Как маленькая батарейка раскрыла тайну земного электрического поля

Американские учёные из NASA впервые обнаружили электрическое поле планетарного масштаба вокруг Земли, подтвердив теорию, выдвинутую более 60 лет назад. Это открытие, опубликованное в журнале Nature, описывает явление, известное как амбиполярное электрическое поле, которое теперь признано третьим глобальным полем нашей планеты, наряду с гравитационным и магнитным.

Фото: nasa.gov by NASA, CC0

Амбиполярное электрическое поле образуется в ионосфере, расположенной на высоте от 60 до 300 километров над поверхностью Земли. В этой области ультрафиолетовое излучение Солнца воздействует на атомы, превращая их в ионы и создавая слабое электрическое поле вокруг планеты.

Хотя намеки на существование этого поля были впервые обнаружены еще в 1968 году, когда космические аппараты зафиксировали полярный ветер — потоки частиц, вырывающиеся из атмосферы в космос, — лишь сейчас удалось подтвердить его существование.

Чтобы детально изучить природу полярного ветра, ученые запустили ракету Endurance с полигона на Шпицбергене, которая достигла высоты 768,03 км и спустя 19 минут приводнилась в Гренландском море. Датчики аппарата зафиксировали незначительное изменение напряжения в 0,55 вольта, что соответствует напряжению обычной батарейки для часов.

Однако даже такое небольшое изменение напряжения достаточно, чтобы разогнать ионы водорода — наиболее распространенные частицы в солнечном ветре — до сверхзвуковой скорости, выбрасывая их в космос с силой в 10,6 раз превышающей гравитацию Земли.

Открытие амбиполярного электрического поля не только расширяет наше понимание процессов, происходящих в околоземном пространстве, но и может помочь в изучении аналогичных явлений на других планетах, таких как Марс и Венера.

Уточнения

Электри́чество (от лат. electricus, далее из др.-греч. ἤλεκτρον) — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гильбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами.