Revontulivyöhykkeen magneettikentässä suuria paikallisia vaihteluita (also in English)

 Aurinkomyrskyt aiheuttavat arvioitua suurempia paikallisia eroja revontulialueen magneettikentän häiriöihin. Suomalaistutkijat Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatoriosta ja ionosfäärifysiikan ryhmästä tutkivat avaruusmyrskyjen aikaisia paikallisia magneettikentän vaihteluita juuri julkaistussa tutkimuksessaan. Tutkimusta varten digitoitiin huomattava määrä 70-luvulla nauhoitettua dataa, jota vertailtiin moderniin digitaaliseen aineistoon. Tulokset osoittivat, että vuoden 2003 Halloween-myrskyjen aikana Muoniossa mitattu magneettikentän pohjoissuuntainen häiriö oli hetkellisesti 1210 nT voimakkaampi kuin 160 km etäisyydellä Norjan Kautokeinossa mitattu häiriö. Tämä 7.6 nT/km ero sekä muut julkaisun tulokset osoittavat, että nykyisin käytössä oleva magneettinen mittausverkko voi aiheuttaa haasteita avaruusmyrskyjen tutkimukselle ja niihin varautumiseen. Nykyisen verkon edeltäjäksikin kutsutun Scandinavian Magnetometer Array mittausverkon instrumenttien välinen etäisyys oli noin 120 km. Uusi kyseisen verkon nauhoittamasta datasta digitoitu aineisto osoittaa etenkin Skandinavian revontulivyöhykkeellä selkeitä magneettikentän rakenteita, joita ei pystytä havainnollistamaan nykyisellä mittaverkolla. Suurten avaruusmyrskyjen aiheuttamien magneettisten häiriöiden indusoimien virtojen tiedetään voivan aiheuttaa häiriöitä herkille teknisille järjestelmille. Tutkijat ympäri maailmaa ovat melko yksimielisiä siitä, että lähitulevaisuudessa maapallolle saattaa hyvinkin iskeä historiallisen suuri avaruusmyrsky. Magneettikentän mittaamiseen soveltuva magnetometri-instrumentti kehitettiin vuonna 1833 ja suurin tähän mennessä tieteellisesti mitattu myrsky, Carrington, havaittiin vuonna 1859. Aiemmat tutkimukset kuvaavat kuinka tämän myrskyn aikana Aurinko kirkastui hetkellisesti ja häikäisi jopa suljettuja silmiä. Lisäksi Carrington myrsky indusoi virtoja lennätinlinjoihin ja aiheutti tulipaloja. Nykyisin tämän kokoluokan magneettisen myrskyn seuraukset olisivat tuhoisia. Viime vuosien tutkimukset ovat osoittaneet puista kerätyillä näytteillä, että maapallolla on tapahtunut huomattavasti suurempiakin Miyake-myrskyiksi kutsuttuja supermyrskyjä ennen tieteellisten magneettisten mittausten alkua. Uusi suomalaistutkimus arvioi, että revontulivyöhykkeellä voisi olla jopa 150 nT / 10 km paikallisia vaihteluita Carrington- tai Miyake-kokoluokan myrskyjen aikana.

Tulokset julkaistiin arvostetussa Nature Portfolion Scientific Reports -julkaisussa "Kärhä, O., Tanskanen, E.I. & Vanhamäki, H. Large regional variability in geomagnetic storm effects in the auroral zone. Sci Rep 13, 18888 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-46352-0 "

Linkki julkaisuun: https://rdcu.be/dp5W6

Lisätietoja: väitöskirjatutkija Otto Kärhä, otto.karha@oulu.fi, 050-5606617

Paikallisia tilallisia vaihteluita geomagneettisessa ympäristössä. Tyypilliset vaihtelut yöpuolella (vasemmalla) ja vastaavat suuren kokoluokan vaihtelut (oikealla). Kuva: O. Kärhä, CC-BY 4.0.

Regional spatial differences in geomagnetic environment. Typical differences on the night side (left panel), and extreme case differences, respectively (right panel). Figure: O. Kärhä, CC-BY 4.0.

Large regional variability in the magnetic field in the auroral zone

The local differences in the magnetic field during solar storms in the auroral zone are larger than estimated. Finnish researchers from the University of Oulu’s Sodankylä Geophysical Observatory and Ionospheric Physics Group studied spatial magnetic field variations during space storms in their recently published study. A large amount of data recorded in the 70s was digitized for the research, which was compared with modern digital data. The results showed that during the 2003 Halloween storms, the magnetic field’s northward disturbance measured in Muonio was momentarily 1210 nT stronger than the disturbance measured in Kautokeino, Norway, located 160 km away. This difference of 7.6 nT/km and other published results show that the currently used magnetic measurement network can cause challenges for space storm research and preparation. The distance between the instruments of the Scandinavian Magnetometer Array measurement network, also called the predecessor of the current network, was about 120 km. The newly digitized data recorded by that network shows clear magnetic field structures, especially in the Scandinavian auroral zone, which cannot be illustrated with the current measuring network. It is known that currents induced by large space storms can cause malfunctions in sensitive electrical systems. Scientists around the world are quite unanimous that in the near future, a historically large space storm may hit the Earth. The magnetometer instrument used to measure the magnetic field was developed in 1833 and the largest scientifically measured storm, Carrington, was observed in 1859. Previous studies describe how during this storm the Sun brightened momentarily and dazzled even closed eyes. In addition, the Carrington storm induced currents in telegraph lines and caused fires. Nowadays, the consequences of a magnetic storm of this size would be devastating. Research in recent years has shown with samples collected from trees, that significantly larger superstorms called Miyake events have occurred on Earth before the start of scientific magnetic measurements. A new Finnish study estimates that there could be up to 150 nT / 10 km local variations in the aurora zone during Carrington or Miyake-sized storms.

The results were published in the article "Kärhä, O., Tanskanen, E.I. & Vanhamäki, H. Large regional variability in geomagnetic storm effects in the auroral zone. Sci Rep 13, 18888 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-46352-0 " in the prestigious Scientific Reports journal, which is part of the Nature Portfolio.

Link to the article: https://rdcu.be/dp5W6

Contact information:

Otto Kärhä

Doctoral Researcher

Sodankylä Geophysical Observatory

University of Oulu otto.karha@oulu.fi

+358505606617