لأول مرة.. اكتشاف مجال كهربائي غير مرئي حول الأرض

تمكّن فريق من الباحثين من قياس حقل طاقة ضعيف غير مرئي يحيط بكوكب الأرض، يُطلق عليه الحقل الثنائي القطب.

لأول مرة.. اكتشاف مجال كهربائي غير مرئي حول الأرض
صورة تعبيرية / Adastra / Gettyimages.ru
وفي عام 1968، وصف العلماء ظاهرة لم نكن لنلاحظها حتى عصر الفضاء. فقد اكتشفت المركبات الفضائية التي تحلق فوق قطبي الأرض، رياحا تفوق سرعة الصوت من الجسيمات "تهرب من الغلاف الجوي للأرض". وكان أفضل تفسير لذلك هو وجود مجال طاقة كهربائية.

ويقول عالم الفلك، غلين كولينسون، من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا: "يجب أن يكون لأي كوكب له غلاف جوي، حقل ثنائي القطب. الآن بعد أن قمنا بقياسه أخيرا، يمكننا أن نبدأ في تعلم كيف شكّل كوكبنا بمرور الوقت".

وأوضح فريق البحث أن العملية تبدأ على ارتفاع حوالي 250 كم، في طبقة من الغلاف الجوي تسمى الغلاف الأيوني، حيث تعمل الأشعة فوق البنفسجية والشمسية الشديدة على تأين الذرات الجوية، ما يؤدي إلى انفصال الإلكترونات المشحونة سلبا وتحويل الذرة إلى أيون مشحون إيجابيا.

وبهذه الحالة، تحاول الإلكترونات الأخف وزنا الطيران إلى الفضاء، بينما ستحاول الأيونات الأثقل وزنا بالانجراف نحو الأرض، لكن بيئة البلازما ستحاول الحفاظ على حياد الشحنة، ما يؤدي إلى ظهور مجال كهربائي بين الإلكترونات والأيونات لربطها معا.

ويُطلق على هذا المجال اسم المجال الثنائي القطب، لأنه يعمل في كلا الاتجاهين، حيث توفر الأيونات قوة جذب إلى الأسفل والإلكترونات قوة جذب إلى الأعلى.

ونظرا لضعف هذا المجال الثنائي القطب، صمم كولينسون وفريقه أجهزة للكشف عنه. وانطلقت مهمة Endurance في مايو 2022، ووصلت إلى ارتفاع 768.03 كم قبل أن تعود إلى الأرض ببياناتها الثمينة.

ونجحت المهمة في قياس التغيّر في الجهد الكهربائي بمقدار 0.55 فولت فقط.

ويقول كولينسون: "نصف فولت لا يكاد يكون شيئا. إنه قوي مثل بطارية الساعة فقط. لكن هذا هو المقدار المناسب لتفسير الرياح القطبية. هذا المجال جزء أساسي من الطريقة التي تعمل بها الأرض. والآن بعد أن قمنا بقياسه، يمكننا أن نبدأ في طرح بعض هذه الأسئلة الأكبر والأكثر إثارة".

نشرت الدراسة في مجلة Nature.

المصدر: ساينس ألرت