Maapallon ja Marsin ionosfäärien tutkimuksia eri mittalaitteilla ja mallintamisella

Avaruussää vaikuttaa Maan yläilmakehään ja ionosfääriin. Ionosfääri on ilmakehän sähköä johtava osa, joka koostuu elektroneista ja ioneista korkeusalueella 60–1000 kilometriä. Korkeiden leveyspiirien ionosfääri on hyvin herkkä avaruussään vaihteluille. Vaikutuksia voivat olla esimerkiksi muutokset ilmakehän kemiassa tai hiukkassade avaruudesta ilmakehään, mikä synnyttää muun muassa revontulia.

Avaruussää liittyy hiukkasiin, jotka tulevat Auringosta. Tätä hiukkasvirtaa kutsutaan aurinkotuuleksi. Auringon aktiivisuus vaihtelee noin 11 vuoden jaksoissa. Jakson maksimin jälkeen aktiivisuus laskee, mutta avaruussää vaikuttaa siitä huolimatta edelleen revontulialueen ionosfääriin. Se johtuu siitä, että aurinkotuulen nopeus on tällöin usein suuri, jopa 800–1000 kilometriä sekunnissa. Tässä väitöskirjassa on tutkittu kolmen vuoden ajalta, miten nämä aurinkotuulen suurinopeuksiset virtaukset vaikuttavat ionosfääriin. Aineistoina on käytetty Sodankylän geofysiikan observatorion eri laitteilla tehtyjä mittauksia ja satelliittimittauksia. Aineiston käsittely on tehty käyttäen tilastollisia menetelmiä.

Osa väitöskirjasta käsittelee myös Marsin kaasukehän ja ionosfäärin tutkimista. Marsin kaasukehää on tutkittu vuodesta 2004 lähtien Mars Express -luotaimella. Mars Expressin ja Maan välillä kulkevien radioaaltojen taajuus mitataan hyvin tarkasti, mikä mahdollistaa Marsin kaasukehän ja ionosfäärin lämpötilojen ja koostumuksen arvioimisen. Väitöskirjassa on esitetty kehittämämme uusi aineiston käsittelymalli, joka perustuu Marsin kaasukehän ja ionosfäärin läpi kulkevien radioaaltojen numeeriseen simulaatioon.

Väitöskirja on tehty Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatoriossa ja Toulousen yliopiston IRAP-instituutissa (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie).