Jupiterin magnetosfääri. Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Jupiterin magnetosfääri. Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009"

Anna Kähkönen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Jupiterin magnetosfääri Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009

2 Johdanto Magnetosfääri on planeetan magneettikentän luoma onkalo aurinkotuuleen. Magnetosfäärissä plasman liikettä hallitsee planeetan magneettikenttä. Jupiterin magnetosfäärin tutkimus alkoi havainnoilla radiosignaaleista ja tutkimusta on tehty Maan käsin sekä lähettämällä avaruusluotaimia tutkimaan Jupiteria. 2

3 Jupiter Kaasujättiläinen ja suurin planeetta Aurinkokunnassa Säde noin km Pyörimisaika noin 10 h Yli 87% massasta on vetyä ja heliumia 3

4 Plasma Plasma on kvasineutraalia kaasua, jossa on riittävästi vapaita varauksia tekemään kollektiiviset sähkömagneettiset ilmiöt tärkeiksi sen fysikaaliselle käyttäytymiselle. Kvasineutraalisuus tarkoittaa, että tutkittavassa plasmassa on yhtä paljon positiivisia ja negatiivisia varauksia. Aineella on selviä plasmaominaisuuksia kun 0,1% hiukkasista on ionisoitunut ja 1% ionisoitumisaste merkitsee lähes täydellistä sähkönjohtavuutta plasmassa. 4

5 Jupiterin rakenne ja dynamo 5

6 Jupiterin magnetosfäärin tutkimus avaruusluotaimilla Pioneer 10 ja 11 ohittivat Jupiterin vuosina 1972 ja 1973 ja mittasivat ensimmäisen kerran Jupiterin magneettikentän kokoa ja voimakkuutta sekä eri hiukkasia magnetosfäärissä. Voyager 1 ja 2 ohittivat Jupiterin 1979 ja havaitsivat Ion virtakytkeytymisen Jupiteriin, Ion plasmarenkaan ja plasman liikkumista magnetosfäärissä ja plasman koostumusta. 6

7 Jupiterin magnetosfäärin tutkimus avaruusluotaimilla Ulysses suoritti ensimmäiset magneettikentän mittaukset korkeilla leveyspiireillä ja selvitti siellä magnetosfäärin muotoa ohittaessaan Jupiterin. Luotain mittasi myös hiukkasvirtauksia korkeilla leveyspiireillä ja havaitsi ionosfäärin ja magnetosfäärin välisiä kentän suuntaisia sähkövirtoja. Luotaimen mittauksia verrattiin myös ensimmäisen kerran Hubble teleskoopin havaintoihin Jupiterin revontulista. 7

8 Jupiterin magnetosfäärin tutkimus avaruusluotaimilla Galileo tutki Ion plasmailmiöitä ja Ion tuottaman sähkövirran kytkeytymistä Jupiterin ilmakehään. Luotain havaitsi Ganymeden oman magneettikentän ja Europan, Ganymeden ja Kalliston indusoituneen magneettikentän. Galileo tutki vuosien 1995 ja 2003 välisenä aikana Jupiterin magnetosfäärin rakennetta ja teki Cassini luotaimen kanssa yhtäaikaisia havaintoja kun aurinkotuulen paine magnetosfääriä vasten kasvoi. 8

9 Jupiterin magnetosfääri 9

10 Jupiterin magnetosfääri 10

11 Jupiterin magnetosfääri Maan magnetosfäärin pääasiallinen plasmanlähde on aurinkotuuli. Jupiterin magnetosfäärin plasma on peräisin Iosta. 11

12 Jupiterin magnetosfääri 12

13 Plasman poistuminen magnetosfääristä Plasman poistuminen Jupiterin magnetosfääristä tapahtuu kun magnetosfäärin pyrstössä tapahtuu rekonnektio ja osa plasmasta irtoaa plasmoidina. 13

14 Io ja Ion plasmarengas Tulivuoritoiminnaltaan hyvin aktiivisesta Iosta irtoaa ainetta Jupiterin magnetosfääriin noin 1000 kg/s kun aurinkotuulesta tulee plasmaa noin kymmenesosa Ion tuottamasta määrästä. Iosta peräisin oleva plasma muodostaa renkaan Jupiterin ympärille ja virtaa magnetosfäärin pyrstöön. Tämä plasma myös venyttää Jupiterin magnetosfääriä planeetan päiväpuolella magnetosfäärin pyrstön lisäksi. Magneettikentän ja aurinkotuulen dynaamisen paineen välinen tasapaino asettaisi magnetopausin noin 45 Jupiterin säteen etäisyydelle. Havaitut etäisyydet ovat kuitenkin vaihdelleet 60 ja 100 Jupiterin säteen välillä. 14

15 Ion tuottama sähkövirta Ion liike magneettikentän poikki indusoi sähkökentän, kuu on unipolaarinen induktori Kun B = 2000 nt ja V = 57 km/s E = -VxB, Tämä vastaa noin 500 kv potentiaalieroa Ion halkaisijan yli ja virran suuruusluokaksi on arvioitu 5 MA 15

16 Ion ja muiden Galilein kuiden kytkeytyminen Jupiteriin 16

17 Ganymedes Ganymedes on kooltaan suurin kuu Aurinkokunnassa ja ainoa, jolla on varmuudella havaittu oma magnetosfääri, joka kytkeytyy Jupiterin magneettikenttään. Ganymedes tuottaa, säteilyn ja hiukkaspommituksen vuoksi, myös jonkin verran plasmaa Jupiterin magnetosfääriin. Ganymedellä on havaittu johtavaan kerrokseen indusoituneiden virtojen tuottama heikko magneettikenttä. 17

18 Europa ja Kallisto Europasta ja Kallistosta irtoaa Ganymedeen tavoin myös jonkin verran plasmaa Jupiterin magnetosfääriin. Näillä kahdella kuulla on myös havaittu johtavaan kerrokseen indusoituneiden virtojen tuottamat heikot magneettikentät. 18

19 Yhteenveto Vaikka Jupiterin magnetosfääriä on tutkittu useilla luotaimilla ja useita merkittäviä havaintoja onkin tehty, on tutkittavaa jäänyt paljon. Samanaikaisten havaintojen tekeminen Jupiterin magnetosfäärin eri alueista on ollut harvinaista ja ei ole tarkasti tunnettua miten magnetosfääri käyttäytyy aurinkotuulen vaihdellessa tai miten plasma poistuu magnetosfääristä.

Samankaltaiset tiedostot

Tähtitieteen peruskurssi Lounais-Hämeen Uranus ry 2013 Aurinkokunta. Kuva NASA

Tähtitieteen peruskurssi Lounais-Hämeen Uranus ry 2013 Aurinkokunta Kuva NASA Aurinkokunnan rakenne Keskustähti, Aurinko Aurinkoa kiertävät planeetat Planeettoja kiertävät kuut Planeettoja pienemmät kääpiöplaneetat,