ناسا اولین اندازه‌گیری موفق میدان الکتریکی آمبیپولار زمین را انجام داد
با استفاده از مشاهدات موشک زیر مداری ناسا، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان برای اولین بار موفق به اندازه‌گیری میدان الکتریکی جهانی شده‌اند که به اندازه جاذبه و میدان مغناطیسی زمین بنیادی است.
این میدان که میدان الکتریکی آمبیپولار نامیده می‌شود، بیش از ۶۰ سال پیش توسط دانشمندان فرضیه‌سازی شده بود که فرآیند فرار اتمسفری از قطب‌های شمالی و جنوبی زمین را هدایت می‌کند.
اندازه‌گیری‌های موشک مأموریت استقامتی ناسا وجود میدان آمبیپولار را تأیید کرده و قدرت آن را کمی کرده است و نقش آن در فرار اتمسفری و شکل‌دهی یونوسفر، لایه‌ای از اتمسفر بالا، را به صورت گسترده‌تری آشکار کرده است.
کشف طولانی مدت انتظار
از اواخر دهه ۱۹۶۰، فضاپیماهایی که از روی قطب‌های زمین عبور می‌کردند، جریانی از ذرات را شناسایی کردند که از اتمسفر به فضا فرار می‌کرد. نظریه‌پردازان این جریان خروجی را پیش‌بینی کردند و آن را «باد قطبی» نامیدند که باعث تحقیقات برای درک علل آن شد.
برخی میزان خروجی از اتمسفر انتظار می‌رفت. نور آفتاب شدید و فیلتر نشده باید باعث می‌شد برخی از ذرات هوا به فضای خارج فرار کنند، مانند بخاری که از قابلمه آب تبخیر می‌شود.
اما باد قطبی مشاهده شده بیشتر مرموز بود. بسیاری از ذرات درون آن سرد بودند و نشانه‌ای از گرم شدن نداشتند، اما با سرعت‌های مافوق صوت حرکت می‌کردند.
«چیزی باید این ذرات را از اتمسفر بیرون می‌کشید» گفت گلین کالینسون، محقق اصلی مأموریت استقامت در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در گرینبلت، مریلند، و نویسنده اصلی مقاله. دانشمندان به یک میدان الکتریکی که هنوز کشف نشده بود مظنون شدند.
میدان الکتریکی فرضی، که در مقیاس زیراتمی تولید می‌شود، انتظار می‌رفت بسیار ضعیف باشد و اثرات آن فقط در صدها مایل احساس شود. برای دهه‌ها، تشخیص آن فراتر از محدودیت‌های تکنولوژی موجود بود. در سال ۲۰۱۶، کالینسون و تیمش دستگاه جدیدی اختراع کردند که فکر می‌کردند قادر به اندازه‌گیری میدان آمبیپولار زمین است.
میدان آمبیپولار
یک میدان الکتریکی ضعیف در اتمسفر بالا ممکن است ذرات شارژ شده را به فضا ببرد.
دانشمندان نظریه‌پردازی کرده‌اند که این میدان الکتریکی باید در حدود ۱۵۰ مایل (۲۵۰ کیلومتر) ارتفاع شروع شود، جایی که اتم‌ها در اتمسفر ما به الکترون‌های منفی و یون‌های مثبت تجزیه می‌شوند.
الکترون‌ها به شدت سبک هستند – کوچک‌ترین انرژی می‌تواند آن‌ها را به فضای خارج بفرستد. یون‌ها حداقل ۱۸۳۶ برابر سنگین‌تر هستند و تمایل به پایین آمدن دارند.
اگر فقط جاذبه فعال می‌بود، دو جمعیت، پس از جدا شدن، با گذشت زمان از هم دور می‌شدند. اما آن‌ها بارهای الکتریکی مخالف خود را دریافت کرده و میدان الکتریکی تشکیل شده که آن‌ها را به هم متصل می‌کند و از جدا شدن بارها جلوگیری می‌کند و اثرات جاذبه را مقابله می‌کند.
این میدان الکتریکی دو جهته، یا "آمبیپولار" است، زیرا در هر دو جهت کار می‌کند. یون‌ها الکترون‌ها را به پایین می‌کشند همان‌طور که با جاذبه پایین می‌آیند.
همزمان، الکترون‌ها یون‌ها را به ارتفاعات بیشتری می‌برند چون می‌کوشند به فضا فرار کنند، مانند یک سگ کوچک که قلاده صاحب خواب‌آلود خود را می‌کشد.
اثر خالص میدان آمبیپولار افزایش ارتفاع اتمسفر است، برخی از یون‌ها را به اندازه‌ای بالا می‌برد که با باد قطبی فرار کنند.
کشف استقامت راه‌های جدید بسیاری برای اکتشاف باز کرده است.
میدان آمبیپولار به همراه جاذبه و مغناطیس یک میدان انرژی بنیادی از سیاره ماست. ممکن است به طور مداوم تکامل اتمسفر ما را به روش‌هایی که اکنون می‌توانیم شروع به کاوش کنیم، شکل داده باشد.
از آنجایی که دینامیک داخلی یک اتمسفر آن را ایجاد می‌کند، میدان‌های الکتریکی مشابهی ممکن است در سیارات دیگر از جمله زهره و مریخ وجود داشته باشند.
