Dünya’nın Elektriksel Alanı: Ambipolar Alanın Keşfi
Dünya’nın çevresini saran elektriksel alan, onlarca yıllık araştırmaların ardından nihayet tespit edilip ölçülmeyi başardı. NASA, ambipolar olarak adlandırılan bu alanın, yerçekimi ve manyetik alan kadar önemli bir rol oynadığını vurguluyor. Dünya’nın dönüş hızı ve kutupsal geometrisi nedeniyle, Kuzey ve Güney kutuplarındaki elektrik yüklü parçacıklar düzenli olarak uzaya karışıyor. Güneş’ten gelen ışınların, Dünya atmosferindeki parçacıkları ısıtarak uzaya kaçmalarına neden olması, kutup rüzgarı olarak bilinen bu olayı daha da anlamlı kılıyor.
Ancak, bugüne kadar gerçekleştirilen birçok inceleme sonucunda, kaçan parçacıkların çoğunun beklenenden çok daha soğuk olduğu gözlemlenmişti. Bu durum, bilim insanlarını uzun yıllardır Güneş dışında başka bir mekanizmanın da etkili olduğunu düşünmeye yönlendirdi. 1960’TAN BERİ… 1960’lı yıllardan beri, gezegenimizi çevreleyen bir elektriksel alanın var olduğu öne sürülüyordu. Atmosferdeki atomların, yerden 250 kilometre kadar yükseklikte negatif yüklü elektronlar ve pozitif yüklü iyonlara ayrışması nedeniyle, ambipolar elektriksel alanın yerkabuğunun üst kısmından değil, daha yüksekten başladığı tahmin ediliyordu. Ancak, bu alanın varlığına dair somut bir kanıt bulunamamıştı.
NASA’nın Endurance görevindeki araştırmacılar, Kuzey Kutbu yakınlarından fırlatılan bir roketle ilk kez ambipolar alanı tespit edip, bu alanın kuvvetini ölçmeyi başardılar.
Yarım Volt ve Kutup Rüzgarı
Mayıs 2022’de Arktik Okyanusu’ndaki Svalbard’dan fırlatılan roket, 768 kilometre yüksekliğe ulaştı ve 19 dakika sonra Grönland Denizi’ne düştü. Yaklaşık 518 kilometre yükseklikte veri toplayan araç, elektrik potansiyelinde 0,55 voltluk bir değişim kaydetti. Elde edilen bulgular, önde gelen hakemli dergi Nature‘da 28 Ağustos Salı günü yayımlandı ve bu sayede kutup rüzgarının arkasındaki uzun yıllardır çözülemeyen süreç aydınlatılmış oldu. Makalenin başyazarı Glyn Collinson, “Yarım volt neredeyse hiçbir şey değil; sadece bir saat pili kadar güçlü” diyerek ekliyor: “Ama kutup rüzgarını açıklayan doğru miktar bu.”
Hidrojen iyonları, kutup rüzgarında en fazla bulunan parçacık türü. Bu iyonlar, ambipolar alan tarafından yerçekiminden 10,6 kat daha güçlü bir dış kuvvete maruz kalıyor. Bu durum, atmosferi uzaya doğru kaldıran bir taşıma bandı etkisi yaratıyor. Ayrıca, benzer bir elektriksel alanın Mars ve Venüs gibi gezegenlerde de mevcut olduğu düşünülüyor.
İyonosferde Neler Oluyor?
Bilim insanları, bu yarım voltluk alanın Dünya’nın üst atmosferindeki iyonosfer tabakasını da şekillendirdiğini keşfettiler. Bu katmanda, hidrojenden daha ağır olan oksijen iyonları, ambipolar alanın etkisiyle yükseliyor ve iyonosferin üst kısımlarındaki yoğunluğu %271 oranında artırıyor. Glyn Collinson, “Atmosferi olan herhangi bir gezegenin ambipolar alanı olmalı…” diyerek bu konudaki düşüncelerini paylaşıyor. “Artık bunu nihayet ölçebildiğimize göre, gezegenimizi ve diğerlerini zaman içinde nasıl şekillendirdiğini öğrenmeye başlayabiliriz.”
Çalışmanın ortak yazarı Alex Glocer ise, bu keşfin önemini vurgularken şu ifadeleri kullanıyor: “Bu, yerçekimine karşı koymak, hatta parçacıkları süpersonik hızlarda uzaya fırlatmak için fazlasıyla yeterli…”