Kuvitus Maan magneettikentästä ja aurinkomyrskystä

Tältä kuulostaa, kun aurinkomyrsky törmää Maan magneettikenttään

Maan ulkoytimen sula rauta luo voimakkaan magneettikentän, joka suojaa planeettaa kosmisen säteilyn ja aurinkomyrskyjen radioaktiivisilta säteiltä. Tutkijat ovat nyt satelliittimittausten avulla antaneet äänen sille, miltä aurinkomyrskyjen syöksyminen Maata kohti saattaa kuulostaa.

Maan ulkoytimen sula rauta luo voimakkaan magneettikentän, joka suojaa planeettaa kosmisen säteilyn ja aurinkomyrskyjen radioaktiivisilta säteiltä. Tutkijat ovat nyt satelliittimittausten avulla antaneet äänen sille, miltä aurinkomyrskyjen syöksyminen Maata kohti saattaa kuulostaa.

ESA/ATG medialab

Tulet ehkä harvoin ajatelleeksi, että jalkojesi alla on puolustuslinnake, joka on välttämätön Maan elämän olemassaololle.

Maan ulkoytimestä virtaa magneettisia säteitä. Ne ympäröivät planeetan magneettikentällä, joka suojaa meitä Auringosta ja kosmisesta säteilystä saapuvia radioaktiivisia hiukkasia vastaan.

Avaruushiukkasten ja magneettikentän välinen taistelu valaisee ajoittain napaseutujen taivaan revontulilla, mutta nyt Tanskan teknillisen yliopiston DTU:n tutkijat ovat onnistuneet antamaan äänen aurinkomyrskyjen ja Maan puolustusjärjestelmän yhteentörmäykselle.

KUUNTELE, miten aurinkomyrsky iskeytyy Maan magneettikenttää vasten

Tutkijat muunsivat magneettimittaukset äänipainajaiseksi

Havainnollistaakseen ilmakehässä tauotta jatkuvaa rajua taistelua tanskalaistutkijat ovat työstäneet satelliittimittauksista saatua dataa.

Mittaukset ovat peräisin kolmesta satelliitista, jotka yhdessä muodostavat Euroopan avaruusjärjestön Swarm-kaukokartoitushankkeen. Kolme identtistä Swarm-satelliittia on vuodesta 2013 kartoittanut Maan magneettikenttää magnetometreilla, jotka muun muassa mittaavat planeetan puolustusjärjestelmän suuruutta, voimaa ja suuntaa.

”Olemme käyttäneet mittaustuloksia, jotka ulottuvat aina 100 000 vuoden taakse, ja antaneet äänen erilaisille datan osoittamille muutoksille", selittää DTU:n tutkimukseen osallistunut Klaus Nielsen.

Nielsen korostaa, että äänikuva ei perustu konkreettisen aurinkomyrskyn äänen tallennukseen.

”Kyseessä on keinotekoinen tulkinta, johon olemme sijoittaneet maanläheisiä, esimerkiksi liikkuvien kivien ja katkeavien puiden aiheuttamia, ääniä. Niitä toistetaan nopeammin, suodattimen läpi tai kovemmalla volyymillä aina sen mukaan, minkälaisia muutoksia magneettikentän mittauksissa on havaittu."

Laaditun äänikuvan tarkoitus on Klaus Nielsenin mukaan osoittaa, mitkä valtavat voimat ovat jatkuvasti liikkeellä Maan elämän ylläpitämiseksi.

Vihreät revontulet vuorten yllä

Kun aurinkomyrskyn hiukkaset osuvat Maan magneettikenttään ja törmäävät ilmakehässä etenkin happi- ja typpiatomeihin, osa yhteentörmäyksen energiasta muuttuu sinivihreäksi valoksi. Revontuliksi kutsuttu ilmiö voidaan nähdä vain napaseuduilla, koska magneettikenttä on siellä heikompi kuin muualla maapallolla.

© Shutterstock

Maan ytimen sula metalli suojaa Auringon myrskyiltä

Swarm-satelliitit ovat jo leijuneet Maan ympärillä hankkeen alkuperäistä suunnitelmaa pidempään. Siksi tutkijat ovat saaneet vielä enemmän arvokasta tietoa Maan magneettikentästä.

Erityisen kiinnostavaa on pohtia, miten magneettikenttä kehittyy, ja etenkin se, heikentyykö se ajan mittaan. Jos näin on asian laita, Maa saattaa olla menossa kohti tilannetta, missä planeetan magneettiset navat vaihtavat paikkaa. Sillä taas voi olla tuhoisia seurauksia, koska se deaktivoisi magneettikenttää ja päästäisi aurinkomyrskyistä enemmän radioaktiivisia hiukkasia tunkeutumaan ilmakehän läpi.

© Claus Lunau

Nestemäinen rauta suojelee Maata

Maan magneettikenttä syntyy planeetan ulommassa, nestemäisessä osassa. Siellä nestemäisen metallin liikkeet luovat sähköisiä virtauksia, jotka muodostavat magneettikentän. Ilman tätä kenttää maapallo olisi suojaton niitä vahingollisia kosmisia hiukkasia vastaan, jotka etenevät valonnopeudella ja joita muodostuu muun muassa auringonpurkauksissa.

Nestemäinen rauta jähmettyy ytimessä

Maan nestemäisen ulomman ytimen aines jähmettyy kiinteän sisäytimen pinnalla. Prosessissa vapautuu energiaa, joka luo ulkoytimen nestemäisessä raudassa ylös- ja alaspäin suuntautuvia virtauksia. Virtaukset ovat samanlaisia kuin ne, jotka syntyvät vedessä juuri ennen sen kiehumista.

Pyörimisliike luo pyörteisvirtauksia

Niin sanottu coriolisvoima – näennäisvoima, jonka Maan pyörimisliike saa aikaan – ravistelee ylös ja alas suuntautuvat nestemäisen raudan virtaukset vastakkain kulkeviksi pyörteiksi.

Navat ovat altteimpia säteilylle

Raudan pyörteisliikkeet luovat magneettikentän, joka suojaa Maata säteilyltä. Avaruuden suurienergiaiset hiukkaset tunkeutuvat sen läpi vain magneettisen pohjois- ja etelänavan seutuvilla, missä magneettikentän kenttäviivat ovat lähes pystysuorassa. Siellä ne törmäävät ilman molekyyleihin ja synnyttävät revontulia.

Aurinkomyrskyt aiheutuvat Auringon pinnalla tapahtuvista räjähdyksistä, joissa tähden kaasukehästä sinkoutuu suuria varautuneiden hiukkasten – etenkin elektronien ja protonien – plasmapilviä

Myrskyjen taustalla ovat auringonpilkut eli Auringon pinnan alueet, missä lisääntynyt magneettinen aktiviteetti synnyttää räjähdyksiä.

Hiukkaset ovat radioaktiivisia, ja ne voivat mahdollisesti aiheuttaa sairauksia ja tuhota sähköistä infrastruktuuria, jos ne pääsevät läpäisemään magneettikentän.

Magneettikenttä vastustaa kuitenkin voimakkaasti kosmisia voimia, kuten uusi tutkimus kovaäänisesti todistaa.