Solstormer skviser jordas magnetfelt

De nye forskningsresultatene kommer fra målinger utført av ESAs fire Cluster-satellitter, samt de to kinesisk-europeiske Double Star-satellittene.

Jordas magnetfelt omgir planeten vår som en stor magnetisk boble. Den beskytter jorda mot stråling fra rommet.

Under normale forhold på sola befinner satellittene som sørger for posisjoneringssystemet GPS seg godt innenfor jordas magnetfelt.

Men når aktiviteten på sola øker, endrer bildet seg dramatisk. Da presses jordas magnetfelt sammen og partiklene der får mer energi. Dermed blir satellittene utsatt for mer stråling. Det forstyrrer mottakelsen av signaler fra jorda.

Skyldes gigantiske eksplosjoner

- Å undersøke fenomener som skjer på så stor skala som dette med bare en satellitt, er som å studere en tsunami med en flytebøye.

Økt aktivitet på sola påvirker alle satellitter, ikke bare satellittene i GPS-systemet. Slik har aktiviteten på sola betydning for mange viktige funksjoner på jorda.

Derfor er det mer og mer viktig å holde øye med og forutse effekten av ekstremvær i rommet. En måte å gjøre det på er å studere fysikken i rommet rundt jorda og observere effekten av solstormer over tid.

Kraftige solstormer skyldes gigantiske eksplosjoner på sola. To slike skjedde 21. desember 2005 og 13. desember 2006.

900 kilometer per sekund

De fire Cluster-satellittene og de to Double Star-sondene var i rett posisjon til å observere hva som skjedde under disse utbruddene. Forskerne koordinerte målingene av de to gruppene med satellitter for å se hvordan jordas magnetfelt ble påvirket.

Under begge solstormene gikk hastigheten til positivt ladde partikler i solvinden opp til mer enn 900 kilometer per sekund. Det er mer enn dobbelt så raskt som normalt.

I tillegg ble tettheten av ladde partikler rundt jorda fem ganger høyere. Målinger tatt i januar 2005 viste også en drastisk endring i typen av ladde partikler som befant seg rundt jorda etter solstormen.

Slo ut GPS-systemet

Til sammen gjorde disse endringene at jordas magnetfelt ble klemt sammen. Spissen av den ytre grensen til magnetfeltet (magnetopausen på dagsiden) befinner seg vanligvis rundt 60 000 kilometer borte fra jorda. Men da magnetfeltet ble klemt sammen, befant denne spissen seg bare 25 000 kilometer borte.

Den andre giganteksplosjonen som skjedde i desember 2006 slynget ekstremt sterke, høyenergetiske røntgenstråler ut fra sola.

Deretter fulgte enorme mengder materiale fra solas atmosfære i en såkalt coronal mass ejection. Dette utbruddet slo ut GPS-signalene på jorda.

Rundt fem timer etter at utbruddet traff jordas magnetfelt, observerte en av Double Star-satellittene høyenergetiske partikler fra sola også på jordas nattside. Slik partikler er farlige både for astronauter og satellitter som befinner seg i bane rundt jorda.

Målinger tatt på stedet

- Ved hjelp av disse detaljerte observasjonene blir vi bedre i stand til å beregne hva som skjer i de innerste delene av jordas magnetfelt og i rommet nær jorda under slike eksplosjoner på sola, sier Iannis Dandouras, vitenskapelig leder for Cluster-satellittenes ionspektrometer.

Han er også førsteforfatter på den vitenskapelige artikkelen nylig publisert av målingene.

- Å undersøke fenomener som skjer på så stor skala som dette med bare en satellitt, er som å studere en tsunami med en flytebøye, sier Matt Taylor, ESAs prosjektforsker for Cluster- og Double Star-satellittene.

- Men ved hjelp av Cluster og Double Star har vi målt hva som skjer på begge sidene av jorda samtidig under et slikt utbrudd, og fått verdifulle data fra stedet.

Merknader:

Disse forskningsresultatene er publisert i artikkelen: Dandouras, I.S., Rème, H., Cao, J. & Escoubet, P. (2009). Magnetosphere response to the 2005 and 2006 extreme solar events as observed by the Cluster and Double Star spacecraft. Advances in Space Research. Vol.43,618–623.

For mer informasjon:

Iannis Dandouras
CESR, Université de Toulouse/CNRS, Toulouse, France
E-post: iannis.dandouras@cesr.fr

Arnaud Masson, ESA Deputy Cluster Project Scientist
E-post: Arnaud.Masson@esa.int

Matt Taylor, ESA Cluster Project Scientist
E-post: Matthew.Taylor@esa.int

Philippe Escoubet, ESA Cluster Mission Manager
E-post: Philippe.Escoubet@esa.int