ESAn Cluster-satelliitit ratkaisivat revontulimysteerin

Cluster-satelliitit tutkivat mm. aurinkotuulta
20 Toukokuu 2003

ESAn neljä Cluster-satelliittia tekivät merkittävän havaintosarjan, jonka avulla voitiin ratkaista erään erikoisen ja tiedemiehiä jo pitkään vaivanneen revontuli-ilmiön alkuperä.

Näitä Maan päiväpuolella näkyviä kirkkaita pistemäisiä revontulia kutsutaan ’päiväpuolen protonirevontuliksi’. Ne muodostuvat, kun Maata suojaavaan magneettikenttään muodostuu hetkellisesti repeämä ja Auringosta lähtöisin olevat hiukkaset pääsevät ilmakehään ja törmäävät yläilmakehän molekyyleihin. Tämä on ensimmäinen kerta kun nämä kaksi ilmiötä – aukko maan magneettikentässä ja protonirevontulet – yhdistettiin toisiinsa.

Maan magneettikenttä toimii maapallon kilpenä Auringosta jatkuvana virtana lentävien pienten hiukkasten virtaa vastaan. Hiukkasvirtaa kutsutaan myös aurinkotuuleksi, koska se puhaltaa ulospäin Auringosta vähän kuin tuuli. Aurinkotuuli koostuu hajonneista vetyatomeista, eli protoneista ja elektroneista. Kun elektronit onnistuvat pääsemään ilmakehään, ne törmäilevät ilmakehän atomeihin ja virittävät niitä. Kun sitten virittyneet atomit palautuvat perustilaansa, ne säteilevät saamansa energian valona, jolloin taivaalle syntyy laaja hehkuva verhomainen alue: revontulet.

Päiväpuolen protonirevontulet muodostuvat päinvastaisesti, sillä ilmakehään aurinkotuulen mukana tulleet protonit ’varastavat’ elektroneja ilmakehän atomeilta.

Viime vuoden maaliskuun 18. päivänä aurinkotuulen protonisuihku törmäsi Maan ilmakehään ja muodosti kirkkaita ’laikkuja’ (spots), jotka NASAn IMAGE-avaruusalus havaitsi. Samaan aikaan Cluster-satelliitit lensivät muodostuneen protonisuihkun ylitse ja jopa sen läpi. Clusterin keräämän tiedon tarkka analyysi on nyt osoittanut, että havaitulla alueella tapahtui turbulenttinen magneettisena rekonnektiona tunnettu ilmiö. Tällaisessa tapahtumassa tavallisesti läpäisemättömään Maan magneettikenttään muodostuu repeämiä ja sen on löydettävä uusi stabiili olotila. Ennen kuin magneettikenttä ehtii korjata itsensä, aurinkotuulen protonit pääsevät Maan ilmakehään ja muodostavat protonirevontulia.

ESAn Cluster-ohjelman tutkija Philippe Escoubet kommentoi: ”Clusterin havaintojen ansiosta voimme nyt ensimmäistä kertaa yhdistää suoraan ja ilman epäilystä päiväpuolen protoni-revontulet ja magneettisen rekonnektion toisiinsa."

Yhdysvalloissa, Kaliforniassa, Berkeleyn yliopistossa työskentelevä johtava tutkija Tai Phan kehittää nyt uutta tapaa tutkia Maata suojaavaa magneettikenttää. ”Nämä tulokset ovat avanneet uusia tutkimusalueita," selittää Phan ja jatkaa: "Protonirevontulien avulla voimme havaita milloin ja missä magneettikentän aukot muodostuvat ja miten kauan ne pysyvät auki. Tämä mahdollistaa tehokkaan työkalun tutkia aurinkotuulen pääsyä Maan magneettikenttään.”

Maan ja Auringon vuorovaikutus on yksi kiinnostavimmista tieteen ongelmista, sillä on tärkeää tietää miten Aurinko vaikuttaa Maahan ja erityisesti Maan ilmastoon. Lisäksi, vaikka siitä ei meille Maassa suoraa vaaraa olekaan, on tärkeää määritellä millaisille vaaroille satelliitit joutuvat niiden joutuessa vuorovaikutukseen voimakkaiden auringonpurkausten kanssa.

Earth's magnetic field is buffeted by solar wind
Magneettikenttä suojaa Maata aurinkotuulelta ja avaruusään myrskyiltä.

ESAn Cluster-satelliitit ovat neljän samanlaisen satelliitin muodostama ryhmä, joka tutkii Maan lähiavaruuten ilmiöitä. Neljän satelliitin avulla maapalloa ympäröivästä avaruussäästä saadaan tarkka kolmiulotteinen kuva, minkä perusteella voidaan saada lisää tietoa siitä, miten Aurinko vaikuttaa maapalloon ja sen olosuhteisiin. Cluster on osa kansainvälistä "Elämää tähden kanssa" -ohjelmaa (International Living with a Star programme, ILWS), joka on Euroopan, Yhdysvaltain, Venäjän, Japanin ja Kanadan pitkäaikainen yhteistyöohjelma.

Cluster-satelliitit laukaistiin kahdella raketilla kesällä 2000 ja ne jatkavat työtään ainakin vuoden 2005 loppuun saakka.

Lisätietoja:

ESA Communication Department
Media Relations Service
Paris, France
Puh: +33 (0)15369 7155
Fax: +33 (0)15369 7690

Dr Tai Phan, Space Sciences Laboratory, UC Berkeley, USA
Tel: +1 (510) 643-5505
E-mail: phan@ssl.berkeley.edu

Dr Philippe Escoubet, ESA Cluster Project Scientist
Tel: +31 71 565 3454
E-mail: Philippe.Escoubet@esa.int

Lisää Clusterista ja ESAn tiedeohjelmista: http://sci.esa.int

Copyright 2000 - 2014 © European Space Agency. All rights reserved.