Missäs ne luvatut revontulet ovat?
Eilen tuli mainostettua Ursan Facebook-sivun puolella viime yöksi mahdollisia revontulia. Maan magneettikenttä oli ollut häiriöisessä tilassa jo edellisillasta lähtien, ja ennusteiden mukaan Maahan saattaisi osua vielä koronan massapurkaus illemmalla. (Maan magneettikentän häiriöisyys ja koronan massapurkaukset ovat yhteydessä revontulien näkymiseen.) Tokihan taivas lupasi olla pilvipuurossa lähes koko maassa, mutta ehkäpä jossain pilvet suostuisivat rakoilemaan ja joku onnekas onnistuisi bongaamaan revontulia.
No.
Eilisillan magneettinen häiriöisyys jäi vaisuksi Etelä-Suomessa, eikä pohjoisessakaan ollut juuri juhlimista. Tilanne on tuttu. Välillä sitä miettii, kannattaako revontulista sanoa yhtään mitään, ennen kuin tilanne on jo päällä ja taivas lieskoissa ympäri maan.
Erittäin sopivasti Suomen Akatemia järjesti tänä aamuna tiedetoimittajille tiedotustilaisuuden, jossa puhui akatemiatutkija Emilia Kilpua Ilmatieteen laitokselta. Hänen aiheenaan oli avaruussää ja sen ennustamisen vaikeus.
Avaruussäällä tarkoitetaan Maan lähiavaruudessa tapahtuvia sähköisiä, magneettisia sekä hiukkastason muutoksia, joilla voi olla vaikutuksia ihmiskuntaan. Valtaosa avaruussääilmiöistä johtuu Auringon magneettisesta toiminnasta, tyypillisesti koronan massapurkauksista eli CME:istä (Coronal Mass Ejection, kuvassa), joissa Auringosta purkautuu valtavia plasmapilviä avaruuteen. Pilvet kantavat mukanaan magneettikenttää. Törmätessään Maan magneettikenttään ne saattavat aiheuttaa voimakkaita häiriöitä planeettamme magneettikenttään eli niin sanotun avaruusmyrskyn (toiselta nimeltään geomagneettisen myrskyn).
Voimakkaat avaruusmyrskyt voivat aiheuttaa monenlaisia tihutöitä. Ne saattavat esimerkiksi vahingoittaa modernille yhteiskunnalle tuikitärkeitä satelliitteja tai aiheuttaa sähkökatkoksia alttiisiin kantaverkkoihin (joskin Fingrid vakuuttaa, että Suomessa käytetyt muuntajat ovat senlaatuisia, että meikäläiset sähkölinjat kestävät hyvin avaruussään aiheuttamia haitallisia sähkövirtoja). Avaruussäätä halutaan osata ennustaa mahdollisimman hyvin, jotta vaikkapa satelliitteja voidaan suunnata Auringosta poispäin tai sulkea hetkeksi kokonaan. Siinä sivussa avaruussääennustukset poikivat jotain paljon vähäisempää mutta sitäkin mukavampaa: ennustuksia revontuliaktiivisuudesta.
Avaruussään ennustaminen on kuitenkin erittäin vaikeaa. CME:ltä kestää yhdestä viiteen vuorokautta saavuttaa maapallo. Ihanteellisissa olosuhteissa osaisimme sanoa jo paria päivää etukäteen, että Maahan on osumassa koronan massapurkaus. Nykyisellään purkauksen varmasta osumisesta saadaan tieto vain tuntia ennen.
Tämä johtuu siitä, että valtaosa Aurinkoa tutkivista satelliiteista sijaitsee niinsanotussa Lagrangen piste 1:ssä, jossa ne pysyvät mukavasti paikallaan ja näkevät Auringon jatkuvasti. Piste on kuitenkin erittäin lähellä Maata, ja purkaus on jo lähes perillä kun se havaitaan.
Pisteessä köllivät satelliitit näkevät kyllä, kun koronan massapurkauksia tapahtuu. Niiden on kuitenkin erittäin vaikea arvioida purkauksen suuntaa tai nopeutta, erityisesti kun sellainen on tulossa suoraan päin pläsiä (kuvan tilanne). Tästä syystä Aurinkoa Lagrangen pisteistä L4 ja L5 tarkkailevat satelliitit STEREO A ja STEREO B ovat olleet erittäin hyödyllisiä: ne antavat lisää perspektiiviä, kun purkausten suuntaa ja nopeutta pyritään arvioimaan. Lähdettyään Auringosta liikkeelle plasmapilvi etenee meidän vinkkelistämme kuitenkin hämärällä alueella, emmekä tiedä sen tilanteesta juuri mitään ennen kuin se onkin jo kohdalla.
