Auringon magneettikentän ilmentymät kromosfäärin emissiosta suuren skaalan dipoliin

Aurinko ei ainoastaan ylläpidä elämää maapallolla vaan se on aktiivinen tähti, joka jatkuvasti muokkaa olosuhteita kaasukehässään, Maan lähiavaruudessa ja jopa Maan pinnalla. Tämän aktiivisuuden taustalla on Auringon sisäosissa syntyvä magneettikenttä, joka nousee pinnalle voimakkaiden magneettikentän tiivistymien eli aktiivisten alueiden muodossa. Väitöskirjatyössä tutkittiin, miten näiden alueiden magneettikenttä vaikuttaa pinnan yläpuoliseen kaasukehään, kromosfääriin, sekä miten yksittäiset alueet yhdessä muovaavat Auringon globaalia magneettikenttää.

Aktiiviset alueet erottuvat usein kirkkaina rakenteina kromosfääristä peräisin olevassa säteilyssä. Aiemmissa tutkimuksissa kromosfäärin säteilystä määritettyjen aktiivisten alueiden magneettikentän voimakkuuden on havaittu olevan kutakuinkin vakio. Tässä työssä havaittiin, että satelliittihavainnoista määritettyjen alueiden kenttä on lähes kaksinkertainen verrattuna aiempiin matalamman tarkkuuden arvioihin. Keskeinen syy on aktiivisten alueiden monimutkainen reunarakenne, joka voidaan korkean tarkkuuden satelliittihavainnoissa paremmin erotella heikosta taustakentästä. Työssä havaittiin myös, että reuna-alueiden säteily- ja magneettiset ominaisuudet poikkeavat merkittävästi aktiivisten alueiden sisäosista. Merkittävänä uutena tuloksena työssä osoitettiin, että kromosfäärin säteilyn voimakkuus riippuu paitsi magneettikentän voimakkuudesta, myös sen asennosta suhteessa Auringon pintaan.

Aktiivisten alueiden magneettikenttä hajoaa ja leviää virtausten mukana ympäri Auringon pintaa muodostaen globaalin magneettikentän. Tämä kenttä karkaa osittain avaruuteen ja ympäröi Maan sekä muut planeetat, liittäen niiden magneettikentät osaksi itseään. Väitöstyössä kehitettiin uusi menetelmä globaalin kentän voimakkuuden ja orientaation määrittämiseksi pinnan havaintojen perusteella. Menetelmä tuottaa tuloksia, jotka vastaavat monimutkaisempia koronamalleja, ja liittää Auringosta karkaavan magneettivuon määrän Auringon pinnan dipolikenttään. Kehitetyn menetelmän ansiosta väitöstyössä kyettiin analysoimaan aktiivisten alueiden kehitystä ja niiden vaikutusta Auringon globaaliin kenttään huomattavasti aiempaa tehokkaammin. Saadut tulokset korostavat erityisesti aktiivisten alueiden pituuspiirijakauman merkitystä.

Tässä väitöstutkimuksessa kehitetyt työkalut tarjoavat uusia keinoja ymmärtää, kuinka Auringon globaali magneettikenttä kehittyy aktiivisten alueiden vaikutuksesta. Tuloksia voidaan esimerkiksi hyödyntää ymmärtämään miksi Maassa havaittu geomagneettinen aktiivisuus jatkoi kasvuaan Auringon aktiivisuuden jo heikentyessä 1900-luvun loppupuolella. Väitöstyön tuloksia voidaan lisäksi potentiaalisesti hyödyntää Auringon aktiivisuuden ennustamiseen noin puolenvuoden aikajänteellä, jolla on merkitystä esimerkiksi seuraavan talven keskilämpötilaennusteille Suomessa.