Ученые впервые измерили неуловимое электрическое поле Земли

Что это дает?

Международная команда ученых впервые успешно измерила амбиполярное электрическое поле вокруг Земли, гипотеза о существовании которого выдвигалась еще в 1960-е годы. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.

Это поле, в отличие от гравитационного и магнитного, играет ключевую роль в процессе образования полярного ветра — устойчивого оттока заряженных частиц из атмосферы в космос, который происходит над полюсами Земли.

Исследование проводилось в рамках миссии NASA Endurance, запущенной с арктической базы на Шпицбергене. Ракета достигла высоты 477,23 миль (почти 770 км) и зафиксировала изменения электрического потенциала. Это повышает вероятность существования амбиполярного поля и его влияние на ионосферу.

Хотя напряжение в этом поле оказалось чрезвычайно слабым (всего 0,55 вольта), этого было достаточно, чтобы объяснить ускорение заряженных частиц до сверхзвуковых скоростей и их последующее покидание атмосферы.

В верхних слоях атмосферы, подвергаясь воздействию солнечного света, атомы теряют свои электроны и превращаются в ионы (положительно заряженные частицы). Электроны, будучи очень легкими, стремятся вырваться в космос, а ионы в 1836 раз тяжелее их и стремятся к земле. Но из-за электрического поля, которое создается между ионами и электронами, они остаются вместе.

Амбиполярное электрическое поле оказывает значительное влияние на ионосферу — слой атмосферы, насыщенный заряженными частицами. Под его воздействием ионы могут подниматься на большие высоты. Это поле помогает удерживать плотность ионосферы на значительных высотах, что в свою очередь влияет на многие процессы.

Кроме того, амбиполярное поле способно «выталкивать» ионы в космическое пространство с достаточно высокой скоростью, что способствует возникновению полярного ветра. Полярный ветер представляет собой поток заряженных частиц, уходящих в космос, который был обнаружен еще в 1960-х годах, но до недавнего времени не имел однозначного объяснения.

«Любая планета с атмосферой должна иметь амбиполярное поле. Теперь, когда мы наконец измерили его, мы можем начать изучать, как оно формировало нашу планету, а также другие планеты с течением времени», — отметил ведущий автор исследования Глин Коллинсон из NASA.