Maan magneettikenttä

Video: Japani lähetti avaruuteen revontulivakoojan

Japanin avaruustutkimusvirasto JAXA aikoo lähettää tänään tiistaina avaruuteen ERG-niminen satelliitin, jonka tehtävänä on tutkia suomalaisittainkin hyvin kiinnostavia asioita: Maan säteilyvyöhykkeiden suurenergisiä hiukkasia ja niiden käyttäytymistä magneettisten myrskyjen aikana. 

Suomi on mukana lennolla muutenkin kuin vain aiheen puolesta: Sodankylän geofysiikan observatorio vastaa tutkimuksessa maanpintamittauksista pohjoisen Skandinavian alueella sekä satelliittihavaintoihin liittyvien ilmakehävaikutusten mallinnuksesta. Tutkimukseen liittyen japanilainen Nagoyan yliopisto ja SGO ovat sijoittaneet Sodankylään uuden 100 kuvaa sekunnissa kuvaavan  revontulikameran tutkimuksia varten. Tutkimuksessa on mukana myös Ilmatieteen laitos.

SGO:n ja japanilaisen Nagoyan yliopiston tutkijat ovat todenneet tuoreessa tutkimuksessaan, että sykkiviin revontuliin liittyvät, ilmakehään iskeytyvät suurienergiset hiukkaset voivat mahdollisesti aiheuttaa merkittävää otsonituhoa yläilmakehässä.. ERG:n havainnoista sekä SGO:n mallinnuksista saatetaan saada tästäkin lisätietoa.

350-kiloisen revontulitutkijan lyhennenimi tulee sanoista Energization and Radiation in Geospace, eli "geoavaruuden energiaatio ja säteily", ja se tulee kiertämään maapalloa radalla, joka vie sen planeettaamme suojaavien säteilyvöiden (van Allenin säteilyvöiden) läpi.

Rata on hyvin soikea, sillä lähimmillään luotain tulee olemaan vain 219 kilometrin päässä Maan pinnasta, mutta kaukaisimmillaan se on 33 200 kilometrin etäisyydellä. Radan kaltevuus päiväntasaajan suhteen on 31,4°.

Erityisesti tutkijat haluavat ERG:n avulla selvittää prosessia, miten aurinkomyrskyjen aikaan hiukkaset hivuttautuvat päiväntasaajan luota kohti maapallon napa-alueita ja saavat siellä aikaan muun muassa revontulia.

Satelliitissa on neljä aurinkopaneelia ja sen rungosta ulospäin työntyviä antenneja, jotka avataan luonnollisesti vasta avaruudessa; raketin nokassa ollessaan satelliitti, sen aurinkopaneelit ja antennit ovat tiukasti pakattuina.

nokkakartio ja sisusta
Raketti nousee
ERG laukaistiin onnistuneesti (kuva ja tieto laukaisusta lisätty klo 16:20).

Se, että ERG tulee lentämään radallaan koko ajan säteilyvöiden läpi, tuo lentoon lisäjännitystä, koska näiden alueiden voimakas säteily voi vaurioittaa satelliittia ja haitata yhteydenpitoa siihen. Joka tapauksessa säteily tulee heikentämään nopeasti aurinkopaneelien sähköntuotantokykyä, joten satelliitista ei odoteta kovin pitkäikäistä; sen lasketaan kestävän vuoden päivät.

Jo nyt avaruudessa on kaksi NASAn vastaavanlaista satellititia, kaksi vuonna 2012 laukaista Van Allen -luotainta, joiden lisäksi kuvaa maapallon magneettisesta lähiavaruudesta täydentävät Euroopan avaruusjärestön neljä Cluster-satelliittia.

ERG on tarkoitus laukaista maan eteläkärjessä olevalla Kiushu-saarella sijaitsevasta Uchinouran avaruuskeskuksesta klo 13 Suomen aikaa.

Päivitys klo 12.30: Lisätty tieto SGO:n osallistumista hankkeeseen. Klo 16:40 lisätty tietoa Oulun yliopiston julkaisemasta tiedotteesta.

Kuvat: JAXA

Maapallon ympäriltä havaitaan outoa suhinaa

To, 11/05/2015 - 18:01 Jari Mäkinen
van Allenin vyöt

Ääni ei kuulu tyhjässä avaruudessa, mutta radiovastaanottimen avulla voidaan muuttaa sähkömagneettisia aaltoja kuultavaan muotoon. Itse asiassa perinteinen radio perustuu juuri tähän: radiolähetystä moduloidaan, eli muokataan lähettimessä siten, että ääni siirtyy sen mukana ja voidaan muuttaa helposti vastaanottimessa kuunneltavaan muotoon.

Luonnossa oleviin radioaaltoihin ei ole tietoisesti moduloitu signaalia, mutta erilaiset fysikaaliset ilmiöt jättävät kukin omanlaisensa sähkömagneettisen jäljen.

