Simulaatio löysi ratkaisuja avaruusfysiikan keskeiseen arvoitukseen
![Maan magneettikentän plasmapurkaukset. Kuva: Jani Närhi](/data/images/00290/30320a75-88c8-452b-af43-12c49fd24faa-w_720.jpg)
Maan lähiavaruudessa magneettikehän yöpuolella tapahtuu räjähtäviä plasmapurkauksia (plasmoideja), joihin liittyy myös revontulien äkillinen kirkastuminen. Helsingin yliopiston avaruusfysiikan ryhmä tutkii ja simuloi näitä Maan lähiavaruuden vaikeasti ennustettavia purkauksia Vlasiator -mallin avulla.
– Plasmoidiin liittyvät ilmiöt aiheuttavat voimakkaimpia mutta huonoiten ennustettavissa olevia magneettisia häiriöitä, jotka voivat vaikuttaa esimerkiksi sähköverkkojen toimintaan, sanoo Helsingin yliopiston avaruusfysiikan professori Minna Palmroth.
– Näitä purkauksia tapahtuu magneettikehän ”pyrstössä” päivittäin eri suuruisina.
Copernicus-mitalilla vastikään palkittu Palmroth on myös Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön johtaja, ja Vlasiator -mallinnusmenetelmän vastuullinen tutkija.
– Plasmoidiin johtava tapahtumaketju on yksi avaruusfysiikan pitkäaikaisimmista ratkaisemattomista kysymyksistä, johon on koetettu löytää ratkaisua jo 1960-luvulta, sanoo Palmroth.
Lähiavaruus on ainutlaatuinen paikka ymmärtää plasman purkauksia
Tapahtumien kulun selittämiseksi on ehdotettu kahta kilpailevaa ajatusmallia. Ensimmäinen ehdottaa, että magneettinen uudelleenkytkentä irrottaa plasmoidin magneettikehän pyrstöstä. Toisen selityksen mukaan kineettiset epästabiiliudet rikkovat pyrstöä ylläpitävän virtalevyn, mikä lopulta johtaa plasmoidin irtoamiseen. Alalla on kiistelty vuosikymmenet, kumpi ilmiö on pääosassa.
– Nyt näyttää siltä, että syy-seuraussuhteet ovatkin mutkikkaampia kuin on aiemmin ymmärretty, kertoo Palmroth.
Supertietokoneen laskentatehoa vaativa Vlasiator-simulaatio mallinsi maapallon lähiavaruuden ensimmäistä kertaa kuudessa ulottuvuudessa ja magneettikehän kokoa vastaavassa mittakaavassa. 6d-mallinnuksessa onnistuttiin kuvaamaan molempien ajatusmallien esittämät fysiikan ilmiöt.
– Kyseessä oli vaikea teknologinen haaste, jota kukaan muu ei ole pystynyt mallintamaan, sanoo Palmroth. Takana on yli 10 vuoden ohjelmistokehitys tuloksen saavuttamiseksi.
Tutkimuksessa pystyttiin siis osoittamaan, että sekä magneettinen uudelleenkytkentä että kineettinen epävakaus selittävät magneettikehän pyrstön toimintaa. Näennäisesti ristiriitaiset teoriat tapahtuvat itse asiassa molemmat ja samanaikaisesti. Epästabiilius ja uudelleenkytkentä myös kehittyy ja yhdistyy isommaksi purkaukseksi.
Tulos auttaa ymmärtämään, kuinka plasmapurkaukset voivat tapahtua. Tämä auttaa avaruusalusten ja -laitteiston suunnittelua, näiden tapahtumien havainnointia jatkotutkimusta varten ja parantaa avaruussään ennustettavuutta parantamalla lähiavaruuden ymmärtämistä.
Tutkimustulokset julkaistiin arvostetussa Nature Geoscience -tiedelehdessä.
