科学家首次探测到地球周围不可见的电场

一个包裹着地球的无形、微弱的能量场终于被探测到并测量出来。

它被称为双极场，一个在 60 多年前首次假设的电场，它的发现将改变我们研究和理解我们美丽、不断变化的世界的行为和演变的方式。

“任何有大气层的行星都应该有一个双极场，”天文学家 Glyn Collinson 说美国宇航局戈达德太空飞行中心。

“现在我们终于测量了它，我们可以开始了解它如何随着时间的推移塑造我们的星球以及其他人。”

地球不仅仅是一团在太空中惰性的泥土。它被各种各样的田野所包围。有重力场。我们了解的不多关于 Gravity，特别是考虑到它无处不在，但如果没有引力，我们就不会有行星。重力还有助于使大气紧贴表面。

还有磁场，它是由地球内部旋转的导电材料产生的，将动能转化为旋转到太空中的磁场。这保护了我们的星球免受太阳风的影响和辐射，还有助于防止大气层被吹走。

1968 年科学家描述直到太空时代，我们才注意到这种现象。飞越地球两极的航天器检测到超音速粒子风逃离地球大气层。对此最好的解释是第三个，电能场。

“它被称为双极场，它是混沌的代理人。它对抗重力，并将粒子剥离到太空中。Collinson 在视频中解释道.

“但我们以前从未能够测量这一点，因为我们没有这项技术。因此，我们构建了耐力火箭飞船去寻找这股巨大的无形力量。

以下是预期双极场的工作原理。从大约 250 公里（155 英里）的高度开始，在称为电离层，极端紫外线和太阳辐射使大气原子电离，折断带负电的电子并将原子变成带正电的离子。

较轻的电子将试图飞向太空，而较重的离子将试图沉向地面。但是等离子体环境将尝试保持电荷中性，这导致电子和离子之间出现电场以将它们拴在一起。

这被称为双极场，因为它在两个方向上起作用，离子提供向下的拉力，而电子提供向上的拉力。

结果是气氛膨胀了;增加的高度允许一些离子逃逸到太空中，这就是我们在极地风中看到的。

这个双极场将非常微弱，这就是 Collinson 和他的团队设计仪器来探测它的原因。这耐力携带这项实验的任务于 2022 年 5 月发射，达到 768.03 公里（477.23 英里）的高度，然后带着珍贵、来之不易的数据落回地球。

它成功了。它测量到的电位变化仅为 0.55 伏，但这就是我们所需要的。

“半伏特几乎不算什么——它只和手表电池一样强大。”Collinson 说.“但这恰好是解释极地风的恰到好处。”

这个电荷量足以拉动 10.6 倍重力强度的氢离子，以在地球两极上测量的超音速将它们发射到太空。

比氢离子重的氧离子也被抛得更高，与没有双极场的密度相比，高海拔地区的电离层密度增加了 271%。

更令人兴奋的是，这只是第一步。我们不知道双极场的更广泛影响，它在那里存在了多长时间，它有什么作用，以及它如何帮助塑造了我们星球及其大气层的演变，甚至可能甚至它表面的生命.

“这个磁场是地球运作方式的基本组成部分，”Collinson 说.“现在我们终于测量了它，我们实际上可以开始提出一些更大、更令人兴奋的问题。”

该研究已发表在自然界.

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