Aurinkotuuli pommittaa satelliitteja ikävillä hiukkasilla

GOES-R -satelliitti geostationaarisella kiertoradalla
Toimitus

Auringosta koko ajan poispäin virtaava varattujen hiukkasten vuo, niin sanottu aurinkotuuli, vaikuttaa myös Maata kiertäviin satelliitteihin. Tässä ei ole mitään uutta, mutta suomalaistutkimus tuo nyt lisätietoa siihen, miten hiukkasvirtaa voidaan ennustaa paremmin.

Useat satelliitit ovat geostationaarisella radalla noin 36 000 kilometrin korkeudessa päiväntasaajan päällä, jolloin ne kiertävät maapalloa samaan tahtiin kuin Maa pyörii. Siksi ne näyttävät pysyvän koko ajan paikallaan täältä alhaalta katsottuna.

Rata on kätevä, mutta samalla hieman hankala siksi, että se sijaitsee lähellä planeettaamme ympäröiviä säteilyvöitä.

Avaruusmyrskyt ja aurinkotuuli vaikuttavat maapallon magneettikehään ja siinö oleviin varattuihin hiukkasiin suoraan sekä useiden monimutkaisten kytkentöjen kautta.

Elekronit ovat eräitä näitä varattuja hiukkasia. Ne kiertävät magneettikehässä maapalloa vastapäivään ja tietyillä energioilla aiheuttavat satelliittien pintamateriaalien sähköistä varautumista, joka voi johtaa oikosulkuihin tai olla muuten satelliiteille haitallista.

Näiden elektronien käyttäytymistä Ilmatieteen laitoksella on tutkittu osana EU:n rahoittamaa kansainvälistä SPACESTORM-hanketta.

"Aurinkotuuli syöttää uusia hiukkasia Maan magneettikehään ja kun niitä on paljon aurinkomyrskyjen aikaan säteilyvyöhykkeillä olevat satelliitit ovat vaarassa. Tässä tutkitut elektronit ovat pääsyyllinen sähköhäiriöihin satelliiteissa", tutkija Ilkka Sillanpää toteaa.

Mittausanalyysin tulosten perusteella voitiin laatia satelliiteille haitallista elektronivuota geostatio­naa­risella radalla ennustava empiirinen malli.

Mallia tullaan hyödyntämään satelliittien häiriöllisten avaruusmyrskyjen yhteydessä ja mm. yhdessä Ilmatieteen laitoksella kehitetyn säteilyvöiden reaaliaikaisen hiukkas­simulaatiomalli IMPTAMin kanssa. Alla on kuva maapallon säteilyvöistä mallin mukaan tältä aamulta.

Yhdysvaltalainen GOES-13 -sääsatelliitti on varustettu myös monilla avaruussään havaitsemiseen erikoistuneilla mittalaitteilla ja se on tutkinut näillä Maan magneettikehän hiukkasympäristöä vuodesta 2010 alkaen.

Sillanpään tuoreessa, Space Weather -tiedelehdessä julkaisussa tutkimuksessa satelliitin elektronimittaukset energia-alueella 30 – 200 keV on yhdistetty sen hetkisiin auringontuulimittauksiin. Selviä yhteyksiä aurinkotuulen suureiden ja geostationaarisen radan elektronivuon välillä löydettiin.

Erityisesti aurinkotuulen nopeutuminen kohottaa elektronivuota koko radalla. Myös etelän suuntainen aurinkotuulen magneettikenttä nostaa keskimääräistä elektronivuota, mutta vain osassa rataa esimerkiksi elektroneilla, joiden energia on 40 keV, vain satelliitin ollessa maapallon aamupuolella.

Tarkemmassa tilastollisessa analyysissa todettiin aurinkotuulen vaikutuksen olevan voimakkain geostationaarisen radan elektronivuohon kaksi tuntia aiemmin Maan ohittaneen aurinkotuulen kanssa.

Ilkka SillanpääIlkka Sillanpää oli vuonna 2015 mukana Tiedetuubin @suoranalabrasta -projektissa, missä tutkijat esittelevät viikon ajan työtään twitter-viestein. Hänen kertomuksensa on luettavissa täällä.

*

Juttu perustuu Ilmatieteen laitoksen tiedotteeseen.

Voimakas purkaus Auringossa – mahdollisesti äreä avaruusmyrsky tulossa

Jari Mäkinen

Aurinko on tällä haavaa lähellä aktiivisuussyklinsä minimiä, mutta siitä huolimatta rakas keskustähtemme on ollut viime päivinä hyvin aktiivinen. Sen pinnalla on suuri pilkkuryhmä, mistä on tänään ryöpsähtänyt avaruuteen voimakas hiukkaspurkaus. Tulossa on hyvin todennäköisesti revontulia – kenties jopa voimakas avaruusmyrsky.

Pilkkuryhmä AR2673 on ollut huomion kohteena jo jonkin aikaa, sillä se on pitkiin aikoihin ensimmäinen kookas ja voimakas häiriöalue Auringon pinnalla. 

Toissapäivänä se röyhäytti jo komean purkauksen, jonka odotetaan törmäävän Maahan tänään ja aiheuttavan kohtalaisen voimakkaan revontulimyrskyn. Ennusteiden mukaan tulossa on G2-luokan geomagneettinen häiriö, joskin paikoitellen se saattaa äityä G3-luokkaan.

Pilkkuryhmästä nousi tänään iltapäivällä Suomen aikaa vielä voimakkaampia purkauksia, jotka saavat aikaan häiriöitä maapallolla parin vuorokauden kuluttua. Luvassa on siis aktiivista aikaan taivaalla ja voi vain toivoa, että taivas on selkeä.

Voimakkain purkauksista luokiteltiin jo voimakkaimpaan X-luokkaan – tarkalleen se oli X 9.3, eli varsin energeettinen tapahtus. Se näkyi erinomaisesti myös Jyväskylän Siriuksen Hankasalmen tähtitornin radioteleskoopissa, joka tarkkailee Aurinkoa 10 GHz:n aallonpituudella.

