Geomagneettisten myrskyjen olosuhteissa havaittu uusia piirteitä
Poikkeuksellisen voimakas aurinkotuuli tai siinä esiintyvät nopeat vaihtelut voivat ajoittain aiheuttaa Maan magnetosfäärissä globaalin skaalan värähtelyjä samaan tapaan kuin kanteleen kieli värähtelee sitä näppäiltäessä. Magnetosfäärin värähtelyt näkyvät maanpinnalla magneettikentässä säännöllisenä aaltomaisena vaihteluna eli nk. geomagneettisina pulsaatioina.Jo yli viisikymmentä vuotta jatkunut järjestelmällinen pulsaatiotutkimus on osoittanut, että pulsaatioiden kirjo on hyvin laaja. Niitä tutkimalla saadaan arvokasta tietoa aurinkotuulen, magnetosfäärin ja yläilmakehän (ionosfäärin) keskinäisestä kytkennästä erilaisissa geofysikaalisissa tilanteissa. Vuoden 2014 alussa julkaistussa artikkelissa vertaillaan aiemmin pulsaatioille kehiteltyjä teoreettisia malleja ja demonstroidaan, miten magnetometrien, revontulihiukkasten sadantaa mittaavan riometrin ja ionosfääritutkan havaintoja yhdistämällä voidaan päätellä, minkä tyyppisestä pulsaatiosta on kyse.Tutkimuksen mukaan geomagneettisten myrskyjen aikana pulsaatiot voivat kasvaa niin voimakkaiksi, ettei magnetosfäärin ja ionosfäärin kytkentää voi enää kuvata lineaarisella mallilla, kuten aikaisemmin on tehty.
Suomessa tehdään monipuolisia mittauksia ionosfäärin olosuhteista
Suomen ja Fennoskandian alueella tehdään maanpinnalta ainutlaatuisen monipuolisia mittauksia ionosfäärin olosuhteista ja niiden kytkennästä Maan lähiavaruuteen eli magnetosfääriin. Kansainvälisen konsortion ylläpitämä magnetometrien ja revontulikameroiden muodostama n. 30 mittauspisteen verkko MIRACLE (http://www.space.fmi.fi/MIRACLE) monitoroi jatkuvasti ionosfäärissä esiintyvien sähkövirtojen voimakkuutta ja pimeään aikaan myös niihin liittyviä revontulia. Lisäksi Kilpisjärven alueella revontulikameran ohella revontulihiukkasten sadantaa mitataan myös riometrillä. MIRACLEn näkökentän keskellä toimivat EISCAT-järjestön ylläpitämät suurtehotutkat, joilla voidaan mitata ionosfäärin plasman tiheyttä, lämpötilaa ja ionien nopeutta.
Lokakuussa 2003 tapahtuneen geomagneettisen myrskyn jälkimainingeissa mitattiin Suomessakin ULF-pulsaatioita. ULF-aaltoja esiintyy usein, kun magnetosfääri palaa takaisin normaalitilaan myrskyn jälkeen. Myrskyn aikaan Maan lähiavaruuteen varastoituu energeettisiä hiukkasia ja ULF-aalloilla uskotaan olevan keskeinen rooli tämän hiukkasvaraston purkautumisessa paluuvaiheen aikana. "Nyt tutkitussa tapauksessa purkautumiseen liittyvää hiukkassadantaa ei kuitenkaan riometrimittausten perusteella ollut, vaikka ULF-aallot olivat voimakkaita. MIRACLE ja EISCAT -havaintojen avulla voitiin kuitenkin päätellä, että magnetosfäärin ja ionosfäärin välillä kulki sähkövirtoja, jotka generoivat merkittäviä vaihteluita ionosfäärin elektronitiheydessä. Lisäksi pulsaatioihin liittyi voimakkaita sähkökentän vaihteluja, minkä seurauksena ionosfäärin ionien lämpötilassa esiintyi jopa 300 Kelvinin suuruisia vaihteluita usean tunnin ajan", kertoo Ilmatieteen laitoksen tutkija Kirsti Kauristie. Näiden ilmiöiden seurauksena ionosfäärissä tapahtui epälineaarista pulsaation vaimenemista eikä ionosfääri siten kyennyt heijastamaan ULF-aaltoja takaisin magnetosfääriin ideaalisen peilin tavoin, kuten pulsaatiomalleissa usein oletetaan. "Nämä uudet havainnot auttavat parantamaan avaruussääennusteita", Kirsti Kauristie kertoo.
Lisätietoja:
Tutkija Kirsti Kauristie, puh. 050 597 8874 , kirsti.kauristie@fmi.fi
Referenssi: V. Pilipenko, V. Belakhovsky, A. Kozlovsky, E. Fedorov, and K. Kauristie, ULF wave modulation of the ionospheric parameters: Radar and magnetometer observations, Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 108, 68-76,