Siltä varalta, että pilvipeite pysyttelee koko sunnuntain Suomen yläpuolella, päivän kuvana on Aurinko. Keväästä 1996 Aurinko tutkinut SOHO-luotain (Solar and Heliospheric Observatory) tarkkailee päivätähteä herkeämättä ja yllä oleva kuva on otettu tänä aamuna.

SOHO on Euroopan avaruusjärjestö ESAn ja Yhdysvaltain ilmailu- ja avaruushallinto NASAn yhteinen hanke. Luotain on Maan ja Auringon välissä niin sanotussa Lagrange 1 -pisteessä, missä se pysyy sekä Maan että Auringon suhteen paikallaan – tai melkein: todellisuudessa SOHO kiertää L1-pistettä. 

Luotaimessa on kaikkiaan 12 mittalaitetta, joilla se pystyy tutkimaan Auringon ulkokerroksia ja niissä esiintyviä ilmiöitä sekä Auringon vaikutusta Maan lähiavaruuden olosuhteisiin. Hiukkasia tutkiva ERNE (Energetic and Relativistic Nuclei and Electron experiment) on toteutettu Turun yliopistossa ja aurinkotuulta mittaava SWAN (Solar Wind Anisotropies) Ilmatieteen laitoksella.

Auringon tarkkailun ohella SOHO on kunnostautunut komeettojen bongaamisessa. Luotain on löytänyt lähes 3 000 komeettaa ja tehnyt havaintoja lukemattomista muista pyrstötähdistä. Esimerkiksi komeetta ISONia, joka ohitti Auringon hyvin läheltä marraskuussa 2013, pystyttiin seuraamaan yötä päivää SOHOn avulla. Maasta käsin lähiohitusta oli mahdoton havaita.

Kuva: SOHO/ESA/NASA

Avaruussäällä tarkoitetaan maapallon sähkö- ja magneettikentissä tapahtuvia äkillisiä muutoksia. Vaikka helposti voisi kuvitella, että muutokset eivät juuri elämänmenoa heiluta, on asia toisin: kenttien vaihtelut saavat aikaan erilaisia ilmiöitä täällä Maan pinnallakin, ennen kaikkea laajalle alueelle levittäytyvissä metallisissa rakenteissa ja sähköverkoissa.

Yleisin avaruusmyrskyn seuraus on se, että korkeajänniteverkkoihin tulee ”ylimääräisiä”, haitallisia virtoja. Ne puolestaan voivat aiheuttaa – kuten on tapahtunutkin useita kertoja – laajoja sähköhäiriöitä. Siksi onkin tärkeää, että avaruussään vaikutuksia yritetään ennakoida yhä paremmin.

Ilmatieteen laitoksella on tutkittu avaruussäätä jo pitkään, ja eräässä tuoreessa tutkimuksessa on selvitetty erityisesti maanpinnalla mitatun magneettikentän hyödyntämistä avaruussään aiheuttamien ongelmien ennakoinnissa. 

Maan magneettikentän nopeiden muutosten lähiaikaennusteet perustuvat reaaliaikaisiin aurinkotuulihavaintoihin, joiden avulla voidaan esimerkiksi ennakoida revontulien esiintymistä seuraavan tunnin aikana.

Avaruussään sähköverkkojen virtoihin aiheuttamat muutokset voidaan laskea hyödyntämällä maan pinnalla mitattua magneettikenttää. Ennustetun kentän tarkkuus tietylle ajanhetkelle ei kuitenkaan ole niin hyvä, että se olisi sellaisenaan käyttökelpoinen. 

Tutkimuksessa selvisi, että ennustettu magneettikentän suurin muutosnopeus seuraavan puolen tunnin ajalle on käytännöllinen suure.

Jo ennestään on tiedetty, että avaruussään vaikutus sähköverkon yksittäisen muuntajan virtaan saadaan määritettyä hyvin tarkasti, jos lähettyviltä on saatavissa magneettikenttähavaintoja. Nyt tämän tuloksen osoitettiin pätevän yleisemmin: yhdenkin magneettisen havaintopisteen avulla voidaan arvioida ympäröivän laajan sähköverkon induktiovirtoja, kun tarkastelun kohteena on puolen tunnin huippuarvo.

