Solvinden är ett plasma (gas av joner och elektroner) som blåser i överljudsfart genom solsystemet. Jorden är ganska bra skyddad av den så kallade bogchocken, men ibland kan höghastighetsflöden ändå ta sig igenom chocken. Vi brukar kalla dessa “magnetosheath jets”. Om man jämför med det omgivande plasmat så transporterar dessa jetflöden extra energi och rörelsemängd mot jorden. Om de kolliderar med magnetosfären (den magnetfältsbubbla som omger jorden) så uppkommer störningar i denna. Störningarna kan fortplantas ända ner till marken där de kan orsaka rymdväderseffekter. Dock saknas tillräcklig kunskap om hur stora rymdvädereffekterna kan bli och om de kan vara skadliga för mänsklig infrastruktur.

För att förstå rymdvädereffekterna måste man öka förståelsen av jetflödenas egenskaper, t.ex. hur mycket energi och rörelsemängda kan olika typer av jetflöden transportera och hur stor är risken att de kolliderar med magnetosfären? I tidigare studier av jets har man använt sig av observerat satellitdata, ibland i kombination med resultat från datorsimuleringar. Men satellitdata ger bara en ögonblicksbild (“snap-shot”) av vad som händer.
Dessutom måste simuleringarna vara kraftigt förenklade för att inte kräva orimligt mycket datorresurser. Problemet är att man i simuleringarna måste upplösa hur jonerna rör sig i områden stora som hela jordens magnetosfär. Hittills har ingen lyckats med detta. Därför har man istället ofta använt sig av tvådimensionella (2D) simuleringar för att förenkla. Men 2D-simuleringar räcker förstås inte till för att reda ut egenskaper hos flödena eftersom dessa ju i realiteten existerar i 3D. Hur jetflöden rör sig och kolliderar med magnetosfären är ett fundamentalt 3D-problem som 2D-simuleringar inte kan adressera. Till exempel tillåter ju inte 2D- simuleringar att plasmat rör sig i alla tre riktningar, utan plasmat kan istället i dessa simuleringar anhopas eller tvingas att kollidera oftare med magnetosfären än vad de skulle göra i verkligheten i den tredimensionella världen. Det är uppenbart att det krävs bättre simuleringsmodeller som kan används i kombination med uppmätt satellitdata för att studera jetflödena.

Målet med vårt projekt är att skapa en avsevärt ökad förståelse för hur jets kan orsaka rymdväderseffekter genom att studera resultat från den nya generationens simuleringar och jämföra med uppmätt satellitdata. Vi kommer undersöka hur jets ser ut i 3D, hur ofta de skapas och hur de rör sig. Därmed kommer vi kunna räkna ut hur mycket energi och rörelsemängd olika typer av jets kan transportera och hur stor risken är att de kolliderar med magnetosfären.

Vi kommer att använda oss av en unik simuleringsmodell, Amitis, som kan upplösa fysiken i 3D för ett område större än jordens magnetosfär. Amitis använder sig av den nya GPU-teknologin. GPU står för Graphics Processing Unit och är en typ av mikroprocessor som initialt utvecklades för spelindustrin men som idag har fått betydligt fler användningsområden. Eftersom GPU-teknologin är så kraftfull så är Amitis helt klart en uppenbar konkurrent till alla andra avancerade simuleringskoder som behandlar jordens magnetosfär.