Ny forskning om solstormar visar att de inte bara kan orsaka områden med överdriven elektrisk laddning i den övre atmosfären ovanför jordens poler, de kan också göra precis motsatsen:orsaka regioner som nästan är utarmade på elektriskt laddade partiklar. Fyndet bidrar till vår kunskap om hur solstormar påverkar jorden och kan möjligen leda till förbättrade radiokommunikation och navigationssystem för Arktis.

Ett team av forskare från Danmark, USA och Kanada gjorde upptäckten när de studerade en solstorm som nådde jorden den 19 februari, 2014. Stormen observerades påverka jonosfären på alla jordens nordliga breddgrader. Dess effekter på Grönland dokumenterades av ett nätverk av globala satellitnavigeringssystem, eller GNSS, stationer samt geomagnetiska observatorier och andra resurser. Attila Komjathy från NASA:s Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Kalifornien, utvecklade mjukvara för att bearbeta GNSS-data och hjälpte till med databehandlingen. Resultaten publicerades i tidskriften Radiovetenskap .

Solstormar inkluderar ofta ett utbrott på solen som kallas en koronal massutkastning, eller CME. Detta är ett stort moln av elektriskt laddade partiklar som kastas ut i rymden som stör det interplanetära magnetfältet i vårt solsystem. När dessa partiklar och de magnetiska störningarna möter jordens magnetfält, de interagerar i en serie komplexa fysiska processer, och utlösa störningar i jordens magnetfält. Dessa störningar kallas geomagnetiska stormar. Interaktionerna kan orsaka instabila fläckar av överskott av elektroner i jonosfären, en atmosfärisk region som börjar cirka 80 kilometer över jordens yta som redan innehåller joner och elektroner.

Den geomagnetiska stormen 2014 var ett resultat av två kraftfulla jordriktade CME:er. Stormen producerade till en början fläckar av extra elektroner i jonosfären över norra Grönland, som vanligt. Men strax söder om dessa fläckar, forskarna blev förvånade över att hitta breda områden som sträcker sig 300 till 600 miles (500 till 1, 000 kilometer) där elektronerna "nästan sögs ut, " enligt ord av Per Hoeg från National Space Research Institute vid Danmarks Tekniska Universitet, Lyngby. Dessa områden förblev utarmade på elektroner i flera dagar.

Elektronerna i jonosfären reflekterar normalt radiovågor tillbaka till marknivå, möjliggör långdistansradiokommunikation. Både elektronutarmning och elektronökningar i detta lager kan möjligen orsaka att radiokommunikation misslyckas, minska noggrannheten hos GPS-system, skada satelliter och skada elnät.

"Vi vet inte exakt vad som orsakar utarmningen, " Komjathy sa. "En möjlig förklaring är att elektroner rekombineras med positivt laddade joner tills det inte finns några överskott av elektroner. Det kan också bli omfördelning – elektroner som förskjuts och trycks bort från regionen, inte bara horisontellt utan vertikalt."

Artikeln har titeln "Multiinstrument observations of a geomagnetic storm and its effects on the Arctic ionosphere:A fall study of the 19 February 2014 storm." Huvudförfattaren Tibor Durgonics är doktorand vid Danmarks Tekniske Universitet. Richard Langley (University of New Brunswick, Kanada) tillhandahållit datamängder och tolkning.