ESA:s svärm har använts för att förbättra vår förståelse av stora strömskivor i den övre atmosfären. Birkelandsströmmar transporterar upp till 1 TW elkraft till den övre atmosfären – ungefär 30 gånger den energi som förbrukas i New York under en värmebölja. De är också ansvariga för "norrskensbågar", det välbekanta, långsamt rörliga gröna ljusridåer som kan sträcka sig från horisont till horisont. Senare observationer av Swarm har avslöjat att de är förknippade med stora elektriska fält och förekommer där Birkelandsströmmar uppåt och nedåt ansluter genom jonosfären. Forskare har också upptäckt att dessa starka elektriska fält driver överljudsplasmastrålar.. Kredit:University of Calgary/ESA
Information från ESA:s magnetfältsuppdrag Swarm har lett till upptäckten av överljudsplasmastrålar högt upp i vår atmosfär som kan pressa upp temperaturer till nästan 10 000°C.
Presenterar dessa fynd vid veckans Swarm Science Meeting i Kanada, forskare från University of Calgary förklarade hur de använde mätningar från trion av Swarm-satelliter för att bygga vidare på vad som var känt om stora strömskivor i den övre atmosfären.
Teorin att det finns enorma elektriska strömmar, drivs av solvind och leds genom jonosfären av jordens magnetfält, postulerades för mer än ett sekel sedan av den norske vetenskapsmannen Kristian Birkeland.
Det var inte förrän på 1970-talet, efter satelliternas tillkomst, dock, att dessa 'Birkelandsströmmar' bekräftades genom direkta mätningar i rymden.
Dessa strömmar för upp till 1 TW elkraft till den övre atmosfären – ungefär 30 gånger den energi som förbrukas i New York under en värmebölja.
De är också ansvariga för "norrskensbågar", det välbekanta, långsamt rörliga gröna ljusridåer som kan sträcka sig från horisont till horisont.
Även om mycket är känt om dessa nuvarande system, färska observationer av Swarm har avslöjat att de är förknippade med stora elektriska fält.
Birkelandsströmmar transporterar upp till 1 TW elkraft till den övre atmosfären – ungefär 30 gånger den energi som förbrukas i New York under en värmebölja. De är också ansvariga för "norrskensbågar", det välbekanta, långsamt rörliga gröna ljusridåer som kan sträcka sig från horisont till horisont. Senare observationer av Swarm har avslöjat att de är förknippade med stora elektriska fält och förekommer där Birkelandsströmmar uppåt och nedåt ansluter genom jonosfären. Forskare har också upptäckt att dessa starka elektriska fält driver överljudsplasmastrålar. Kredit:University of Calgary/ESA
Dessa fält, som är starkast på vintern, uppstå där Birkelandsströmmar uppåt och nedåt ansluter genom jonosfären.
Bill Archer från University of Calgary förklarade, "Med hjälp av data från Swarm-satelliternas elektriska fältinstrument, vi upptäckte att dessa starka elektriska fält driver överljudsplasmastrålar.
"Jeten, som vi kallar 'Birkelands strömgränsflöden', markera tydligt gränsen mellan nuvarande ark som rör sig i motsatt riktning och leda till extrema förhållanden i den övre atmosfären.
"De kan driva jonosfären till temperaturer som närmar sig 10 000°C och ändra dess kemiska sammansättning. De får också jonosfären att strömma uppåt till högre höjder där ytterligare energitillförsel kan leda till förlust av atmosfäriskt material till rymden."
David Knudsen, också från University of Calgary, Lagt till, "Dessa nya fynd från Swarm lägger till kunskap om elektrisk potential, och därför spänning, till vår förståelse av Birkelands strömkrets, kanske den mest erkända organiserande egenskapen hos det kopplade magnetosfär-jonosfärsystemet."
Information från ESA:s magnetfältsvärmuppdrag har lett till upptäckten av överljudsplasmastrålar högt upp i vår atmosfär som kan pressa temperaturer upp till nästan 10 000°C. Birkelandsströmmar transporterar upp till 1 TW elkraft till den övre atmosfären – ungefär 30 gånger den energi som förbrukas i New York under en värmebölja. Nyligen genomförda observationer från ESA:s Swarm-uppdrag har avslöjat att de är förknippade med stora elektriska fält och förekommer där Birkelandsströmmar uppåt och nedåt ansluter genom jonosfären. Forskare har också upptäckt att dessa starka elektriska fält driver överljudsplasmastrålar. Kredit:University of Calgary/ESA
Denna upptäckt är bara en av de nya rönen som presenterades vid det veckolånga vetenskapsmötet tillägnat Swarm-uppdraget. Presenteras även denna vecka och med fokus på Birkelandsströmningar, till exempel, Svärm användes för att bekräfta att dessa strömmar är starkare på norra halvklotet och varierar med årstid.
Sedan de lanserades 2013, de identiska Swarm-satelliterna har mätt och löst de olika magnetiska signalerna som härrör från jordens kärna, mantel, skorpa, hav, jonosfär och magnetosfär.
Förutom ett paket med instrument för att göra detta, varje satellit har ett elektriskt fältinstrument placerat framtill för att mäta plasmadensitet, drift och hastighet.
De olika källorna som bidrar till magnetfältet som mäts av Swarm. Kopplingsströmmarna eller fältinriktade strömmar flyter längs magnetiska fältlinjer mellan magnetosfären och jonosfären. Kredit:ESA/DTU Space
Rune Floberghagen, ESA:s Swarm mission manager, sa, "Det elektriska fältinstrumentet är den första jonosfäriska avbildaren i omloppsbana så det är väldigt spännande att se så fantastiska resultat som är tack vare detta nya instrument.
"Dedikationen hos forskare som arbetar med data från uppdraget slutar aldrig att förvåna mig och vi ser några lysande resultat, som denna, diskuterades vid veckans möte.
"Swarm öppnar verkligen våra ögon för hur planeten fungerar från djupt nere i jordens kärna till den högsta delen av vår atmosfär."
