НАСА най-накрая измери полярното електрическо поле на Земята

З емята има електрическо поле, което позволява на атмосферните частици да се отделят в близост до полюсите. Въпреки че концепцията е предложена по времето, когато хората за пръв път достигат до Космоса, тя никога не е била потвърдена, да не говорим за измерване, досега. По време на един суборбитален полет ракетата Endurance на НАСА направи и двете.

Учените, занимаващи се с планетите, предложиха електрическо поле наред с гравитационното и магнитното поле на Земята, за да обяснят бягството на някои частици в Космоса. Макар и слабо в сравнение с известните му аналози, то може да се окаже доста важно. 

Предполага се, че полето съществува, защото електроните, които са по-леки и поради това се влияят по-слабо от гравитацията, отколкото положителните йони, е по-вероятно да избягат в Космоса. Това би трябвало да създаде слаб отрицателен електрически потенциал далеч над Земята, оставяйки слаб положителен заряд по-близо до повърхността. Вече има убедителни доказателства, че това се случва. 

NASA Discovers a Long-Sought Global Electric Field on Earth https://t.co/cdOHpHuQjO via @NASA

— Muser® Press (@muserpress) August 30, 2024

Няма опасност да получите токов удар от полето. Endurance измери електрически потенциал от 0,55 волта - по-малко от повечето джобни батерии - на височина 518 км. И все пак това може да е достатъчно, за да окаже значително влияние върху развитието на Земята.

Спътниците са засекли частици, които се измъкват от планетата, но само над Северния и Южния полюс. Тъй като гравитацията е почти еднаква във всяка част на Земята, това се нуждае от малко обяснение. Един от начините, по които атомите и молекулите могат да избягат от гравитационното поле, е ако натрупат достатъчно кинетична енергия, но това е толкова по-вероятно, колкото по-горещи са нещата. Полярните области не са известни с високи температури, така че трябва да има друго обяснение.

„Нещо трябваше да извлича тези частици от атмосферата“, казва д-р Глин Колинсън от Центъра за космически полети „Годард“ в изявление. Електрическото поле беше единственият отговор, който имаше смисъл.

Забележително е, че подобно поле може да предизвика този полярен вятър, макар и да е изключително слабо, а оценките за силата му са под възможностите за откриване на инструментите, които изпратихме на ръба на Космоса. Колинсън помогна да се проектира нещо, което той и екипът му смятаха, че ще бъде подходящо. 

Те го изстреляха от единствената база, която се намираше достатъчно близо до полюсите, за да се справи с този трик - край Северна Норвегия.

„Шпицберген е единственият ракетен полигон в света, където можете да прелетите през полярния вятър и да направите измерванията, от които се нуждаехме“, каза професор Сюзи Имбър от университета в Лестър.

Endurance достигна височина от 768 километра (477 мили), по-висока от тази на Международната космическа станция или Хъбъл, и се разби в Гренландско море. Той измери промяната в потенциала както при изкачването, така и при спускането между височина от 250 километра (155 мили) и върха.

„Половин волт е почти нищо - той е силен само колкото батерия за часовник. Но това е точното количество, за да обясни полярния вятър", каза Колинсън.

Посоката на полето привлича електроните към земята, но изтласква положително заредените водородни йони в пространството. Колкото и да е слаба, гравитацията е още по-слаба - 10 пъти - върху такива леки частици. На местата, където е измерено полето Endurance, то е „достатъчно, за да изстреля йоните нагоре в пространството със свръхзвукова скорост“, казва Алекс Глосер от Годард.

В резултат на това запасите от водород на Земята са се превърнали в борба, постоянно изчерпвана от полярния вятър, който създава полето, но засилвана от случайните метеорити, носещи вода или други богати на водород молекули.

Атмосферата е от съществено значение за нас, а вероятно и за всеки живот. Прекалено многото водород обаче може да има отрицателни последици. Възможно е поне полярният вятър, поддържайки баланса, да е запазил нашия дом обитаем.

Полето прилага същата сила и към други положително заредени частици - повече за тези с 2+ заряд - но гравитацията ги привлича по-силно. Следователно един кислороден йон няма да бъде изтласкан в пространството, а ще се държи така, сякаш е наполовина по-тежък, отколкото е в действителност, като останалата част от теглото му се компенсира от полето. В резултат на това, заключава екипът, частта от атмосферата, известна като йоносфера, е по-надута, отколкото би била в противен случай, поддържайки плътност до по-големи височини, включително 3800% увеличение на кислородните йони, достигащи до магнитосферата.

„Всяка планета с атмосфера би трябвало да има двуполюсно поле. Сега, когато най-накрая го измерихме, можем да започнем да научаваме как то е оформяло нашата планета, както и други планети с течение на времето“, казва Колинсън.

Как се различават полетата на различните планети е тема, която екипът иска да проучи.

Предишно моделиране предполагаше, че полето трябва да има минимална сила от 0,4 V, но че тя може да бъде увеличена по време на дневна светлина от високоенергийни фотони. Стойности над 2 V бяха изключени от предишни експерименти, но имаме основание да подозираме, че на Марс и Венера полетата са много по-големи, измерени в десетки волта. Това прави откритието, че дори през северното лято с 24-часова дневна светлина стойността не е далеч над 0,4 V, значимо.

Не пропускайте най-важните новини - последвайте ни в Google News Showcase