НАСА наконец
обнаружило глобальное
электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле Земли
НАСА наконец обнаружило глобальное электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле Земли
Уровень сложности
Простой
Время на прочтение
5 мин
Количество просмотров
19
Научно-популярное Космонавтика Физика• Физика
Перевод
Автор оригинала: Miles Hatfield
Международная группа ученых• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный впервые успешно измерила с помощью суборбитальной
ракеты НАСА общепланетарное электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле, которое считается таким же
фундаментальным для Земли, как гравитационное и магнитное поля. Известное как
амбиполярное электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле, ученые• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный впервые предположили более 60 лет
назад, что оно определяет, как атмосфера• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера нашей планеты может выходить из-под
контроля над северным и южным полюсами Земли. Измерения, проведенные ракетой
НАСА «Endurance», подтвердили существование амбиполярного поля и количественно
определили его силу, выявив его роль в управлении выходом атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера и
формировании ионосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера » Ионосфера — слоя верхней атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера — в более широком смысле.
Понимание сложных движений и эволюции атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера нашей планеты дает ключ не
только к истории Земли, но и позволяет проникнуть в тайны других планет и
определить, какие из них могут быть пригодны для жизни. Работа опубликована 28
августа 2024 года, в журнале Nature.
Электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле, уносящее частицы в космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты
С конца 1960-х годов космические аппараты• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты, пролетающие над полюсами Земли• Метеорология » Климатология » Экстремальные точки Земли » Полюса Земли,
зафиксировали поток• Космонавтика » Космическая техника » Искусственный спутник Земли » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты » Спутники » Спутники связи » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты » Автоматические космические аппараты » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космонавтика СССР » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космонавтика России » Поток (космический аппарат)
• Телекоммуникации и связь » Спутники связи » Поток (космический аппарат) частиц, вылетающих из нашей атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера в космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты. Теоретики
предсказали этот поток• Космонавтика » Космическая техника » Искусственный спутник Земли » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты » Спутники » Спутники связи » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты » Автоматические космические аппараты » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космонавтика СССР » Поток (космический аппарат)
• Космонавтика » Космонавтика России » Поток (космический аппарат)
• Телекоммуникации и связь » Спутники связи » Поток (космический аппарат), который они окрестили «полярным ветром», побудив
ученых• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный изучить его и разобраться в причине его существования.
Некоторый отток частиц из нашей атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера был ожидаем. Интенсивный,
нефильтрованный солнечный свет должен был заставить некоторые частицы из
нашего воздуха улетучиться в космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты, как пар, испаряющийся из кастрюли с
водой. Но наблюдаемый полярный ветер был более загадочным. Многие частицы в
нем были «холодными» — и при этом они летели со сверхзвуковой скоростью.
«Что-то должно было вытягивать эти частицы из атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера», — говорит Глин
Коллинсон, главный исследователь• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный проекта Endurance в Центре космических
полетов НАСА имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, и ведущий автор
статьи. Ученые• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный предположили, что за этим может стоять еще не обнаруженное
электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле.
Предполагалось, что это электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле, генерируемое на субатомном уровне,
будет невероятно слабым, и его воздействие будет ощущаться лишь на расстоянии
сотен километров. В течение десятилетий его обнаружение не укладывалось в
рамки существующих технологий. В 2016 году Коллинсон и его команда занялись
изобретением нового прибора, который, по их мнению, должен был справиться с
задачей измерения амбиполярного поля Земли.
Как работает амбиполярное поле
На этом анимированном изображении показано, как фотон от Солнца сталкивается с
атомом кислорода, выбивая из него электрон. Когда атомы и молекулы теряют
электроны, они становятся положительно заряженными, превращаясь в ионы. Этот
процесс известен как ионизация.
Слабое электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле в верхних слоях атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера может уносить заряженные
частицы• Физика » Электричество » Заряженная частица
• Физика » Базовые физические понятия » Заряженная частица в космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты.
Ученые• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный предположили, что это электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле должно начинаться на высоте
около 250 километров, где атомы в нашей атмосфере• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера распадаются на отрицательно
заряженные электроны и положительно заряженные ионы.
Электроны невероятно легки — малейший толчок энергии может отправить их в
космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты. Ионы по меньшей мере в 1 836 раз тяжелее и имеют тенденцию опускаться
к земле. Если бы действовала только гравитация, то две популяции,
разделившись, со временем разбежались бы.
Но учитывая их противоположные электрические заряды, образуется электрическое
поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле, которое связывает их вместе, предотвращая разделение зарядов и
противодействуя некоторым эффектам гравитации.
На этой анимации показана коллекция частиц, ощущающих притяжение гравитации,
конкурирующее с притяжением заряженных электронов. Крупные белые ионы качаются
вниз, а маленькие фиолетовые электроны тянутся вверх. Двунаправленная природа
этой связи дает полю название: амбиполярное электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле. Амби- — это
приставка, заимствованная из латыни и означающая «оба», а воздействие поля
сильнее всего ощущается на полюсах.
