ANNONS
ANNONS
Hela denna bilaga är en annons från KTH
FAKTA
RYMDSPECIAL
Norrskenet har fascinerat människor genom alla tider. Trots att det bedrivs mycket forskning finns fortfarande många obesvarade frågor. Ett
viktigt steg framåt togs när den svenska forskningssatelliten Freja
började skicka ner data till forskare på KTH.
Så fann
forskarna
det svarta
norrskenet
Norrsken uppstår
när elektroner bombarderar jordatmosfären. Den svenska
norrskenssatelliten
Viking var ett viktigt
steg mot en detaljerad förståelse av hur
elektronerna accelereras till höga energier (om 5 000–
10 000 elektronvolt).
Elektronernas acceleration sker huvudsakligen då de passerar ett slags elektriska accelerationsstrukturer på mellan
5 000 och 10 000
kilometers höjd.
Dessa strukturer
uppstår i plasmat
ovanför norrskenet
och är speciellt kraftfulla då det är ont
om elektroner att
bära de starka
strömmarna till och
från jorden.
FOTO: ESA / J.HUART
Norrskenet uppstår då energirika elektroner slungas ut från solen och kommer i kontakt med jordatmosfären. När det har stormat på
solen kan vi se extra mycket norrsken på jorden. Alla planeter som har en atmosfär och ett starkt magnetfält har norrsken. Det var med
hjälp av Clustersatelliterna (längst ned till vänster) som forskarna på KTH gjorde en av sina upptäckter.
DEN STORA RYMDUPPTÄCKTEN
Rymden har större påverkan på
oss jordbor än vad många tror. När
det har varit extrem aktivitet på solen – så kallade solstormar – har
det hänt att elförsörjningen fått
problem och i en del fall slagits ut.
Laddade partiklar bombarderar jorden och ställer till oreda, bland annat för radiokommunikation och
navigering.
– Atmosfären är som en tunn
slöja runt jorden, cirka fem mil
tjock. Den slöjan gör att vi kan leva på jorden. När man tänker på
det inser man hur sårbara vi är, säger Göran Marklund, professor i
rymdplasmafysik vid KTH.
Att vara rymdplasmafysiker innebär förenklat att man studerar fenomen i rymden. Plasma brukar
kallas det fjärde materiatillståndet
(efter fast, flytande och gas). Solen består av plasma – ett tätt och
hett sådant, medan rymden mellan
stjärnorna och galaxerna är ett tunt
och svalare plasma.
100 kärnkraftverk i rymden
Norrsken skapas när elektriskt laddade partiklar faller in mot atmosfären. Det är bara på höga breddgrader som partiklarna når ner till
atmosfären, eftersom de är bundna att följa de magnetiska fältlinjerna som är vertikala vid polerna.
– Magnetfälten kan liknas vid
kraftledningar och själva norrskensljuset vid en tänd lampa.
Norrskenet innebär stora energiöverföringar och effekten som infaller mot jorden i samband med
ett typiskt norrsken motsvarar effekten från ett hundratal kärnkraftverk, förklarar Göran Marklund.
norrskenet. Vi kallar det svart norrsken.
Med hjälp av Clustersatelliterna – fyra identiska satelliter som
flyger tillsammans i elliptiska banor runt jorden – kunde Göran
Marklund bekräfta sin teori om en
parallell process.
I januari 2001 passerade Cluster-
”Norrskenet motsvarar
effekten från ett hundratal kärnkraftverk.”
Innan forskarna kunde ta del av
mätdata från satelliter, fick man
använda sig av mätningar från
marken när man studerade norrskenet. Med bättre tidsupplösning
än man haft på tidigare satelliter
kunde den svenska satelliten Freja, som skickades upp 1992, bidra
till mer detaljerad kunskap om
norrskenet och, visade det sig, om
ett helt outforskat men närbesläktat fenomen.
– När vi analyserade data som
satelliten samlat in, såg vi något
spännande. Det verkade pågå en
process vid sidan av norrskenet,
där allt var spegelvänt jämfört med
satelliterna på hög höjd över det
svarta norrskenet med cirka 100 sekunders mellanrum. Den typ av
struktur som upptäckts av Freja och
som driver elektronströmmar ut
från jordatmosfären i området av
svart norrsken, kunde nu följas under en hel livscykel. Forskarna fann
att denna livscykel på några hundra sekunder var jämförbar med
den tid som elektronströmmarna
behöver för att tömma elektronerna i det svarta norrskensområdet.
När Göran Marklund konstaterat upptäckten, kontaktade han
Nature, en av världens mest renommerade tidskrifter. Alla ve-
tenskapliga upptäckter publiceras
i vetenskapliga tidskrifter och för
att lyckas få en publicering måste
man först låta andra forskare
granska det man skrivit. Hans resultat väckte stor uppmärksamhet:
– På Nature blev man mycket
intresserad av upptäckten. Vi fick
två dagar på oss att skriva ner resultaten och skicka in artikeln och
efter ytterligare två dagar var den
faktagranskad. Efter en långhelg
med nattskift kunde så den reviderade artikeln, nu kraftigt komprimerad, skickas in på nytt, varefter
beskedet från Nature kom redan efter ett dygn: vi vill publicera detta.
– Det var en härlig känsla, konstaterar Göran Marklund.
Hur kommer det sig att vi i Sverige är så duktiga inom rymdforskning?
– I Sverige har vi länge haft ett
aktivt nationellt rymdprogram med
inte mindre än sex tekniskt och vetenskapligt framgångsrika svenska
satellitmissioner, vilket imponerat
stort bland rymdforskare världen
över. Samtidigt har vi sett till att
ligga långt framme i de internationella programmen ESA och NASA.
Det har gett synergieffekter.
Samma typ av acceleration av elektroner ner mot jorden,
vilket ger norrsken,
sker också i motsatt
riktning, ut från jorden. Detta äger rum
på lägre höjd och
hade undgått att
upptäckas med 80talets satelliter.
När Göran Marklund
och hans kollegor
analyserade data
från Frejasatelliten
fann man att signaturerna i det elektriska fältet, strömmen,
och partiklarna var
helt spegelvända
mot de man var
vana att se.
Strukturerna var
mycket smala, bara
några kilometer
breda. Det framgick
tydligt att norrskenet
hade sin motsats i
det svarta norrskenet. Man såg även
att dessa två spegelvända fenomen
var kopplade till
varandra.
Efter cirka 200
sekunder försvinner
strukturen. Det svarta norrskenet fortsätter alltså att växa
till i styrka så länge
det finns elektroner
att suga ut.
TOVE SMEDS
KTH SID 13
