Категория: Наука и медицина
Дата публикации: 06 сентября 11:40

Ученые из NASA раскрыли давнюю тайну Земли

Максим Петрук

Источник: online.ua

Ученым из NASA, наконец, удалось измерить гипотетическое электрическое поле, окружающее Землю и влияющее на формирование атмосферы на планете.

Главные тезисы

Ученые из NASA измерили амбиполярное электрическое поле Земли, что поможет в понимании атмосфер других планет.
Ракетная миссия Endurance открыла ученым новые возможности для научных исследований в космосе.
Амбиполярное поле оказывает значительное влияние на формирование атмосферы Земли, увеличивая высоту шкалы ионосферы.
Открытие этой загадочной силы поможет ученым в оценке пригодности экзопланет к жизни и понимании эволюции атмосфер во Вселенной.
Исследование амбиполярного поля Земли представляет собой важный шаг в науке о космосе и может изменить наше представление о жизни за пределами Земли.

Что известно о загадочном электрическом поле вокруг Земли

Отмечается , что это поле в течение миллиардов лет скрытое находилось у всех на виду.

Ученые на протяжении более 60 лет пытались объяснить загадочное явление.

Благодаря ракетной миссии, запущенной с края Арктики, астрофизикам удалось не только подтвердить существование электрического поля Земли, но и измерить его силу и влияние на формирование атмосферы.

В научных кругах это явление называют амбиполярным электрическим полем. Оно играет ключевую роль во взаимодействии земной атмосферы с космическим пространством, потенциально оказывая влияние на пригодность Земли к сохранению жизни в долгосрочной перспективе.

Проект NASA Endurance под руководством Глина А. Коллинсона и его команды предусматривал запуск специализированной ракеты из Шпицбергена в Норвегии, являющейся наиболее северным ракетным полигоном на Земле.

Шпицберген — единственный в мире ракетный полигон, где можно пролететь сквозь полярный ветер и провести необходимые нам измерения, — объясняет космический физик из Университета Лестера и соавтор статьи Сьюзи Имбер.

Отмечается, что ракета Endurance была запущена 11 мая 2022 г. и имела на борту ряд высокочувствительных инструментов, ключевым из которых был фотоэлектронный спектрометр.

Это устройство состоит из восьми сдвоенных датчиков электростатического анализатора, установленных на стреле. Датчики были точно уравнены для измерения электронов, протекающих вдоль линий магнитного поля Земли.

Кроме этого в качестве дополнения к устройству выступал зонд Ленгмюра, проводивший измерение плотности и температуры электронов, а также пакет электромагнитных полей и волн, которые предоставляли дополнительную информацию об электрической среде вокруг ракеты.

Подчеркивается, что такое сочетание приборов позволило комплексно измерить тонкие электрические изменения в верхних слоях атмосферы.

Траектория полета ракеты была тщательно спланирована для обеспечения чистого сбора данных. Она взлетела на высоту 768 километров, пересекая область, известную как экзосфера — хрупкий внешний край земной атмосферы.

Миссия чередовались между 70-секундными периодами чистого сбора данных и короткими 10-секундными интервалами, когда ракета выравнивалась с магнитным полем Земли.

Во время 19-минутного полета приборы ракеты измерили изменение электрического потенциала всего на 0,55 вольта на высоте 322 мили (518,2 км).

Полвольта — это почти ничто, это примерно столько же, сколько батарейка в часах. Но это именно та величина, объясняющая полярный ветер, — отмечает главный исследователь программы Endurance в Центре космических полетов им. Годдард NASA Глин Коллинсон.

Полярный ветер представляет собой загадочный поток частиц, вытекающий из атмосферы Земли в космос.

Ученые раскрыли тайну загадочного полярного ветра — Полярное сайво или полярный ветер

Впервые его зафиксировали спутники в конце 1960-х.

Хотя определенные потери атмосферы ожидаются из-за интенсивного солнечного излучения, полярный ветер озадачил ученых, поскольку он содержал холодные частицы, двигавшиеся со сверхзвуковой скоростью, без видимого источника тепла, объясняющего их скорость.

На этот загадочный вопрос отвечает подтверждение учеными из NASA о существовании амбиполярного поля.

Как действует амбиполярное поле в атмосфере Земли

Это, казалось бы, слабое электрическое поле оказывает значительное влияние на атмосферные частицы.

В частности, для наиболее распространенного типа частиц в составе полярного ветра — ионов водорода, амбиполярное поле в 10,6 раз сильнее силы тяжести.

Этого предостаточно, чтобы противостоять гравитации — фактически этого достаточно, чтобы запустить их вверх в космос на сверхзвуковой скорости, — объясняет соавтор исследования Алекс Глоцер.

Более того, ионы кислорода на той же высоте фактически весят вдвое меньше, когда погружаются в это поле.

В общем, амбиполярное поле увеличивает "высоту шкалы" ионосферы — слоя верхних слоев атмосферы — на потрясающие 271%.

Это означает, что ионосфера остается более плотной на больших высотах, чем считалось ранее.

По словам Глина Коллисона, это похоже на ленту конвейера, поднимающего атмосферу в космос.

Любая планета с атмосферой должна иметь амбиполярное поле, — заключает ученый.

Этот эксперимент открывает новые пути для понимания атмосфер других планет, включая Венеру и Марс и может сыграть решающую роль в оценке потенциальной пригодности экзопланет к жизни.