Это электрическое поле• Физика » Электричество » Электростатика » Электрическое поле
• Физика » Электродинамика » Электрическое поле двунаправленное, или «амбиполярное», потому что оно
действует в обоих направлениях. Ионы тянут электроны за собой вниз, как они
тонут под действием силы тяжести. В то же время электроны поднимают ионы на
большую высоту, когда те пытаются вырваться в космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты, подобно крошечной
собачке, тянущей за поводок своего нерасторопного хозяина.
Чистый эффект амбиполярного поля заключается в увеличении высоты атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера,
поднимая некоторые ионы достаточно высоко, чтобы они могли улететь с полярным
ветром.
Запуск• Космонавтика » Космодромы ракеты из Арктики• Политика » Арктический регион
• Физико-географические регионы » Арктика
Приборы и идеи команды лучше всего подходили для суборбитального полета на
ракете, запущенной из Арктики• Политика » Арктический регион
• Физико-географические регионы » Арктика. В знак уважения к кораблю, на котором Эрнест
Шеклтон отправился в свое знаменитое путешествие в Антарктиду• Физико-географические регионы » Антарктика » Антарктида в 1914 году,
команда назвала свою миссию «Endurance» — «Выносливость». Ученые• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный взяли курс на
Шпицберген• Моря, заливы, проливы » Моря » Моря по океанам » Моря Северного Ледовитого океана » Баренцево море » Острова Баренцева моря » Шпицберген (архипелаг), норвежский• Норвегия архипелаг• Моря, заливы, проливы » Острова » Архипелаги, расположенный всего в нескольких сотнях миль
от Северного полюса• Физико-географические регионы » Арктика » Северный полюс, где находится самый северный ракетный полигон• Космонавтика » Космодромы в мире.
«Шпицберген• Моря, заливы, проливы » Моря » Моря по океанам » Моря Северного Ледовитого океана » Баренцево море » Острова Баренцева моря » Шпицберген (архипелаг) — единственный в мире ракетный полигон• Космонавтика » Космодромы, где можно пролететь сквозь
полярный ветер и провести необходимые нам измерения», — говорит Сьюзи Имбер,
космический физик из Университета Лестера• Объект организация » Организации по алфавиту » Организации на Ле » Лестерский Университет (Великобритания• Великобритания) и соавтор статьи.
11 мая 2022 года аппарат «Endurance» стартовал и поднялся на высоту 477,23
мили (768,03 км), а через 19 минут упал в Гренландское море• Дания » География Дании » Территории, зависимые от Дании » Гренландия » География Гренландии » Гренландское море. На 322-мильном
интервале высот, где он собирал данные, Endurance измерил изменение
электрического потенциала всего на 0,55 вольта.
«Полвольта — это почти ничто, это примерно как у батарейки в часах», — говорит
Коллинсон. «Но это как раз то, что нужно для объяснения полярного ветра».
Ракетный корабль Endurance стартует из Ню-Алесунда, Шпицберген• Моря, заливы, проливы » Моря » Моря по океанам » Моря Северного Ледовитого океана » Баренцево море » Острова Баренцева моря » Шпицберген (архипелаг).
Ионы водорода, наиболее распространенный тип частиц в полярном ветре,
испытывают внешнее воздействие этого поля, которое в 10,6 раза сильнее
гравитации. «Этого более чем достаточно, чтобы противостоять гравитации —
более того, этого достаточно, чтобы запустить их в космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты со сверхзвуковой
скоростью», — говорит Алекс Глоцер, научный сотрудник проекта Endurance в НАСА
Годдард и соавтор статьи.
Более тяжелые частицы также получают ускорение. Ионы кислорода на той же
высоте, погруженные в поле напряженностью в полвольта, весят в два раза
меньше. В целом, команда обнаружила, что амбиполярное поле увеличивает так
называемую «масштабную высоту» ионосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера » Ионосфера на 271 %, то есть ионосфера• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера » Ионосфера остается
более плотной на больших высотах, чем была бы без него.
«Это как конвейерная лента, поднимающая атмосферу• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера в космос• Космонавтика » Космическая техника » Космические аппараты», — добавил
Коллинсон.
Открытие «Endurance» дает множество новых путей для исследований• Объект человек » Люди по роду занятий » Учёный. Амбиполярное
поле, являющееся фундаментальным энергетическим полем нашей планеты наряду с
гравитацией и магнетизмом, возможно, постоянно формировало эволюцию нашей
атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера таким образом, который мы теперь можем начать изучать. Поскольку оно
создается внутренней динамикой атмосферы• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера, предполагается, что подобные
электрические поля существуют и на других планетах, включая Венеру и Марс.
«Любая планета с атмосферой• Астрономия » Астрономический объект » Небесные тела: Планеты » Оболочки планет » Атмосфера должна иметь амбиполярное поле», — говорит
Коллинсон. «Теперь, когда мы наконец-то измерили его, мы можем начать изучать,
как оно формировало нашу планету и другие планеты с течением времени».
