Това не е магнетизъм и не е гравитация – запознайте се с третата фундаментална сила, оформяща земната атмосфера. Учените най-накрая измериха отдавна предполагаемото електрично поле около Земята, което всъщност се крие пред очите ни в продължение на милиарди години.
Този феномен от планетарен мащаб убягва на учените повече от шест десетилетия. Сега, благодарение на дръзка ракетна мисия, изстреляна от Арктика, учените не само потвърдили съществуването му, но и измерили силата и ефектите му върху нашата атмосфера.
Магнитното поле на Земята се е образувало преди ядрото на планетата
Амбиполярното електрично поле, както е известно в научните среди, може да звучи като нещо от „Стар Трек“, но тази невидима сила играе много реална и решаваща роля в това как атмосферата на нашата планета взаимодейства с Космоса, като потенциално влияе върху обитаемостта на Земята в дългосрочен план. Последствията от това откритие се простират далеч отвъд нашия собствен свят, предлагайки нови прозрения за атмосферите на други планети и търсенето на извънземен живот.
Изследването, публикувано в Nature, описва подробно откритията на мисията на НАСА, наречена Endurance. Проектът под ръководството на Глин Колинсън включвал изстрелване на специализирана ракета от Шпицберген, Норвегия – най-северния ракетен полигон на Земята. Това било от решаващо значение за успеха на мисията.
„Свалбард е единственият ракетен полигон в света, където можете да летите през полярния вятър и да направите необходимите измервания“, обяснява Сузи Имбър, космолог в университета в Лестър и съавтор на статията.
Ракетата Endurance се издигнала до внушителната надморска височина от 768 километра, пресичайки регион, известен като екзосфера – тънката външна граница на земната атмосфера. По време на 19-минутния полет инструментите на ракетата измерили промяна на електричния потенциал от само 0,55 волта в обхват от 518 км надморска височина.
„Половин волт е почти нищо – това е почти колкото батерия на часовник. Но това е точното количество, за да се обясни полярният вятър“, казва Колинсън, главен изследовател на Endurance в Центъра за космически полети „Годард“ на НАСА.
Защо магнитните полюси на Земята се обръщат?
Този „полярен вятър“ се отнася до мистериозен поток от частици, изтичащ от земната атмосфера в Космоса, открит за първи път от сателити в края на 60-те години на миналия век. Въпреки че се очаква известна загуба на атмосфера поради интензивната слънчева радиация, полярният вятър озадачил учените, защото съдържал студени частици, движещи се със свръхзвукова скорост, без видим източник на топлина, който да обясни тяхната скорост.
Откриването на амбиполярното поле решава тази дългогодишна мистерия. Въпреки своята слабост това електрично поле оказва значително влияние върху атмосферните частици. Водородните йони са най-разпространеният тип частици в полярния вятър и те са подложени на насочена навън от това поле сила, която е 10,6 пъти по-силна от гравитацията.
„Това е повече от достатъчно, за да се противопостави на гравитацията – всъщност е достатъчно, за да ги изстреляме в Космоса със свръхзвукова скорост“, пояснява Алекс Глосер, учен от проекта Endurance и съавтор на изследването.
Ефектите от това поле се простират отвъд водорода. Кислородните йони на същата надморска височина ефективно тежат наполовина по-малко, когато са потопени в това поле. Като цяло амбиполярното поле увеличава „височината на мащаба“ на йоносферата – слой от горната атмосфера – с удивителните 271%. Това означава, че йоносферата остава по-плътна на по-големи височини, отколкото било смятано за възможно.
Колинсън оприличава този ефект на „транспортна лента, издигаща атмосферата в Космоса“. Тази аналогия ясно илюстрира как амбиполярното поле непрекъснато оформя нашата атмосфера, като потенциално влияе върху нейната дългосрочна еволюция.
„Всяка планета с атмосфера трябва да има амбиполярно поле“, посочва Колинсън.
Това прозрение открива нови пътища за разбиране на атмосферите на други планети, включително Венера и Марс, и може да изиграе решаваща роля при оценката на потенциалната обитаемост на екзопланетите.
Космическо време. Върху Земята се изливат свръхбързи дъждове от електрони
Докато се борим с продължаващите предизвикателства на изменението на климата и опазването на околната среда на Земята, разбирането на основните сили, оформящи нашата атмосфера, става все по-жизненоважно. Откриването на амбиполярното поле добавя ново измерение към нашето разбиране за деликатния баланс на Земята и нейното място в Космоса.
