Способность вызывать осадки по первому требованию могла бы представлять огромный социально-экономический эффект для многих засушливых стран по всему миру, однако до настоящего момента была божественной привилегией. Однако сегодня эта мечта человечества не так далека от реальности: ученые из Шанхайского института оптики и точной механики в Китае и из университета Лаваля в Канаде уже сообщили об оптическом подходе, который может быть использован, чтобы вызвать дождь и снег.

«Посев облаков» с использованием частиц серебряных солей в качестве центров конденсации сегодня является наиболее распространенным способом искусственно вызывать дождь, хотя его эффективность весьма сомнительна. В 2010 году Жером Каспарян с сотр. предложили более экологичный подход, который использует самонаводящиеся ионизированные лазерные лучи, образующиеся в результате ультракоротких импульсов 220 мДж с частотой 10 Гц.

В отличие от него китайские ученые использовали фемтосекундный титан-сапфировый лазер с относительно низкой энергией для образования импульсов 9 мДж с частотой повторения 1 кГц. Они утверждают, что

такая высокая частота повторения импульсов лазерного излучения может обеспечить более эффективный способ вызывать макроскопическую конденсацию воды и образование снега.

Рис. 1. Схема эксперимента: лазерный луч Teramobile (красный) включается за 1 мс до измерительного луча LIDAR, измеряющего соержание аэрозоля в атмосфере.

Лазерные импульсы были сосредоточены в диффузионной камере 50 см×50 см×20 см, наполненной атмосферным воздухом, где они производили лучи около 10 см в длину. В камере поддерживался вертикальный градиент температуры: нижняя поверхность содержалась при –46 °С, а верхняя – при комнатной температуре.Коаксиально пучку фемтосекундного лазера распространялся пучок полупроводникового лазера, что позволило с помощью рассеяния Ми наблюдать события, вызванные при образовании лазерных лучей.

Непрерывный нагрев лазерных лучей в камере приводил к образованию интенсивного восходящего потока теплого влажного воздуха. При подъеме воздух охлаждался, что приводило к конденсации воды при конвекции и циклоноподобных эффектах с образованием частиц диаметром 40–300 мкм.

Исследователи говорят, что этот процесс можно было увидеть невооруженным глазом.

Рис. 2. Вид в камере до (а) и после (b) трех лазерных импульсов с интервалом 100 мс. Лазерные лучи вызывают образование макроскопические капли конденсата, как видно из увеличения рассеяния света.

После 30 минут облучения под центром лазерного луча на участке площадью размером 2,0 см×1,5 см выпало примерно 13 мг снега. Этот снег содержал HNO₃ концентрацией 0,032 моль/л, что подтверждает эффективность нуклеации льда при фотоокислении азота из-за образования лазерных лучей.