Ilmatieteen laitoksen avaruussääennuste povaakin myös Suomen taivaalle revontulia, jopa eteläistä Suomea myöten.

Maanantaina tapahtuneen rouhupurkauksen "sinkauttivat avaruuteen suurienergiaisia Auringon protoneja. Tiistain vastaisena yönä Maan magneettikehään saapuessaan ne aiheuttivat hiukkasmyrskyn, joka enimmillään saavutti kohtalaisen voimakkaan tason (S2). Tämä hiukkasmyrsky jatkuu edelleen. Vakavimmillaan tällainen hiukkasmyrsky voi aiheuttaa hetkellisiä ongelmia satelliittipaikannuksessa ja radioyhteyksissä napa-alueilla".

"Massapurkauksen ennustetaan saapuvan Maahan keskiviikkoillan tai torstain vastaisen yön aikana. Se aiheuttanee vähintään G1-G2-tason geomagneettisia häiriöitä ja voimakkaampikin geomagneettinen myrsky on mahdollinen. Revontulet ovat hyvin todennäköisiä koko Suomessa massapurkauksen saavuttaessa Maan. Revontulien todennäköisyyttä ei voida pitää suurena ensi yönä, koska on mahdollista että massapurkauksen saapuminen myöhästyy ennustetusta puolikin vuorokautta."

Ennusteen mukaan geomagneettinen myrsky jatkuu parin vuorokauden ajan ja Auringon voimakkaan aktiivisuuden odotetaan jatkuvan viikonlopulle.

NOAA:n avaruussääennusteen mukaan revontulia saattaa näkyö tulevina öinä jopa Tanskassa asti, ja mahdollisesti jopa sitäkin etelämpänä – tulossa on siis sen verran voimakas avaruusmyrsky, että myös satelliittioperaattorit varautuvat siihen!

Keltainen linja osoitta todennäköisimmän rajan revontulten näkymiselle. Niitä on siis taivaalla viivasta pohjoiseen, ja mikäli vain taivas on selkeä ja pimeä, näkyvät revontulet mahdollisesti komeina.

Seuraamme tilannetta!

Aurinko pimenee täydellisesti: Tiedetuubi seuraa ilmiötä paikan päällä Amerikassa

Täydellinen auringonpimennys
Jari Mäkinen

Maanantaina 21. elokuuta nähdään Pohjois-Amerikassa täydellinen auringonpimennys. Keskimäärin 112 km leveä pimennysvyöhyke ylettyy koko mantereen läpi Oregonista Etelä-Carolinaan osavaltioon. Tiedetuubin klubin retkikunta seuraa pimennystä Idahossa.

Täydellinen auringonpimennys on eräs upeimmista luonnonilmiöistä: Kuu hivuttautuu Auringon eteen ja peittää sen kokonaan, jolloin Auringon ympärillä oleva kuumasta kaasusta muodostuva korona leimahtaa näkyviin.

Maisema hämärtyy aavemaiseksi ja pimentyy öisen pimeäksi vähäksi aikaa. Tällä kerralla pimennys on pisimmillään kaksi minuuttia ja 40 sekuntia, joskin koko pimennys kestää lähes kolme tuntia laskien siitä, kun Kuun reuna osuu Auringon kiekkoon aina siihen saakka kun Kuu on jälleen poissa Auringon edestä.

Idahossa Tiedetuubin retkueen havaintopaikalla pimennyksen täydellinen vaihe kestää noin kaksi minuuttia ja 20 sekuntia, ja koko pimennys osittaisen vaiheen alusta sen loppuun kestää kaksi tuntia ja 44 minuuttia. Täydellinen vaihe alkaa klo 11.33 paikallista aikaa, eli klo 20.33 Suomen aikaa maanantaina illalla.

Pimennyksen aikaan Aurinko on noin 50 asteen korkeudessa, eli se on erittäin hyvin havaittavissa.

Sama pätee koko pimennysvyöhykkeeseen, minkä vuoksi amerikkalaismediat ovat olleet viime aikoina aivan hulluina pimennyksestä: vinkkijuttuja sen havaitsemisesta, taustatietopaketteja ja liikenne- sekä sääennusteita on julkaistu erityisesti aktiivisesti parin viikon ajan. 

Kaupoissa täydellisyysvyöhykkeen ulkopuolellakin on kaikenlaista pimennyskrääsää, ja tiedettä sivuavissa museoissa sekä muissa paikoissa on pimennystavaraa tarjolla kautta mantereen.

Kun miljoonat ihmiset tunkevat maanantaina pimennysvyöhykkeelle,  on kyseessä on todennäköisesti Yhdysvaltain suurin yhden päivän aikana tapahtuva ihmisten paikasta toiseen tapahtuva liikkuminen. 

On hyvin harvinaista, että pimennysvyöhyke on näin suurelta osin asutulla ja helposti saavutettavalla alueella.

Vanha havainto koronasta

Mitä iloa pimennyksestä?

Tieteellisesti täydellinen auringonpimennys ei ole enää erityisen tärkeä tapahtuma. Aikanaan tosin oli toisin: ne olivat ainoa ajankohta, jolloin koronaa Auringon ympärillä voitiin tutkia. 

1800-luvun lopulla jo ymmärrettiin pimennyksien aikana tehtyjen havaintojen perusteella, että korona on hyvin kuuma. Sen lämpötila on yli miljoona astetta, joten sen sisältämä kaasu on sähköisesti varautunutta plasmaa. 

Koronassa voi havaita selvästi hohtavan kaasurenkaan lisäksi virtauksia, jotka noudattelevat hyvin Auringon magneettikentän voimaviivoja: mitä aktiivisempi Aurinko on, sitä voimakkaampia virtaukset yleensä ovat. Auringonpilkkujen ympärillä on voimakkaita magneettikenttiä, jotka vaikuttavat myös koronaan. Ensimmäisen kerran tämä todistettiin 1906.

Vuodesta 1936 on koronaa voitu tutkia myös muulloin kuin pimennysten aikaan, sillä Bernard Lyot keksi tuolloin koronagrafin. Se on teleskooppi, joka synnyttää auringonpimennyksen sisällään pienen metallikartion avulla.

Täydellisten auringonpimennysten avulla on voitu myös päätellä Maan pyörimisliikkeen hidastuvan, kun ammoisten pimennysten pimennysvyöhykkeet ovat poikenneet lasketuista. 

Myös suhteellisuusteoria voitiin ensimmäisen kerran todistaa auringonpimennyksen avulla: vuonna 1919 havaittiin, että tähtien paikat Auringon vieressä muuttuivat juuri suhteellisuusteorian ennustamalla tavalla. Kun valo kulkee massiivisen kohteen, kuten Auringon ohi, kääntää massa hieman valonsäteen suuntaa.

Nyt tätäkin voidaan mitata monella muulla tavalla ja paljon tarkemmin.

Tutkijat ovat kuitenkin edelleen hyvin kiinnostuneita täydellisistä auringonpimennyksistä ja tätäkin havaitaan niin erikoisvarustelluista lentokoneista, ilmapalloista kuin maanpäälisillä havaintolaitteillakin.

Tieteellisesti kiinnostavinta on kromosfäärin, koronan alimpien kerrosten havaitseminen, sillä sitä ei saada vieläkään erityisen hyvin näkyviin keinotekoisesti. Kromosfääri välähtää näkyviin punaisena, hyvin ohuena kerroksena aivan Kuun kiekon ulkopuolella.

Toinen kiinnostava asia koskee maapalloa. Pimennys auttaa määrittämään tarkemmin sitä, miten Aurinko lämmittää suoraan Maan pintaa: yksinkertaisesti mittaamalla tarkasti lämpötilan muuttumista pimennyksen aikana saadaan selville Auringon säteilyn suora lämpövaikutus. Samaa mitataan myös korkeammalla ilmakehässä, sillä siellä suora Auringon säteily on tärkein kaasumolekyylejä muokkaava tekijä.

Tiedetuubin pimennysretkikunta poseeraa Arizonan kuuluisalla meteoriittikraatterilla.

Tiedetuubi pimennysvyöhykkeellä

Tiedetuubin klubi on ollut matkalla Yhdysvalloissa jo koko edeltävän viikon. Ennen saapumista pimennysvyöhykkeelle klubilaiset kävivät Flagstaffissa, Arizonassa, tutustumassa Lowellin observatorioon sekä Yhdysvaltain geologisen tutkimuskeskuksen planeettageologian osastoon. 

Lowellin observatorio on kuuluisa ennen kaikkea siksi, että Clyde Tombaugh löysi siellä Pluton. Myös observatorion perustajan Percival Lowellin havainnot Marsin kanavista ovat tunnettuja, joskin myöhemmin ne on todettu hieman väärin tulkituiksi – Marsissa ei ole kanavia.

Planeettageologian juuret puolestaan ovat geologi Gene Shoemakerissa ja Apollo-ohjelmassa. Shoemaker selitti lähellä olevan Arizonan törmäyskraatterin synnyn ja Apollo-astronautit kävivät paitsi kouluttautumassa Kuun tutkimiseen kraatterilla, niin myös Flagstaffin geologit tekivät heille räjäytysten avulla  autenttisen kuumaaston lähelle kaupunkia. 

Koulutusta varten tehtiin myös erityinen Maan olosuhteissa toimimaan viritetty versio kuuautosta. Klubilaiset pääsivät tutustumaan siihen vierailun aikana. Käynnin yhteydessä kerrottiin myös mitä kaikkea Flagstaffin planeettageologit nyt tekevät: he kartoittavat muita taivaankappaleita samaan tapaan kuin geologit Maan päällä ja osallistuvat aktiivisesti moniin avaruuslentoihin Mars-luotaimista asteroideja tutkiviin aluksiin. 

Shoemakerin hengessä laitoksella tutkitaan myös edelleen paljon maapallolla olevia kraattereita.

Flagstaffin jälkeen suomalaisretkikunta kävi katsomassa Arizonan suurta meteoriittikraatteria lähemmin ja jatkoi Grand Canyonin pohjoislaidalle – sille upeammalle puolelle kuuluisaa suurta kanjonia.

Sen tutkimisen jälkeen klubilaiset matkasivat tilausbussillaan Salt Lake Cityyn. Maanantaina aamuvarhain matka jatkuu kohti pimennystä!

Jos havaintopaikalla kännyverkko on tarpeeksi hyvä, näytetään pimennys suorana täällä Tiedetuubin nettisivulla. Joka tapauksessa paras tapa olla mukana pimennyksessä etänä on katsoa Nasan kattavaa pimennysvideoseurantaa. 

Kuvia klubin matkalta on Tiedetuubin Facebook-sivuilla.

Video: Näin Yhdysvaltain täydellinen auringonpimennys etenee

Video: Näin Yhdysvaltain täydellinen auringonpimennys etenee

Yhdysvalloissa tapahtuu nyt maanantaina illalla Suomen aikaa täydellinen auringonpimennys. Video näyttää miten vain noin 120 km leveä pimennys etenee halki koko mantereen Tyyneltä valtamereltä Atlantille.

Jari Mäkinen
21.08.2017

On harvinaista, että täydellisen auringonpimennyksen täydellisyysvyöhyke osuu näin hyvin asutulle ja helppopääsyiselle paikalle – ei mikään ihme, että kaistaleelle kerääntyy miljoonia ihmisiä seuraamaan tätä kenties upeinta taivaanilmiötä!

