NASA首次探测到覆盖地球的“双极电场”

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來源:大紀元




科学家首次成功侦测到地球的双极电场，也就是覆盖全球的微弱电场。（NASA视频截图）

【大纪元2024年08月30日讯】（大纪元记者陈俊村报导）科学家在六十多年前首次提出地球四周有电场的假设。如今，他们首次成功探测到地球的双极电场（ambipolar electric field），也就是覆盖全球的微弱电场，它与地球的重力场和磁场一样重要。

美国国家航空航天局（NASA）在8月28日指出，藉由该局的次轨道火箭观测结果，一个国际研究小组首次成功测量了整个地球范围的电场。对地球来说，该电场被认为与重力场和磁场一样重要。

科学家在上个世纪60年代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）。其中许多粒子都相当冷、没有被加热的迹象。他们因此提出假设，地球四周存在着双极电场，是“极风”的主要推手。

现在，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。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戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）的天文学家暨“耐力”项目的首席调查员柯林森（Glyn Collinson）说：“任何有大气层的行星应该都有双极电场。现在，我们终于测量到它。我们可以开始了解它如何随着时间的推移塑造我们的行星和其它星球。”

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。

双极电场如何运作？

科学家推测，双极电场应该始于距离地表大约250公里的高度，大气中的原子在此分解成带负电的电子和带正电的离子。

由于电子非常轻，最微量的能量冲击就能将它们射向太空，而离子的重量至少为电子的1,836倍，往往会沉向地面。如果仅靠重力作用，电子和离子一旦分开就会随时间逐渐疏远。但因为电子和离子带有相反电荷，所以会形成电场束缚彼此并抵消一些重力影响。

该电场是双向或双极性的，因为它在两个方向上起作用。当离子因重力而下沉时，它们会将电子拉向下方。与此同时，当电子试图逃逸到太空时，它们会将离子提升到更高的高度。

该电场的净效应能延伸大气层的高度，使一些离子提升到足以逃向太空的高度，进而形成人们看到的“极风”。

“耐力”项目的科学家格洛瑟（Alex Glocer）说，氢离子是“极风”中最丰富的粒子类型，它们受到来自双极电场的向外力，其强度是重力的10.6倍。这足以对抗重力，甚至将它们以超音速向上射到太空中。

而较重的粒子也会受到该电场的提升。在同一高度，受电场影响的氧离子的重量只有原来的一半。

总的来说，研究人员发现，双极电场使电离层的标高（scale height）增加了271%。