På 1960-talet antog forskare först förekomsten av ett ambipolärt elektriskt fält som kontrollerar läckaget av jordens atmosfär till yttre rymden. Anledningen till antagandet var flödet av partiklar «flödande» från atmosfären vid polerna. Denna «polära vind» var ett allvarligt mysterium, eftersom partiklarna inuti den rörde sig i överljudshastigheter och samtidigt var kalla. Nu, tack vare observationer gjorda med hjälp av NASA:s suborbitala raket som lanserades som en del av Endurance-uppdraget, har den ambipolära fälthypotesen bekräftats. Detta elektriska fält anses vara lika grundläggande för vår planet som dess mer kända magnetiska och gravitationsfält, och genom att studera det hoppas forskarna bättre förstå hur jordens atmosfär har utvecklats och vad som händer med den idag. Vi berättar detaljerna!
Forskare från NASA har upptäckt ett elektriskt fält i planetarisk skala runt jorden, som kastar partiklar av jordens atmosfär ut i rymden. Bild: www.thebrighterside.news
Polarvindenär ett stadigt flöde av laddade partiklar ut i rymden som sker över jordens poler.
Innehåll< /p>
- 1 partikelflöde
- 2 Nytt elektriskt fält
- 3 NASA Endurance-uppdrag
- 4 Vad händer härnäst?
Partikelflöde
Sedan slutet av 1960-talet har rymdfarkoster som flyger över jordens poler registrerat flödet av partiklar som lämnar atmosfären ut i rymden. Under dessa år tillät forskare ett litet “utflöde av luft” Jordens atmosfär ut i rymden, eftersom intensivt, ofiltrerat solljus skulle underlätta detta, som ånga som avdunstar från en kruka med vatten.
Den observerade polarvinden var dock mer mystisk – många av partiklarna inuti den var kalla och rörde sig i överljudshastighet. Sedan föreslog forskarna att dra partiklar ut i rymden kundeännu inte upptäckt elektriskt fält.
Det tog många år för forskare att upptäcka och mäta jordens ambipolära fält. Bild: i.gadgets360cdn.com
Fysiker trodde att det borde vara otroligt svagt och visas på ett avstånd av cirka 250 kilometer över planetens yta. Tyvärr, för att upptäcka ett hypotetiskt elektriskt fält krävdes kraftfulla tekniker som helt enkelt inte existerade under dessa år. Lyckligtvis började ett team av forskare från NASA 2016 arbetet med att hitta en lämplig enhet.
För ännu fler intressanta artiklar om de senaste upptäckterna inom området astronomi och fysik, läs på vår kanal i Yandex.Zen – de publiceras regelbundet där artiklar som inte finns på webbplatsen!
Nytt elektriskt fält
I jonosfären på vår planet, på en höjd av cirka 250 kilometer, bryts atomer ner till negativt laddade elektroner och positivt laddade joner. Låt oss komma ihåg att elektroner är otroligt lätta – även den minsta energiutbrott kan skicka dem ut i rymden. Joner är minst 1836 gånger tyngre och sjunker som regel till ytan.
Om bara gravitationen verkade på dem, skulle båda populationerna av partiklar röra sig bort från varandra med tiden. Deras motsatta elektriska laddningar resulterade dock i bildandet av ett elektriskt fält som binder dem samman och förhindrar all laddningsseparation. Dessutom motverkar det vissa gravitationseffekter.
Jordens ambipolära fält «fungerar» åt båda håll – upp och ner. Bild: techspot.com
«Nytt» Det elektriska fältet har fått sitt namn från dess dubbelriktade eller «ambipolaritet», eftersom det «verkar» åt båda hållen. Det betyder att jonerna, när de sjunker ned under gravitationens inverkan, drar till sig elektroner mot sig själva, och elektronerna lyfter i sin tur jonerna till högre höjder och försöker desperat fly ut i rymden.
< p>Nettoeffekten av det ambipolära fältet är att öka atmosfärens höjd, vilket gör att vissa joner stiger tillräckligt högt för att fly med polarvinden, förklarar NASA-forskare.
NASA Endurance Mission
h2>< p>För att ta reda på ursprunget till polarvinden och studera det ambipolära fältet i detalj, lanserade forskare 2022 en Endurance-raket från en testplats på Spetsbergen nära Nordpolen och skickade den 768,03 kilometer över jorden innan den landade i Grönlandssjön 19 minuter senare. “Svalbard är den enda missiltestplatsen i världen där du kan flyga genom polarvinden och göra nödvändiga mätningar”, säger Susie Imber, fysiker vid University of Leicester.
Endurance-uppdraget samlade in data. under 518 års flygning och upptäckte en liten förändring i spänningen (med 0,55 volt), vilket ungefär motsvarar urladdningen av klockbatteriet. Det är dock denna spänningsskillnad som driver vätejoner – de vanligaste partiklarna i solvinden – med en kraft som är 10,6 gånger större än gravitationen.
Genom att studera det ambipolära fältet hoppas forskarna bättre förstå hur jordens atmosfär utvecklades och hur den beter sig idag. Bild: images.twnmm.com
Denna skillnad var mer än tillräckligt för att trotsa gravitationen – tillräckligt för att faktiskt skjuta upp atmosfäriska partiklar i rymden med överljudshastigheter. Tyngre partiklar får också fart. Syrejoner på samma höjd, nedsänkta i detta halvspänningsfält, väger hälften så mycket, säger medförfattaren Alex Glocer, en Endurance-projektforskare vid NASA, i ett uttalande.
Sammantaget fann forskarna att det ambipolära fältet ökar jonosfärens så kallade skalhöjd med 271 %. Det betyder att jonosfären förblir tätare på högre höjder än den skulle vara utan den. Du kan läsa resultaten av arbete som bekräftar hypotesen om 1960-talet i tidskriften Nature.
Detta är intressant: När jorden fick ett magnetfält kommer du att bli förvånad
Vad händer härnäst ?
Nu när förekomsten av ett ambipolärt fält har bevisats, kommer forskare att studera det vidare för att förstå hur det har förändrat jordens atmosfär under hela vår planets existens. Forskare förväntar sig också att hitta liknande elektriska fält i atmosfären på planeter som Venus och Mars.
Vår planet har ett ambipolärt elektriskt fält som skjuter ut en ström av laddade partiklar från atmosfären till rymden. Bild: svs.gsfc.nasa.gov
Hela poängen är att alla planeter med en atmosfär måste ha ett ambipolärt fält och förstå de komplexa rörelserna och utvecklingen av jordens atmosfär ger nyckeln till dess historia. Dessutom kommer detta elektriska fält att göra det möjligt för forskare att lära sig andra planeters hemligheter och avgöra vilken av dem som kan vara lämplig för liv.
Förresten, förra året upptäckte astronomer så många som fem potentiellt beboeliga planeter utanför solsystemet! Detaljer här, missa inte det!