Вченим вперше вдалось виявити невидиме електричне поле навколо Землі

Вченим нарешті вдалось виявити та виміряти раніше невидиме слабке енергетичне поле навколо нашої планети. Існування цього поля, яке називають амбіполярним, передбачали ще 60 років тому, а його відкриття важливе для розуміння еволюції Землі.

• Навколо Землі утворився новий радіаційний пояс: усе через магнітні бурі

Деталі

Астроном Глін Коллінсон з Центру космічних польотів імені Годдарда NASA зазначає:

Будь-яка планета з атмосферою повинна мати амбіполярне поле. Тепер, коли ми нарешті виміряли його, ми можемо почати вивчати, як воно вплинуло на формування нашої планети, а також на інші з часом.

Землю окутують різні поля, серед яких гравітаційне та магнітне. Тепер з'явилося ще одне, яке було оповите таємницею понад пів століття. У 1968 році вчені описали явище, яке ми не могли помітити до космічної ери. Космічний апарат, який пролітав над полюсами Землі, виявив надзвуковий вітер частинок, що вилітають із земної атмосфери. Найкращим поясненням цього було ще одне поле, поле електричної енергії. Коллінсон пояснює:

Це називається амбіполярним полем, і воно є агентом хаосу. Воно протидіє гравітації та викидає частинки в космос. Але ми ніколи раніше не могли це виміряти, тому що у нас не було технології. Тож ми побудували ракетний корабель Endurance, щоб шукати цю велику невидиму силу.

Це амбіполярне поле працює так: починаючи з висоти приблизно 250 кілометрів, у шарі атмосфери, який називається іоносферою, екстремальне ультрафіолетове та сонячне випромінювання іонізує атоми атмосфери, відриваючи негативно заряджені електрони та перетворюючи атом на позитивно заряджений іон.

Легші електрони намагатимуться полетіти в космос, тоді як важчі іони намагатимуться опуститися до землі. Але плазмове середовище намагатиметься зберегти нейтральність заряду, що призводить до виникнення електричного поля між електронами та іонами, щоб зв’язати їх разом. Це називається амбіполярним полем, оскільки воно працює в обох напрямках: іони тягнуть вниз, а електрони — вгору.

Результатом є те, що атмосфера роздмухується; збільшення висоти над рівнем моря дозволяє деяким іонам вийти в космос, що ми бачимо в полярному вітрі.

Це амбіполярне поле було б неймовірно слабким, тому Коллінсон і його команда розробили прилади для його виявлення. Місія Endurance, яка проводила цей експеримент, була запущена в травні 2022 року, досягнувши висоти 768,03 кілометра, перш ніж повернутися на Землю зі своїми дорогоцінними, важко здобутими даними.

Коллінсон виміряв зміну електричного потенціалу лише на 0,55 вольта, але це було все, що було потрібно. Цієї кількості заряду достатньо, щоб тягнути іони водню з силою, яка в 10,6 раза перевищує силу тяжіння, і запускати їх у космос із надзвуковою швидкістю, виміряною над полюсами Землі.

Іони кисню, які важчі за іони водню, також піднімаються вище, збільшуючи щільність іоносфери на великих висотах на 271 відсоток порівняно з тим, якою була б її щільність без амбіполярного поля.

Ще більше захоплює те, що це лише перший крок. Ми не знаємо ширших наслідків амбіполярного поля, як довго воно існує, що воно робить і як воно допомогло сформувати еволюцію нашої планети та її атмосфери, і, можливо, навіть життя на її поверхні. За словами Коллінсона, амбіполярне поле є фундаментальною частиною функціонування земної системи, і тепер є можливість знайти відповіді на деякі глобальні хвилюючі запитання.

Раніше ми розповідали про дослідження, яке показало, як люди могли вбивати гігантських тварин на кшталт мамонтів.