Havaintoja suuresta magneettisesta myrskystä

Timo Asikainen 2006

Auringosta virtaa ulos jatkuvasti varattuja hiukkasia. Tätä virtausta, joka kuljettaa mukanaan myös Auringon magneettikenttää, sanotaan aurinkotuuleksi. Kohdatessaan Maan aurinkotuulen ja Maan sisäisen magneettikentän vuorovaikutuksessa syntyy magnetosfääri: aurinkotuulen virtauksessa oleva onkalo, jonka sisään Maan magneettikenttä rajoittuu. Päiväpuolella magnetosfääri on painunut kasaan aurinkotuulen paineen vaikutuksesta ja yöpuolella venynyt pitkäksi pyrstöksi. Tällainen rakenne syntyy monien erilaisten sähkövirtasysteemien vaikutuksesta, ja nämä virtasysteemit saavat energiansa viime kädessä aurinkotuulesta (oikeammin aurinkotuulen mukanaan kuljettaman Auringon magneettikentän indusoimasta sähkökentästä). Eräs tärkeimmistä magnetosfäärin sähkövirroista on ns. rengasvirta, joka koostu u energeettisistä hiukkasista, jotka ajautuvat Maan ympäri n. 3-6 Maan säteen etäisyydellä.

Magneettinen myrsky on magnetosfäärin globaali häiriötila, joka syntyy, kun energian syöttö aurinkotuulesta magnetosfääriin kasvaa. Syöttöteho riippuu oleellisesti aurinkotuulen magneettikentän voimakkuudesta ja suunnasta sekä myös aurinkotuulen nopeudesta. Myrskyn olennaisin osa on rengasvirran voimistuminen sisemmässä magnetosfäärissä (noin 4 Maan säteen sisällä), joka johtuu nykyisen käsityksen mukaan lisääntyneestä energeettisten ionien syötöstä rengasvirtaan magnetosfäärin pyrstöstä. Rengasvirran voimakkuutta, ja siten myös myrskyn kehitystä, voidaan seurata mittaamalla maanpinnalla olevilla magnetometreillä rengasvirran aiheuttama magneettinen poikkeama, joka on suoraan verrannollinen rengasvirran kokonaisenergiaan.

Eräs kaikkien aikojen voimakkaimmista mitatuista magneettisista myrskyistä kehittyi 31. maaliskuuta 2001. Esitelmässä käydään läpi satelliittihavaintoja hyödyntäen yleisellä tasolla magnetosfäärin energeettisten hiukkasten globaali käyttäytyminen, eri hiukkaslajien kiihdytysprosessit ja hiukkasten lähteet myrskyn eri vaiheissa. Lisäksi tarkastellaan energeettisten elektronien liikettä hyvin syvällä sisäisessä magnetosfäärissä (n. 1000 km korkeudessa) ja osoitetaan, että nämä elektronit voivat jäädä loukkuun pitkäksi aikaa ns. Etelä-Atlantin Anomaliaan, joka on Maan sisäisessä magneettikentässä oleva erityisen heikon magneettikentän alue lähellä maanpintaa. Tämä havainto on ainutlaatuinen ja muuttaa merkittävästi käsitystä Etelä-Atlantin Anomalian ominaisuuksista ja energeettisten hiukkasten liikkeestä sisemmässä magnetosfäärissä.