Akademiforskare Lucile Turc från Helsingfors universitet leder ett internationellt forskarteam som avslöjade den nya typen av "toner" i magnetfältet. Forskarna upptäckte flera överraskande fenomen i vissa delar av jordens magnetfält ett visst ögonblick, då de simulerade omständigheterna och analyserade data som satelliter hade producerat.
Satelliter i kollisionen mellan solstorm och magnetfält
Den europeiska rymdorganisationen (ESA) har fyra Cluster Mission-satelliter som kretsar runt jorden och konstant samlar in data om dess magnetfält och växelverkan mellan solvindar och -stormar. Forskarna fick data som satelliterna samlat in i ett par årtionden till sitt förfogande.
Satelliterna flyger också upprepade gånger till området där solvinden kolliderar med jordens magnetfält. Forskarna upptäckte att satelliterna hade flugit genom detta område, som kallas förchock, under en solstorm sex gånger under åren 2001-2005, och hade registrerat magnetfältets vågor som uppstått under kollisionen.
Solstormar är explosionsartade partikelutbrott i den jämnare strömmen av laddade partiklar, d.v.s. solvinden, som solen frigör. Då de anländer till magnetfältet som skyddar jorden ger de upphov till vackert norrsken men också överraskande störningar i magnetfältet.
"Vår forskning visar hur grundligt solstormarna omformar den här yttersta delen av närrymden", säger Lucile Turc.
Från låg och jämn till hög och komplex
Då man förvandlar frekvensen hos magnetfältets vågor till ljudsignaler skapar de en ljus och kvittrande sång. I lugnare tider, då solstormar inte möter jorden, är melodin jämn och låg. Då domineras vibrationen av en enda frekvens. Då en solstorm slår till stiger frekvensen till omkring det dubbla, beroende på magnetfältets styrka.
"Det är som om solstormen justerar melodin i den här delen av rymden", säger Turc med ett leende.
Stormen reglerar inte endast höjden på melodin. Turc beskriver hur solstormen verkar bryta upp magnetfältets vågor till ett nätverk av mera komplexa vågor av högre frekvens.
Datorsimulationen visste redan
En stor roll inom forskningen spelades av datorsimulationer med den vid Helsingfors universitet utvecklade Vlasiator-modellen, vilka gjorde det möjligt att framställa det komplexa vågmönstret.
I själva verket hade man redan sett antydningar om vågnätverket i analyserna av de första Vlasiator-körningarna, som publicerades i tidskriften Journal of Geophysical Research år 2018. Analyserna påvisade att vågorna kan bli mera komplexa under solstormar. Körningarna motsvarade dock idealiserade förhållanden och situationen under en verklig solstorm måste ännu verifieras.
Forskningen, som publicerades i tidskriften Geophysical Research Letters, hjälper oss bättre än förr förutspå förhållandena i den närmaste rymden, d.v.s. rymdvädret. Genom prognoserna kan vi också skydda känsliga instrument mot störningar i magnetfältet, vilka har möjlighet att sätta många livsviktiga anordningar, som satelliter för datortrafik eller elnät, i olag.