Satellitmätningar ger nya insikter om hur solvinden kan föra bort atmosfären
NYHET
I den avhandling som Martin Waara lägger fram vid Umeå universitet och försvarar vid Institutet för rymdfysik i Kiruna i dag (måndag 30 maj), har han studerat upphettning av syrejoner som flödar ut från jordens jonosfär.
De fyra satelliterna i den europeiska missionen Cluster har observerat jonerna på hög höjd, 30 000 - 100 000 km upp. Jonerna, elektriskt laddade atomer, kommer ursprungligen från jordens atmosfär och är på väg i en bana som kan sluta antingen ute i solvinden eller i jordens magnetsvans och norrskensområden. Ju mer energi de får från de upphettningsprocesser som studerats, desto sannolikare att de försvinner med solvinden och går förlorade från jordens atmosfär.
Martin Waara har studerat jonerna samt de vågor som kan upphetta jonerna. Genom datormodeller har han beräknat hur mycket jonerna förväntas upphettas från de vågor man ser, och jämfört detta med de temperaturer som observerats. Avhandlingen visar att upphettning genom våg-partikelväxelverkan som tidigare visats vara effektiv på höjder mellan 1000 och 10 000 km också är effektiv på högre höjder, särskilt på höjder över ca 60 000 km.
– På hög höjd måste en stor andel av vågaktiviteten vara effektiv i jonupphettningen för att vi ska kunna förklara observerade temperaturer med samma modell som har använts på lägre höjd. Nästan all vågaktivitet vi observerar måste vara på grund av sådana vågor som är effektiva i jonupphettningen, medan på låg höjd är det bara några procent. Det gör att vårt data blir lättare att tolka, säger Martin Waara.
Ett annat betydelsefullt resultat är att vågorna och upphettningen har observerats över ett väldigt stort höjdområde, vilket ger ytterligare kunskap om vilka processer som är viktiga.
– Vi har kunnat visa att större delen av vågaktiviteten på hög höjd har egenskaper som överensstämmer med Alfvénvågor. De är alltså inte statiska strukturer som driver förbi satelliten. Det har vi bland annat kunnat visa genom att se hur observationerna varierar med höjd. Vi vet mer om de fysikaliska processer som leder till jonupphettning och till att en del av jordens atmosfär förs bort av solvinden, säger Martin Waara.
Behöver vi då vara oroliga för att solvinden kommer att föra bort vår atmosfär?
– Nej, det behöver vi inte. För jorden är det en försvinnande liten del som förs bort. Men för andra planeter runt stjärnor med en mer intensiv solvind, och för mindre planeter med lägre gravitation, kan dessa processer vara viktiga. Jonupphettningen är också viktig för den nära rymdmiljön, och påverkar bland annat magnetiska stormar och norrskensfenomen, säger Martin Waara.
Martin Waara, uppvuxen i Malmberget, har en civilingenjörsexamen i teknisk fysik från Luleå tekniska universitet och har sedan 2005 varit skriven vid Institutionen för fysik på Umeå universitet. Han har samtidigt varit anställd vid Institutet för rymdfysik i Kiruna, där han har tillhört forskargruppen Solär-terrester fysik.
Om disputationen:
Måndagen den 30 maj, kl. 10, försvarar Martin Waara sin avhandling med titeln: High altitude ion heating observed by the Cluster spacecraft. Svensk titel: Jonupphettning på hög höjd observerad med Cluster-satelliterna. Disputationen äger rum i aulan på Institutet för rymdfysik i Kiruna. Fakultetsopponent är Associate Professor Kristina Lynch, Dartmouth College, USA.
