Ionosfääri—TV-ruutu lähiavaruuteen

Liisa Juusola 2009

Aurinko hallitsee plasmafysiikkaa koko aurinkokunnassa. Sen säteily ionisoi planeettojen kaasukehiä, mutta lisäksi 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. Sataviin hiukkasiin liittyy lisäksi Maan magneettikentän suuntaisia voimakkaita sähkövirtoja, jotka sulkeutuvat ionosfäärissä noin 90–130 km korkeudella virtaavien poikittaisvirtojen avulla. Maanpinnalla nämä virrat havaitaan magneetti-kentän häiriöinä.

Aurinkotuuli, Maan magnetosfääri ja ionosfääri muodostavat siis tiukasti toisiinsa kytkeytyneen systeemin, jonka toiminnan ymmärtäminen on edellytys avaruussään ennustamiselle. Avaruussäällä tarkoitetaan sellaisia Auringon, aurinkotuulen, magnetosfäärin ja ionosfäärin olosuhteita, jotka voivat olla vahingollisia teknologialle tai ihmisten terveydelle avaruudessa tai maanpinnalla. Esimerkkejä avaruussääilmiöistä ovat satelliittien toimintahäiriöt ja laajat sähkökatkot.

Aurinkotuulen ajama magnetosfääri on jatkuvassa muutoksen tilassa, mutta sen monitoroiminen satelliittien avulla on vaikeaa magnetosfäärin valtavan koon vuoksi. Sähkökentät ja sähkövirrat kuvautuvat kuitenkin magnetosfääristä ionosfääriin Maan magneettikentän kenttäviivoja pitkin. Ionosfääri toimiikin siis ikään kuin TV-ruutuna, jolle magnetosfäärin tila heijastuu. Koska ionosfääri on paljon magnetosfääriä pienempi ja sijaitsee lähellä Maata, voidaan sitä helposti monitoroida esimerkiksi magnetometriverkkojen, tutkien ja revontulikameroiden avulla.