En studie av jonosfären avslöjade ett tidigare okänt skydd av jordens magnetfält

 

Jonosfären är den del av den övre atmosfären som joniseras av strålning från rymden och utgörs av plasma. Jonosfärer kännetecknas av hög elektrontäthet och  hög elektrisk ledningsförmåga. På grund av detta påverkar jonosfären utbredningen av radiovågor och möjliggör långväga radiotrafik på kort- och mellanvåg runt jordklotet.

Jordens jonosfär börjar från en höjd på omkring 80 km över jordytan. Uppåt övergår den sedan gradvis i magnetosfären utan tydlig gräns. Oftast sägs den sluta någonstans mellan 500 km och 2000 km över markytan. Många satellitbanor går inom jonosfären, exempelvis Internationella rymdstationen (ISS) som ligger på 300 till 400 km höjd.

I en nyligen genomförd datasimuleringsstudie fördjupades i komplexiteten i denna region särskilt dess interaktion med elektroner med hög energi. Tohoku Universitys geofysiker Yuto Katoh ledde denna forskning vars detaljer presenteras i den vetenskapliga tidskriften Earth, Planets and Space.

Jordens geomagnetiska fält spelar en tidigare inte känd skyddande roll. Våra resultat klargör den oväntade rollen för det geomagnetiska fältet som omger jorden som skyddar atmosfären från elektroner med hög energi, beskriver Katoh.

En fascinerande blandning av joner och fria elektroner finns i jonosfären. Dessa laddade partiklar bildas då atmosfären kommer i kontakt med solens strålning. Bland aktiviteterna som förekommer i denna region är den över polarzonerna som kontinuerligt spärras av en ström av höghastighetselektroner ett fenomen som kallas "elektronutfällning. Dessa "relativistiska" elektroner, som färdas nära ljusets hastighet är viktiga aktörer i jonosfär fenomen som norrsken. Deras beteenden, interaktioner och banor påverkas av det geomagnetiska fältet som omsluter jorden.

I sin strävan att förstå dessa komplexa interaktioner nollställde teamet från Tohoku i samarbete med forskare från Tyskland och Japan den så kallade "spegelkraften" - en i stort sett outforskad kraft som härrör från det magnetiska inflytandet av laddade partiklar i det geomagnetiska fältet. Katoh beskrev de potentiella verkliga konsekvenserna av utfällande elektroner som lyckas passera genom spegelkraften och då kan nå mitten och nedre atmosfären vilket bidrar till kemiska reaktioner relaterade till variationer i ozonnivåer. Detta är av yttersta vikt eftersom komprometterade ozonnivåer, särskilt vid polerna på grund av föroreningar minskar ozonskyddet och då ger skydd mot skadlig ultraviolett strålning till markliv.

Forskningens hörnstensavslöjande ligger i den oförutsedda storleken på det geomagnetiska fältets roll tillsammans med spegelkraften i att fungera som en skyddande barriär. Genom att avvisa höghastighetselektroner förhindrar de att dessa partiklar faller för nära jorden vilket skyddar den lägre atmosfären och livet.

Bild vikipedia Norrsken ljus som utsänds från jonosfären där den träffas av energirika partiklar, mestadels elektroner från magnetosfären.