Analyse av ein konveksjonskanal og rekonstruksjon av den ionosfæriske storskalakonveksjonen observert med EISCAT

• Main Author: Skjæveland, Åsmund
• Other Authors: Jøran Moen
• Format: Master Thesis
• Language: Norwegian Nynorsk
• Published: 2005
• Subjects: magnetosfære ionosfære nordlys radar romfysik; VDP::430; Svalbard; Tromsø; Grov; Spora; Stykke; EISCAT
• Online Access: http://hdl.handle.net/10852/11131; http://urn.nb.no/URN:NBN:no-12227

Denne oppgåva studerer ein smal (100-200 km) konveksjonskanal observert med EISCAT Svalbard Radar (ESR) den 20. desember 2001. Oppgåva har to mål. Det eine er å forklara den observerte konveksjonskanalen og fastslå kva for ein mekanisme som skapar han. Det andre er å kombinera målingar frå EISCAT Tromsø (TOS) og ESR og konstruera konveksjonsvektorar. Oppgåva er i stor grad ei programmeringsoppgåve. Algoritmar for å identifisera og klassifisera dei ulike radarpeikeretningane i datasettet vert presenterte. Når datasettet er ordna, vert kvar databoks (range gate) spora langs magnetfeltet frå si faktiske høgde til ei referansehøgde på 250 km. Dette gjer det mogleg å finna volum i ulike høgder som deler feltlinje, og som dermed har same E x B-drift. Når målingane gjort med TOS er kopla mot ESR-målingane slik, er det mogleg å konstruera konveksjonsvektorar. Ein algoritme for dette formålet vert presentert og diskutert. Datasettet er henta frå 20. desember 2001 frå klokka 10 til 11 UT. IMF Bz er i hovudsak negativ, og IMF By er positiv heile tida. MSP og himmelkamera ser ein sekvens av PMAF-ar. Ein austleg retta konveksjonskanal startar samtidig med at ein stor PMAF bryt ut av nordlysbogen. Samtidig skjer ei kraftig intensivering av nordlysbogen, som også vandar eit stykke mot ekvator. Radaren ser ut til å observera utviklinga av konveksjonskanalen heilt frå han startar til han døyr ut. Kanalen er mellom 150 og 190 km brei når konveksjonen er sterkast. Konveksjonskanalen er synleg i synsfeltet i over 12 minutt, mykje lenger enn den observerte PMAF-en. Det oppstår heller ikkje nokon nye PMAF-ar så lenge konveksjonskanalen er aktiv. Konveksjonskanalen døyr ut om lag samtidig som at nordlysbogen går nordover att. Konveksjonskanalen er austleg. Det er i utgangspunktet uventa sidan Svalgard-Mansurov-effekten spår at impulsen som vert overført til ionosfæren ved magnetisk fluksomkopling (reconnection) skal vera vestleg retta når IMF By > 0. Det vert observert at bakrgrunnsnordlyset er lokalisert på sørgrensa av konveksjonskanalen, og at kanalen held denne posisjonen så lenge han er synleg i radarsveipa. Det vert vist at konveksjonskanalen ikkje kan vera ein returkonveksjon i eit FTE-fotpunkt av Southwood-typen. Argumentet er at i så fall må den observerte PMAF-en vera kopla til den andre returkonveksjonen. Men levetida til denne PMAF-en er for kort til at han kan vera ein del av eit Southwood-fluksrøyr som skal produsera den observerte konveksjonskanalen. Hadde det vore tilfelle, måtte PMAF-en hatt same levetid som konveksjonskanalen. Ein hypotese om at konveksjonskanalen er eit resultat av elektrisk polarisering vert lagt fram. Dersom ein utgåande birkelandstraum i nordlysbogen fører til opphoping av negativ ladning i ionosfæren, vil eit elektrisk felt konvergera på nordlysbogen. Det vil gje opphav til ei E x B-drift som svarar til observasjonane. Potensialfallet over kanalen vert estimert til rundt 7 kV. Ein mindre konveksjonskanal som oppstår seinare i sekvensen vert også diskutert, og dei same argumenta held for denne kanalen. Her er potensialfallet om lag 2 kV. Det ser ut til at vektoralgoritmen fungerer godt sør for nordlysbogen. Nord for nordlysbogen er det ikkje data, og i nordlysbogen er plasmaet for uroleg og tidsoppløysinga til TOS for grov til å få meinigsfulle vektordata. Her er det truleg også ioneoppstrøyming, og dette vil øydeleggja utrekninga av vektorane, sidan denne krev at konveksjonen i ionosfæren ikkje har nokon loddrett komponent.