Video: Nasa

Jättimäinen aurinkomyrsky oli tuhota maapallon vuonna 774 – nyt tapaus tunnetaan paremmin

Toimitus

1200 vuotta sitten tapahtui poikkeuksellisen voimakas Auringon hiukkasmyrsky, voimakkain viimeisten kymmenentuhannen vuoden aikana. Se aiheutti häiriöitä napaseudun stratosfäärissä vähintään yhden vuoden ajan, nosti pohjoisen pallonpuoliskon talvilämpötiloja usealla asteella ja nyt se on mallinnettu.

Auringon hiukkasmyrskyt ovat satunnaisia, voimakkaiden auringonpurkausten aiheuttamia tapahtumia, joilla on erilaisia vaikutuksia Maahan.

Leudoimmillaan ne vain saavat aikaan pientä vipinää lähiavaruudessa Maan luona, mutta toisinaan – kuten alkuviikosta – ne aiheuttavat toimintahäiriöitä ja -katkoksia nykyaikaisiin navigaatio- ja viestintäjärjestelmiin. Joskus niistä tulee myös säteilyvaara astronauteille ja napa-alueen ylittävien suihkukoneiden miehistöille ja matkustajille.

Tällaisia tapahtumia on havaittu viime vuosikymmenten aikana tuhansia, ja jotkin niiden vaikutuksista on arvioitu vaarallisiksi.

Pahimmillaan aurinkomyrsky saa aikaan hyvinkin suuria häiriöitä jopa maapallon pinnalla, ja saisi aikaan kenties katastrofaalisia ongelmia nykyaikaisille sähkölaitteille. 

Nähtävästi vuonna 774 tapahtui tällainen geomagneettinen myrsky, joka nyt tapahtuessaan sysäisi yhteiskunnat ympäri planeettamme täyteen kaaokseen.

Tuosta tapahtumasta ei luonnollisesti ole suoria mittaustuloksia, mutta epäsuorasti käyttämällä pohjoisen ja eteläisen napaseudun jääkerrostumista mitatusta kosmisesta beryllium-10:stä ja puiden vuosirenkaiden radiohiilestä (hiili-14) saatua dataa on kansainvälinen tutkijaryhmä onnistunut osoittamaan, että hiukkasmyrsky oli todella raju tapaus. 

Tulosten perusteella voi ennustaa luotettavasti kymmenientuhansien vuosien ajanjaksolla pahinta mahdollista uhkaa, jonka auringonsäteily aiheuttaa. Tuloksen perusteella voidaan asettaa havaintorajat ankarien Auringon hiukkasmyrskyjen riskinarviointiin.

Maa säästyi vain onnella

Kansainvälinen tutkimuskonsortio, johon kuuluu 11 ryhmää kuudesta maasta (Australia, Italia, Japani, Suomi, Sveitsi ja Venäjä) on sveitsiläisten ja suomalaisten tieteilijöiden johdolla tutkinut, mitä ilmastollisia vaikutuksia tuolla voimakkaimmalla tunnetulla Auringon hiukkasmyrskyllä oikein oili.

Se siis tapahtui yli 1200 vuotta sitten, vuoden 774 myöhäiskeväällä tai alkusyksyllä. Samaan aikaan kun Kaarle Suuri oli valloitusretkillään nykyisen Pohjois-Italian alueella, rykäisi Aurinko pinnaltaan erittäin voimakkaan purkauksen.

Onneksi se tapahtui toisella puolella Aurinkoa Maasta katsottuna, sillä suora osuma maapalloon olisi todennäköisesti saanut aikaan liki maailmanlopun.

Tuytkijaryhmä on arvioinut tapahtuman ilmakehälliset ja ilmastolliset vaikutukset ja osoittanut, että vastaava geomagneettinen myrsky voisi häiritä napaseudun stratosfääriä vähintään yhden vuoden ajan. Se johtaa paikallisiin pintalämpötilan muutoksiin, jotka nostavat pohjoisen pallonpuoliskon talvilämpötiloja jopa useita asteita.

Oulun yliopistoa tutkimuksessa edustivat tohtorikoulutettava Eleanna Asvestari ja professori Ilya Usoskin, jotka työskentelevät ReSoLVE Centre of Excellence -yksikössä. He tuottivat yksityiskohtaisia ja tämänhetkistä huipputasoa edustavia kosmisten radionuklidien synnyn ja siirtymisen mallinnuksia äärimmäisen tapahtuman aikana vuotta 775 vastaavissa olosuhteissa.

Tutkimus julkaistiin Nature Groupin Scientific Reports -sarjassa 28. maaliskuuta 2017.

Juttu perustuu Oulun yliopiston tiedotteeseen.

Missä Suomi oli sata vuotta sitten?

Jarmo Korteniemi

Suomi on kulkenut satavuotisen historiansa aikana pitkän matkan. Matkaa on tehty sekä hyvin hitaasti että erittäin nopeasti. Eikä nyt puhuta kulttuurista, taloudesta tai poliittisista muutoksista, vaan todellisesta liikkeestä.

Suomi täyttää pian sata vuotta. Päätimme tarkistaa, kuinka pitkälle maamme on tuona aikana todellisuudessa kulkenut. Olimme itsenäistymisen aikoihin varsin kaukana nykypisteestä.

Matkaa on taitettu sekä maankuoren kommervenkkien että avaruudessa palloilun vuoksi yhteensä biljoonia kilometrejä. Matkan pituus ja vauhti toki riippuvat vertailukohdasta - sillä kaikki on, lopulta, hyvin suhteellista.

Kärsimättömille tiedoksi: Varsinaiset lukemat löytyvät taulukkona jutun lopusta.

Maa allamme kohoaa ja liukuu

Suomi on eräs harvoista maailman nousevista valtioista. Syynä on mannerjäätikön lommolle painaman pinnan oikeneminen.

Maankohoamisena tunnettu ilmiö on nopeinta Merenkurkussa ja hitainta kaakkoisrajalla sekä Utsjoella. Vaikka sadan vuoden nettonousu jääkin kaikkialla alle metriin, se riittää silti alavilla rannoilla valtaamaan paljon alaa Itämereltä. Maamme maapinta-ala on kasvanut sadassa vuodessa arviolta 700 neliökilometrillä.

Vastaavaa toki tapahtuu muillakin mannerjäätikön aiemmin peittämillä alueilla. Suomi on kuitenkin noiden seutujen valtioista ainoa, joka kohoaa kauttaaltaan. Tämä pätee ainakin, kun huomioon otetaan merenpinnan nousu (n. 2 mm/v). Se mitätöi maankohoamisen vaikutukset esimerkiksi jo Suomenlahden pohjukassa ja Etelä-Ruotsissa.

Maankohoaminen jatkuu vielä tuhansia vuosia, alati hidastuen. Jossain vaiheessa Perämerestä kuroutuu järviallas.

Nippelitieto: Maapallon nuorin ja nopeimmin kasvava poimuvuoristo Himalaja ja etenkin sen länsipuolella sijaitseva Karakoramin vuoristoalue kohoaa Suomen kanssa samaa tahtia (n. 2–7 mm/v).

Maamme siirtyy nykyiseltä paikaltaan myös sivuun. Tästä on kiittäminen mannerlaattojen liikettä.

Euraasian laatta työntyy idässä kohti Australiaa ja Tyyntämerta. Samalla pallon pinnalla kelluvan jättilaatan Euroopan puoleinen pääty siirtyy koilliseen. Suomi tietystikin mukana, parisen senttiä vuodessa.

Piruetit avaruudessa

Toisaalta Suomi (ja koko muu planeetta siinä sivussa) on taittanut aimo matkan pelkkiä piruetteja tehden. Vaikka pyörimistä akselin tai Auringon ympäri ei voi kutsua miksikään todelliseksi matkanteoksi, ne kertovat kuitenkin erilaisesta mittakaavasta.

Jos maapallon vuorokautisen kierron vetäisi sadan vuoden ajalta suoraksi, kerätyillä kilometreillä pääsisi jo lähes Jupiterin luo. Saman ajan vuotuinen kierto kantaisi vielä kauemmas, Aurinkokunnan ulkolaidoille, yli 600 kertaa Maata kauemmas Auringosta.

Mutta Maa ei suinkaan palaa vuoden välein samaan paikkaan. Liikumme vuodessa vajaat 50 astronomista yksikköä (AU eli Maan ja Auringon keskietäisyys) kohti suurta tuntematonta.

Loputon matka läpi tyhjyyden

Tähtemme Aurinko liikkuu avaruudessa, ja me tietysti kuljemme mukana. Kierrämme Linnunradan galaksin keskustan ympäri ja lisäksi heilumme hitaasti ylös-alas sen kiekon tasoon nähden. Liikettä ohjaa se sama asia joka pyörittää meitä planeettanakin: painovoima.

Juuri tällä hetkellä matkaamme jotakuinkin kohti kirkasta Vega-tähteä. Sadassa vuodessa olemme kulkeneet sinnepäin vajaan 5000 AU:n verran. Tämä vastaa matkaa meiltä Oortin pilven sisäreunaan.

Kulkumme Linnunradassa on toki sekin kiertoliikettä, joka ajan mittaan tuo meidät "samoille seuduille" takaisin. Kierros on kuitenkin niin pitkä, että yksi sadan vuoden pätkä on käytännössä suoraa matkaa. Edellisen kerran olimme näillä seuduin ennen dinosaurusten valtakautta, triaskauden alussa 240 miljoonaa vuotta sitten.

Linnunrata ja hieman sitä suurempi Andromedan galaksi ovat matkalla toisiaan kohti noin 110 kilometrin sekuntivauhtia. Törmäys tai oikeammin yhdistyminen alkaa noin 4–5 miljardin vuoden kuluttua ja kestää parisen miljardia vuotta. Tuloksena syntyy elliptinen galaksi, johon muutkin lähigalaksit ennen pitkää sulautuvat.

Tämän kaiken päälle tulee sitten vielä se kaikkein ultimaattisin liike. Tuota matkaa taitamme huimaa 500 kilometrin sekuntivauhtia, mikä havaitaan kosmisen taustasäteilyn mikroaaltoalueelta punasiirtymänä. Myös kaikki lähigalaksit ovat matkalla samaan suuntaan, joten yhdistyminen niiden kanssa tapahtuu matkalla.

Suuntamme on kohti "Suurta attraktoria" tai "puoleensavetäjää" (vakiintunutta suomennosta Great attractor -termille ei liene olemassa). Kyse ei ole mistään yksittäisestä kohteesta, vaan noin 100 000 lähimmän galaksin muodostaman Laniakean superjoukon keskipisteestä. Matkaa sinne on parisensataa miljoonaa valovuotta.

Taivaalla tätä lopullista kulkusuuntaa osoittaa tähdistö Etelän kolmio, joka ei tosin näy meiltä ollenkaan. Mutta siihen suuntaan mekin olemme matkalla, kovaa vauhtia.

Satavuotisen taipaleensa aikana Suomi on siis kulkenut aimo pätkän. Olimme sekä muutaman kymmenen senttiä alempana että tuhansia astronomisia yksiköitä tuollapäin.