Pitkäaikaisiin magneettikentän mittauksiin perustuvien tilastojen avulla voidaan lisäksi luonnehtia, onko odotettavissa poikkeuksellisen suuri tapahtuma.

Avaruusmyrskyjen määrä ja voimakkuus riippuvat Auringon 11-vuotisesta aktiivisuussyklistä, joka on parhaillaan laskemassa maksimista alaspäin. Tämä aktiivisuusmaksimi on ollut aiempia hieman heikompi ja pitkäaikaisempi, ja vielä nyt kesälläkin on Auringossa ollut voimakkaita purkauksia. Näitä voi tapahtua myös jatkossa - jopa minimiaikaan, vaikka se on harvinaista. 

Historiassa tiedetään olleen myrskyjä, jotka ovat saaneet lennätinlaitteet syöksemään kipunoita ja muun muassa pimentäneet suuren osan Kanadaa, mutta Suomessa onneksi on säästytty vaurioilta. Nykyaikainen sähköinen elämä kuitenkin on aiempaa paljon haavoittuvampaa, joten asiaan on hyvä kiinnittää huomiota – etenkin kun nyt näin voidaan tehdä paremmin kuin ennen.

Teksti perustuu Ilmatieteen laitoksen tänään lähettämään tiedotteeseen.

Vaikka päivätähtemme näyttää loistavan – silloin kun pilvet suovat – tasaisesti valoa ja lämpöä, sen aktiivisuus vaihtelee. Selvimmin se näkyy auringonpilkkujen lukumäärässä, jossa on noin 11 vuoden jakso. 

Samaan tapaan kuin meikäläiset vuodet eivät ole veljiä keskenään, myöskään Auringon aktiivisuusjaksot eivät ole sisaruksia. Toisinaan Auringon maksimin aikaan on runsaasti auringonpilkkuja ja muita aktiivisuuden merkkejä, toisinaan niitä taas on hyvin vähän. 

1600-luvun puolivälin tienoilta kymmenien vuosien ajan Auringossa ei ollut pilkkuja juuri lainkaan. Ajanjaksoa kutsutaan Maunderin minimiksi ja se jatkui vuoteen 1715 saakka.

Tätä aktiivisuusjaksojen keskinäistä vaihtelua on yritetty selittää erilaisilla malleilla. Tuorein teoria esitettiin Royal Astronomical Societyn vastikään päättyneessä vuotuisessa kokouksessa Walesin Llandudnossa.

Malli perustuu monien muiden lailla "dynamoon", jossa pyörivän Auringon sähköisessä plasmassa syntyvät virtaukset paitsi synnyttävät magneettikentän saavat siinä aikaan myös muutoksia. Uutta on se, että Valentina Zharkovan johtaman tutkijaryhmän kehittämässä mallissa dynamoja on kaksi: toinen on toiminnassa lähellä Auringon näkyvää "pintaa" eli fotosfääriä, toinen on syvällä konvektiivisessa kerroksessa, jossa Auringon sisuksissa syntynyt energia kohoaa ylöspäin pystyvirtausten mukana.

Mallin avulla on mahdollista ennustaa tulevia aktiivisuuden vaihteluita. Sen mukaan 2030-luvulla Auringon aktiivisuus vähenee 60 prosentilla eli lähelle Maunderin minimin lukemia.

"Havaitsimme Auringon magneettikentän aaltoliikkeessä kaksi komponenttia, jotka saavat alkunsa kahdesta eri kerroksesta. Kummankin taajuus on noin 11 vuotta, mutta niiden välillä on kuitenkin pieni ero, joka saa ne vähitellen poikkeamaan toisistaan", Zharkova selittää.

"Aktiivisuusjakson aikana magneettikenttä aaltoilee edestakaisin Auringon pohjoisen ja eteläisen pallonpuoliskon välillä. Kun aaltoliikkeen kaksi komponenttia yhdistetään, ja tuloksia verrataan Auringon mitattuun aktiivisuuteen, ennusteemme vastaavat havaintoja 97 prosentin tarkkuudella."

Zharkovan työryhmä käytti laskelmissaan Kaliforniassa sijaitsevassa Wilcoxin aurinko-observatoriossa tehtyjä havaintoja, jotka kattoivat kolme aktiivisuusjaksoa vuosina 1976–2008. 

Mallin antaman ennusteen mukaan seuraavassa Auringon maksimissa, joka osuu noin vuoteen 2022, aaltoliikkeen komponentit ovat entistä pahemmin epätahdissa, ja sitä seuraavan jakson aikana ne ovat toisiinsa nähden täsmälleen päinvastaisissa vaiheissa. Silloin Auringon aktiivisuus olisi mallin mukaan hyvin vähäistä.

Nähtäväksi jää, selittääkö tupladynamo todella Auringon aktiivisuudessa esiintyvät vaihtelut jaksosta toiseen vai onko taustalla jokin muu, toistaiseksi tuntematon tekijä. 

Tutkimuksesta kerrottiin Royal Astronomical Societyn uutissivuilla.

Kuva: Yohkoh/ISAS/Lockheed-Martin/NAOJ/University of Tokyo/NASA

Tänä kesänä tuntuisi tarvitsevan röntgenkatseen ylipäätään nähdäkseen Auringon, mutta nyt ei ole kyse mistään Teräsmiehen visiosta. Auringon röntgenkuva ei myöskään ole läpivalaisuotos päivätähdestämme, vaan siinä näkyvät röntgensäteilyn aallonpituuksilla hohtavat Auringon ulkokerrokset.

Ihmissilmän havaitsema näkyvä valo tulee Auringon fotosfääristä, jonka lämpötila on noin 5 500 celsiusastetta. Sen paksuus on vain kolmisensataa kilometriä ja siksi Auringolla näyttää olevan pinta, vaikka se onkin kaasumaista plasmaa.

Fotosfäärin yläpuolella on kromosfääri, jossa lämpötila kohoaa 10 000 kilometrin matkalla noin 20 000 asteeseen. Uloimpana on korona, jossa lämpötila on jopa kaksi miljoonaa astetta. Koronalla ei ole tarkkaa ulkoreunaa, vaan se muuttuu vähitellen aurinkotuuleksi, sähköisesti varattujen hiukkasten puhuriksi, joka ulottuu kauas planeettojen tuolle puolen.

Auringon ulko-osien kuuma plasma lähettää röntgensäteilyä, joka onneksemme kilpistyy Maan ilmakehään. Siksi Auringosta saadaan röntgenkuvia vain satelliittien avulla.

29. huhtikuuta 2015 otettuun kuvaan on yhdistetty useiden satelliittien havainnot, jolloin saadaan näkyviin erilaisia Auringon aktiivisten alueiden ilmiöitä. Röntgensäteilyllä ei ole väriä, joten kuva on käsitelty tietokoneella. 

NASAn NuSTAR-satelliitin (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) havaitsema suurienerginen röntgensäteily on värjätty siniseksi. NuSTARin varsinainen tehtävä on tutkia mustia aukkoja ja supernovia, mutta sen teleskoopeilla voidaan tehdä havaintoja myös Auringosta.

Vihreä vastaa japanilaisen Hinode-satelliitin mittaamaa vähemmän energistä röntgensäteilyä. Keltainen ja punainen väri puolestaan markkeeraavat NASAn SDO-satelliitin (Solar Dynamics Observatory) havaitsemaa äärimmäisen ultraviolettialueen säteilyä. 

Auringon aktiivisilla alueilla tapahtuu flare-purkauksia, jotka sinkoavat avaruuteen sähköisesti varattuja hiukkasia ja voimakasta säteilyä. Niiden lisäksi Auringossa esiintyy pienempiä mikroflareja, joissa vapautuva energia on vain miljoonasosa isoista flare-purkauksista.

Auringossa oletetaan tapahtuvan myös nanoflareja, jotka ovat vieläkin pienempiä. Niiden energia on vain miljardisosa suurissa flare-purkauksissa vapautuvista energiamääristä. 

Nanoflareja arvellaan ratkaisuksi Auringon ulkokerrosten ongelmaan: miten alle kuudentuhannen asteen lämpötilassa vellovan fotosfäärin ja 20 000-asteisen kromosfäärin yläpuolella koronan lämpötila voi kohota miljooniin asteisiin.

"Aurinko on jo siirtymässä aktiivisuussyklinsä rauhalliseen vaiheeseen, mutta minimiin on aikaa vielä jokunen vuosi", toteaa Iain Hannah Glasgow’n yliopistosta. "Siksi meidän on vielä odotettava tovi, jotta pystymme tekemään havaintoja näistä pienemmistä purkauksista."

Kuva julkaistiin eilen Llandudnossa, Walesissa parhaillaan käynnissä olevassa Royal Astronomical Societyn vuotuisessa kokouksessa ja siitä kerrottiin seuran uutissivuilla.

Kuva: NASA/JPL-Caltech/GSFC/JAXA

Jo parin päivän ajan koholla ollut, Auringossa aktiivisesta pilkkuryhmästä AR2371 roihahtaneisiin purkauksiin liittyvä geomagneettinen aktiivisuus on jälleen heittänyt mittarien viisarit lähes tappiin saakka.

Euroopan avaruusjärjestössä Avaruussääosaston johtajana toimiva suomalainen Juha-Pekka Luntama on kertonut tuoreimpia tietoja käynnissä olevasta aurinkomyrkystä:

"22. kesäkuuta Auringosta lähtenyt ns. koronan massapurkaus saapui Maan luokse tänään noin klo 13 UT (16:00 Suomen aikaa), kun aurinkotuulen voimakkuutta mittaavan NASAn ACE-satelliitin aurinkotuulen nopeusmittari hyppäsi lukemaan 750 km/s."

"Purkauksen saapuminen synnytti vain pientä geomagneettista aktiivisuutta korkeilla leveyspiireillä, koska planeettainvälisen magneettikentän ns. z-komponetti (Bz) heiluin noin 0 nT:n arvossa tuohon aikaan."

Tämä tarkoittaa sitä, että Maan magneettikenttä sysäsi tehokkaasti sivuun siihen osuneet aurinkotuulen varatut hiukkaset, ja näin myrsky ei ota oikein noustakseen.

"Mikäli Bz kääntyy etelän suuntaan (maapallon magneettikentän suuntaa vastaan) tulevien tuntien aikana, saattaa geomagneettinen aktiivisuus nousta myrskylukemiin yön kuluessa."

Tällä hetkellä keskiviikkoiltana Auringosta tulevien protonien vuo on vielä alle myrskyrajan, mutta sen kehittymistä lähes reaaliajassa voi seurata mm. ESAn kokeiluvaiheessa vielä olevilla avaruussääsivuilla. Sivuilla voi katsoa myös selvästi kuinka paljon myrsky saa aikaan lisäsäteilyannosta lentomatkustajille eri puolella planeettaamme.

Viimeisen vuorokauden aikana Auringossa on havainnut vain muutamia heikkoja C-luokan purkauksia, eikä Auringon koronan läpi ole päässyt yhtään purkausta. Edelleen aktiivinen pilkkuryhmä AR2371 saattaa kuitenkin saada aikaa purkauksia, jotka vaikuttavat maapalloon. Tuoreita kuvia Auringosta on mm. Proba2 -satelliitin sivuilla.

Tilanne on siis kaikkea muuta kuin ohi – tosin hyvin suurten aurinkopurkausten todennäköisyys on erittäin pieni.

Katso tuorein tilanne: ESA:n avaruussääsivut (kokeiluversio) tai Sodankylän geofysikan observatorio.

Ei, et varmaankaan huomannut mitään, etkä todennäköisesti huomaa ensi yönäkään mitään. Pohjoisen valoisat yöt peittävät kaikki revontulet alleen, vaikka niitä onkin siis ollut taivaalla – ja ennusteiden mukaan tulee myös ensi yöksi. 

Viime yönä maapalloon iskenyt voimakas G4-luokan geomagneettinen myrsky sai kuitenkin pohjoisten napa-alueiden päällä olevan revontulivyöhykkeen leviämään varsin etelään, ja se olisi talven olosuhteissa tuottanut komeita revontulia myös eteläisen Suomen taivaalle.

Nyt revontulia oli näkyvissä etelämpänäkin, jos vain tiesi niitä katsoa, ja esimerkiksi havaitsijat Bostonin seuduilla Yhdysvalloissa ovat kuvanneet revontulia. Samoin Skotlannissa niitä on havaittu.

Myrskyt liittyvät Auringossa olevaan suureen ja aktiiviseen pilkkuryhmään AR2371, mistä kerroimme jo aikaisemminkin. 

Ennusteen mukaan siitä lähteneet purkaukset tuottavat lisää geomagneettisia myrskyjä täällä Maassa tulevina päivinä. Täällä pohjoisessa revontulten sijaan nämä on havaittavissa parhaiten häiriöissä radioliikenteessä ja epätarkkuuksina GPS-satelliittipaikannussignaalissa.

Mahdollisuus kohtalaisen voimakkaaseen myrskyyn ensi yönä on 90% ja seuraavana yönä enää 70%. Otsikkokuvassamme on Yhdysvaltain avaruussääkeskuksen ennuste revontuliovaalin sijainnista ja voimakkuudesta etelässä ja pohjoisessa 24.6. yölle.

Magneettikentän häiriöisyyttä voi seurata kätevästi mm. Sodankylän geofysiikan observatorion sivuilta ja Ilmatieteen laitoksen revontulisivulta.

Auringossa tapahtui eilen suuri purkaus, joka liittyi suureen auringonpilkkuryhmään AR2371 (kuva yllä). Se on kääntymässä Auringon pyöriessä akselinsa ympäri kohti maapalloa olevalle puolelle ja samalla se on paitsi kasvamassa, niin myös muuttumassa yhä aktiivisemmaksi. AR2371:n lisäksi Auringossa on näkyvissä myös toinen suuri pilkkuryhmä, AR2367.

Eilinen M3-luokan purkaus (toiseksi voimakkain kategoria) oli suurin purkaus Auringossa pariin kuukauteen. Maaliskuussa ollut edellinen purkaussarja sai aikaan kauniita revontulia, joita ihasteltiin myös eteläisen Suomen taivaalla. 

Pilkkuryhmien magneettikentät ovat havaintojen mukaan otolliset lisäpurkauksiin, ja ne ovat olleet hyvin aktiivisia jo jonkin aikaa. Esimerkiksi toissa yönä klo 4:30 Suomen aikaa AR2365 purskautti komean protuberanssin, jonka mm. NASAn Aurinkoa tarkkaileva Solar Dynamics Observatory -satelliitti kuvasi; kuva videosta on alla.

Marraskuun 9. päivänä vuonna 1989 Auringossa tapahtui purkaus, jossa vapautui energiaa saman verran kuin päivätähtemme säteilee sekunnin kymmenyksessä. Seuraavana päivänä sattui samanlainen, mutta vielä voimakkaampi koronan massapurkaus. Avaruuteen sinkoutui miljardeja tonneja sähköisesti varattuja hiukkasia, jotka liikkuivat miljoonien kilometrien tuntinopeudella kohti Maata.

13. maaliskuuta hiukkaspilvi iskeytyi Maan magneettikenttään ja sai aikaan kirkkaita revontulia. Yötaivaalla tanssineiden valoverhojen taustalla oli kuitenkin tuhoisa myrsky. Maan ilmakehään syöksyvät varatut hiukkaset saivat aikaan sähkövirtoja, jotka laukoivat Pohjois-Amerikassa sähköverkkojen suojareleitä. 

Miljoonat taloudet jäivät ilman sähköä kiristyvässä pakkasessa. Ihmiset heräsivät aamulla vilpoisissa kodeissa ja vaikka 80-luvun lopulla sivilisaatiomme ei vielä ollut niin riippuvainen tietotekniikasta kuin nykyisin, kylmyys ja pimeys muistuttivat siitä, miten haavoittuvainen ihmiskunta on.

Sähköjä pätkinyt avaruusmyrsky ei ollut laatuaan ensimmäinen eikä viimeinen. Auringonpurkausten seuraukset ovat kuitenkin kaiken aikaa vakavampia. Sähköverkkojen lisäksi ne vaikuttavat gps-järjestelmiin, jotka ovat keskeisiä monien yhteiskunnan toimintojen kannalta.

Ongelmana on se, että tällaisia myrskyjä on melkein mahdoton ennustaa. Kun Auringossa tapahtuu purkaus, tieto siitä saapuu Maahan alle yhdeksässä minuutissa: sen verran valolta kestää taittaa noin 150 miljoonan kilometrin matka Auringosta Maahan.

