PhD Defence: Studies of Ionospheres of Earth and Mars

Huge congratulations to our colleague and friend Dr Maxime Grandin, who successfully defended his PhD thesis at SGO yesterday. His work entitled "Multi-Instrument and Modelling Studies of the Ionospheres of Earth and Mars" was done at Sodankylä Geophysical Observatory, University of Oulu and at the Research Institute in Astrophysics and Planetology (IRAP), University Paul Sabatier, Toulouse leading to a double PhD degree in physics.

The opponents were Dr Mervin Freeman, British Antarctic Survey, Cambridge, UK, and Dr Ronan Modolo, LATMOS, University of Versailles, France. Prof Anita Aikio, University of Oulu, served as custos.

Väitöstilaisuus: Avaruussää vaikuttaa Maan ilmakehään myös Auringon aktiivisuuden ollessa alhainen

Maxime Grandin, M.Sc., väittelee aiheesta "Avaruussää vaikuttaa Maan ilmakehään myös Auringon aktiivisuuden ollessa alhainen" 26.10.2016.

Avaruussää vaikuttaa Maan yläilmakehään ja ionosfääriin. Ionosfääri on ilmakehän sähköä johtava osa, joka koostuu elektroneista ja ioneista korkeusalueella 60–1000 kilometriä. Korkeiden leveyspiirien ionosfääri on hyvin herkkä avaruussään vaihteluille. Vaikutuksia voivat olla esimerkiksi muutokset ilmakehän kemiassa tai hiukkassade avaruudesta ilmakehään, mikä synnyttää muun muassa revontulia.

Avaruussää liittyy hiukkasiin, jotka tulevat Auringosta. Tätä hiukkasvirtaa kutsutaan aurinkotuuleksi. Auringon aktiivisuus vaihtelee noin 11 vuoden jaksoissa. Jakson maksimin jälkeen aktiivisuus laskee, mutta avaruussää vaikuttaa siitä huolimatta edelleen revontulialueen ionosfääriin. Se johtuu siitä, että aurinkotuulen nopeus on tällöin usein suuri, jopa 800–1000 kilometriä sekunnissa. Tässä väitöskirjassa on tutkittu kolmen vuoden ajalta, miten nämä aurinkotuulen suurinopeuksiset virtaukset vaikuttavat ionosfääriin. Aineistoina on käytetty Sodankylän geofysiikan observatorion eri laitteilla tehtyjä mittauksia ja satelliittimittauksia. Aineiston käsittely on tehty käyttäen tilastollisia menetelmiä.

Osa väitöskirjasta käsittelee myös Marsin kaasukehän ja ionosfäärin tutkimista. Marsin kaasukehää on tutkittu vuodesta 2004 lähtien Mars Express -luotaimella. Mars Expressin ja Maan välillä kulkevien radioaaltojen taajuus mitataan hyvin tarkasti, mikä mahdollistaa Marsin kaasukehän ja ionosfäärin lämpötilojen ja koostumuksen arvioimisen. Väitöskirjassa on esitetty kehittämämme uusi aineiston käsittelymalli, joka perustuu Marsin kaasukehän ja ionosfäärin läpi kulkevien radioaaltojen numeeriseen simulaatioon.

Väitöskirja on tehty Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatoriossa ja Toulousen yliopiston IRAP-instituutissa (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie).

Väitöstilaisuus

26.10.2017, klo  12:00, Polarian luentosali, Sodankylän geofysiikan observatorio, Tähteläntie 62, Sodankylä

Aihe

Maapallon ja Marsin ionosfäärien tutkimuksia eri mittalaitteilla ja mallintamisella
Multi-instrument and modelling studies of the ionospheres at Earth and Mars

Vastaväittäjät

Dr. Mervyn Freeman, British Antarctic Survey, Cambridge, Iso-Britannia
Dr. Ronan Modolo, LATMOS, Guyancourt, Ranska

Kustos

Professori Anita Aikio, Oulun yliopisto

A major solar particle storm was registered by neutron monitors of SGO

​In mid-September 2017 the Sun shot a series of very strong flares. Those eruptive events lead, in particular, to acceleration of charged protons up to very high energies forming a strong solar particle storm. These energetic solar particles are known as solar cosmic rays, and they are important for science as bringing information on acceleration mechanisms at the Sun and provide a probe of the interplanetary medium. They are not only of an academic interest since they form an important technological hazard and are dangerous for satellites and for astronauts and event crew/passengers of transpolar commercial jets, thus a continuous monitoring of such events is provided, in particular by dedicated instruments operated by Sodankylä Geophysical Observatory of the University of Oulu.

At 15:35UT, 10 September 2017 a strong solar flare of class X8.2 and a consecutive ejection of solar matter caused acceleration of particles, which hit Earth at 16:15UT. The storm was so strong, that the high-energy fraction of solar particles passed through the atmosphere and reached the ground. Such events are quite rare: two previous ones took place in May 2012 and December 2006.

Concordia research station in Antarctica; photo ESA/IPEV/ENEAA/A.Kumar and E. Bondoux.

This particle storm has been registered by several neutron monitors around the world, including ones in Linnanmaa, Oulu and the Concordia station in Antarctica, both belonging to the University of Oulu (Sodankylä Geophysical Observatory). The Antarctic neutron monitor yielded the highest among all the stations of the worldwide network, thanks to its unique location.

Now the event is under detailed analysis by several independent scientific groups including the cosmic ray group of the University of Oulu.