Effects of solar wind variations on the magnetosphere

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-2772-3
Title: Effects of solar wind variations on the magnetosphere
Author: Myllys, Minna
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: The solar wind is a continuous plasma flow from the Sun into the interplanetary space. It consist of large number of charged particles that carry the solar magnetic field with it. When the solar wind reaches the Earth, it interacts with the terrestrial magnetic field and creates a magnetosphere around our planet. At times, significant plasma and energy transfer occurs from the solar wind into the magnetosphere causing strong disturbances to the Earth’s inner magnetic field. The solar wind is often considered to be a single fluid that has macroscopic measurable parameters like velocity, density, pressure and magnetic field. These parameters have a different role in controlling the solar wind-magnetosphere coupling and thus, the relative and absolute variations of the parameters affects to the magnetospheric response. The motivation for this thesis stems from the need to improve our understanding on the solar wind-magnetosphere coupling, and thus, ultimately the space weather forecasting ability. The thesis consists of four peer-reviewed scientific publications and introduction. The main objectives were to study the coupling efficiency of different large-scale solar wind structures and how the efficiency varies with the geomagnetic latitude. This thesis also studies how the solar wind parameters control the plasma convection in the high-latitude magnetosphere. All four publications are statistical studies that combine in-situ solar wind measurements combined with the ground-based magnetometer data. This thesis gives significant new insight on how different solar wind parameters affect the magnetospheric response. The published articles suggest that the strongest geomagnetic disturbances are caused by the solar wind structures with the combination of the high geoeffective electric field, and high solar wind velocity and dynamic pressure. Such conditions are found generally from sheath regions of coronal mass ejections. The published articles also show new observational features of well-known phenomenon, called the polar cap potential saturation, that decreases coupling between the solar wind and magnetosphereAuringosta peräisin olevaa sähköisesti varautuneiden hiukkasten virtausta, joka kuljettaa mukanaan Auringon magneettikenttää, kutsutaan aurinkotuuleksi. Aurinkotuulen plasman vuorovaikutuksesta Maan magneettikentän kanssa muodostuu alue, jota kutsutaan magnetosfääriksi. Ajoittain vuorovaikutus johtaa myös plasman ja energian siirtymiseen aurinkotuulesta magnetosfääriin. Tämän kytkennän seurauksena Maan magneettikentässä havaitaan muutoksia, joita kutsutaan yleisesti geomagneettisiksi häiriöiksi. Geomagneettisia häiriöitä voi esiintyä paikallisesti esimerkiksi korkeilla leveyspiireillä tai häiriöitä voidaan mitata samanaikaisesti koko planeetalla. Aurinkotuulelle voidaan määrittää erilaisia makroskooppisia parametrejä kuten esimerkiksi nopeus, tiheys, magneettikentän arvo ja paine. Näillä parametreillä on erilainen vaikutus aurinkotuuli-magnetosfäärikytkentään, joten muutokset niiden suhteellisissa ja absoluuttisissa voimakkuuksissa aiheutavat erilaisen vasteen magnetosfäärissä Tämä väitöskirja käsittelee aurinkotuulen eri parametrien vaikutusta magnetosfäärin. Väitöskirja koostuu neljästä vertaisarvioidusta julkaisusta ja johdannosta. Väitöskirja tutkii erityisesti, kuinka plasmaominaisuuksiltaan erilaiset aurinkotuulen suuren mittakaavan rakenteet vaikuttavat aurinkotuuli-magnetosfääri -kytkennän tehokkuuteen, millainen vaikutus eri rakenteilla on eri leveyspiirien häiriöihin sekä mitkä aurinkotuulen parametrit kontrolloivat magnetosfäärin napa-alueen dynamiikkaa. Tässä väitöskirjassa olevat tutkimusartikkelit ovat luonteeltaan tilastollisia ja perustuvat sekä avaruusluotaimien tekemiin suoriin havaintoihin Maan lähiavaruudessa että maanpäällisten magnetometrien magneettikenttämittauksiin. Tässä väitöskirjassa osoitettiin, että aurinkotuulen koostumuksella on merkittävä vaikutus magne- tosfäärin vasteeseen. Tutkimusten perusteella aurinkotuulen rakenteet, joilla on suuren geoefektiivisen sähkökentän lisäksi korkea paine ja suuri nopeus, ajavat kaikkein tehokkaimmin suuria geomagneettisia häiriöitä verrattuna rakenteisiin, joilla on suuri sähkökenttä ja voimakas magneettikenttä.
URI: URN:ISBN:978-951-51-2772-3
http://hdl.handle.net/10138/220553
Date: 2017-09-22
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Effectso.pdf 6.712Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record