Недавние исследования НАСА приоткрыли новые возможности в изучении атмосферы Земли, подтвердив существование третьего глобального энергетического поля, называемого амбиполярным электрическим полем. Это открытие стало возможным благодаря долгосрочным наблюдениям и экспериментам, проводимым учеными на протяжении нескольких десятилетий, и может иметь серьезные последствия для понимания динамики атмосферы и ее взаимодействия с космосом.
Согласно данным, собранным с космических аппаратов, которые исследовали полюса Земли, ученые заметили аномально высокое количество заряженных частиц, вытекающих из атмосферы в космос. Этот феномен, известный как «полярный ветер», состоял из частиц, движущихся на сверхзвуковых скоростях, что противоречило ожиданиям, поскольку они оставались холодными. Ученые выдвинули гипотезу о существовании амбиполярного электрического поля, которое могло бы объяснить это явление.
По предположениям, амбиполярное электрическое поле начинается на высоте около 250 километров над полюсами. На этой высоте электроны легче выбиваются из атомов водорода и кислорода, оставляя после себя положительно заряженные ионы. Эти ионы, будучи тяжелее электронов, должны были бы падать под действием гравитации, однако их притяжение к электронам создает уникальную динамику. Таким образом, ионы и электроны движутся в противоположных направлениях, что приводит к изменению плотности атмосферы на высоте.
Хотя открытие амбиполярного электрического поля является значительным достижением, его сила очень слаба и может быть обнаружена только на больших расстояниях. Для проверки этой гипотезы была запущена миссия NASA Endurance, которая стартовала 11 мая 2022 года с архипелага Шпицберген. Миссия длилась 19 минут и завершилась приводнением в Гренландском море.
На борту ракеты находились приборы, которые измеряли изменения электрического потенциала на высоте 250 километров и выше. Результаты показали изменение в 0,55 вольт, что, несмотря на свою малую величину, оказалось достаточно для объяснения полярного ветра. Главный исследователь миссии Глинн Коллинсон отметил, что это значение сопоставимо с напряжением батарейки для часов.
Тем не менее, это электрическое поле оказывает значительное влияние на ионы водорода, которые составляют большую часть полярного ветра. Оно создает силу, превышающую гравитацию более чем в десять раз, что позволяет им выходить в космос на сверхзвуковых скоростях. Также были зафиксированы ионы кислорода, которые получали ускорение благодаря этому полю. Эксперимент показал увеличение высоты ионосферы на 271%, что подчеркивает важность данного открытия.
Сейчас, когда существование амбиполярного электрического поля подтверждено, ученые могут начать исследовать, как оно влияло на эволюцию атмосферы на протяжении истории Земли. Это открытие может дать новые ответы на вопросы о том, как атмосферные процессы взаимодействуют с солнечным ветром и другими космическими явлениями. Более того, понимание этого поля может помочь в изучении климатических изменений и их влияния на экосистемы планеты.
Исследования показывают, что амбиполярное электрическое поле может также оказывать влияние на радиационные условия в околоземном пространстве. Это, в свою очередь, может иметь значение для будущих космических миссий и безопасности астронавтов, находящихся в открытом космосе. Учитывая, что это поле может влиять на распределение заряженных частиц, ученые смогут лучше предсказать условия в атмосфере и в космосе, что станет важным шагом для обеспечения безопасности космических полетов.
