Tiedotearkisto: 2009

Väitös tutkii sähkövirtoja ionosfäärissä

15.5.2009 9:00

Ilmatieteen laitoksen tutkija Liisa Juusola väittelee 22. toukokuuta. Väitöskirjassa tutkitaan Maan ionosfäärissä revontulialueella esiintyvien sähkövirtojen käyttäytymistä erilaisten aurinkotuulen olosuhteiden ja magnetosfääri-ilmiöiden aikana. Tulokset auttavat ennustamaan, ja siten vähentämään, avaruussään aiheuttamia haittoja, joihin kuuluvat muun muassa laajat sähkökatkot ja satelliittien toimintahäiriöt.

Aurinkotuulen ja Maan magneettikentän vuorovaikutukset synnyttävät revontulia ja voimakkaita sähkövirtoja ionosfäärissä. Kuva: NASA

Merkittävimpiä väitöksen tuloksia ovat uusi menetelmä ionosfäärivirtojen laskemiseksi satelliitin mittaamasta magneettikentästä ja sitä soveltaen saatu tieto ionosfäärivirtojen käyttäytymisestä erilaisten aurinkotuulen olosuhteiden aikana. Lisäksi on selvitetty eräisiin magnetosfäärissä havaittaviin ilmiöihin liittyviä ionosfäärivirtakuvioita.

Auringosta virtaa planeettainväliseen avaruuteen sähköisesti varattujen hiukkasten vuo, jota kutsutaan aurinkotuuleksi. Maan magneettikenttä muodostaa Maan ympärille suoja-alueen, magnetosfäärin, jonka sisään aurinkotuuli ei suoraan pääse virtaamaan. Pieni osa aurinkotuulen hiukkasista kuitenkin tunkeutuu magnetosfääriin ja edelleen ionosfääriin. Ionosfääri on ilmakehän osittain ionisoitunut yläosa noin 70 - 1500 kilometrin korkeudessa. Iskeytyessään ilmakehän yläosiin magnetosfääristä syöksyvät hiukkaset synnyttävät revontulia. Tämä hiukkassade on pääosin keskittynyt magneettisia napoja kiertäville ympyränmuotoisille alueille, joita kutsutaan revontuliovaaleiksi. Sataviin hiukkasiin liittyy Maan magneettikentän suuntaisia sähkövirtoja, jotka sulkeutuvat ionosfäärissä noin 90 - 130 km korkeudella virtaavien poikittaisvirtojen avulla. Maan pinnalla ja satelliiteista nämä virrat havaitaan magneettikentän häiriöinä.

Väitöskirjassa kehitetään uusi menetelmä ionosfäärivirtojen laskemiseksi satelliitin mittaamasta magneettikentästä. Menetelmän etuna aiempiin lähestymistapoihin verrattuna on, että kaikki virrantiheyden komponentit, mukaan lukien kentänsuuntaiset ja poikittaiset virrat, saadaan määritettyä. Mallien ja mittausten avulla tehdyt testit osoittavat menetelmän toimivan käytännössä. Menetelmää soveltaen tutkitaan ionosfäärivirtojen käyttäytymistä erilaisten aurinkotuulen olosuhteiden aikana. Muun muassa selvitetään ionosfääriin ja sieltä pois virtaavan kentänsuuntaisen virran kokonaismäärän sekä revontuliovaalin sijainnin vaihtelua. Lisäksi määritetään maan pinnalta mitatusta magneettikentästä eräisiin magnetosfäärissä havaittaviin ilmiöihin tyypillisesti liittyvät ionosfäärivirtakuviot. Tulokset auttavat ymmärtämään aurinkotuulen, magnetosfäärin ja ionosfäärin vuorovaikutusta ja siten ennustamaan avaruussäätä.

FM Liisa Juusola kirjoitti ylioppilaaksi Haukilahden lukiosta vuonna 1998. FM-tutkinnon hän suoritti Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella vuonna 2005, mistä lähtien hän on työskennellyt Ilmatieteen laitoksen tutkijana. Juusola väittelee 22.5.2009 kello 12 Helsingin yliopiston fysiikan laitoksella (Physicum, Gustaf Hällströmin katu 2a, sali E204). Vastaväittäjänä toimii professori Mark Lester (University of Leicester, Iso-Britannia). Väitöksen englanninkielinen otsikko on "Observations of the solar wind-magnetosphere-ionosphere coupling".

Lisätietoja:

Tutkija Liisa Juusola, puh. (09) 1929 4687, liisa.juusola@fmi.fi