Solvinden tränger igenom jordens magnetfält
Rymden är inte tom. Från solen blåser en vind med laddade partiklar och magnetfält. Ibland kan den här solvinden ta sig igenom jordens magnetfält. Forskare vid Institutet för rymdfysik, IRF, i Uppsala har nu svar på en av frågorna om hur detta egentligen går till.
När två områden med plasma (elektriskt laddad gas) och magnetiska fält med olika riktning kolliderar, kan de magnetiska fälten ”klippas av” och ”omkopplas” så att magnetfältets topologi ändras. Sådan magnetisk omkoppling kan ge energi till utbrott på solytan, kan omvandla energi från solvinden som sedan skapar norrsken, och är ett av hindren för att alstra energi genom processer i fusionsreaktorer.
Om två kolliderande områden med plasma har samma densitet, temperatur och styrka (men olika riktning) på magnetfältet, startas symmetrisk omkoppling. Denna process förstår forskare någorlunda. Men det vanliga i naturen är att två områden med plasma har olika egenskaper, till exempel när solvinden möter jordens omgivning. Daniel Graham vid Institutet för rymdfysik har nyligen publicerat en detaljerad studie av sådan asymmetrisk magnetisk omkoppling i Physical Review Letters 112, 215004 (2014).
Studien använder data från de fyra europeiska ESA-satelliterna Cluster, som flyger i formation i jordens magnetfält.
– Speciellt viktigt var mätningar med två satelliter bara några tiotals kilometer ifrån varandra, i området där solvinden träffar jordens magnetfält, säger Daniel Graham. Vi kan alltså göra detaljerade mätningar för att förstå plasmafysiken, på en höjd av 60 000 km.
Speciellt intressant är upphettningen av elektroner parallellt med det magnetiska fältet i samband med magnetisk omkoppling.
– Vi tror att detta är en viktig pusselbit för att förstå hur magnetisk omkoppling fungerar, hur laddade partiklar kan accelereras, och hur partiklar från olika områden kan blandas med varandra, säger Daniel Graham. Våra detaljerade mätningar runt jorden kan användas för att förstå fysiken även i fusionsreaktorer på jorden, och i avlägsna områden i rymden dit vi inte kan skicka satelliter.
FAKTA
Forskningsprogrammet Rymdplasmafysik, IRF: http://www.space.irfu.se
Artikeln i Physical Review Letters:http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.215004
