Международная команда учёных впервые успешно измерила амбиполярное электрическое поле Земли, используя данные с суборбитальной ракеты NASA. Это поле, по мнению исследователей, столь же значимо для планеты, как её гравитационные и магнитные поля.
Теория амбиполярного электрического поля была впервые выдвинута более 60 лет назад, предполагая его роль в регулировании вытекания атмосферы Земли через Северный и Южный полюсы. Замеры, произведённые в рамках миссии NASA Endurance, подтвердили существование этого поля и точно определили его силу, проливая свет на его влияние на атмосферное вытекание и формирование ионосферы. «Эти частицы должны были вытягиваться чем-то из атмосферы», — объяснил Глин Коллинсон, ведущий исследователь миссии Endurance в Центре космических полётов имени Годдарда в Мэриленде и автор публикуемой статьи. Учёные предполагали, что там может существовать ранее неизвестное электрическое поле.
Предполагаемое электрическое поле, создаваемое на субатомном уровне, было настолько слабым, что его воздействие ощущалось лишь на расстоянии в сотни километров. Обнаружить его десятилетиями не удавалось из-за ограниченных возможностей существующей технологии. В 2016 году Глин Коллинсон и его команда начали разработку нового прибора для измерения амбиполярного поля Земли.
«Шпицберген — единственное место в мире, где возможно выполнить полёт ракеты через полярный ветер и провести необходимые измерения», — сказала Сьюзи Имбер, космический физик из Лестерского университета и соавтор статьи.
11 мая 2022 года ракета Endurance запустилась и достигла высоты 768,03 км, приземлившись 19 минут спустя в Гренландском море. В диапазоне высот, где она собрала данные, ракета зафиксировала изменение электрического потенциала всего на 0,55 вольт.
«Полвольта — это практически ничто, примерно столько же, сколько батарейка для часов. Но этого достаточно, чтобы объяснить полярный ветер», — отметил Коллинсон.
Ионы водорода, наиболее распространённые частицы в полярном ветре, испытывают силу этого поля, превышающую гравитацию в 10,6 раз. Более тяжёлые частицы также получают ускорение. Ионы кислорода на той же высоте, находясь в поле с потенциалом полвольта, кажутся вдвое легче. В итоге команда выяснила, что амбиполярное поле увеличивает так называемую «масштабную высоту» ионосферы на 271%, что позволяет сохранять её плотность на больших высотах.
Открытие Endurance проложило дорогу для множества новых исследований. Амбиполярное поле, являясь фундаментальным энергетическим полем нашей планеты наряду с гравитацией и магнетизмом, возможно, оказывало непрерывное влияние на эволюцию земной атмосферы. Его создание обусловлено внутренней атмосферной динамикой, что предполагает наличие подобных полей на других планетах, включая Венеру и Марс.
«Любая планета с атмосферой должна обладать амбиполярным полем. Теперь, когда мы смогли его измерить, мы можем начать исследовать, как оно формировалось у нас и на других планетах с течением времени», — резюмировал Коллинсон.
Источник: iXBT
