Romvær og lysende plasmaskyer effekter I jordas ionosfære

Transkript

1 Romvær og lysende plasmaskyer effekter I jordas ionosfære Njål Gulbrandsen Universitetet i Tromsø

2 Romvær Tidsvariable forhold i rommet som kan ha innvirkning på rombåren eller bakkebasert teknologi.

3 Plasma ionisert gass hvor elektriske og magnetiske krefter dominerer Kollisjonsløst plasma vil si at elektroner og ioner er tvunget til å gå i spirallbaner rundt de magnetiske feltlinjene. Partiklene kan ikke bevege seg på tvers av feltlinjene. Magnetfeltet må følge partiklene

4 Kobling mellom solvinden og jordas magnetfelt (fra M. Lockwood)

5 Konveksjon i ionosfæren (fra Brekke, 1997) (fra Kivelson and Russel, 1995) Teoretisk konveksjonsmønster

6 Konveksjonsmønstere ved forskjellige solvindmagnetfelt (Ruohoniemi and Greenwald, 2005)

7 Plasmaskyer Polar Cap patches / blobs Områder med høyere plasmatethet som er observert å drive over polområdene. Plasma er dannet av UV-stråling i den solbelyste delen av atmosfæren Optisk: sees som mer en 50% over bakgrunnen (Crowley, 1996). Horisontal utstrekning: km (Crowley, 1996) Høyde: ca. 300 km, (i F-laget). (Lorentzen et al., 2004) Synlig i 630 nm (Rødt) Kan forstyrre langbølget radiokommunikasjon og kominikasjon til og fra satelitter (bl.a GPS) TEC image showing tongue of ionization. (From Foster et al.,2005)

8 (from Moen, Gulbrandsen, Lorentzen, and Carlson 2007).

9 All-sky -bilder fra Ny-Ålesund

10 Ny-Ålesund 12. January 2002

11 Fotometerdata fra Ny-Ålesund

12 Observsjoner på nattsiden Gjennomsnitlig: 23:25 MLT 24:00 MLT (I Ny Ålesund) = 20:52 UT (publisert i Moen, Gulbrandsen, Lorentzen, and Carlson 2007).

13 Avhengighet av solvindens magnetfelt Solvindmagnetfelt I x-y-planet. Total B y + B z > B y B y - Mean 23:25 23:02 23:07 00:04 Min 18:30 18:30 19:00 20:05 Max 04:50 02:00 02:55 04:50 Number B y +: 45º < θ <135º B y - : 225º < θ <315º B z > B y : 135º < θ < 225º, θ < 45º and θ > 315º.

14 Konklusjon Polar cap patches are observed crossing the OCB over Svalbard from 18:30 04:50 MLT at night time with a average at 23:25 MLT. IMF B y seems to be able to move the area were patches crosses the OCB by 1 hour MLT. 202 patches (almost 2/3 of the patches) crossed the OCB before magnetic midnight.

15 References Brekke, A.: Physics of the upper polar atmosphere, Wiley-Praxis series in atmospheric physics, Wiley, Crowley, G.: Critical review of ionospheric patches and blobs, URSI Review of Radio Sci , pp , Coley, W. R. and Heelis, R. A.: Structure and occurrence of polar ionization patches, Journal of Geophysical Research, 103, , doi: /97ja03345, Foster, J. C., Coster, A. J., Erickson, P. J., Holt, J. M., Lind, F. D., Rideout, W., McCready, M., van Eyken, A., Barnes, R. J., Greenwald, R. A., and Rich, F. J.: Multiradar observations of the polar tongue of ionization, Journal of Geophysical Research (Space Physics), 110, A09S31, doi: /2004ja010928, Haaland, S., G. Paschmann, and B. U. Ö. Sonnerup (2006),Comment on A new interpretation of Weimer et al. s solar wind propagation delay technique by Bargatze et al., Journal of Geophysical Research (Space Physics), 111, A6102, doi: /2005ja Hosokawa, K., Shiokawa, K., Otsuka, Y., Nakajima, A., Ogawa, T., and Kelly, J. D.: Estimating drift velocity of polar cap patches with all-sky airglow imager at Resolute Bay, Canada, Geophysical Research Letters, 33, , doi: /2006gl026916, Khan, H. and Cowley, S. W. H.: Observations of the response time of highlatitude ionospheric convection to variations in the interplanetary magnetic field using EISCAT and IMP-8 data, Annales Geophysicae, 17, , Kivelson, M. G. and Russel, C. T., eds.: Introduction to space physics, The press syndicate of the University of Cambridge, Lorentzen, D. A., Shumilov, N., and Moen, J.: Drifting airglow patches in relation to tail reconnection, Geophysical reasearche letters, 31, L02806, doi: /2003gl017785, Moen, J., Gulbrandsen, N., Lorentzen, D. A., and Carlson, H. C.: On the MLT distribution of F region polar cap patches at night, Geophys. Res. Lett, 34, L14113, doi: /2007gl029632, Ridley, A. J.: Estimations of the uncertainty in timing the relationship between magnetospheric and solar wind processes, Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics, 62, , Ridley, A. J., Lu, G., Clauer, C. R., and Papitashvili, V. O.: A statistical study of the ionospheric convection response to changing interplanetary magnetic field conditions using the assimilative mapping of ionospheric electrodynamics technique, Journal of Geophysical Research, 103, , doi: /97ja03328, Ruohoniemi, J. M. and Greenwald, R. A.: Dependencies of high-latitude plasma convection: Consideration of interplanetary magnetic field, seasonal, and universal time factors in statistical patterns, Journal of Geophysical Research (Space Physics), 110, A09204, doi: /2004ja010815, Sonnerup, B. U. Ö., and M. Scheible (1998), Minimum and maximum variance analysis, in Analysis Methods for Multi-Spacecraft Data, edited by G. Paschmann and P. W. Daly, ISSI SR-001, p. 185, ESA Publ.Div., Noordwijk, Netherlands. Weimer, D. R.: Models of high-latitude electric potentials derived with a least error fit of spherical harmonic coefficients, Journal of Geophysical Research, 100, , doi: /95ja01755, 1995.