Aurinkofysiikka
Koronan kuumennus ionisyklotroniaalloilla |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Rami Vainio, Helsingin yliopisto |
Auringon koronan kuumennus monen miljoonan asteen lämpötilaan on yksi Auringon fysiikan suurista kysymyksistä. Yksi ehdotetuista avoimen magneettikentän alueissa toimivista kuumennusmekanismeista on ionisyklotroniaaltokuumennus. Työn tavoitteena on luoda katsaus syklotronikuumennusmallin eri variaatioihin sekä viimeisimpiin mallinnus- ja havaintotuloksiin aiheesta. |
Paikallisen tähtienvälisen pilven ominaisuudet SWAN/SOHO mittauksista |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Erkki Kyrölä, Ilmatieteen laitos |
Euroopan avaruusjärjestönja NASA SOHO satelliitissa on SWAN instrumentti, joka mittaa Lyman alfa-säteilyä. SWAN aloitti mittaukset vuonna 1995 ja toimii edelleen. Mittauksista voidaan määrittää aurinkotuulen jakauma sekä aurinkokuntaa ympäröivän tähtienvälisen pilven ominaisuuksia. Tässä työssä määritetään pilven liikesuunta ja lämpötila sovittamalla parametrista mallia mittauksiin. |
Aurinkotuuli-magnetosfääri-vuorovaikutus
Magnetosfäärin myrskyjen ajajista |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Prof. Hannu Koskinen, Helsingin yliopisto |
Auringon koronan massapurkausten (CME) ja niiden ajamien planeettainvälisten shokkien on huomattu aiheuttavan erityyppistä magnetosfäärin aktiivisuutta. Purkausten materiaali ja magneettikenttä aiheuttavat vahvempia häiriöitä sisämagnetosfäärissä ja matalilla leveysasteilla, kun taas shokit näyttävät aiheuttavan vahvempia efektejä revontulialueen virtajärjestelmissä. Tässä pro gradu-työssä analysoidaan olemassaolevia satelliittimittauksia pyrkimyksenä löytää syitä näihin erilaisiin magnetosfäärin vasteisiin. |
Revontuliovaalin reunojen dynamiikka |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Kirsti Kauristie, Dr. Olaf Amm, Ilmatieteen laitos |
Maan magneettisten napojen ympärillä näkyy jatkuvasti revontulten muodostamat sädekehät, nk. revontuliovaalit. Revontuliovaalin sisälle jäävän napakalotin pinta-alan avulla pystytään arvioimaan Maan magnetosfäärin pyrstöön varastoitunutta magneettikentän vuota ja sen kautta pyrstössä tapahtuvia eri energiamuotoihin liittyviä vaihteluita. Napakalotin pinta-alan mittaaminen luotettavasti on kuitenkin vaikeaa ja käytännössä mahdollista ainoastaan satelliitteista otettujen koko ovaalin kattavien UV-kuvien avulla. Revontulia aiheuttavien hiukkasten vuota mittaavien satelliittien havainnot antavat UV-havaintoja tarkemmin napakalotin reunan paikan, mutta vain paikallisesti. Tässä pro gradu-työssä tutkitaan UV-havaintojen ja hiukkashavaintojen perusteella määritettyjen napakalotin reunojen dynamiikkaa. Tavoitteena on selvittää missä olosuhteissa UV-reunan liike vastaa hiukkasdatasta määritetyn reunan liikettä. Työ tehdään IMAGE-satelliitin UV-kuvien ja Cluster-satelliittien hiukkashavaintojen avulla. |
Magnetosfäärin energiabudjetti HILDCAA eventtien aikana |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Prof. Eija Tanskanen, Ilmatieteen laitos |
HILDCAA-eventit määritellään intensiiviseksi pitkäkestoiseksi AE aktiivisuudeksi. Tässä pro gradu-työssä identifioidaan HILDCAA-eventtejä IMAGEn, Kyoton AE:n ja SuperMAG:n magneettisesta datasta. HILDCAA-eventtejä esiintyy useimmiten magneettisten myrskyjen aikana. Tieteellisesti kiinnostava kysymys on miksi eventtejä esiintyy toisten, mutta ei kaikkien myrskyjen aikana. Magnetosfäärin energiabudjettia tutkitaan HILDCAA-intervallien aikana. Erityistä huomiota kiinnitetään magnetosfäärin pyrstön osuuteen energiabudjetissa (Cluster-data). |
