Vì sao laze là khí cụ đo mây cao cấp tiên tiến?

Mây là căn cứ quan trọng để dự báo thời tiết, cũng là thông số mà an toàn hàng không cần phải biết.

Để đo độ cao của mây, người ta thường dùng hai phương pháp: Một là phương pháp khí cầu. Thả khí cầu có tốc độ bay lên cố định, căn cứ thời gian từ khi thả đến khi chạm đáy đám mây và tốc độ bay lên ta sẽ tính được độ cao của đáy đám mây. Một phương pháp nữa là dùng đèn pha, tức dùng đèn pha phát ra cột ánh sáng chiếu thẳng đứng lên đáy đám mây, thông qua góc tạo thành từ điểm quan sát dưới đám mây và khoảng cách chiều ngang từ điểm quan sát đến đèn pha, sau đó dựa vào nguyên tắc tam giác ta có thể tính ra độ cao của đáy đám mây.

Hai phương pháp này đều có những hạn chế nhất định. Ví dụ phương pháp khí cầu trước hết phải nạp khí, chờ khí cầu từ mặt đất bay lên đến đáy đám mây phải mất một thời gian, mây càng cao thời gian càng lâu, hơn nữa khí cầu có lúc xuyên qua khe hở giữa các đám mây nên không thể đo chiều cao một cách chính xác. Còn phương pháp đèn pha chỉ có thể dùng vào ban đêm, hơn nữa ánh sáng của đèn pha có hạn, chỉ có thể đo những đám mây tương đối thấp.

Để khắc phục sự hạn chế này, Trung Quốc đã chế tạo thành công máy đo mây gọi là ““máy hồ quang đo mây””. Nó sử dụng thiết bị phát luồng sáng gồm ba màu: tím, lục, lam chiếu lên đáy đám mây trên bầu trời. Khi nguồn sáng chiếu lên đáy đám mây thì sẽ phản xạ lại, được máy ở mặt đất tiếp nhận. Như ta đã biết, tốc độ ánh sáng truyền trong không khí là 300.000 km/s. Căn cứ thời gian từ khi thiết bị phát ra ánh sáng đến lúc thu được sẽ tính ra độ cao của đám mây. “Máy hồ quang đo mây” có rất nhiều ưu điểm như ban ngày, ban đêm đều dùng được, dùng máy thu thay thế cho mắt nhìn nên kết quả chính xác và kịp thời. Nhưng vì ánh sáng của hồ quang vẫn yếu, nên khi khoảng cách chiếu sáng càng xa thì sóng quang yếu đi rất nhanh. Vì vậy muốn đo những đám mây cao mấy km thì máy tiếp nhận ánh sáng phản hồi yếu đến nỗi không thể cảm nhận được. Ngoài ra nguồn sáng của loại máy này thể tích khá lớn, di chuyển khó khăn, chỉ có thể đo được chiều cao những đám mây nằm ngay phía trên vị trí đặt máy. Vì vậy tuy loại máy này đã ưu việt hơn nhiều so với phương pháp khí cầu và đèn pha nhưng vẫn còn bị hạn chế.

Mấy năm gần đây, cùng với sự phát triển của kỹ thuật laser Trung Quốc đã chế tạo thành công “máy đo mây laser”. Nguyên lý làm việc của máy đo mây laser căn bản giống như máy đo mây hồ quang, nhưng công suất laser lớn, ánh sáng phát ra song song, năng lượng tập trung cao độ, nên có thể đo ở độ cao mười mấy kilomet mà tín hiệu vẫn không suy giảm nhiều, khiến cho máy thu vẫn có thể thu được sóng phản hồi. Thể tích máy đo mây laser nhỏ, còn có thể chế tạo thành nguồn sáng thay đổi linh hoạt, hiện nay đó là thiết bị đo mây khá lý tưởng.