laser cực mạnh qua không khí ẩm có thể kích thích sự hình thành các đám mây, theo kết quả của một đội khoa học châu Âu.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dùng Laser để tạo mưa

Dùng Laser để tạo mư a Chiếu những xung laser cực mạnh qua không khí ẩm có thể kích thích sự hình thành các đám mây, theo kết quả của một đội khoa học châu Âu. Họ cho biết tính hiệu quả của phương pháp này là dễ định giá hơn so với những kĩ thuật gieo mây truyền thống và nó có thể mang lại một phương tiện thực tiễn của việc tăng lượng mưa. Việc gieo mầm tạo mây đã được triển khai ở nhiều nước trên thế giới và thường thì người ta thêm những hạt nhỏ vào khí quyển từ những trạm mặt đất, máy bay hoặc tên lửa, để tăng cường lượng mưa và giảm mưa đá. Kĩ thuật này có thể thực hiện bằng việc sử dụng các phân tử bạc iodide làm nhân xung quanh đó nước chậm đông trong những đám mây tầng cao đông đặc lại, tạo thành tinh thể băng và rơi xuống khi đủ nặng. Người ta cũng có thể sử dụng các hợp chất khác, như các muối natri, lithi, và kali thả vào những đám mây tầng thấp để kích thích sự kết tụ của những giọt nước nhỏ. Mặc dù việc gieo mây có thể có những lợi ích thực tiễn lớn, nhưng nó vẫn gây tranh cãi vì các nhà khoa học không thể biết được nó có thật sự làm thay đổi lượng
mưa đáng kể hay không. Trong số nhiều cái chưa biết rõ là những hạn chế trong sự hiểu biết của chúng ta về các thăng giáng lượng mưa tự nhiên và kiến thức của chúng ta về quy mô mà các aerosol độc hại kích thích sự kết tủa. Những dây ánh sáng Philipp Rohwetter tại trường Đại học Tự do Berlin và các đồng nghiệp ở Đức, Thụy Sĩ và Pháp tin rằng họ có thể khắc phục những trở ngại này đến một chừng mực nào đó bằng cách gieo mầm các đám mây bằng những chùm laser. Để chứng minh cho ý tưởng của họ, họ đã sử dụng laser hồng ngoại Teramobile cầm tay với những chùm xung kéo dài chỉ 10-13 s và công suất 5x1012 W. Những xung như vậy là đủ mạnh để làm thay đổi chiết suất của khôngkhí, làm cho chùm tia tự hội tụ lại. Điều này làm tăng thêm cường độ, tạo ra những dây tóc ánh sáng đủ mạnh để gây ion hóa không khí và kích thích sự ngưng tụ. Các nhà nghiên cứu đã chiếu laser trên vào khí quyển và vào một môi trường có điều khiển – một buồng mây chứa đầy không khí xung quanh. Trong cả hai trường hợp, họ soi rọi quỹ đạo của chùm laser với một laser thứ hai, công suất thấp hơn, nó sẽ chịu một sự tán xạ lớn hơn nếu như có mặt nhiều giọt nước hơn. Đó thật sự là cái họ tìm thấy – sự tán xạ của chùm laser thứ hai tăng lên mỗi khi một xung phát ra từ laser thứ nhất được chiếu vào. Họ quan sát thấy kiểu hành xử này ở hơn 900 xung laser, cung cấp một bằng chứng rõ ràng của khả năng gieo mầm mây của laser xung, cái không thể thiết lập đối với những kĩ thuật gieo mầm truyền thống. Quét chùm tia Theo thành viên đội nghiên cứu Jerôme Kasparian, ở trường Đại học Geneva, một vài năm sẽ là cần thiết để biến minh chứng vật lí này thành một kĩ thuật thực tiễn. Đặc biệt, ông nói, một laser mạnh hơn có khả năng sẽ cần được phát triển để
