Aurora borealis

Revontulet ovat kiehtoneet Suomessa ihmisiä aina, ja monet kertovatkin revontulien olevan kauneinta, mitä ovat koskaan päässeet näkemään. Pohjoisten leveysasteiden revontulinäytelmät keräävät Suomen Lappiin talviaikaan tuhansia turisteja niin kotimaasta kuin ulkomailtakin, onhan pohjoinen sijaintimme kaikinpuolin poikkeava verraten runsaaseen asutukseen.

Revontulien esiintyminen on kytköksissä auringon 12-vuotiseen aktiivisuussykliin. Syklin edellinen auringonpilkkumaksimi koettiin vuoden 2013-2014 tienoilla, ja seuraavan minimin odotetaan sijaitsevan 2020 tienoilla. Revontulia eli aurooraa havaitaan kuitenkin eniten pilkkumaksimin jälkipuolella johtuen Auringossa esiintyvien koronan aukkojen runsaammasta ilmaantumisesta.

Revontulet muodostuvat, kun auringosta maahan saapuvat suurenergiset hiukkaset reagoivat Maan magneettikentän kanssa, tai oikeastaan varsinaisen revontuli-ilmiön aiheuttaa maan ilmakehään osuvat hiukkaset, jotka jäävät magneettikentän "vangeiksi".
Normaalisti Maan magneettikenttä suojaa planeettaamme Auringosta saapuvilta hiukkasryöpyiltä pakottamalla ne ohittamaan maapallon sen magneettikenttäsäikeiden myötäisesti. Voimakkaan koronan massapurkauksen tai aurinkotuulen seuraksena suurenergisiä hiukkasia voi kuitenkin ohjautua etelä/pohjoisnavoille muodostaen ilmakehässä valoilmiöitä. Voidaankin siis todeta revotulien puuttumisen olevan modernin yhteiskuntamme kannalta hyvä asia, sillä erittäin voimakas Auringosta Maahan suuntautuva koronan massapurkaus eli CME (Coronal Mass Ejection) aiheuttaisi pahimmassa tapauksessa sähkö- ja tietoliikenneverkon lamaantumisen.

Ennakointi

Revontulien ennustaminen ei ole sen helpompaa kuin sääennustuskaan. Revontuliennusteissa keskitytään usein Aurinkoon itseensä sillä sen lähettämät hiukkasryöpyt eivät ole nähtävissä kuin ainoastaan reitille osuneiden satelliittien herkissä antureissa. Sen sijaan Auringossa tapahtuvia muutoksia, kuten auringonpilkkuja voidaan seurata aktiivisesti Maasta käsin tai hyödyntämällä Aurinkoa tarkkailevia satelliitteja. Havaitsemalla Aurinkoa eri aallonpituuksilla, saadaan selville mahdolliset auringonpilkuissa tapahtuvat massapurkaukset, sekä niiden voimakkuus ja mihin ne ovat matkalla. Massapurkauksien lisäksi havaintojen avulla määritetään koronan aukot, joista puhaltava aurinkotuuli vaikuttaa Maan magneettikenttään koronan massapurkauksien tavoin, mutta ovat usein pitkäkestoisempia. Näiden kahden ilmiön lisäksi revontulia aiheuttaa mm. Auringon hitaan ja nopean aurinkotuulen kohtaamisvyöhykkeet eli CIR (Co-rotating Interaction Region) sekä Auringon heliosfäärin napaisuuden vaihtuminen eli HCF (Heliospheric Current Sheet.)

Auringon ennakoiva havainnointi auttaa tunnistamaan mahdollisesti saapuvan hiukkasryöpyn jo päiviä ennen sen osumista Maan magneettikenttään. Näin voidaan uhkaan valmistautua esimerkiksi asettamalla satelliitteja tai avaruusasemalla työskenteleviä ihmisiä suojatilaan.
Ennakoivan havainnoinnin jälkeen aurinkotuulta pystytään havainnoimaan sen osuessa Maan ja Auringon välissä sijaitseviin SOHO ja ACE-satelliitteihin, jonka jälkeen seuraa itse törmäys magneettikentän kanssa. Tässä vaiheessa aurinkotuulen aiheuttamia häiriöitä ilmakehässä ja magneettikentässä kyetään havainnoimaan jo maasta käsin, esimerkiksi magnetometreillä.