Aurinkotuulen virtaus maan magneettikehän shokkiaallon takana |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Prof. Tuija Pulkkinen, Ilmatieteen laitos |
Magnetohydrodynaamiset (MHD) simulaatiot ovat menetelmä, joiden avulla voidaan tutkia aurinkotuulen ja maan magneettikehän välisiä vuorovaikutusprosesseja. Viimeaikaisten tutkimustulosten perusteella on mahdollista, että shokin läpi pyörteiseen välivyöhykkeeseen kulkeutunut aurinkotuuli saattaa säilyttää aurinkotuulen magneettikentän ominaisuuksia kauemmin kuin voisi olettaa pelkän aurinkotuulen virtausnopeuden perusteella. Tämän gradutyön tarkoituksena on tutustua Ilmatieteen laitoksella käytössä olevaan GUMICS-4 globaaliin MHD-simulaatioon sekä käyttää useita simulaatioajoja shokintakaisen välivyöhykkeen ominaisuuksien selvittämiseen. Koska välivyöhykkeen plasman ominaisuudet säätelevät massan ja energian pääsyä magneettikehän sisäpuolelle, tulokset antavat tärkeää uutta tietoa avaruussääilmiöitä säätelevistä energiansiirtoprosesseista. |
Ionosfäärifysiikka
Ionospheric electrodynamics during polar cap absorption events |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Olaf Amm, Dr. Kirsti Kauristie (Ilmatieteen laitos; ohjaus englanniksi) |
During periods of strong solar activity, like in the course of solar coronal mass ejections (CME), energetic solar particles that enter the Earth's polar cap can deeply penetrate into the atmosphere. There they cause a strongly increased ionisation down to the lowermost levels of the Earth's ionosphere, which in turn leads to an increased absorption of radio waves. Within this MSc thesis work, data from ground-based magnetometers, radars, riometers, and all-sky cameras, as well as satellite-based data, will be used to study the spatio-temporal development of ionospheric electrodynamics during such polar cap absorption events. |
A new technique to deduce local plasma flows from SuperDARN radar data |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Olaf Amm (FMI), Prof. Mark Lester (Univ. of Leicester, UK) (ohjaus englanniksi) |
The SuperDARN network of ionospheric radars covers more than half of the auroral zones in the Earth's Northern and Southern polar regions. The radars measure components of the plasma flows in the Earth's ionosphere towards or away from each radar station, using an approach similar to the wellknown Doppler effect. Within this MSc thesis work, a new technique shall be implemented and tested to reconstruct the local, full 2D plasma flow vectors from the raw 1D radar measurements. The theory for this new technique, which is based on Spherical Elementary Systems (SECS; see Amm, 1997), is readily available, so that the MSc thesis work focuses on the development of routines to implement the technique, and on the testing of these routines with modeled and measured data sets.
Literature: Amm, O., Ionospheric elementary current systems in spherical coordinates and their application, J. Geomagn. Geoelectr., 49, 947, 1997. |
Aurinkotuuli-planeetta-vuorovaikutus
Ionipako Marsissa: ASPERA-3/Mars Express ionimittaukset |
alkaen: |
toukokuussa 2007 |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio, Ilmatieteen laitos |
Mars Express luotaimen IMA/ASPERA-3 (Ion Mass Analyzer) -instrumentti on mitannut Marsin ilmakehästä pakenevia ioneja tammikuusta 2004 lähtien. Nämä mittaukset tarjoavat laajimman käytettävissä olevan mittausaineiston tutkia, kuinka Marsin ilmakehästä karkaa sähköisesti varattuja hiukkasia. Ionien pako seuraa aurinkotuulen vuorovaikutuksesta Marsin ilmakehän kanssa ja se on yksi Marsin ilmakehää hävittävistä prosessesta. Tässä pro gradu-työssä analysoidaan IMA/ASPERA-3-laitteiston ionimittauksia. |
