El campo electrostático ambipolar de la Tierra y su papel en el escape de iones al espacio

Área de la Ciencia:

• Física del espacio
• Ciencias atmosféricas
• Física del plasma

Sus antecedentes:

• El plasma ionosférico es un contribuyente significativo a la magnetosfera de la Tierra.
• Las teorías anteriores para el escape de iones incluían interacciones onda-partícula y campos electrostáticos globales.
• Las observaciones de los iones del viento polar frío sugirieron la presencia de un campo electrostático.

Objetivo del estudio:

• Investigar la existencia y el impacto de un campo electrostático planetario generado por electrones ionosféricos.
• Cuantificar la contribución de este campo al flujo de salida de iones y al suministro de plasma magnetosférico.

Principales métodos:

• Medición experimental de una caída de potencial eléctrico entre 250 km y 768 km de altitud.
• Cuantificación del campo electrostático planetario (E).
• Demostración del efecto del campo ambipolar en la estructura de la ionosfera polar y la altura de la escala.

Principales resultados:

• Descubrimiento de una caída de potencial eléctrico de +0.55 ± 0.09 V atribuida a un campo electrostático (E = 1.09 ± 0.17 μV m-1).
• Evidencia experimental de que el campo ambipolar aumenta la altura de la escala de la ionosfera polar en un 271%.
• Aumento inferido del suministro de iones O+ fríos a la magnetosfera en más del 3,800%.

Conclusiones:

• El campo electrostático de la Tierra, impulsado por electrones ionosféricos, es suficiente para impulsar el viento polar.
• Este campo es probablemente la fuente principal de los iones H+ fríos que pueblan la magnetosfera.
• El campo electrostático juega un papel crucial en el control de la estructura de la ionosfera polar y el acoplamiento ionosférico-magnetosférico.