Kuljettua kokonaismatkaa voi halutessaan yrittää laskea ynnäämällä alati kääntyileviä suuntavektoreita toisiinsa:

Satavuotiaan Suomen toikkarointi maailmankaikkeudessa
Syy Nopeus nykyisin Sadassa vuodessa kuljettu matka
Maankohoaminen

3 mm/v (Kotka, Utsjoki)
6 mm/v (linjat Turku-Kuopio, Salla-Kolari)
9 mm/v (Vaasa-Raahe)

30 cm (Kotka, Utsjoki)
60 cm (Turku-Kuopio, Salla-Kolari)
90 cm (Vaasa-Raahe)
Mannerlaatan liike 2 cm/v, itäkoilliseen 2 m
Vuorokausikierto

Vastapäivään (pohjoisnavalta katsoen):
160 m/s (Utsjoki)
200 m/s (Oulu)
230 m/s (Hanko)

 500 milj km = 3,3 AU (Utsjoki)
630 milj km = 4,2 AU (Oulu)
730 milj km = 4,9 AU (Hanko)
Vuosikierto 29,8 km/s, vastapäivään (pohjoisnavalta katsoen) 94 mrd km = 630 AU
Kiertoliike Linnunradassa 220 km/s, kohti Vegaa 700 mrd km = 4 600 AU = 0,07 vv
Oskillaatio Linnunradan kiekon suhteen 7 km/s, kohti galaktista pohjoista 22 mrd km = 150 AU
Kohti Andromedan galaksia 110 km/s (kokonaisnopeus) 350 mrd km = 2 300 AU = 0,04 vv
Laniakean superjoukon vetovoima 500 km/s, kohti Etelän kolmiota 1 500 mrd km = 11 000 AU = 0,16 vv

1 AU = 149 597 870,7 km (Maan ja Auringon keskietäisyys)
1 vv = 63 241 AU = 9 460 730 472 580,8 km (valon vuodessa kulkema matka)

Video: Autiomaan jättiradioteleskooppi alkaa ahmia myös Aurinkoa

Video: Autiomaan jättiradioteleskooppi alkaa ahmia myös Aurinkoa

Chilessä, Atacaman autiomaassa yli viiden kilometrin korkeudessa ylänköalueella sijaitsee maailman suurin radioteleskooppi, joka koostuu 66 lautasantennista, joista kukin on 12 tai seitsemän metriä halkaisijaltaan.

Toimitus
17.01.2017

Niiden avulla tämä ALMA (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) havaitsee muun muassa galaksien välisen avaruuden kylmiä molekyylipilviä sekä kaukaisimmista ja vanhimmista galakseista tulevaa heikkoa radiosäteilyä. ALMA kykenee ottamaan kuvia, jotka ovat noin kymmenen kertaa terävämmät kuin Hubblen avaruusteleskoopilla näkyvän valon alueella ottamat kuvat.

Nyt ALMA on laitettu myös havaitsemaan Aurinkoa. Oma tähtemme on kuitenkin niin lähellä ja siksi niin kirkas, että ALMAn antennit on täytynyt suunnitrlla siten, että ne voidaan suunnata turvallisesti kohti Aurinkoa ilman vaaraa siitä, että voimakas valo kuumentaisi liikaa havaintolaitteita. Historia tuntee monia radioteleskooppeja, joiden instrumentit ovat kärähtäneet, kun suuri lautasantenni on toiminut kuin polttolasi.

Erityisesti tutkijoita kiinnostaa Auringon kromosfääri, joka hohtaa myös millimetriaaltojen alueella. Kromosfääri sijaitsee fotosfäärin yläpuolella; fotosfääriä voi pitää Auringon pintana, koska näkemämme valo tulee siitä. ALMA pystyy havaitsemaan pitemmillä valon aallonpituuksilla kuin suuri osa maanpäällisistä Aurinkoa tutkivista observatorista.

Tuloksena on sarja kuvia, jotka julkaistaan tällä viikolla maailman kaikkien tutkijoiden käyttöön.

Videolla on jättimäisestä auringonpilkusta 1,25 millimetrin ja kolmen millimetrin aallonpituuksilla tehtyjä havaintoja. Kuvat paljastavat lämpötilaeron Auringon kromosfäärin osien välillä; se, miten kromosfääri lämpenee ja sen dynamiikan ymmärtäminen yleisesti ovat tutkimuksen avainalueita, joissa ALMA:lla tehtävät havainnot voivat olla hyödyksi..

Erot kahden kuvan välillä johtuvat havaituista säteillyn valon eri aallonpituuksista. Lyhyempien aallonpituuksien havainnot voivat luodata Aurinkoa syvemmälle, mikä tarkoittaa sitä, että 1,25 millimetrin kuvat esittävät kromosfäärin kerrosta, joka on syvemmällä ja siten lähempänä fotosfääriä kuin kolmen millimetrin aallonpituuksilla otetut.

Kyseessä on ensimmäinen kerta, kun Euroopan eteläisen observatorion hankkeessa tutkitaan omaa Aurinkoamme. Kaikki ESO:n olemassaolevat ja aikaisemmat havantolaitteet on suunniteltu heikkovaloisten kohteiden ja ilmiöiden havaitsemiseen, ja ne on pitänyt suojata Auringon voimakkaalta säteilyltä vahinkojen välttämiseksi.

Jutun pohjana on käytetty ESOn hieman koukeroisesti tehtyä suomenkielistä uutista.

Miljoonarahoitus suomalaiseen avaruussäätutkimukseen

Aurinko
Toimitus

Helsingin yliopiston apulaisprofessori Emilia Kilpua on saanut Euroopan tutkimusneuvostolta kahden miljoonan euron rahoituksen avaruussäätutkimukseen. Tarkoituksena on selvittää, miten geomagneettisia myrskyjä synnyttävät auringonpurkaukset syntyvät, pyörivät ja sulautuvat koronassa. 

Auringon uloin kaasukehä, korona, on harvaa kaasua sisältävä vyöhyke, josta lähtee sähköisesti varautunut hiukkasvirta eli aurinkotuuli ja jossa auringonpurkaukset syntyvät.

Koronan massapurkaukset ovat jättiläismäisiä plasmapilviä, jotka syöksyvät Auringosta planeettainväliseen avaruuteen nopeudella, joka nousee jopa tuhansiin kilometreihin sekunnissa.  Kun avaruuden läpi kiitävä plasma törmää maapalloon – kuten juuri nyt tällä hetkellä – syntyy geomagneettinen myrsky ja näkyy taivaalla revontulia.

Koronan massapurkaukset syntyvät valtavina magneettisina vuoköysinä silloin, kun Auringon monimutkainen magneettikenttä muuttuu. Purkauksia on tutkittu vuosikymmeniä, mutta niiden tarkka syntymekanismi, rakenne ja kehitys ovat edelleen vielä pitkälti ratkaisematta.

"Suurimmat avaruussäähäiriöt aiheutuvat juuri massapurkauksista, ja niiden vaikutukset saattavat ulottua teknisten järjestelmien toimintaan ja luotettavuuteen sekä avaruudessa, ilmassa että maan pinnalla", kertoo Emilia Kilpua.

"Yksi suurimmista haasteista on se, että nykyisillä menetelmillä Auringon koronan magneettikenttää ei voida mitata eikä mallintaa riittävän tarkasti."

Hänen työssään Auringon koronan numeerisia malleja ja havaintoja yhdistetään aivan uudella tavalla. Näin halutaan ensimmäistä kertaa realistisesti selvittää purkausten magneettinen rakenne.

"Me myös mallinnamme ja analysoimme purkausten edellään ajamaa turbulenttia sheath-aluetta ja sen hienorakennetta."

Sheath-alueilla on merkitystä purkauksen vuoköyden kehittymisessä. Purkausten ohella myös ne itse ajavat voimakkaita avaruusmyrskyjä. Alueet tarjoavat siis ainutlaatuisen luonnollisen laboratorion tutkia plasmafysiikan ydinprosesseja. 

"Näitä sheath-alueita on kuitenkin tutkittu tähän mennessä hyvin vähän", toteaa Kilpua.

Kun koronan massapurkausten magneettikenttä on ratkaistu ja sheath-alueet analysoitu tarkasti, voidaan jo sanoa, milloin magneettinen myrsky puhkeaa Maan lähiavaruudessa.

Tietoa magneettikentän rakenteesta tarvitaan myös, kun selvitetään, mitkä mekanismit Auringossa saavat plasmapilvet purkautumaan ja miten plasmapilvet vuorovaikuttavat keskenään edetessään planeettainvälisessä avaruudessa.

Euroopan tutkimusneuvoston rahaa

Euroopan tutkimusneuvoston (ERC) Consolidator Grant -apurahat on tarkoitettu menestyneille tutkijoille, joilla on takanaan 7–12 vuoden lupaava ura tohtorin tutkinnon jälkeen. Tuoreimmat apurahan saaneet tutkijat julkistettiin joulukuussa 2016; rahaa haettiin yhteensä 2274 tutkimushankkeeseen, joista 304 sai rahoituksen.

Heille tutkimusryhmineen on luvassa rahoitusta seuraavalle viisivuotiskaudelle. Koko rahoituspotti on yhteensä 605 miljoonaa euroa. 

Helsingin yliopistosta rahoituksen tällä hakukierroksella saivat Mikko Niemi, Anna-Liisa Laine ja Jaan-Olle Andersoo. Lisäksi Robin Ras ja Paula Hohti Aalto-yliopistosta sai apurahan.

Uutinen perustuu Helsingin yliopiston tiedotteeseen. Otsikkokuva: SOHO (ESA / NASA)

Lisätietoa aurinkopurkauksista:

On perihelin hetki - huomasitko taivaalla superauringon?

Kuva: Yval Y / Flickr
Jarmo Korteniemi

On perihelin hetki. Tuo ei ole tomclancymäinen actionkirjan nimi, vaan todellinen ilmiö. Tänään nimittäin taivaalla näkyi "superaurinko". (Siis siellä, missä se näkyi. Kaamosalueella juttua lukevat joutuvat nyt vain uskomaan asiaan. Sori siitä.)

"Superkuusta" vouhotetaan silloin tällöin. Tänään sattui kuitenkin jotain vieläkin harvinaisempaa, nimittäin "superaurinko". Moinen sattuu vain kerran vuodessa. Kyllä, tiedämme, että kumpikin termi on typerä.

Maapallo on tämän jutun julkaisuhetkellä (4.1.2017 kello 16.17 Suomen aikaa) Aurinkoa lähimmässä pisteessään. Tätä pistettä radalla kutsutaan periheliksi.

Meiltä on tuon mukavasti lämmittävän plasmapallon pinnalle juuri nyt matkaa 147 094 627 kilometriä. Auringon pinta tosin ei ole millään muotoa tasainen tai edes selvästi määritettävissä.

Vieläkin lähemmäs Aurinkoa päästään silloin tällöin. Lähivuosien ennätys sattuu 5.1.2020: tuolloin ollaan vielä 10 000 kilometriä kuumemmassa pisteessä. Periheli sattuu nykyisin aina tammikuun alkupäiville, mutta vuosisatojen mittaan se liukuu hieman eteenpäin.

Perihelissä ollessaan Maa saa tietystikin myös hieman keskimääräistä enemmän säteilyä Auringosta. Silti planeettamme lämpötila, tai siis oikeammin ilman lämpötila lähellä maanpintaa, on keskimääräisesti normaalia alhaisempi. Lämpimimmillään koko pallo on heinäkuussa – eli yllättävästi juuri kun Maa on kauimmassa pisteessään, eli aphelissä.

Syynä tähän outouteen on mannerten nykyinen keskittyminen pohjoiselle pallonpuoliskolle. Maa-alueet sitovat lämpöenergiaa huonommin kuin meret, joten ilman lämpötila niiden päällä vaihtelee enemmän. Nykyisen perihelin hetkellä pohjoiset alueet ovat kääntyneet poispäin Auringosta. Auringon säteily sitoutuu helposti mereen, joka lämpenee, muttei toisaalta lämmitä yllään liikkuvia ilmamassoja kovin voimakkaasti. Heinäkuun aphelissä Aurinko on viitisen miljoonaa kilometriä kauempana ja lämmittää hieman heikommin, mutta ilman lämpötila nousee, koska mantereet eivät onnistu pidättämään energiaa merten tavoin.