Ionipako Venuksessa: ASPERA-4/Venus Expressin ionimittaukset |
alkaen: |
2007 |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio ja Riku Järvinen, Ilmatieteen laitos |
Venus Express luotaimen IMA/ASPERA-4 (Ion Mass Analyzer) -instrumentti tulee mittaamaan Venuksen ilmakehästä pakenevia ioneja kesäkuusta 2006 lähtien. Nämä mittaukset tulevat tarjoamaan laajimman käytettävissä olevan mittausaineiston tutkia, kuinka Venuksen ilmakehästä karkaa sähköisesti varattuja hiukkasia. Ilmatieteen laitos vastasi ASPERA-4 instrumentin päätietokoneesta ja mittalaitteen tietokoneohjelmasta. Ionien pako seuraa aurinkotuulen vuorovaikutuksesta Venuksen ilmakehän kanssa ja se on yksi Venuksen ilmakehää hävittävistä prosessesta. Tässä pro gradu-työssä analysoidaan IMA/ASPERA-4-laitteiston ionimittauksia. |
ENA mittaukset Marsissa: ASPERA-3/Mars Expressin mittaukset |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio, Ilmatieteen laitos |
Korkeaenergiaisia neutraaleja atomeja (ENA) syntyy, kun korkeaenergiaiset ionit kaappaavat elektroneja sähköisesti neutraaleilta hiukkasilta. ASPERA-3-hiukkasmittalaite Mars Express luotaimessa, joka saapui Marsiin joulukuussa 2003, on tehnyt ensimmäiset ENA-mittaukset Marsissa. Ilmatieteen laitos vastasi ASPERA-3 instrumentin päätietokoneesta ja mittalaitteen tietokoneohjelmasta. ENA-mittaukset ovat tärkeitä koska ne ovat ilmentymä suorasta aurinkotuulen vuorovaikutuksesta Marsin ilmakehän kanssa. Tässä pro gradu-työssä analysoidaan ASPERA-3/Mars Expressin ENA-mittauksia. |
ENA mittaukset Venuksessa: ASPERA-4/Venus Expressin mittaukset |
alkaen: |
2007 |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio ja Riku Järvinen, Ilmatieteen laitos |
Korkeaenergiaisia neutraaleja atomeja (ENA) syntyy, kun korkeaenergiaiset ionit kaappavat elektroneja sähköisesti neutraaleilta hiukkasilta. ASPERA-4-hiukkasmittalaite Venus Express-luotaimessa, joka saapuu Venukseen huhtikuussa 2003, tulee tekemään ensimmäiset ENA-mittaukset Venuksessa. Ilmatieteen laitos vastasi ASPERA-4 instrumentin päätietokoneesta ja mittalaitteen tietokoneohjelmasta. ENA-mittaukset ovat tärkeitä, koska ne ovat ilmentymä suorasta aurinkotuulen vuorovaikutuksesta Venuksen ilmakehän kanssa. Tässä pro gradu-työssä analysoidaan ASPERA-4/Venus Expressin ENA-mittauksia. |
Aurinkotuuli-Mars-vuorovaikutuksen mallintaminen: hidas ja nopea aurinkotuuli, H+/He++/moninkertaisesti varatut raskaat ionit |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio, Ilmatieteen laitos |
Aurinkotuulen ja Marsin välistä vuorovaikutusta mallinnetaan tyypillisesti olettamalla aurinkotuulen koostuvan ainoastaan protoneista, jotka liikkuvat nopeudella ~400 km/s. Aurinkotuuli voi kuitenkin poiketa ajoittan merkittävästi näistä oletuksesta aurinkotuulen nopeuden ollessa ajoittain paljon suurempi tai pienempi kuin 400 km/s. Lisäksi aurinkotuuli koostuu protonien lisäksi alfa-hiukkasista (He++) ja moninkertaisesti varatuista raskaista ioneista kuten O6+ ioneista. Tässä työssä Ilmatieteen laitoksessa kehitettyä numeerista tietokonemallia, ns. kvasineutraalia hybridimallia käytetään tutkimaan, kuinka erilaiset aurinkotuulen parametrit vaikuttavat Mars-aurinkotuuli vuorovaikutukseen. QNH-malla käytetään IL:ssä tammikuussa 2004 alkaneiden Mars Express mittausten tulkinnassa. |