khai thác lợi thế của một hiệu ứng quét mà họ đã lưu ý thấy – sự ion hóa tiếp diễn trong vài giây sau khi laser đã ngừng chiếu sáng và vì thế bằng cách quét chùm tia, người ta có thể gieo mầm một thể tích không khí lớn hơn.Quan trọng hơn, các nhà nghiên cứu cần phải xác lập cơ sở vật lí của hiệu ứng để biết làm thế nào tối ưu hóa bước sóng, độ dài xung và những thông số khác của laser trên. Họ chắc chắn rằng các ion trong plasma do laser sinh ra góp phần cho sự ngưng tụ nhưng họ cũng tin rằng sự ngưng tụ có thể xảy ra trên những phân tử acid sulphuric và acid nitric, chúng hình thành khi các electron từ khối plasma làm phát ra gốc OH sau đó lần lượt làm oxy hóa sulphur dioxide và nitrogen. Tuy nhiên, các thí nghiệm trên không thuyết phục được những nhà nghiên cứu khác. Bill Cotton tại trường đại học Bang Coloradoở Mĩ mô tả các kết quả trên là “hấp dẫn” nhưng vẫn giữ quan điểm cho rằng Rohwetter và các đồng sự đã “cường điệu quá mức trường hợp của họ đối với những tác động lên sự hình thành mây thực tế và, đặc biệt, lên sự kết tủa”. Đặc biệt, ông cho biết không khí trong buồng mây có độ ẩm tương đối 230% trong khi trong khi quyến hiếm khi nào vượt quá 101%, nghĩa là sự hình thành giọt trong buồng mây sẽ không nhất thiết gợi đến sự hình thành giọt trong khí quyển. Quan điểm này được ủng hộ bởi Dan Breed thuộc Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khí quyển ở Colorado, ông cho biết, mặt khác, sự ngưng tụ do laser cảm ứng trong không khí với độ ẩm tương đối nhỏ hơn 100% sẽ rất ngắn ngủi và do đó không có khả năng phát sinh những lượng đáng kể của giọt nước mây mới, để cho một mình sự kết tủa xảy ra. “Bước tiến này đối với việc tăng cường mây, và thậm chí là một bước nhảy lớn đối với tác dụng kết tủa, là rất có tính suy đoán, và tôi tin rằng nó không thực tế cho lắm”, ông khẳng định. Nghiên cứu công bố trên tờ Nature Photonics.
Sự thay đổi nhiệt độ theo độ cao Khoảng cách từ mặt trời tới Trái Đất vào khoảng 144.000.000 km, so với bề dày của khí quyển ở tầng cao nhất là 120 km, thì gấp tới 1.200.000 lần nên khi còn trong tầng khí quyển thì dù có bay lên gần hay xa Mặt trời thì lượng nhiệt của Mặt Trời tác dụng lên bạn đều không có thay đổi đáng kể gì cả. Nguyên nhân chính của việc thay đổi nhiệt độ theo độ cao là 1 hiện tượng quen thuộc: hiệu ứng nhà kính. Trung bình mỗi giây Trái Đất nh ận từ Mặt Trời 1 năng lượng ( hay công suất) là 342 W/m2, tương đương lượng nhiệt nhận được khi đặt 1 bóng đèn 50W cách xa 10 cm. Nếu không có khí quyển, bề mặt Trái Đất sẽ bức xạ hầu hết năng lượng mà nó nhận được này vào không gian, lúc này nhiệt độ trung bình của Trái Đất là khoảng -23 độ C, hành tinh này chỉ là 1 khối băng vô sinh. May mắn là Trái Đất có khí quyển, một hỗn hợp 78.1% Nitơ, 28.9% ôxy phần còn lại là các khí hiếm ( chủ yếu là argon) và CO2, hơi nước.... Khí quyển giống như 1 lồng kính ngăn cản hầu hết các bước sóng ánh sáng của Mặt Trời, chỉ cho phần ánh sáng khả kiến ( ánh sáng thấy được đối với mắt người ) qua được.
