Ученые впервые обнаружили невидимое электрическое поле вокруг Земли

Ученые обнаружили невидимое, слабое энергетическое поле, окутывающее нашу планету. Оно называется амбиполярным полем, электрическим полем, гипотеза о котором была выдвинута более 60 лет назад, и его открытие изменит представления человечества об эволюции.

«Любая планета с атмосферой должна обладать амбиполярным полем, — говорит астроном Глин Коллинсон из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА. — Теперь, когда мы наконец-то измерили его, мы можем изучать, как оно формировало нашу планету и другие планеты с течением времени».

Землю окружают всевозможные поля. Есть гравитационное поле. Оно, в частности, удерживает атмосферу у поверхности планеты. Кроме того, существует магнитное поле. Оно защищает нашу планету от воздействия солнечного ветра и радиации, а также удерживает атмосферу от выдувания.

В 1968 году ученые описали явление, которое мы не могли заметить до начала космической эры. Космические аппараты, пролетавшие над полюсами Земли, обнаружили сверхзвуковой ветер частиц, вырывающихся из земной атмосферы. Лучшим объяснением этому явлению было третье, электрическое энергетическое поле.

«Оно называется амбиполярным полем. Оно противостоит гравитации и уносит частицы в космос, — объясняет Коллинсон. — Но мы никогда не могли измерить это раньше, потому что у нас не было технологий. Поэтому мы построили корабль Endurance, чтобы отправиться на поиски этой великой невидимой силы».

Вот как должно было работать амбиполярное поле. Начиная с высоты около 250 км, в слое атмосферы, называемом ионосферой, экстремальное ультрафиолетовое и солнечное излучение ионизирует атмосферные атомы, отрывая отрицательно заряженные электроны и превращая атом в положительно заряженный ион.

Более легкие электроны будут стремиться улететь в космос, а более тяжелые ионы — опуститься на землю. Но плазменная среда будет пытаться сохранить нейтральность заряда, в результате чего между электронами и ионами возникнет электрическое поле, которое свяжет их вместе. Это поле называется амбиполярным, потому что оно действует в обоих направлениях — ионы притягиваются вниз, а электроны вверх. В результате атмосфера раздувается, а увеличение высоты позволяет некоторым ионам уходить в космос.

Такое амбиполярное поле должно быть невероятно слабым, поэтому Коллинсон и его команда разработали приборы для его обнаружения. Миссия Endurance с этим экспериментом была запущена в мае 2022 года и достигла высоты 768,03 км, после чего вернулась на Землю со своими драгоценными, с таким трудом полученными данными.

Коллинсон преуспел. Он измерил изменение электрического потенциала всего на 0,55 вольта, но этого оказалось достаточно. «Полвольта — это почти ничто, это как у часовой батарейки, — говорит Коллинсон. — Но это как раз то, что нужно для объяснения полярного ветра».

Этого заряда достаточно, чтобы ионы водорода притянулись с силой, в 10,6 раз превышающей силу гравитации, и устремились в космос со сверхзвуковой скоростью, измеренной над полюсами Земли. Ионы кислорода, которые тяжелее ионов водорода, также поднимаются выше, увеличивая плотность ионосферы на больших высотах на 271% по сравнению с тем, какой была бы ее плотность без амбиполярного поля.

Это только первый шаг. Мы не знаем более широких последствий существования амбиполярного поля, как давно оно существует, что оно делает и как оно помогло сформировать эволюцию нашей планеты и ее атмосферы, а возможно, и жизнь на ее поверхности. «Это поле — ключ к разгадке того, как устроена Земля», — говорит Коллинсон.

В Западной Австралии запустили проект TeraNet, представляющий из себя инфракрасный луч для связи со спутниками. Две оптические наземные станции в стратегически расположенной сети успешно приняли лазерные сигналы с немецкого спутника. По мнению команды, это может открыть путь к увеличению пропускной способности «Космос — Земля» в сто или тысячу раз.