Avainsanat
Yhteyshenkilöt
Professori Minna Palmroth
minna.palmroth@helsinki.fi
0294151020
0503111950
Helsingin yliopiston mediapalvelu
Puh:02941 22622mediapalvelu@helsinki.fiKuvat
![Maan magneettikentän plasmapurkaukset. Kuva: Jani Närhi](/data/images/00290/30320a75-88c8-452b-af43-12c49fd24faa-w_240.jpg)
Tietoja julkaisijasta
![Helsingin yliopisto](/data/images/00435/ffcc79be-41c7-4a5a-98db-27a85f765a65-w_300_h_250.jpg)
PL 3
00014 Helsingin yliopisto
02941 22622 (mediapalvelu) 02941 911 (vaihde) (vaihde)https://www.helsinki.fi/fi/yliopisto
Helsingin yliopisto on yli 40 000 opiskelijan ja työntekijän kansainvälinen tiedeyhteisö, joka toimii neljällä kampuksella Helsingissä ja usealla muulla paikkakunnalla Suomessa. Kansainvälisissä yliopistovertailuissa se on ollut toistuvasti maailman sadan parhaan yliopiston joukossa. Helsingin yliopisto on perustettu vuonna 1640.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Helsingin yliopisto
Metsien hiilinieluja ja -varastoja voidaan kasvattaa alhaisin kustannuksin28.8.2024 11:54:23 EEST | Tiedote
Tuoreessa Helsingin yliopiston ja Aalto yliopiston tutkimuksessa etsittiin edullisimpia tapoja kasvattaa metsien hiilinieluja. Tutkijat arvioivat kuinka suurilla kustannuksilla nielujen lisäys on toteutettavissa viivästyttämällä harvennuksia ja pidentämällä kiertoaikoja.
Urheilevien lasten selän rasitusmurtumien varhainen toteaminen ja hoito parantavat ennustetta ja selän toimintakykyä21.8.2024 12:14:11 EEST | Tiedote
Lasten selän rasitusmurtumien varhainen toteaminen ja liikunnan tauottaminen 4 kuukauden ajaksi mahdollistavat murtumien paranemisen. Valtaosa tutkituista lapsista pystyi palaamaan liikuntaharrastuksensa pariin.
Mustien aukkojen säteily sai selityksen20.8.2024 11:25:36 EEST | Tiedote
Helsingin yliopiston tutkijat onnistuivat siinä, mitä on yritetty jo 70-luvulta lähtien: selittämään mustien aukkojen synnyttämän röntgensäteilyn. Säteily syntyy magneettikenttien kaoottisten liikkeiden ja turbulentin plasmakaasun yhteisvaikutuksesta.
Metsäkato aiheuttaa Afrikan vuoristosademetsissä enemmän lämpenemistä kuin ilmastonmuutos19.8.2024 10:29:11 EEST | Tiedote
Metsäkato on lämmittänyt ilmastoa ja nostanut pilvipeitettä ylemmäs maanpinnasta Afrikan vuoristosademetsissä. Kahdenkymmenen viime vuoden aikana tapahtuneen metsäkadon aiheuttamat muutokset ovat kaksi kertaa voimakkaampia kuin ilmastonmuutoksesta johtuvat vastaavat muutokset.
Imatinibi-lääkitys ei vähentänytkään kuolleisuutta sairaalahoidetuilla koronapotilailla – professori miettii jo seuraavaa pandemiaa16.8.2024 12:51:15 EEST | Tiedote
Tuoreesta Solidarity Finland -tutkimusryhmän tutkimuksesta selviää, että imatinibi-lääkitys ei vähentänyt kuolleisuutta sairaalahoidetuilla COVID-19-potilailla, toisin kuin aiemmin on esitetty. Lisäksi tutkimus osoittaa, että long covid -tyyppiset oireet ovat sairaalahoitoisilla potilailla yleisiä vielä vuoden kuluttua sairastumisesta.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme