Avaruusfysiikka ja tähtitiede

Avaruusfysiikka on tieteenala jossa tutkitaan aurinkia, aurinkotuulta, heliosfääriä, aurinkokunnan planeettojen magnetosfäärejä ja yläilmakehiä, sekä näiden keskinäistä vuorovaikutusta. Tähtitieteen tavoitteena on kuvata ja ymmärtää koko maailmankaikkeutta kokonaisuutena, sekä tutkia maailmankaikkeudessa havaittuja kohteita, kuten planeettoja, tähtiä ja galakseja.

Tutkimusyksikkö

Avaruusfysiikan ja tähtitieteen tutkimusyksikkö koostuu avaruusfysiikan tutkimusrymistä ionosfäärifysiikka ja avaruusilmasto, sekä tähtieteen tutkimusryhmästä.

Avaruusfysiikka on tieteenala, joka tutkii Aurinkoa, aurinkotuulta, heliosfääriä, sekä aurinkokunnan planeettojen magnetosfäärejä ja yläilmakehiä. Yksi avaruusfysiikan tärkeistä tutkimuskohteista on avaruussää, jonka tutkimus keskittyy auringon magneettisen aktiivisuuden vaihteluun ja sen vaikutuksiin Maan magnetosfäärissä, ionosfäärissä, sekä neutraali-ilmakehässä.

Ionosfääri on Maan yläilmakehän ionisoitunut osa 70 - 1000 kilometrin korkeudella, missä syntyy myös paljain silmin nähtävä avaruussääilmiö, revontulet. Ionosfäärifysiikka tutkii avaruussään vaikutuksia ionosfääriin, sekä ionosfäärin kytkeytymistä sitä ympäröivään magnetosfääriin ja neutraali-ilmakehään. Ionosfäärifysiikan tutkimuksessa käytetään erilaisia maanpinta- ja satelliittimittalaitteita, joilla havainnoidaan ionosfäärin sähkökenttiä, sähkövirtoja, hiukkassadetta, sekä useita muita avaruussään aiheuttamia häiriöitä. Ionosfääri sirottaa ja heijastaa radioaaltoja, jonka vuoksi se vaikuttaa myös satelliittinavigointiin ja HF radioliikenteeseen.

Avaruusilmasto on suhteellisen uusi avaruusfysiikan ala, joka keskittyy auringon aktiivisuuden pitkäaikaisvaihteluihin (kuukausista tuhansiin vuosiin), sekä sen vaikutuksiin heliosfäärissä, Maan lähiavaruudessa, ilmakehässä, sekä Maan ilmastosysteemissä. Avaruusilmastoa voidaan siten pitää "avaruussään tilastollisena tutkimuksena", samoin kuin säätä ja ilmastoa meteorologiassa. Avaruusilmaston tutkimuksessa hyödynnetään laajoja historiallisia havaintoaineistoja esimerkiksi Auringosta ja Maan magneettikentän muutoksista, sateliittihavaintoja, maanpinnalta kerättyjä ilmastohavaintoja jne. Avaruusilmaston tutkimuksessa hyödynnetään usein tilastollisia ns. "big data" menetelmiä ja koneoppimista säännönmukaisuuksien löytämiseksi datasta sekä näiden fysikaalisen merkityksen ymmärtämiseksi. Eräs kuuma tutkimuskysymys Avaruusilmaston alalla on tällä hetkellä Auringon aktiivisuuden ja aurinkotuulen vaikutus Maan ilmastoon.

Tähtitiede on yhtä vanha kuin meidän sivilisaatiomme, ja on siten vanhin luonnontieteistä. Tähtitieteen tutkimus on jatkunut aktiivisena läpi vuosisatojen, kehittyen yhdeksi mielenkiintoisimmista moderneista tieteenaloista. Tähtitieteen tavoitteena on kuvata ja ymmärtää koko maailmankaikkeutta kokonaisuutena, sekä tutkia maailmankaikkeudessa havaittuja kohteita, kuten pölyhiukkasia, planeettoja ja niiden kuita, tähtiä ja tähtienvälistä ainetta, galakseja sekä universumin suuren mittakaavan rakennetta. Tutkimalla eksoottisia kohteita, kuten mustia aukkoja ja neutronitähtiä, tähtitiede testaa fysikaalisia teorioita olosuhteissa, joita on mahdotonta luoda laboratorioissa. Moderni tähtitiede nojaa voimakkaasti käsitteisiin, menetelmiin ja tekniikoihin fysiikan, matematiikan ja tietotekniikan aloilta, ja se on erottamattomasti yhteydessä muihin tieteenaloihin, kuten kemiaan, geologiaan, ilmakehätieteisiin ja jopa biologiaan.