Ученые разработали инновационный лазерный лидар, позволяющий детально исследовать поведение мельчайших капелек воды в облаках.
Многие атмосферные модели зачастую упрощают описание системы этих капель в облаке: пренебрегают осадками или полагаются на предположение об одинаковой скорости падения крупных капель различного размера.
Новый лидар имеет в 1000 раз лучшее разрешение, чем аналогичные устройства.
Ключевым элементом устройства является специализированный лазер и высокоточный датчик фотонов. Лазер генерирует короткие световые импульсы продолжительностью 30 пикосекунд с высокой частотой повторения – 15 мегагерц, а датчик регистрирует момент возвращения фотона, отраженного от облачных капель. Анализируя количество отраженных фотонов – порядка миллионов в секунду – можно получить детальное представление о расположении капель облаков вдоль траектории лазера. Полученные данные свидетельствуют о достаточно равномерной структуре облака в целом, однако по мере приближения к границе капли уменьшаются в размере. Кроме того, воздушные потоки внутри облака демонстрируют неоднородность: в области крупных капель, расположенных в центре, наблюдается высокая турбулентность, которая снижается вблизи границы, где преобладают мелкие капли.
Несмотря на это, тестирование оборудования в естественных условиях пока невозможно. Все данные исследований были получены при помощи искусственно созданных облаков в облачной камере Университета Мичигана. На текущий момент дальность действия нового лидара ограничена двумя метрами. Тем не менее ученые полагают, что проведённая работа позволит усовершенствовать существующие атмосферные модели и углубить понимание процессов формирования облаков и выпадения осадков.