Khi ánh sáng khả kiến của Mặt Trời chiếu tới Trái Đất, các vật hấp thu ánh sáng này ( mặt đất, cây cối, đồ vật, con người... ) sẽ bức xạ ra lại năng lượng ở dạng bức xạ hồng ngoại. Bức xạ hồng ngoại này tới lượt nó cũng không thể thoát qua khí quyển để ra không gian mà chỉ lẩn quẩn bên trong "lồng kính", làm trong "lồng kính" ấm hơn bên ngoài rất nhi ều. Theo những con số mình có được thì nhờ sự "giam giữ" ánh sáng hồng ngoại này mà Trái Đất tăng được 40 độ C, Trái Đất thay vì lạnh -23 độ C thì nay đã trở thành 17 độ C, một nhiệt độ khá dễ chịu. Cơ chế của việc "giam giữ" bức xạ hồng ngoại này là do các khí gây hiệu ứng nhà kính ( CO2, CH4, hơi nước... ) hấp thu bức xạ hồng ngoại phát ra từ mọi vật trên Trái Đất và bức xạ ra mọi hướng, trong đó có một phần là bức xạ ngược về mặt đất, phần còn lại phát tán vào không gian. Phần năng lượng bị phát tán vào không gian này sẽ được bù đắp bằng lượng năng lượng ánh sáng Mặt Trời cung cấp tiếp ngay sau đó. Theo tính toán thì lượng năng lượng bù đắp này đúng bằng lượng năng lượng phát tán, vì thế, nhiệt độ Trái Đất luôn là ổn định. Việc nhiệt độ Trái Đất không ổn định mình sẽ bàn tới sau khi giải thích tại sao nhiệt độ giảm theo độ cao nha. Vì các khí gây hiệu ứng nhà kính kể trên đều có khối lượng nên chúng không thể phát tán đều trong toàn khí quyển mà chúng có xu hướng lắng xuống sát mặt đất hơn. Chính điều này làm cho gần mặt đất có nhiệt độ cao hơn so với xa mặt đất ( vì chịu ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính nhiều hơn ). Càng lên cao, lớp khí gây hiệu ứng nhà kính này càng loãng, nhiệt độ sẽ càng giảm. Riêng về việc Trái Đất không thể giữ được nhiệt độ của mình ổn định thì đó là do con người ngày càng xả nhiều các tác nhân gây hiệu ứng nhà kính như CO2, NxOy... vào môi trường, tăng lượng khí này thì nhiệt độ sẽ tăng cao. Huỷ diệt rừng cũng là 1 tội ác vì rừng hấp thu nhiệt Mặt Trời để chuyển hóa thành năng lượn sinh học ( tinh bột ) và giúp cân bằng lượng CO2 và ôxy.
Ngoài ra, sự thay đổi của trục nghiêng Trái Đất, sự thay đổi từ trường của Trái Đất, ảnh hưởng của bão từ của Mặt Trời, các va chạm với thiên thạch cũng có thể làm biến đổi nhiệt độ và khí hậu trên Trái Đất. Người ta cho là nguyên nhân của các thời kỳ băng hà trong lịch sử Trái Đất là do các nguyên nhân này. Ví dụ khác nữa là người anh em Sao Hỏa. Sao Hỏa quá khứ đã từng có nước, và có thể có cả dạng sống nữa. Theo nghiên cứu thì sau 1 thời gian phát triển thuận lợi, không rõ nguyên nhân gì khiến cho Sao Hỏa đột nhiên thay đổi chiều và bề dày của lớp từ trường ( có thể do 1 tiểu hành tinh nào đó va quẹt ). Sự thay đổi này làm cho Sao Hỏa không thể chống chọi nổi với những cơn bão từ đến từ Mặt trời. Kết quả là Sao Hỏa giống như 1 miếng mít để trong lò sấy của Vinamit, toàn bộ nước bề mặt bị bay hơi hết, sự sống theo đó cũng quéo luôn.