Более полувека таинственным образом тянуло частицы из атмосферы нашей планеты в космические просторы. Этот феномен, известный как “полярный ветер”, оставался загадкой для ученых: как холодные ионы двигались со сверхзвуковой скоростью, словно под воздействием невидимой силы? Ответ, наконец, найден! Международная группа исследователей, совершив дерзкий полет на суборбитальной ракете НАСА “Эндуранс”, впервые измерила существование амбиполярного электрического поля – фундаментального для Земли явления, столь же важного, как гравитация и магнитное поле.
Поиск Электрической Нити
Представьте себе невероятно тонкое, почти незаметное электрическое поле, простирающееся над всей планетой. Именно его существование теоретики предсказывали еще в 1960-х годах, предполагая, что оно определяет судьбу нашей атмосферы, особенно ее пограничных слоев у полюсов. Но технологии того времени не позволяли его обнаружить.
- Десятилетиями ученые наблюдали “полярный ветер” – поток частиц, покидающих атмосферу над полюсами Земли. Этот поток был загадочным: ионы внутри него двигались со сверхзвуковой скоростью, но не проявляли признаков нагрева, как будто их толкала невидимая сила.
- Глин Коллинсон, руководитель миссии “Эндуранс” из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, и его команда поверили в существование амбиполярного поля. Они разработали уникальный прибор, способный замерить его невероятно слабый потенциал.
Арктический Пуск: Вперед к Неизвестному
Для миссии “Эндуранс”, названной в честь легендарного корабля Эрнеста Шеклтона, был выбран суборбитальный полет с ракеты, стартовавшей из Арктики. Шпицберген, норвежский архипелаг у Северного полюса, стал отправной точкой – единственным местом на Земле, где можно было пролететь сквозь “полярный ветер” и провести необходимые измерения.
11 мая 2022 года ракета взмыла в небо, достигнув высоты более 470 километров. На высоте 322 мили над уровнем моря, где атмосфера граничит с космосом, прибор “Эндуранс” зафиксировал едва заметное изменение электрического потенциала – всего 0,55 вольта.
“Полвольта – это почти ничто, как батарейка в часах,” – поясняет Коллинсон. – “Но именно этого достаточно, чтобы объяснить полярный ветер.”
Электрический Конвейер: Атмосфера в Космосе
Ионы водорода, главные участники “полярного ветра”, под действием амбиполярного поля испытывают силу, в 10,6 раза превышающую земное притяжение. Этого достаточно, чтобы преодолеть гравитацию и устремиться в космос со сверхзвуковой скоростью. Более тяжелые частицы, такие как ионы кислорода, также ускоряются под воздействием этого поля.
Исследователи обнаружили, что амбиполярное поле увеличивает так называемую “масштабную высоту” ионосферы – слоя верхних слоев атмосферы – на 271%. Это означает, что ионосфера остается более плотной на больших высотах, чем без этого поля.
Представьте себе амбиполярное поле как невидимый конвейер, поднимающий атмосферу в космос!
Открытие Новых Граней
Миссия “Эндуранс” открыла новую эру в понимании Земли. Амбиполярное электрическое поле, наряду с гравитацией и магнетизмом, оказывается ключевым фактором в формировании нашей атмосферы на протяжении всей истории планеты.
Поскольку это поле генерируется внутренней динамикой атмосферы, ученые предполагают, что подобные поля существуют и на других планетах – Венере, Марсе и возможно, даже на экзопланетах.
“Любая планета с атмосферой должна обладать амбиполярным полем,” – утверждает Коллинсон. – “Теперь, когда мы его измерили, мы можем начать исследовать, как оно влияло на эволюцию нашей планеты и других небесных тел.”
Открытие “Эндуранс” – это не просто научный прорыв, это ключ к расшифровке тайн космоса и пониманию нашего места в этом удивительном многообразии.
