دانشمندان برای اولین بار میدان الکتریکی نامرئی را در اطراف زمین کشف کردند

تبریز امروز:

نوشته میشل استار

تصویر زمین از ایستگاه فضایی بین المللی در سال 2003. (ناسا)
یک میدان انرژی نامرئی و ضعیف که در اطراف سیاره ما زمین پیچیده شده است سرانجام شناسایی و اندازه گیری شد.  میدان الکتریکی نامرئی میدان دوقطبی نامیده می شود، میدان الکتریکی که برای اولین بار بیش از 60 سال پیش فرضیه شد و کشف آن نحوه مطالعه و درک رفتار و تکامل دنیای زیبا و همیشه در حال تغییر ما را تغییر خواهد داد. گلین کالیسون، ستاره شناس از مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا، می گوید: «هر سیاره ای با جو باید میدان دوقطبی داشته باشد. اکنون که در نهایت آن را اندازه گیری کرده ایم، می توانیم یاد بگیریم که چگونه سیاره ما و سایرین را در طول زمان شکل داده است.

زمین فقط یک لکه خاک نیست که در فضا بی اثر باشد. اطراف آن را انواع زمین ها احاطه کرده اند. میدان گرانش وجود دارد. ما چیز زیادی در مورد گرانش نمی دانیم، به خصوص با توجه به اینکه چقدر در همه جا حاضر است، اما بدون گرانش، سیاره ای نخواهیم داشت. جاذبه همچنین کمک می کند تا اتمسفر در برابر سطح صاف بماند.

همچنین میدان مغناطیسی وجود دارد که توسط مواد چرخشی و رسانا در داخل زمین ایجاد می شود و انرژی جنبشی را به میدان مغناطیسی تبدیل می کند که به فضا می چرخد. این سیاره ما را از اثرات باد و تشعشعات خورشیدی محافظت می کند و همچنین به جلوگیری از وزش جو کمک می کند.

قطب شمال زمین، همانطور که توسط Endurance دیده می شود. رگه ها در آسمان از شعله ور شدن لنز هستند. (ناسا)
در سال 1968، دانشمندان پدیده ای را توصیف کردند که تا عصر فضا نمی توانستیم متوجه آن شویم. فضاپیمایی که بر فراز قطب های زمین پرواز می کرد، باد مافوق صوت متشکل از ذرات در حال فرار از جو زمین را شناسایی کرد. بهترین توضیح برای این موضوع سومین میدان انرژی الکتریکی بود.

کالیسون در ویدئویی توضیح می دهد: "این میدان دوقطبی نامیده می شود و عامل هرج و مرج است. با گرانش مقابله می کند و ذرات را به فضا می برد."

"اما ما قبلا هرگز نتوانسته ایم این را اندازه گیری کنیم، زیرا ما فناوری آن را نداشتیم. بنابراین، کشتی موشکی Endurance را ساختیم تا به دنبال این نیروی نامرئی بزرگ باشیم."

در اینجا انتظار می رفت که میدان دوقطبی چگونه کار کند. با شروع از ارتفاع حدود 250 کیلومتری (155 مایل)، در لایه ای از جو به نام یونوسفر، تابش شدید فرابنفش و خورشید اتم های جو را یونیزه می کند، الکترون های دارای بار منفی را می شکند و اتم را به یونی با بار مثبت تبدیل می کند.

الکترون‌های سبک‌تر سعی می‌کنند به فضا پرواز کنند، در حالی که یون‌های سنگین‌تر سعی می‌کنند به سمت زمین غرق شوند. اما محیط پلاسما سعی می‌کند خنثی بودن بار را حفظ کند، که منجر به ظهور میدان الکتریکی بین الکترون‌ها و یون‌ها می‌شود تا آنها را به هم متصل کند. این میدان دوقطبی نامیده می‌شود زیرا در هر دو جهت کار می‌کند، به طوری که یون‌ها کششی به سمت پایین و الکترون‌ها به سمت بالا را تامین می‌کنند.

نتیجه این است که جو پف کرده است. افزایش ارتفاع اجازه می دهد تا برخی از یون ها به فضا فرار کنند، چیزی که در باد قطبی می بینیم.

این میدان دوقطبی فوق‌العاده ضعیف خواهد بود، به همین دلیل است که کالیسون و تیمش ابزاری برای تشخیص آن طراحی کردند. ماموریت فضای پیمای استقامت، حامل این آزمایش، در می 2022 پرتاب شد و به ارتفاع 768.03 کیلومتری (477.23 مایل) رسید و قبل از اینکه با داده های ارزشمند و سخت به دست آمده به زمین بازگردد. موفق شد. تغییر پتانسیل الکتریکی فقط 0/55 ولت را اندازه گیری کرد - اما این تنها چیزی بود که لازم بود. کالیسون می‌گوید: «نیم ولت تقریباً هیچ چیزی نیست - قدرت آن فقط به اندازه باتری ساعت است. اما این مقدار مناسبی برای توضیح باد قطبی است.

این مقدار بار برای کشیدن یون های هیدروژن با قدرت 10.6 برابر گرانش کافی است و آنها را با سرعت مافوق صوت اندازه گیری شده بر فراز قطب های زمین به فضا پرتاب می کند.

یون‌های اکسیژن، که سنگین‌تر از یون‌های هیدروژن هستند، بالاتر می‌روند و چگالی یونوسفر را در ارتفاعات بالا تا ۲۷۱ درصد در مقایسه با چگالی آن بدون میدان دوقطبی افزایش می‌دهند، .

هیجان انگیزتر این است که این فقط اولین قدم است. ما از پیامدهای گسترده‌تر میدان دوقطبی، مدت زمانی که در آنجا بوده، چه می‌کند و چگونه به شکل‌گیری تکامل سیاره ما و جو آن و احتمالاً حتی حیات روی سطح آن کمک کرده است، نمی‌دانیم.

کالیسون می‌گوید: «این میدان بخشی اساسی از روش کار زمین است. "و اکنون ما در نهایت آن را اندازه گیری کرده ایم، می توانیم در واقع شروع به پرسیدن برخی از این سوالات بزرگتر و هیجان انگیز کنیم."

این تحقیق در Nature منتشر شده است.