На це пішло 60 років: NASA нарешті відкрило "полярний вітер" – невловиме електричне поле Землі

Що таке "полярний вітер"

Невловимий "полярний вітер", явище, життєво важливе для розуміння атмосферної динаміки Землі. Гіпотеза про його існування була висунута понад 60 років тому. Вона пояснювала, як частинки з атмосфери Землі вилітають у космос, особливо на полюсах. Вчені вже давно вважають, що ця сила, попри свою слабкість, є такою ж важливою для нашої планети, як гравітація і магнетизм.

А тим часом Космічний корабель Boeing Starliner почав видавати загадкові звуки, які чує екіпаж МКС

Глін Коллінсон, головний дослідник місії Endurance в Центрі космічних польотів імені Годдарда NASA, описав полярний вітер як фундаментальний для роботи Землі.

Він був тут з самого початку, поряд з гравітацією і магнетизмом. І хоч воно слабке, все ж протидіє гравітації і, по суті, піднімає небо вгору,
– сказав Коллінсон у відео NASA.

Коротко про відкриття "полярного вітру": дивіться відео

Десятиліття досліджень

Перші підказки, які натякали на існування полярного вітру з'явилися наприкінці 1960-х років, коли космічні апарати виявили атмосферні частинки, що вилітали в космос на надзвукових швидкостях. Однак технології тієї епохи були недостатньо розвинені, щоб безпосередньо виявити невидиме слабке електричне поле, відповідальне за це явище.

У 2016 році Коллінсон і його команда розробили спеціалізовані датчики для вимірювання полярного вітру. Ці сенсори були запущені на борту суборбітальної ракети під час місії Endurance у травні 2022 року зі Шпіцбергенського ракетного полігону в Норвегії. Це місце, поблизу Північного полюса, забезпечило ідеальну точку спостереження для вивчення унікальних атмосферних явищ.

Запуск ракети Endurance / Фото Andøya Space/Leif Jonny Eilertsen

Під час 20-хвилинного польоту ракета Endurance піднялася на висоту 767 кілометрів, зібравши важливі дані з 518-кілометрової ділянки атмосфери. Датчики зафіксували крихітну зміну в 0,55 вольта, яку Коллінсон порівняв з силою годинникової батарейки. Попри малу величину, цього було достатньо, щоб підтвердити існування полярного вітру.

Дослідження показало, що полярний вітер починається приблизно на висоті 241 кілометр над поверхнею Землі, де атоми атмосфери розщеплюються на негативно заряджені електрони та позитивно заряджені іони. Електричне поле, що виникає в результаті, протидіє гравітації і дозволяє легшим іонам водню разом з важчими іонами кисню вилітати в космос з надзвуковою швидкістю.

Ілюстративне зображення електричного поля Землі / Візуалізація NASA

Вчені вважають, що подібні електричні поля можуть існувати на інших планетах, таких як Венера і Марс, і потенційно впливати на їхні атмосфери так само як полярний вітер на Землі.

Результати дослідження були опубліковані 28 серпня в журналі Nature.