"Так же важно, как гравитация": ученые обнаружили невидимое электрическое поле, окружающее Землю
С тех пор как в XVII веке было открыто земное притяжение, ученые продолжают исследовать силы, которые влияют на нашу планету. Науке уже давно известно про гравитацию и магнитное поле. Недавно специалисты из НАСА открыли еще один невидимый слой, окружающий Землю. Его назвали "амбиполярным электрическим полем". Оно так же важно, как гравитация. Мы подробно расскажем об этом открытии.
Необычные явления над полюсами
В 1960-е годы люди начали совершать полеты в космос. Уже тогда ученые стали замечать, что над земными полюсами наблюдаются необычные явления.
Когда космические корабли пролетали над полюсами, их внезапно подхватывал странный сверхзвуковой ветер. Он состоял из заряженных частиц, которые вырывались из атмосферы.
Ученые называли этот феномен "полярным ветром". Он известен науке уже более 50 лет. Однако до недавнего времени специалисты не находили объяснения этому явлению.
В те годы науке было известно, что некоторые частицы могут нагреваться нефильтрованными солнечными лучами. Они вылетают из атмосферы подобно тому, как выходит пар из котла с кипятком.
Но существовало и более загадочное явление. В составе "полярного ветра" обнаруживались ионы водорода. Они перемещались со сверхзвуковой скоростью, но при этом оставались холодными.
Это явление не поддавалось никакому объяснению. Ученые предположили, что существует некая сила, которая вытягивает заряженные частицы из атмосферы.
Гипотеза
Специалисты выдвинули гипотезу, что на уровне 250 км над поверхностью Земли существует электрическое поле, которое окружает всю планету. Оно и выталкивает заряженные частицы из атмосферы.
На высоте 250 км происходит распад атомов в атмосфере. Они распадаются на положительно заряженные электроны и ионы с отрицательным зарядом.
Ученые предположили, что существует электрическое поле, которое приводит эти частицы в движение. Его назвали "амбиполярным электрическим полем". Под его действием электроны тянут ионы вверх против силы гравитации. Таким образом поток заряженных частиц выходит за пределы атмосферы.
Однако до недавних пор не существовало способа измерения этого гипотетического электрического поля. Поэтому не было возможности подтвердить его существование.
Начало исследования
С 2016 года специалисты НАСА работали над созданием ракеты для проведения измерений. Она должна была определять очень малую разницу напряжений между участками, находящимися на расстоянии сотен километров друг от друга. Если такая разница существует, то это стало бы доказательством существования амбиполярного электрического поля.
К 2022 году такая ракета была создана. Чтобы провести исследование, ученые из НАСА отправились на остров Шпицберген (Норвегия). Он находится в нескольких сотнях километров от Северного полюса.
Такое далекое путешествие было необходимостью. Ведь остров Шпицберген - единственный регион на планете, где есть шанс обнаружить амбиполярное электрическое поле.
В областях около полюсов магнитное поле имеет свои особенности. Здесь создаются разомкнутые силовые линии. Они не образуют замкнутый круг, а уходят прямо в космическое пространство. По этим линиям поднимаются электроны. Они двигаются под действием собственного теплового давления. Поэтому обнаружить движение заряженных частиц можно только на полюсах Земли.
Запуск ракеты
Проведение исследования с помощью ракеты для проведения измерений было сопряжено со многими трудностями. Силовые линии поля не стоят на одном месте. Они находятся в непрерывном движении.
У исследователей была только одна попытка запустить ракету. Если бы они это сделали в неподходящий момент, то эксперимент мог провалиться. Ситуация осложнялась тем, что на острове началась снежная буря.
Несмотря на все трудности, 11 мая 2022 года состоялся запуск ракеты. Она поднялась на высоту 768 км, а через 19 минут приводнилась в Гренландском море. За это время устройство собирало данные.
Результаты
На высоте 518 км ракета зарегистрировала потенциал электрического заряда 0,55 вольта. На первый взгляд такая величина крайне мала. Но этой силы вполне достаточно, чтобы объяснить появление "полярных ветров" и доказать существование амбиполярного электрического поля.
Если принять во внимание всю поверхность Земли, то на такой огромной территории эта сила способна поднять ионизированный слой атмосферы (ионосферу) на 271 %.
Эту силу можно сравнить с конвейерной лентой, которая поднимает ионизированные частицы в космос.
Как это повлияло на развитие Земли
Амбиполярное электрическое поле было открыто недавно. Поэтому ученые пока не могут точно сказать, какую роль оно сыграло в развитии нашей планеты. Но предполагается, что это влияние было огромным.
Специалисты предполагают, что именно это поле повлияло на то, что на нашей планете есть вода, которая отсутствует на Венере и Марсе.
В 2016 году ученые исследовали ионосферу Венеры. Выяснилось, что она генерирует электрический потенциал 10 вольт вокруг планеты. Это значительно больше, чем у Земли.
Когда-то на Венере была вода. Но под влиянием мощного амбиполярного поля ионы водорода вылетали в космическое пространство. Этот процесс продолжался очень долгое время. В результате Венера полностью лишилась воды. Сейчас она выглядит как бесплодная пустошь, непригодная для жизни.
Амбиполярное электрическое поле Земли гораздо слабее. Поэтому здесь сохранилась вода. Эта сила могла повлиять и на другие факторы, которые сделали нашу планету пригодной для жизни в долгосрочной перспективе.
Ученым еще предстоит провести много исследований, чтобы установить роль амбиполярного электрического поля в развитии Земли и других планет.