Kosmiczna tajemnica wiatru polarnego

Od lat 60. XX wieku umieszczane na rakietach instrumenty pomiarowe rejestrowały ponad biegunami strumienie jonów wodoru uciekające z rejonów arktycznych w zewnętrzną przestrzeń. Fenomen ten określono mianem wiatru polarnego, przez analogię do wiatru słonecznego, działającego zasadniczo podobnie, chociaż na nieporównywalnie większą skalę

Zagadka nierozwiązana od 60 lat

Od daw­na wie­dzia­no, że inten­syw­ne pro­mie­nio­wa­nie sło­necz­ne potra­fi pod­grze­wać czą­stecz­ki w gór­nych war­stwach atmos­fe­ry, dopro­wa­dza­jąc do ich odpa­ro­wa­nia, te ato­my jed­nak były zim­ne, i mimo to pędzi­ły w nie­bo z pręd­ko­ścią dwu­krot­nie więk­szą od dźwię­ku. Podej­rze­wa­no zatem, że gigan­tycz­ne fon­tan­ny pla­zmy musi napę­dzać jakiś inny mecha­nizm – nie­zna­ne wte­dy jesz­cze pole elek­trycz­ne. Było ono tak sła­be, że przez kil­ka następ­nych dzie­się­cio­le­ci wykry­cie go prze­kra­cza­ło ówcze­sne moż­li­wo­ści tech­no­lo­gicz­ne. Kon­cep­cja pola elek­trycz­ne­go Zie­mi pozo­sta­wa­ła zatem jedy­nie nie­po­twier­dzo­ną hipotezą.

Pierw­szą prak­tycz­ną prze­słan­kę suge­ru­ją­cą jego ist­nie­nie odna­le­zio­no tym­cza­sem… poza Zie­mią. Wszyst­kie cia­ła nie­bie­skie, pomi­mo wystę­pu­ją­cych pomię­dzy nimi zauwa­żal­nych róż­nic, pod­le­ga­ją tym samym pra­wom fizy­ki, muszą zatem wystę­po­wać na nich podob­ne zja­wi­ska, mimo róż­nic nasi­le­nia i odmien­ne­go prze­dzia­łu para­me­trów niż na naszym rodzin­nym globie.

PRZECZYTAJ TAKŻE

Kuriozalne przypadki w historii medycyny

Obcy znalezieni?! Wrzawa wokół BLC‑1

W roku 2016 son­da Venus Express Euro­pej­skiej Agen­cji Kosmicz­nej odkry­ła 10-wol­to­wy poten­cjał elek­trycz­ny ota­cza­ją­cy Wenus. Było to napię­cie 25 razy wyż­sze od war­to­ści teo­re­tycz­nie prze­wi­dy­wa­nej dla naszej wła­snej pla­ne­ty. To nie­spo­dzie­wa­ne odkry­cie tym bar­dziej zmo­ty­wo­wa­ło naukow­ców do tego, by zba­dać, jak oma­wia­na kwe­stia ma się na naszym rodzi­mym podwórku.

Na biegun i jeszcze dalej

Żeby tego doko­nać, Glyn Col­lin­son wraz ze swo­im zespo­łem badaw­czym, stwo­rzo­nym w ramach NASA, roz­po­czął pro­jek­to­wa­nie i budo­wę instru­men­tów zdol­nych prze­pro­wa­dzić pomia­ry wie­lo­krot­nie słab­sze­go pola elek­trycz­ne­go. Opra­co­wa­ny przez nich zestaw skła­dał się ze spek­tro­me­tru foto­elek­tro­nów wybi­tych ze swo­ich orbit przez świa­tło sło­necz­ne, son­dy Lang­mu­ira mie­rzą­cej gęstość ota­cza­ją­cej pla­zmy oraz detek­to­ra pól i fal elek­tro­ma­gne­tycz­nych. Aby zaś cały ten sys­tem mógł wyko­nać powie­rzo­ne mu zada­nie, nie­zbęd­ne było wynie­sie­nie go rakie­tą sub­or­bi­tal­ną, wystrze­lo­ną z oko­lic bie­gu­na i prze­la­tu­ją­cą wzdłuż linii pola magne­tycz­ne­go bie­gną­cych od czap polar­nych, w otwar­ty Kosmos.

Pomy­sło­daw­cy eks­pe­ry­men­tu nazwa­li swo­ją misję Endu­ran­ce, odda­jąc hołd jed­no­st­ce, skru­szo­nej przez lód i zato­pio­nej w 1914 r, pod­czas nie­uda­nej wypra­wy trans­an­tark­tycz­nej, któ­rej zało­ga, dzię­ki upo­ro­wi i wytrwa­ło­ści, zdo­ła­ła prze­trwać i zapi­sać się na kar­tach histo­rii. Wyzwa­nia sta­ją­ce przed eki­pą współ­cze­snych bada­czy nie były aż tak śmier­tel­nie nie­bez­piecz­ne, jak w przy­pad­ku ich poprzed­ni­ków z zeszłe­go stu­le­cia, wyma­ga­ły jed­nak podob­ne­go pozio­mu deter­mi­na­cji. Zada­nie, któ­re sobie posta­wi­li, wią­za­ło się z koniecz­no­ścią wypra­wy na Sval­bard – nor­we­ski archi­pe­lag poło­żo­ny kil­ka­set kilo­me­trów od bie­gu­na pół­noc­ne­go, na któ­rym znaj­du­je się wysu­nię­ty naj­da­lej na pół­noc kosmo­drom na świe­cie. Jedy­ny, z któ­re­go star­tu­jąc, moż­na prze­le­cieć przez wiatr polar­ny, co sta­no­wi waru­nek nie­zbęd­ny dla doko­na­nia zapla­no­wa­nych badań. Suro­wy ark­tycz­ny kli­mat oka­zał się kolej­ną prze­szko­dą na dro­dze do ich ambit­ne­go celu, zmu­sza­jąc do prze­ło­że­nia pier­wot­nej daty odpa­le­nia son­dy z powo­du sza­le­ją­ce­go dooko­ła śnież­ne­go żywio­łu. Dopie­ro dwa dni póź­niej pogo­da sta­ła się sprzy­ja­ją­ca, pozwa­la­jąc na start misji. 11 maja 2022 roku Endu­ran­ce wzniósł się na wyso­kość 768 km, by 19 minut póź­niej opaść do Morza Gren­landz­kie­go. Zanim jed­nak doko­nał swo­je­go żywo­ta, poświę­ca­jąc się dla nauki, zdą­żył zre­ali­zo­wać całą zamie­rzo­ną sekwen­cję badaw­czą, roz­kła­da­jąc osiem wysię­gni­ków z czuj­ni­ka­mi, jeden czuj­nik na zawia­sach i dwie sprę­ży­no­we nasad­ki, by – doko­nu­jąc pomia­rów na dystan­sie 500 km –zare­je­stro­wać poten­cjał wyno­szą­cy 0,55 wol­ta. 60 lat ocze­ki­wań i 6 lat przy­go­to­wań zna­la­zły wresz­cie swój finał, potwier­dza­jąc posta­wio­ną kil­ka­dzie­siąt lat wcze­śniej hipo­te­zę odno­śnie ist­nie­nia ziem­skie­go pola elektrycznego.