Aurinkotuuli-Venus-vuorovaikutuksen mallintaminen: hidas ja nopea aurinkotuuli, H+/He++/moninkertaisesti varatut raskaat ionit |
alkaen: |
2007 |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio ja Riku Järvinen, Ilmatieteen laitos |
Aurinkotuulen ja Venuksen välistä vuorovaikutusta mallinnetaan tyypilliseti olettamalla aurinkotuulen koostuvan ainoastaan protoneista, jotka liikkuvat nopeudella ~400 km/s. Aurinkotuulen nopeus voi kuitenkin poiketa ajoittan merkittävästi tästä oletuksesta aurinkotuulen nopeuden ollessa paljon suurempi tai pienempi kuin 400 km/s. Lisäksi aurinkotuuli koostuu protonien lisäksi alfa-hiukkasista (He++) ja moninkertaisesti varatuista raskaista ioneista kuten O6+ ioneista. Tässä työssä Ilmatieteen laitoksessa kehitettyä numeerista tietokonemallia , ns. kvasineutraalia hybridimallia käytetään tutkimaan erilaiset aurinkotuulen parametrit vaikuttavat Venus-aurinkotuuli vuorovaikutukseen. QNH-mallia tullaan käyttämmään IL:ssä kesäkuussa 2006 alkavien Venus Express mittausten tulkinnassa. |
Aurinkotuuli-Merkurius-vuorovaikutuksen mallintaminen: hidas ja nopea aurinkotuuli, H+/He++/moninkertaisesti varatut raskaat ionit |
alkaen: |
milloin vain |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio, Ilmatieteen laitos |
Aurinkotuulen ja Merkuriuksen välistä vuorovaikutusta mallinnetaan tyypilliseti olettamalla aurinkotuulen koostuvan ainoastaan protoneista, jotka liikkuvat nopeudella ~400 km/s. Aurinkotuulen nopeus voi kuitenkin poiketa ajoittan merkittävästi tästä oletuksesta ollen paljon suurempi tai pienempi kuin ~400 km/s. Lisäksi aurinkotuuli koostuu H+ ionien lisäksi alpha hiukkasista (He++) ja moninkertaisesti varatuista raskaista ioneista kuten O6+ ioneista. Tässä työssä Ilmatieteen laitoksessa kehitettyä numeerista tietokonemallia , ns. kvasineutraalia hybridimallia käytetään tutkimaan erilaiset aurinkotuulen parametrit vaikuttavat Merkurius-aurinkotuuli vuorovaikutukseen. QNH-mallia tullaan käyttämmään IL:ssä tulkitsemaan Bepi Colombo luotaimen mittauksia (laukaisu vuonna 2013). |
Eksoplaneetta-tähtituuli-vuorovaikutus |
alkaen: |
2007 |
| ohjaus: | Dr. Esa Kallio, Ilmatieteen laitos |
Oman aurinkokuntamme ulkopuolisten eksoplaneettojen havaitseminen lisää tietämystämme niin oman aurinkokuntamme kuin ulkopuolisten aurinkokuntien planeettojen synnystä, kehityksestä sekä planeettojen ominaispiirteistä. Merkittävää on lisäksi, että eksoplaneetoilla voi olla kiinteä pinta, jota ympäröi tiheä Maan ilmakehän kaltainen kaasukehä. Tässä työssä Ilmatieteen laitoksessa (IL) kehitettyä numeerista tietokonemallia, ns. kvasineutraalia hybridimallia, käytetään tutkimaan eksoplaneetta-tähtituuli-vuorovaikutusta, erityisesti ionien karkaamista ilmakehästä. QNH-malla on tähän mennessa käytetty tutkimaan virtaavan plasman vuorovaikutusta Markuriuksen, Venuksen, oman kuumme, Marsin ja Saturnuksen Titan-kuun kanssa. |
WWW-pohjainen graafinen käyttöliittymä planeettasimulaatiokirjastoon |
alkaen: |
2007 alkaen |
| ohjaus: | Dr. Walter Schmidt ja Dr. Esa Kallio, Ilmatieteen laitos |
Ilmatieteen laitoksen Avaruus-ja yläilmakehä-ryhmä on kehittänyt numeerisia tietokonemalleja, ns. kvasineutraaleja hybridimalleja, tutkimaan virtaavan plasman vuorovaikutusta useiden aurinkokunnan kappaleiden kanssa: Merkurius, Venus, Kuu, Mars ja Saturnuksen Titan-kuu. Tämän pro gradu-työn tavoitteena on rakentaa WWW-pohjainen graafinen käyttöliittymä joka antaa käyttäjälle mahdollisuuden poimia ja/tai laskea fysikaalisten parametrien arvoja talletetuista simulaatioajoista. |