Esimerkiksi Maan ympärillä säteilyvöissä (otsikkokuva) olevat varatut hiukkaset synnyttävät radioaaltoja, joita voi kuunnella jopa tavallisella perinteisellä ULA-radiovastaanottimella. Kun elektronit pyörivät, resonoivat ja parveilevat, on tuloksena kuin sademetsässä olevan apinalauman rääkymistä. 

Salaman synnyttämä ääni on vinkunaa ja revontulimyrsky kuulostaa samalta kuin lintuparvi.

Ääniä voi kuunnella mm. täällä.

Näiden äänien kuuntelu on paitsi hauskaa hupia (vastaanottimen voi tehdä myös itse tai ostaa netistä), niin radioaaltojen muuntaminen kuultavaan muotoon tarkoilla vastaanottimilla on myös tapa tehdä “vakavaa” tutkimusta.

Suomessakin on mm. Sodankylän geofysiikan observatoriossa tehty samankaltaista kuuntelemista varsin pitkään, tosin kotiradiovastaanottimien käyttämiä pitemmillä aallonpituuksilla. Työ jatkuu mm. uudella AARDDVARK-laitteistolla VLF-alueella (3 -30 kHz).

Syöksyviä päiväntasaajaelektroneja?

Viime vuonna tutkijat kertoivat löytäneensä aivan uudenlaisen äänen, joka on peräisin maapallon magneettikentässä vankina olevista sähköisesti varatuista hiukkasista.

Tämä ääni on suhinaa, jota vielä nyt halloweenin jälkimainingeissa voisi kutsua myös kummitusmaiseksi kohinaksi. Tarkemmin sanottuna sen on ääntä, jonka aallonpituus vaihtelee 100 Hertzin ja usean kilohetrzin välillä. 

Animaation elektroneistaJo aiemmin on ymmärretty, että samantyyppinen suhinamainen ääni liittyy siihen, että Maata ympäröivistä säteilyvöistä sinkoaa elektroneja alas ilmakehään (kuva oikealla).

Mutta miten ja miksi?

Tämä suhina vaikutti tasaisen satunnaiselta kohinalta aina siihen saakka, kunnes tutkijat löysivät NASAn Van Allen Probe -satelliittien vuonna 2013 rekisteröimistä havainnoista spektrianalysaattorilla erilaisia, säännönmukaisia osia: äänessä oli hyvin heikkoa alirakennetta keski-C -nuotin aallonpituusalueella  ja noin kaksi oktaavia sen alapuolella.

Sen jälkeen kun löydöstä kerrottiin alun perin viime vuonna Journal of Geophysical Research -julkaisussa olleessa artikkelissa, ovat tukijat kehittäneet tarkemmin mallia, joka voisi selittää suhinan.

Tuore NASAn Earth and Space Science News -lehti kertookin jutussaan, että suhinan omituisuudelle olisi löytynyt nyt kaksi selitystä.

Yhden mukaan "ääni" tulisi suoraan maapallon päiväntasaajan päällä pyörivistä elektroneista. Toisen oletuksen mukaan se olisikin itse asiassa kauempaa Maan magnetosfäärin hännästä tulevien aaltojen sekoittumista toisiinsa. Voisi siis sanoa, että se on joko kohti Maata syösyvien elektronien kiljuntaa tai kaukana maapallon varjpuolella olevien elektronien jutustelun kaikuja.

Toivottavasti ilmiöstä saadaan piakkoin vielä tätä enemmän irti, sillä Van Allen -satelliitit ovat edelleen toiminnassa Maata kiertämässä ja ne tekevät koko ajan uusia mittauksia planeettamme säteilyvöistä sekä sähkömagneettisesta aktiivisuudesta ympärillämme lähiavaruudessa.

Päivän kuva 24.10.2013: Maan oma dynamo

Ke, 10/23/2013 - 22:24 Markus Hotakainen

Maan magneettikenttä syntyy syvällä planeettamme sisuksissa osittain sulan ytimen pyörimisliikkeestä. Kun sähköä johtavassa aineessa – Maan ytimen tapauksessa raudassa – tapahtuu virtausta, se saa aikaan magneettikentän. Se puolestaan vaikuttaa sulan raudan virtauksiin ja tästä vuorovaikutuksesta on tuloksena dynamo, joka synnyttää Maan magneettikentän. Pittsburghin superlaskentakeskuksessa ja Los Alamosin kansallisessa laboratoriossa mallinnetussa Maan ytimessä sininen ristikko kuvaa sulan ulkoytimen ja vaipan rajapintaa, punainen ristikko puolestaan sulan ulkoytimen ja kiinteän sisäytimen rajaa. Keltaisella on merkitty sylinterinmuotoinen, sisäydintä sivuava alue, jolla virtaukset ovat kaikkein voimakkaimpia.