Entäpä huomaako sitä "superaurinkoa" taivaalle katsoessa? Ei. Moista muutosta ei huomaisi, vaikka liikkuisimme silmänräpäyksessä Auringosta tuon viisi miljoonaa kilometriä kauemmas. Aurinko näkyy perihelissä vain 1,7 % keskimääräistä (tai 3,4 % apheli-Aurinkoa) suurempana. Kyse on tismalleen samasta ilmiöstä kuin "superkuunkin" kanssa: Kyse on laskennallisesta asiasta, jonka huomaisi oikeasti ainoastaan tarkkojen mittausten avulla.

Jos taivaan ilmiöt kiinnostavat, kannattaa katsoa Tiedetuubin taivaskalenteria. Alkuvuodesta 2017 on esimerkiksi näkyvissä kolme kirkasta planeettaa.

Päivitys klo 16.40: Tekstiä muokattu sujuvammaksi.

Otsikkokuva: Yval Y / Flickr

Talvipäivänseisauksen taikaa

Kuva: Ville Oksanen
Jarmo Korteniemi

Vuodenaikojen kierto johtuu Maan akselin kaltevuudesta, ei etäisyydestä Aurinkoon. Olemme itse asiassa keskitalvella lähempänä Aurinkoa kuin kesällä.

Talvipäivänseisaus on tunnetusti vuoden lyhin päivä. Aurinko on nyt Kauriin kääntöpiirin yläpuolella, eli niin etelässä kuin mahdollista. Se porottaa suoraan yläpuolelta vuorokauden kuluessa Australiassa, Etelä-Afrikassa ja Chilessä.

Talvipäivänseisaus sattuu joka vuosittain 21.-22.12. välisenä aikana:

Vuosi Talvipäivänseisaus
2020 21.12. klo 12.02
2019 22.12. klo 06.19
2018 22.12. klo 00.23
2017 21.12. klo 18.28
2016 21.12. klo 12.44
2015 22.12. klo 06.48
2014 22.12. klo 01.03
2013 21.12. klo 19.11

Meillä Pohjolan perukoilla taas saadaan mahdollisimman vähän elintärkeää valoa. Ja sekin vähä saapuu pinnalle hyvin loivassa kulmassa, joten lämmitys- ja valaistusvaikutus on minimissään. On kaamoksen aika.

Maapallon valaistusolosuhteet talvipäivänseisauksen aikaan

Yllä Maan valaistusolosuhteet talvipäivänseisauksen aikaan. Puolen vuoden kuluttua Maa on siirtynyt Auringon toiselle puolelle (tässä kuvassa valo tulisi oikealta).

Maapallo pyörii akselinsa ympäri vuodesta toiseen erittäin vakaan hyrrän lailla. Vaikka planeetta kiertää samalla myös radallaan Auringon ympäri, "hyrrän tikun" suunta ei muutu. Sen Suomea lähinnä oleva pää (eli pohjoisnapa) osoittaa aina Pohjantähteen. Koska talvipäivänseisauksen aikaan Pohjantähti on hieman poispäin Auringosta, me täällä hyrrän yläosissa saamme vain vähän valoa. Vastapainoksi Australiassa on paraikaa menossa varsin lämmin kesä.

Planeetta kuitenkin jatkaa lähes lähes pyöreällä radallaan eteenpäin. Hyrrän akseli alkaa näennäisesti hivuttautua takaisin kohti Aurinkoa. Päivät pitenevät pohjolassa ja lyhenevät päiväntasaajan tuolla puolen. Neljännesvuoden kuluttua akseli osoittaa radan suuntaisesti, ja päivä ja yö ovat joka puolella planeettaa täsmälleen yhtä pitkät. Kolmen lisäkuukauden päästä on juhannus, ja pohjoisnapa osoittaa mahdollisimman lähelle Aurinkoa. Australialaisille on tullut talvi.

Nyt ollaan lähellä Aurinkoa

Maan akselin suunta ei itse asiassa ole täysin vakio. Tällä hetkellä pienenee 0,013 astetta sadassa vuodessa, kiitos muiden planeettojen rataa epätasapainoittavan vaikutuksen. Vuosituhansien aikana akselin kaltevuus vaihtelee edestakaisin 22 ja 24,5 asteen välillä. Hyrrän tikun suuntakin muuttuu hitaasti: Vajaan tuhannen vuoden kuluttua se osoittaa jo lähemmäs Kefeuksen tähtikuvion Alraita kuin Pohjantähteä.

Myös etäisyytemme Aurinkoon vaihtelee. Sillä ei kuitenkaan ole juuri vaikutusta vuodenaikoihin tai lämpötiloihin.

Keskitalvisin Maa on itse asiassa viitisen miljoonaa kilometriä lähempänä Aurinkoa kuin kesäisin. Tarkka aika lähimpään pisteeseen eli periheliin vaihtelee hieman, mutta sattuu aina tammikuun kolmannen päivän tienoille.

Aurinko siis lämmittää planeettaa enemmän talvemme aikaan kuin kesäisin. Akselin kaltevuus ja sitä kautta Auringon valon suunta vaikuttaa kuitenkin huomattavasti enemmän paikallisiin olosuhteisiin. Talvi täällä on, vaikka planeetta saakin enemmän energiaa.

Valomäärän eroja vuodenaikojen välillä voi ihastella vaikkapa allakin olevalta nopeutetulta videolta.

Juttu on alunperin julkaistu vuonna 2013, mutta se on ajankohtainen joka vuosi. Seisauksen päivämäärät on lisätty kullekin vuodelle erikseen.

Tilaa aihepiirin aurinko RSS-syöte