Jordens rymdmiljö skapas framför allt av växelverkan mellan solvinden och det geomagnetiska fältet. Solvinden, som består av protoner och elektroner i form av ett plasma, skickas ut i rymden från solen med en hastighet av ca 400 km/s. När solvinden närmar sig jorden, bromsas den in av jordens magnetfält och det skapas en bogchock, på ett liknande sätt som chocken runt ett överljudsflygplan.

Bogchocken påverkar också rymdmiljön runt jorden. Som alla astrofysikaliska chocker är den en effektiv accelerator för joner, och kan ge solvindsjonerna energier upp till miljontal elektronvolt (MeV), som i en medelstor partikelaccelerator. Sådana energetiska joner kan ha stor påverkan på rymdmiljö, tekniska system, och kanske till och med jordens klimat.

Under vissa förhållanden i solvinden (bl a beroende på riktningen av solvindens magnetfält) reflekteras en del av solvindsjonerna och strömmar tillbaka mot solen. Dessa motströmmande joner växelverkar med den ursprungliga solvinden och skapar starka plasmavågor, ungefär som när vinden blåser över havet och genererar höga vågor. Området där detta sker kallas ”förchocken”. Solvindsvågorna kan bli så starka att de bryts sönder och skapar isolerade strukturer som kallas SLAMS (från det engelska uttrycket Short Large-Amplitude Magnetic Structures). ’Short’ i det här sammanhanget betyder några tusen km!

SLAMS kan vara viktiga i flera sammanhang. De kan vara de byggstenar av vilka bogchocken byggs upp under förhållanden där en förchock existerar. De kan också själv accelerera joner till höga energier, vilket hjälper till att göra accelerationsprocesser i bogchocken mer effektiva. Kanske kan de också ibland smita igenom bogchocken och skapa fenomen bakom bogchocken i det område som kallas magnetoskiktet. Exempel på sådana fenomen är plasmajettar och plasmamoln/plasmoider. Eftersom det är magnetoskiktet som direkt växelverkar med det geomagnetiska fältet kan sådana fenomen vara viktiga för hur den magnetiska bubblan – magnetosfären – närmast jorden skapas och beter sig. Eftersom magnetosfären hjälper till att skärma jorden från solvinden och andra partiklar från rymden är detta viktig kunskap.

I det här projektet vill vi lära oss mer om SLAMS och hur de fungerar och växelverkar med bogchocken. För att göra det kommer vi att använda data från de fyra europeiska Cluster-satelliterna och de fyra MMS-satelliterna (byggda av den amerikanska rymdstyrelsen NASA). Genom att Cluster-satelliterna flyger på avstånd från varandra som är 100 – 10 000 km kan vi använda dem för att t ex bestämma storleken på SLAMS. MMS med sina mindre avstånd (10 – 100 km) är utmärkta för att bestämma hastigheten på SLAMS. Från både Cluster och MMS får vi också data om elektriska fält och jonenergier, vilket vi kan använda för att studera accelerationsprocesser i samband med SLAMS.

Allt detta gör att vi kan hoppas på en större förståelse för SLAMS egenskaper och deras roll i skapandet av jordens rymdmiljö. Det mesta av forskningen kommer att utföras av en doktorand som vi vill rekrytera i samband med starten av detta projekt.