科学家60多年求索 地球“双极电场”首次被探测证明

IT之家 8 月 31 日消息，美国宇航局（NASA）于 8 月 28 日发布博文，宣布首次证明地球存在双极电场（ambipolar electric field）。

双极电场简介

地球在太空中并非静止不动的一团泥土，被覆盖各种场（fields）。重力场无处不在，让大气层紧贴星球表面；磁场是由地球内部旋转的导电物质产生的，可以保护我们的星球免受太阳风和辐射的影响，还有助于防止大气层被吹散。

科学家于 1968 年观察到从地球南北极上空的大气层流入太空的神秘粒子流，并称其为“极风”（polar wind）。

科学家观测到许多粒子都相当冷、没有被加热的迹象，因此提出假说，认为地球四周存在着双极电场，是“极风”的主要推手。

双极电场工作原理

从大约 250 公里（155 英里）的高度开始，在被称为电离层的大气层中，极端紫外线和太阳辐射会电离大气中的原子，破坏带负电荷的电子，将原子变成带正电荷的离子。

较轻的电子会试图飞向太空，而较重的离子则会试图沉向地面。但等离子体环境会努力保持电荷中性，从而在电子和离子之间形成电场，将它们拴在一起。

这就是所谓的双极电场，因为它是双向作用的，离子提供向下的拉力，电子提供向上的拉力。其结果是大气层膨胀；增加高度让一些离子逃逸到太空中，这就是我们看到的极地风。

双极电场探测

双极电场非常微弱，美国宇航局戈达德太空飞行中心的天文学家格林・科林森（Glyn Collinson）展开了探测工作，于 2022 年 5 月发射 Endurance 号任务，飞行高度达到 768.03 公里（IT之家注：477.23 英里），然后带着来之不易的珍贵数据返回地球。

NASA“耐力”（Endurance）项目的火箭测量结果证实了这个双极电场的存在，并量化了其强度，测量到的电势变化只有 0.55 伏。

这揭示了它在驱使大气逃逸和更广泛地塑造电离层（Ionosphere，高层大气层）方面的作用。

NASA 表示，了解地球大气层的复杂运动和演化不仅可以为了解地球的历史提供线索，还可以让我们洞悉其它行星的奥秘，并确定哪些行星可能适合生命生存。

上述研究成果于 8 月 28 日发表在《自然》（Nature）期刊上。