Neutronimonitorien mittausaineistojen validointi kosmisten säteiden modulaation tutkimuksia varten

Väitöstyössä tutkitaan kosmisten säteiden modulaatiota neutronimonitorimittausten avulla ja lasketaan uusi aiempaa tarkempi auringon heliosfäärin modulaatiopotentiaali. Neutronimonitorit ovat maanpäällisiä mittausasemia, joilla voi mitata energeettisiä hiukkasia. Neutronimonitorien avulla voidaan havaita etenkin ulkoavaruudesta saapuvia kosmisia säteitä ja auringon magneettisen aktiivisuuden siihen aiheuttamaa pitkäaikaista vaihtelua, modulaatiota. Väitöstyössä tutkitaan näiden jaksottaisuuksien ilmenemistä. Uutena tuloksena saatiin selville, että myös kosmisten säteiden vaihtelu ilmentää turbulenttisia ominaisuuksia. Tulokset auttavat ymmärtämään ja ennustamaan kosmista säteilyä ja auringon magneettista aktiivisuutta sekä niiden vaikutuksia maapallolle ja sen lähiavaruuteen.

Osana väitöstyötä toteutettiin laajin koskaan tehty selvitys neutronimonitoriverkoston mittauksista 1950-luvulta lähtien. Globaali neutronimonitoriverkosto koostuu yhteensä noin 150:stä eri puolilla maapalloa sijaitsevasta neutronimonitorista. Tässä tutkimuksessa saadaan tärkeää tietoa eri neutronimonitoriaineistojen ja -tietueiden laadusta sekä luodaan lista suositelluista tietokannoista jokaiselle neutronimonitorille, mikä helpottaa aineistoja käyttävien työtä. Mittausaineistojen laatu ja tarkkuus on erittäin tärkeää tieteellisten tulosten luotettavuudelle ja toistettavuudelle. Aineistoja käytetään perustutkimuksen lisäksi myös esimerkiksi maaperän kosteuden mittauksiin maanviljelyksessä ja lento- ja avaruusmatkustajien säteilyannosten arvioimiseen.

Auringon magneettisia vaikutuksia kosmisiin säteisiin voidaan mitata niin sanotulla heliosfäärin modulaatiopotentiaalilla, joka kuvaa yksittäisten kosmisten hiukkasten keskimääräistä energiahäviötä heliosfäärissä. Modulaatiopotentiaalin avulla voi esimerkiksi laskea kosmisen säteilyn määrän missä tahansa maapallolla muutaman prosentin tarkkuudella. Väitöstyössä laadukkaan ja varmennetun neutronimonitoriaineiston ja parannellun laskentamenetelmän avulla luodaan uusi, tarkempi versio tästä modulaatiopotentiaalista vuosille 1964–2022. Tämä uusi versio pystyttiin laskemaan ja varmentamaan päivittäiselle tarkkuudelle aiempien kuukausittaisten arvojen sijaan. Päiväarvojen avulla ainestoa voidaan paljon paremmin hyödyntää avaruussääilmiöiden havainnoinnissa ja ennustamisessa. Uusi menetelmä on nopea ja skaalautuva, joten sen avulla voidaan jatkossa helposti tarkentaa entisestään ja myös automatisoida laskenta.