科學家60多年求索，地球“雙極電場”首次被探測證明

IT之家 8 月 31 日消息，美國宇航局（NASA）于 8 月 28 日發布博文，宣布首次證明地球存在雙極電場（ambipolar electric field）。

雙極電場簡介

地球在太空中并非靜止不動的一團泥土，被覆蓋各種場（fields）。重力場無處不在，讓大氣層緊貼星球表面；磁場是由地球內部旋轉的導電物質產生的，可以保護我們的星球免受太陽風和輻射的影響，還有助于防止大氣層被吹散。

科學家于 1968 年觀察到從地球南北極上空的大氣層流入太空的神秘粒子流，并稱其為“極風”（polar wind）。

科學家觀測到許多粒子都相當冷、沒有被加熱的跡象，因此提出假說，認為地球四周存在著雙極電場，是“極風”的主要推手。

雙極電場工作原理

從大約 250 公里（155 英里）的高度開始，在被稱為電離層的大氣層中，極端紫外線和太陽輻射會電離大氣中的原子，破壞帶負電荷的電子，將原子變成帶正電荷的離子。

較輕的電子會試圖飛向太空，而較重的離子則會試圖沉向地面。但等離子體環境會努力保持電荷中性，從而在電子和離子之間形成電場，將它們拴在一起。

這就是所謂的雙極電場，因為它是雙向作用的，離子提供向下的拉力，電子提供向上的拉力。其結果是大氣層膨脹；增加高度讓一些離子逃逸到太空中，這就是我們看到的極地風。

雙極電場探測

雙極電場非常微弱，美國宇航局戈達德太空飛行中心的天文學家格林?科林森（Glyn Collinson）展開了探測工作，于 2022 年 5 月發射 Endurance 號任務，飛行高度達到 768.03 公里（IT之家注：477.23 英里），然后帶著來之不易的珍貴數據返回地球。

NASA“耐力”（Endurance）項目的火箭測量結果證實了這個雙極電場的存在，并量化了其強度，測量到的電勢變化只有 0.55 伏。

這揭示了它在驅使大氣逃逸和更廣泛地塑造電離層（Ionosphere，高層大氣層）方面的作用。

NASA 表示，了解地球大氣層的復雜運動和演化不僅可以為了解地球的歷史提供線索，還可以讓我們洞悉其它行星的奧秘，并確定哪些行星可能適合生命生存。

上述研究成果于 8 月 28 日發表在《自然》（Nature）期刊上。

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