Вчені НАСА виявили третє глобальне енергетичне поле навколо Землі. Амбіполярне електричне поле рухає заряджені частинки у простір над полюсами
Відомо, що навколо Землі існують два основних глобальних поля — гравітаційне, яке утворює маса планети, та електромагнітне, яке утворюється металами ядра планети. Гіпотезу про третє поле висловлювали десятиліттями, але нове дослідження НАСА нарешті підтвердило її вимірюваннями.
«Це електричне поле є двонапрямним, або амбіполярним, оскільки воно діє в обох напрямках. Іони тягнуть за собою електрони вниз, коли вони опускаються під дією сили тяжіння. Водночас електрони підіймають іони на більшу висоту, коли вони намагаються втекти в космос», — йдеться у повідомленні НАСА.
Починаючи з 1960-х років, космічні апарати, які пролетіли над полюсами Землі, виявили набагато більше частинок, які вилітають з атмосфери в космос, ніж очікувалося. Цей «полярний вітер» дивним чином складався з частинок, які рухалися з надзвуковою швидкістю, хоча вони залишалися холодними, всупереч очікуванням. Вчені припустили, що це може статися через явище, яке вони назвали амбіполярним електричним полем.
Відповідно до гіпотези, це поле має починатися на висоті приблизно 250 км над полюсами. Саме на такій висоті в атмосфері електрони легко викидаються з атомів водню та кисню, залишаючи позитивно заряджений іон. Ці іони набагато важчі за електрони, тому, якби гравітація була єдиною силою, що діяла на них, з часом вони повинні були б падати вниз, а електрони вилітати у космос.
Але оскільки іони та електрони мають протилежні заряди, вони продовжують притягуватися один до одного. Це має кінцевим результатом розширення «масштабної висоти» атмосфери над полюсами, по суті, роблячи її щільнішою вище.
Це амбіполярне електричне поле було б надзвичайно слабким і його можна було б виявити лише на відстані сотень кілометрів, тому жоден інструмент раніше не був достатньо чутливим, щоб його вловити. Перевірити гіпотезу раз і назавжди було метою місії NASA Endurance, яка дала результати.
Кульмінацією місії став запуск 11 травня 2022 року з найпівнічнішого ракетного полігону у світі, розташованого на архіпелазі Шпіцберген, на північ від Норвегії. Там Endurance відправився в 19-хвилинну місію для вивчення цього поля.
Бортові прилади виміряли зміни електричного потенціалу від висоти, на якій повинно починатися поле до максимальної висоти, яку воно досягло — 768 км. Вони дійсно виявили зміну на 0,55 В.
«Пів вольта — це майже ніщо, приблизно як батарейка годинника. Але це якраз те, що потрібно для пояснення полярного вітру», — каже Глінн Коллінсон, головний дослідник місії Endurance.
Звучить не надто потужно, але для іонів водню, найпоширенішого типу в полярному вітрі, це електричне поле спричинило силу більш ніж у 10 разів більшу за силу тяжіння, яка допомагає запускати їх у космос із надзвуковою швидкістю. Іони кисню також отримують істотний приріст. Експеримент також встановив збільшення висоти іоносфери на 271%.
Тепер, коли це електричне поле нарешті виявлено, вчені можуть почати досліджувати, як воно вплинуло на зміни атмосфери протягом історії Землі. Дослідження опубліковано в журналі Nature. Популярний опис дослідження представлений у публікації НАСА за посиланням нижче, та у відео.
Вчені придумали, як відшукати темну матерію — вона може взаємодіяти з іоносферою Землі
Джерела: NASA, New Atlas