Ennustaminen

Edellä mainituilla havainnointikeinoilla pystytään nykyisin tuottamaan melko hyviä häiriö/revontuliennusteita. Varsin vakuuttavan ennusteen tuottaa Yhdysvaltain liittovaltion sää- ja valtamerentutkimusorganisaation eli NOAA:n ylläpitämä WSA-Enlil avaruussäämalli, jota ajetaan muutaman päivän välein. Avaruussäämalli pyrkii ennustamaan Auringosta lähteneen koronan massapurkauksen (CME) tai aurinkotuulen reittiä ja saapumista. Ennusteessa on esitetty kaksi parametria; hiukkastiheys ja hiukkasnopeus sekä graafisesti, että aikaskaalalla esittäen. Kyseiseistä mallia voi tarkastella tuolta: http://www.swpc.noaa.gov/products/wsa-enlil-solar-wind-prediction

Toinen, myöskin NOAA:n ylläpitämä lähitulevaisuuden ennuste "aurora Ovation-Prime Model" löytyy osoitteesta http://www.swpc.noaa.gov/products/aurora-30-minute-forecast    Tämä malli pyrkii ennustamaan revontulien aktiivisuutta 30 minuutin päähän esittämällä yksinkertaisesti revontulien näkymisen mahdollisuuden prosenteissa.

Suomessa ilmatieteenlaitoksen ylläpitämä geomagneettinen aktiivisuusennuste ennakoi magneettikentän häiriöitä esittämällä ennusteen lisäksi myös edellisen tunnin aikana mitattuja arvoja kotimaisilta havaintoasemilta. Tuo ennuste löytyy osoitteesta: http://aurora.fmi.fi/public_service/

Näiden lisäksi Myrskybongarit.fi julkaisee yleistajuista revontuliennustetta kesäkauden ulkopuolella twitterissä: https://twitter.com/myrskyb sekä myrskybongarit.fi:n Aurorad havaintopalvelua osoitteessa: http://www.myrskybongarit.fi/mb/aurorad/aurorad.html Aurorad-palvelun kaaviossa on esitetty lähes reaaliajassa pohjoiselta taivaankannelta saapuvan radioheijastuksen voimakkuutta. Mittaukset suoritetaan 5-elementtisellä yagi-antennilla. Heijastuksen ollessa voimakas, on usein myös näkyviä revontulia havaittavissa. Tämä on erinoimainen keino seurata revontulien aktivoitumista sisätiloista käsin.

Havainnointi

Ennusteiden kiljuessa revontulia ja mittareiden näyttäessä punaista, siirrytään luonnollisesti ulos tarkastelemaan selkeää pohjoistaivasta, mihin revontulet usein ensimmäisenä muodostavat napa-aluetta kiertävän kaaren. Parasta aikaa revontulien tarkkailuun, on Suomen pituusasteilla esiityvä keskiyö, jolloin aurooraovaalin asento on sijaintiimme nähden suotuisin. Aurooraa saattaa kuitenkin esiintyä alkuillasta aivan pikkutunneille saakka.

Kuten tähtitaivaan tarkkailussakin, on revontulien näkymisen kannalta olennaista, että havainnointiin valitaan mahdollisimman pimeä ja valosaasteeton paikka; joka on maaseudulla usein kaupunkialuetta huomattavasti helpompaa.
Huomioitavaa on myös, että revontulet esiintyvät usein jaksoittain, joten hiipuneet revontulet eivät välttämättä tarkoita niiden katoamista kokonaan.
Revontulien voimakkuus on riippuvainen magneettikenttään osuvan hiukkaryöpyn intensiteetistä sekä itse magneettikentän ominaisuuksista. Revontulien värit taas syntyvät, kun ionosfäärissä aurinkotuulen varautuneet hiukkaset törmäävät ilmakehän happiatomeihin ja typpimolekyyleihin. Revontulten vihertävänkeltainen ja punainen väri syntyvät törmäyksistä happiatomeihin. Sininen ja violetti väri revontuliin tulee hiukkasten törmätessä typpimolekyyleihin.

Teksti: Joni Rinta-Möykky, Kuvat: Joni Rinta-Möykky