Tiedotearkisto: 2007

Väitös parantaa avaruussään ennustettavuutta

19.10.2007 9:30

Ilmatieteen laitoksen tutkija Tiera Laitinen väittelee 26. lokakuuta. Väitöstyössä esitellään uusia laskennallisia menetelmiä Maan ja Auringon magneettikenttien vuorovaikutuksen tutkimuksessa. Tutkimuksella ja tietokonemallien kehittämisellä halutaan oppia ennustamaan avaruussään ilmiöitä, jotta niiden aiheuttamia haittoja voidaan vähentää.

Kuva: NASA. Aurinkotuulen ja maapallon magneettikentän vuorovaikutuksissa syntyy voimakkaita sähkövirtoja, joiden magneettiset vaikutukset tuntuvat myös maanpinnalla.

Revontulet ovat näyttävin seuraus Auringon ja Maan magneettikenttien vuorovaikutuksesta. Avaruussää vaikuttaa myös esimerkiksi satelliittien toimintaan. Väitöskirjassa esitellään uusia laskennallisia menetelmiä Auringon ja Maan magneettikenttien vuorovaikutuksen tunnistamiseksi ja mittaamiseksi tietokonesimulaatioiden tuloksista. Väitöskirja vahvistaa käsitystä magneettikenttien uudelleenkytkeytymisestä magnetosfäärin dynamiikan keskeisenä ilmiönä ja antaa aineksia simulaatiomallien jatkokehittelyyn. Parempien ennusteiden avulla voidaan vähentää avaruussään aiheuttamia haittoja.

Ilmatieteen laitoksessa aiemmin kehitettyyn koko magnetosfääriä mallintavaan simulaatioon syntyy kaksi uudelleenkytkeytymisaluetta, joiden suuren mittakaavan ominaisuudet sopivat yhteen havaintojen kanssa. Simulaation perusteella uudelleenkytkeytymisen tehoa säätelevät pääasiassa aurinkotuulen nopeus ja sen kuljettaman magneettikentän suunta.

Magneettikenttien vuorovaikutus synnyttää revontulet
Avaruussää saa alkunsa Auringosta. Auringon magneettikenttä leviää planeettainväliseen avaruuteen Auringosta virtaavien sähkövarauksisten hiukkasten eli aurinkotuulen mukana. Maan oma magneettikenttä muodostaa planeettamme ympärille suojatun alueen, johon aurinkotuuli ei pääse suoraan tunkeutumaan. Aurinkotuulen paine kuitenkin muotoilee Maan magneettikentän pitkäpyrstöiseksi magneettikehäksi eli magnetosfääriksi.

Aurinkotuulen ja magnetosfäärin hiukkasten muodostamaa harvaa, hyvin sähköä johtavaa kaasua kutsutaan plasmaksi. Plasmassa lähekkäin joutuvat erisuuntaiset magneettikentät voivat kytkeytyä uudelleen niin, että aiemmin erillisten alueiden välille avautuu suora yhteys. Tätä ilmiötä kutsutaan rekonnektioksi eli uudelleenkytkeytymiseksi.

Aurinkotuulen ja Maan magneettikenttien uudelleenkytkeytyminen magnetosfäärin ulkopinnalla edistää hiukkasten vuotamista Maan magnetosfääriin. Uudelleenkytkeytyminen myös vapauttaa magneettikenttään varastoitunutta energiaa ja kiihdyttää magnetosfääriin päässeitä hiukkasia nopeiksi ryöpyiksi.

Iskeytyessään ilmakehän yläosiin uudelleenkytkeytymisen kiihdyttämät hiukkasryöpyt synnyttävät revontulia. Ne voivat myös häiritä radioliikennettä ja vahingoittaa satelliitteja. Rajuimpien avaruusmyrskyjen aikana magneettiset häiriöt ovat aiheuttaneet laajoja sähkökatkoja ja lisääntynyt hiukkassäteily on pakottanut lentokoneita muuttamaan reittejään.

FL Tiera Laitinen kirjoitti ylioppilaaksi Otavan opistosta vuonna 1996. Hän on suorittanut FM-tutkinnon Helsingin yliopiston fysikaalisten tieteiden laitoksessa vuonna 2003. Laitinen väittelee 26.10. kello 13 Helsingin yliopiston fysikaalisten tieteiden laitoksen auditoriossa E204. Väitöksen otsikko on Rekonnektio Maan magnetosfäärissä. Vastaväittäjänä on professori Axel Brandenburg Teoreettisen fysiikan pohjoismaisesta laitoksesta Norditasta.

Lisätietoja:

Tutkija Tiera Laitinen, puh. (09) 1929 4651,tiera.laitinen@fmi.fi

Lue lisää avaruussäästä