CME aiheuttaa Maahan avaruussääilmiöitä vain, jos se osuu meihin. Auringon purkaukset tapahtuvat usein auringonpilkkujen lähellä, ja pilkut esiintyvät lähellä Auringon päiväntasaajaa. Valtaosa purkauksista sinkoutuu poispäin maapallosta. Purkaukset, jotka sattuvat suoraan meille näkyvän Auringon kiekon keskellä, osuvat usein maapalloon — mutta eivät aina. Toisinaan taas Auringon reunalla tapahtuvat purkaukset osuvat yllättäen Maahan, vaikka niiden piti mennä ohi. Purkausten eteneminen on vielä verrattain huonosti tunnettua, mutta asiaan vaikuttavat muun muassa aurinkotuulen virtauksen muutokset. CME:iden suuntaa ei siis aina kyetä ennustamaan.
Levitessään planeettainväliseen avaruuteen CME-pilvi leviää, ja saattaa Maahan osuessaan olla leveydeltään jo kolmasosan Maan ja Auringon välisestä etäisyydestä. Osuma Maahan saattaa olla siis suora, tai pilven reuna saattaa hipaista meitä vain osittain. Plasmapilven rakenne ja muoto voi muuttua matkan aikana paljonkin, ja Auringosta siistinä lähtenyt purkauspilvi saattaa olla voimakkaasti eri muotoinen saapuessaan Maahan. Tällöin sen aiheuttamat vaikutukset avaruussäähän voivat olla täysin erilaisia kuin odotettiin.
Jos Maahan sattuukin osumaan koronan massapurkaus, sen tulee vielä olla magneettiselta napaisuudeltaan vastakkainen kuin Maan magneettikenttä, jotta se voisi aiheuttaa merkittäviä muutoksia avaruussäähän. CME:iden napaisuuden tutkiminen on sekin vaikeaa. Lisäksi purkaus ajaa edellään vyöhykettä, jota tutkijat nimittävät turbulenttiseksi sheath-alueeksi. Myös se on magneettinen, ja sen kentän suunta vaihtelee. Tämän vyöhykkeen magneettikenttä aiheuttaa suuren osan avaruusmyrskyistä.
Näistä vaikeuksista johtuen avaruussääennusteiden taso on vielä toistaiseksi melko vaatimaton. Koska ihmiskunta on jatkuvasti yhä riippuvaisempi satelliiteista (kuten GPS-paikannuksesta tai tietoliikennesatelliiteista) ja muusta herkästä elektroniikasta, avaruussäätä halutaan kyetä ennustamaan vielä paljon nykyistä paremmin. Suomessa avaruussäätä tutkitaan muun muassa Kumpulan avaruuskeskuksessa Helsingin yliopiston, Aalto-yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen yhteistyönä.
Toistaiseksi paras tapa vahdata revontulia (menemättä ulos ja katsomatta pohjoistaivaan suuntaan, joka on edelleen lyömätön konsti) on tarkastella Maan magneettikentän häiriöisyyttä esimerkiksi Ilmatieteen laitoksen Auroras Now! -palvelussa. IL ylläpitää myös maksutonta Revontulihälytin-palvelua, jonka tilanneet saavat sähköpostia, kun Etelä-Suomessa on revontulille otollinen tilanne.
Nyt eletään Auringon magneettisen aktiivisuuden huippua. Nykyinen sykli on jäänyt aktiivisuudeltaan alhaisemmaksi kuin aikoihin, mutta Kilpua muistutti esityksessään, että voimakkaita aurinkomyrskyjä voi hyvin sattua myös keskinkertaisen syklin aikana. Tilastollisesti katsottuna voimakkaita myrskyjä sattuu myös hiukan enemmän aktiivisuuden ollessa jo hiipumassa. Tuleva talvi on siis edelleen hyvää aikaa revontulille — kunhan ne pilvet nyt vain viitsisivät pysytellä poissa.
Kuvat SOHO (ESA & Nasa)