Avaruuteen sinkoutuneet hiukkaset etenevät huimalla nopeudella, mutta silti paljon valoa hitaammin. Kuten vuoden 1989 myrskyssä, hiukkaspilvi on Maan etäisyydellä vasta joitakin päiviä myöhemmin. Sitä osataan siis odottaa.

Tiistaina puoliltapäivin Ilmatieteen laitoksen avaruussäätiedotteessa todettiin, että "Geomagneettinen myrsky on käynnissä, ja myös yöllä on odotettavissa rauhatonta avaruussäätä. Revontulet ovat todennäköisiä koko maassa."

Ennuste osui täsmälleen oikeaan, sillä taivaalla lepatti reposia pian auringonlaskun jälkeen – oikeastaan heti, kun taivas oli riittävän tumma niiden erottamiseksi. Näytelmä rauhoittui vähän illan edetessä, mutta äityi hyvin voimakkaaksi heti puolenyön jälkeen. Silloin eläviä, säkenöiviä, lähes koko taivaan laajuudella tanssivia revontulia näkyi jopa kaikkien kaupungin valojen seasta katsellen Helsingin keskustassa!

Pitkälle aamuyöhön jatkunut revontulinäytelmä valaisi taivasta eteläisimmässäkin Suomessa ja taivaanpalot välkehtivät etelän suunnallakin. Taivaantarkkailijat jopa Hollannissa näkivät taivaalla heikkoa vihertävää harsoa, mikä niin etelässä on erittäin harvinaista.

Suurimman osan ajasta paljain silmin katsellessa revontulissa ei erottunut kunnolla värejä, mutta kameralla tallentui niin vihreää, punaista, keltaista kuin violettiakin sävyä. Toisinaan värit tulivat näkyviin myös valosaasteen keskeltä.

Pari viikkoa sitten Auringon pinnalla ollut jättipilkkuryhmä AR2192 ei lopulta tuottanut suuria kaasupurkauksia, vaikka se olikin muuten hyvin aktiivinen. Se on nyt kääntynyt Auringon pyörimisen myötä pois näkyvistä, mutta saattaa pullahtaa vielä vähän päälle viikon päästä uudelleen näkyviin.

Nyt kuitenkin Auringossa on selvästi näkyvissä pilkkuryhmä numero AR2205, joka on tuottanut viime päivinä jo kymmenkunta voimakasta flare-purkausta. Sen magneettikenttä on hyvin rauhaton ja se purskauttaa todennäköisesti lisää purkauksia lähipäivinä – sekä radiohäiriöitä, röntgensäteilyä että ”kunnollisia” kaasupurkauksia, jotka Maahan osuessaan saisivat aikaan revontulia sekä mahdollisesti hankaluuksia satelliiteille sekä tietoliikenteelle. Oikein voimakas aurinkomyrsky saattaa myös vaikuttaa sähkönjakeluun sekä mm. kaasuputkiin.

Todennäköisyys keskivoimakkaalle M-luokan purkaukselle lähipäivinä on 70% ja voimakkaalle X-luokan purkaukselle 30%.

Eilen, marraskuun 7. päivänä, AR2205 sai aikaan jo X-luokan purkauksen (tarkalleen X1,6). Purkaus sai aikaan Maan ilmakehän yläosien ionisaatio ja siten häiriöitä pääasiassa lentäjien, meriliikenteen ja radioamatöörien käyttämillä taajuusalueilla.

Lisäksi purkauksesta roihahti ulos avaruuteen kaasupurkaus. 600 kilometrin sekuntinopeudella etenevä plasmapilvi ei ole valtavan nopea, eikä se suuntautunut suoraan maapalloon, mutta Auringon yleinen aktiivisuustaso on sen verran korkealla, että revontulten mahdollisuus lähipäivinä pohjoisilla leveysasteilla on varsin suuri. Viime viikolla useana päivänä revontulia oli myös keskisen Suomen taivaalla, tosin valitettavasti paksu pilvikerros esti niiden näkymisen.

Otsikkokuva: Nasan SDO-satelliitin ottama kuva Auringosta 8.11.