I 1960'erne antog forskerne først, at der eksisterede et ambipolært elektrisk felt, der kontrollerer udsivningen af Jordens atmosfære ud i det ydre rum. Årsagen til antagelsen var strømmen af partikler «strømmende» fra atmosfæren ved polerne. Denne «polarvind» var et alvorligt mysterium, da partiklerne inde i den bevægede sig med supersoniske hastigheder og samtidig var kolde. Nu, takket være observationer foretaget ved hjælp af NASAs suborbitale raket, der blev opsendt som en del af Endurance-missionen, er den ambipolære felthypotese blevet bekræftet. Dette elektriske felt anses for at være lige så fundamentalt for vores planet som dets bedre kendte magnetiske og gravitationsfelter, og ved at studere det håber forskerne bedre at kunne forstå, hvordan Jordens atmosfære har udviklet sig, og hvad der sker med den i dag. Vi fortæller dig detaljerne!
Forskere fra NASA har opdaget et elektrisk felt i planetarisk skala rundt om Jorden, som kaster partikler af Jordens atmosfære ud i rummet. Billede: www.thebrighterside.news
Polarvindener en konstant strøm af ladede partikler ud i rummet, der opstår over Jordens poler.
Indhold< /p>
- 1 Partikelflow
- 2 Nyt elektrisk felt
- 3 NASA Endurance-mission
- 4 Hvad er det næste?
Partikelstrøm
Siden slutningen af 1960'erne har rumfartøjer, der flyver over jordens poler, registreret strømmen af partikler, der forlader atmosfæren ud i rummet. I de år tillod forskerne en lille “udstrømning af luft” Jordens atmosfære ud i det ydre rum, da intenst, ufiltreret sollys ville lette dette, som damp, der fordamper fra en gryde med vand.
Den observerede polarvind var dog mere mystisk – mange af partiklerne inde i den var kolde og bevægede sig med supersonisk hastighed. Så foreslog forskerne, at det kunnetrække partikler ud i rummetendnu ikke opdaget elektrisk felt.
Det tog videnskabsmænd mange år at opdage og måle Jordens ambipolære felt. Billede: i.gadgets360cdn.com
Fysikere mente, at det skulle være utroligt svagt og vises i en afstand af omkring 250 kilometer over planetens overflade. Ak, for at opdage et hypotetisk elektrisk felt krævedes der kraftfulde teknologier, som simpelthen ikke eksisterede i disse år. Heldigvis begyndte et team af forskere fra NASA i 2016 at arbejde på opfindelsen af en passende enhed.
For endnu flere interessante artikler om de seneste opdagelser inden for astronomi og fysik, læs på vores kanal i Yandex.Zen – de offentliggøres regelmæssigt der artikler, der ikke er på webstedet!
Nyt elektrisk felt
I vores planets ionosfære, i en højde af omkring 250 kilometer, nedbrydes atomer til negativt ladede elektroner og positivt ladede ioner. Lad os huske, at elektroner er utroligt lette – selv det mindste energiudbrud kan sende dem ud i rummet. Ioner er mindst 1836 gange tungere og synker som regel til overfladen.
Hvis kun tyngdekraften virkede på dem, så ville begge populationer af partikler bevæge sig væk fra hinanden over tid. Deres modsatrettede elektriske ladninger resulterede imidlertid i dannelsen af et elektrisk felt, der binder dem sammen og forhindrer enhver ladningsadskillelse. Desuden modvirker det nogle gravitationseffekter.
Jordens ambipolære felt «virker» i begge retninger – op og ned. Billede: techspot.com
«Ny» Det elektriske felt har fået sit navn fra dets todirektionalitet eller «ambipolaritet», da det «virker» i begge retninger. Det betyder, at ionerne, når de sænkes under påvirkning af tyngdekraften, tiltrækker elektroner mod sig selv, og elektronerne løfter til gengæld ionerne til større højder og forsøger desperat at flygte ud i rummet.
>< p>Nettoeffekten af det ambipolære felt er at øge atmosfærens højde, hvilket får nogle ioner til at stige højt nok til at undslippe med polarvinden, forklarer NASA-forskere.
NASA Endurance Mission
h2>< p>For at finde ud af polarvindens oprindelse og studere det ambipolære felt i detaljer opsendte forskere i 2022 en Endurance-raket fra et teststed på Spitsbergen nær Nordpolen og sendte den 768,03 kilometer over jorden, før den landede i Grønlandshavet 19 minutter senere. “Svalbard er det eneste missilteststed i verden, hvor du kan flyve gennem polarvinden og tage de nødvendige målinger,” sagde Susie Imber, fysiker ved University of Leicester.
Endurance-missionen indsamlede data. i 518 års flyvning og detekterede en lille spændingsændring (med 0,55 volt), hvilket omtrent svarer til afladningen af urets batteri. Det er dog denne spændingsforskel, der presser brintioner – de mest almindelige partikler i solvinden – med en kraft, der er 10,6 gange større end tyngdekraften.
Ved at studere det ambipolære felt håber forskerne bedre at kunne forstå, hvordan Jordens atmosfære har udviklet sig, og hvordan den opfører sig i dag. Billede: images.twnmm.com
Denne forskel var mere end nok til at trodse tyngdekraften – nok til at sende atmosfæriske partikler ud i rummet med supersoniske hastigheder. Tungere partikler får også momentum. Iltioner i samme højde, nedsænket i dette halvspændingsfelt, vejer halvt så meget, siger medforfatter Alex Glocer, en Endurance-projektforsker ved NASA, i en erklæring.
Samlet set fandt forskerne ud af, at det ambipolære felt øger den såkaldte skalahøjde af ionosfæren med 271 %. Det betyder, at ionosfæren forbliver tættere i højere højder, end den ville være uden den. Du kan læse resultaterne af arbejde, der bekræfter hypotesen fra 1960'erne i tidsskriftet Nature.
Dette er interessant: Når Jorden erhvervede et magnetfelt, vil du blive overrasket
Hvad er det næste ?
Nu hvor eksistensen af et ambipolært felt er blevet bevist, vil videnskabsmænd studere det yderligere for at forstå, hvordan det har ændret Jordens atmosfære gennem hele vores planets eksistens. Forskere forventer også at finde lignende elektriske felter i atmosfæren på planeter som Venus og Mars.
Vores planet har et ambipolært elektrisk felt, der sender en strøm af ladede partikler fra atmosfæren ud i rummet. Billede: svs.gsfc.nasa.gov
Hele pointen er, at enhver planet med en atmosfære skal have et ambipolært felt og forstå de komplekse bevægelser og udviklingen af Jordens atmosfære giver nøglen til dens historie. Desuden vil dette elektriske felt give forskere mulighed for at lære andre planeters hemmeligheder og afgøre, hvilke af dem der kan være egnede til liv.
Forresten, sidste år opdagede astronomer så mange som fem potentielt beboelige planeter udenfor. solsystemet! Detaljer her, gå ikke glip af det!