Czym jest ambipolarne pole elektrostatyczne Ziemi? Nowe zaskakujące badania
Naukowcy po raz pierwszy wykryli niewidzialne pole ambipolarne wokół Ziemi.
Niewidzialne, słabe pole energetyczne znajdujące się wokół naszej planety zostało w końcu zmierzone. Czasopismo Nature opublikowało ciekawe badanie na ten temat. Naukowcy twierdzą, że odkrycie jest naprawdę istotne.
O co właściwie chodzi z polem ambipolarnym i jakie ma ono znaczenie? Dlaczego badanie go jest takie ważne?
Ambipolarne pole elektrostatyczne Ziemi
Temat dotyczy równowagi ładunków elektrycznych w jonosferze Ziemi oraz w innych warstwach atmosfery zawierających naładowane cząstki. Istnienie pola elektrycznego Ziemi sugerowano już ponad 60 lat temu. Jednak dopiero jego odkrycie i zbadanie może mieć realny wpływ na rozumienie zachowania i ewolucji tej planety. Ta, jak wszystko we Wszechświecie – wciąż się zmienia.
Astronom Glyn Collinson z Centrum Lotów Kosmicznych Goddard NASA, powiedział:
Każda planeta z atmosferą powinna mieć pole dwubiegunowe. Teraz, gdy w końcu udało nam się je zmierzyć, możemy zacząć uczyć się, jak kształtowało ono naszą planetę, a także inne na przestrzeni czasu.
Pole grawitacyjne i nie tylko
Ziemia to nie tylko wielka skała istniejąca gdzieś w kosmosie. Jej historia czy budowa jest skomplikowana i bardzo ciekawa. Planetę otaczają różnego rodzaju pola, w tym powszechnie znane pole grawitacyjne. Źródłem pola grawitacyjnego Ziemi jest jej masa. Ciało niebieskie wytwarza pole grawitacyjne, które przyciąga inne obiekty w jego kierunku.
Grawitacja pomaga utrzymać atmosferę przy powierzchni. To umożliwiło powstanie, a potem utrzymanie istnienia życia.
Istnieje także pole magnetyczne, które jest generowane przez obracający się, przewodzący materiał we wnętrzu Ziemi. Przekształca on energię kinetyczną w pole magnetyczne, które wiruje w przestrzeni kosmicznej. Chroni to naszą planetę przed skutkami wiatru słonecznego i promieniowania, a także pomaga zapobiegać rozwiewaniu się atmosfery.
Badanie pola ambipolarnego
W 1968 naukowcy dyskutowali o dodatkowym polu. Niestety trudno było je zbadać, szczególnie w czasach, gdzie astronomia nie była tak rozwinięta.
Statek kosmiczny przelatujący nad biegunami Ziemi wykrył naddźwiękowy wiatr cząstek uciekających z ziemskiej atmosfery. Najlepszym wyjaśnieniem tego zjawiska zjawiska było trzecie pole – elektryczne.
Nazywa się ono polem ambipolarnym i jest czynnikiem chaosu. Przeciwdziała grawitacji i wyrzuca cząsteczki w przestrzeń kosmiczną.
Nigdy wcześniej nie byliśmy w stanie tego zmierzyć, ponieważ nie mieliśmy odpowiedniej technologii. Zbudowaliśmy więc statek rakietowy Endurance, aby poszukać tej wielkiej niewidzialnej siły.
Od wysokości około 250 kilometrów w warstwie atmosfery zwanej jonosferą, ekstremalne promieniowanie ultrafioletowe i słoneczne jonizuje atomy atmosferyczne, odrywając ujemnie naładowane elektrony i zamieniając atom w dodatnio naładowany jon.
Lżejsze elektrony będą próbowały odlecieć w przestrzeń kosmiczną, podczas gdy cięższe jony będą próbowały opadać w kierunku ziemi. Środowisko plazmy będzie jednak starało się utrzymać neutralność ładunku, co skutkuje pojawieniem się pola elektrycznego między elektronami i jonami, aby je związać.
Pole to nazywane jest polem ambipolarnym, ponieważ działa w obu kierunkach – jony przyciągają je w dół, a elektrony w górę.
Misja Endurance została wystrzelona w maju 2022 roku, osiągając wysokość 768,03 km, zanim spadła z powrotem na Ziemię z cennymi, ciężko zdobytymi danymi.
Wszystko zakończyło się sukcesem, ponieważ udało się zdobyć informacje, których potrzebowali naukowcy.
Pół wolta to prawie nic – to tylko tyle, co bateria do zegarka, ale to odpowiednia ilość, aby wyjaśnić wiatr polarny.
Taka ilość ładunku wystarcza, aby przyciągnąć jony wodoru z siłą 10,6 razy większą niż siła grawitacji, wystrzeliwując je w przestrzeń kosmiczną z prędkościami naddźwiękowymi zmierzonymi nad biegunami Ziemi.
Badacze zwracają uwagę, że już samo zmierzenie pola jest ekscytujące, a to dopiero pierwszy krok. Na razie nie wiadomo, jak długo ono istnieje i co stało się, by mogło się ukształtować. Czy ewolucja naszej planety i pojawienie się na niej życia ma z tym związek?
Ambipolarne pole elektrostatyczne ma istotne znaczenie w badaniach atmosferycznych, zwłaszcza w kontekście zrozumienia procesów zachodzących w jonosferze, wpływu na komunikację radiową, a także w badaniach związanych z przestrzenią kosmiczną.
