Det interplanetariske magnetfelt (IMF)

Det interplanetariske magnetfelt (IMF) spiller en stor rolle i, hvordan solvinden interagerer med Jordens magnetosfære. I denne artikel vil vi lære, hvad det interplanetariske magnetfelt er, og hvordan det påvirker nordlysaktiviteten her på Jorden.

Solens magnetfelt

Under solminimum ligner solens magnetfelt Jordens magnetfelt. Det ligner lidt en almindelig stangmagnet med lukkede linjer tæt på ækvator og åbne feltlinjer nær polerne. Forskere kalder disse områder en dipol. Solens dipolfelt er omtrent lige så stærkt som en magnet på et køleskab (omkring 50 gauss). Jordens magnetfelt er omkring 100 gange svagere.

Omkring solmaksimum, når Solen når sin maksimale aktivitet, er der mange solpletter synlige på den synlige solskive. Disse solpletter er fyldt med magnetisme og store magnetiske feltlinjer, hvor der løber materiale langs dem. Disse feltlinjer er ofte hundredvis af gange stærkere end den omgivende dipol. Dette får magnetfeltet omkring Solen til at være et meget komplekst magnetfelt med mange uregelmæssige feltlinjer.

Vores sols magnetfelt forbliver ikke omkring selve solen. Solvinden fører den gennem solsystemet, indtil den når heliopausen. Heliopausen er stedet, hvor solvinden stopper, og hvor den kolliderer med det interstellare rum. Fordi Solen drejer rundt om sin akse (en gang i ca. 25 dage) har det interplanetariske magnetfelt en spiralform, som kaldes Parkerspiralen.

B_t værdi

Bt-værdien af det interplanetariske magnetfelt angiver den samlede styrke af det interplanetariske magnetfelt. Det er et kombineret mål for magnetfeltstyrken i retningerne nord-syd, øst-vest og mod-sol vs. væk-fra-sol. Jo højere denne værdi er, jo bedre er den for forbedrede geomagnetiske forhold. Vi taler om et moderat stærkt totalt interplanetarisk magnetfelt, når Bt overstiger 10nT. Stærke værdier starter ved 20nT, og vi taler om et meget stærkt totalt interplanetært magnetfelt, når værdier overstiger 30nT. Enhederne er i nano-Tesla (nT) - opkaldt efter Nikola Tesla, den berømte fysiker, ingeniør og opfinder.

B_x, B_y og B_z

Det interplanetariske magnetfelt er en vektorstørrelse med en treakset komponent, hvoraf to (Bx og By) er orienteret parallelt med ekliptika. Bx- og By-komponenterne er ikke vigtige for nordlysaktivitet og er derfor ikke vist på vores hjemmeside. Den tredje komponent, Bz-værdien, er vinkelret på ekliptika og skabes af bølger og andre forstyrrelser i solvinden.

Interaktion med Jordens magnetosfære

Nord-syd-retningen af det interplanetariske magnetfelt (Bz) er den vigtigste ingrediens for nordlysaktivitet. Når nord-syd-retningen (Bz) af det interplanetariske magnetfelt er orienteret mod syd, vil det forbindes med Jordens magnetosfære, som peger mod nord. Tænk på de almindelige stangmagneter, som du har derhjemme. To modsatte poler tiltrækker hinanden! En (stærk) sydlig Bz kan skabe kaos med Jordens magnetfelt, forstyrre magnetosfæren og tillade partikler at regne ned i vores atmosfære langs Jordens magnetfeltlinjer. Når disse partikler kolliderer med ilt- og kvælstofatomerne, der udgør vores atmosfære, får det dem til at gløde og udsende lys, som vi ser som nordlys.

For at en geomagnetisk storm kan udvikle sig, er det afgørende, at retningen af det interplanetariske magnetfelt (Bz) vender mod syd. Fortsat værdier på -10nT og lavere er gode indikatorer på, at en geomagnetisk storm kan udvikle sig, men jo lavere denne værdi går, jo bedre er den for nordlysaktivitet. Kun under ekstreme begivenheder med høje solvindhastigheder er det muligt for en geomagnetisk storm (Kp5 eller højere) at udvikle sig med en nordgående Bz.

Billede: Et skematisk diagram, der viser interaktionen mellem IMF med en sydlig Bz og Jordens magnetosfære.

Det er vigtigt at bemærke, at vi stadig ikke kan forudsige (nøjagtigt og konsekvent) Bz(t), dvs. styrken, orienteringen og varigheden af den nord-sydlige interplanetariske magnetfeltkomponent Bz af en indkommende solvindstruktur. Vi ved ikke, hvad solvinden og det magnetiske felts karakteristika er, før den ankommer til Sol-Jord Lagrange Point 1 (fast punkt i rummet mellem Jorden og Solen ca. 1,5 millioner kilometer væk fra Jorden), hvor satellitterne måler egenskaberne ved den indkommende solvind. Vi vil lære mere om dette i næste afsnit.

Måling af det interplanetariske magnetfelt

Realtids solvind og interplanetariske magnetfeltdata, som du kan finde på denne hjemmeside, kommer fra Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) satellitten, som er stationeret i en bane omkring Sol-Jorden Lagrange Point 1. Dette er et punkt i rummet. som altid er placeret mellem Solen og Jorden, hvor Solens og Jordens tyngdekraft har et lige stort træk på satellitter, hvilket betyder, at de kan forblive i en stabil bane omkring dette punkt. Dette punkt er ideelt til solmissioner som DSCOVR, da dette giver DSCOVR mulighed for at måle parametrene for solvinden og det interplanetariske magnetfelt, før det ankommer til Jorden. Dette giver os en advarselstid på 15 til 60 minutter (afhængigt af solvindens hastighed) for, hvilken slags solvindstrukturer der er på vej til Jorden.

Deep Space Climate Observatory (DSCOVR)-missionen er nu den primære kilde til solvind- og interplanetariske magnetfeltdata i realtid, men der er endnu en satellit ved Sun-Earth L1-punktet, der måler den indkommende solvind, og det er Advanced Composition Explorer. Denne satellit plejede at være den primære rumvejrsdatakilde i realtid indtil juli 2016, hvor DSCOVR blev fuldt operationel. Satellitten Advanced Composition Explorer (ACE) indsamler stadig data og fungerer nu for det meste som backup til DSCOVR.

Billede: Placeringen af en satellit ved Sun-Earth L1-punktet.

<< Gå til forrige side