salama

Vilkkainta ukkosaikaa on kesä–heinäkuu. Toisinaan ukkosia esiintyy aikaisin keväällä ja viime päivien lämpöaalto voi hyvinkin tuoda niitä mukanaan.

Talvella ukkoset ovat hyvin harvinaisia, mutta joskus voi sankan lumipyryn keskellä räsähtää yksinäinen salama.

Ukkosia syntyy kahdella tavalla. Pitkien hellejaksojen aikana esiintyy usein lämpö- eli ilmamassaukkosia. Päivän kuluessa kohonneiden kumpupilvien korkeus kasvaa, kun maanpintaa lämmittävä auringon paahde synnyttää voimakkaita nousevia ilmavirtauksia. Lopulta pilvistä muodostuu ukkospilviä.

Tällaiset ukkoset ovat toisinaan rajuja, mutta yleensä melko lyhytaikaisia, sillä tyypillinen ukkospilvi puhkuu itsensä tyhjiin tunnissa tai parissa.

Lämpöukkosiin liittyy usein voimakkaita sadekuuroja, jotka itse asiassa edeltävät varsinaista ukonilmaa. Silloin voi hetkessä tulla taivaalta vettä saman verran kuin kuivana kesänä kokonaisen kuukauden aikana.

Rintamaukkoset liittyvät kylmän ja lämpimän ilman kohtaamisiin. Kylmä ilma on tiheämpää ja raskaampaa kuin lämmin ilma, joten se työntyy lämpimän ilman alle ja nostaa sitä ylöspäin.

Siinä missä lämpöukkoset ovat tyypillisesti iltapäivän ilmiöitä, rintamaukkosia voi esiintyä mihin vuorokauden aikaan tahansa. Ne ovat usein myös paljon laaja-alaisempia ja voimakkaampia.

”Olemme luoneet keinotekoisen sähkömagneettisen solmun, kvanttipallosalaman, vain kahden vastakkaiseen suuntaan pyörivän sähkövirran avulla", kertoo tutkimuksen teoreettisesta osuudesta vastannut tutkija Mikko Möttönen.

"Pidän siksi mahdollisena, että luonnollinen pallosalama voisi syntyä tavanomaisessa salamaniskussa.”

Kesän säätiedotuksissa tulee väistämättä vastaan varoituksia ukonilmoista ja myrskyistä (lisätietoa: Ilmatieteen laitos, MeteoAlarm). Myräkän ollessa tuloillaan tilanteen kehittymistä voi seurata useista netin seurantapalveluista.

Listasimme alle parhaat tuntemamme sivustot, joilta löytyy ajantasaista tietoa ukonilmojen liikkeistä. Juttua päivitetään ja laajennetaan kesän 2016 aikana, joten asiasta kiinnostuneiden kannattaa käydä vilkaisemassa listaa uudemmankin kerran.

Seurantakartoilta näkee kuinka lähelle ukkonen on tullut, ja rintaman liikkeistä voi päätellä minne se on menossa. Salama- ja sadekarttoja voi siis käyttää apuna jos haluaa välttää pihalle menemistä pahimman myräkän aikaan, tai toisaalta lähteä tarkoituksella ulos bongaamaan luonnon raivoamista.

Aiemmissa ukkosjutuissamme on kerrottu havainnollisemmin mm. ukkosten syntymisestä sekä rajujen ukkosmyrskyjen tekemistä tuhoista.

Kartat

1. Maailmankartat on tehty globaalin seurantaverkoston turvin. Kartoista näkee siis kauempanakin riehuvat rajuilmat. Maapallolla on koko ajan käynnissä ehkä tuhatkin myrskyä, ja joka sekunti maahan osuu arviolta sata salamaa.

• LightningMaps
  • Maailmankartta (dynaaminen, Google Maps -pohjainen)
  • Eurooppa (staattinen)
• World Wide Lightning Location Network (dynaaminen, Google Maps -pohjainen)
• Blitzortung (staattinen Euroopan kartta)
• StrikeStar Europe (staattinen Euroopan kartta)

2. Lähialueiden kartat näyttävät ukkosten ja sadealueiden kehityksen Suomessa ja lähiympäristössä. Kartat ovat usean säätutkalaitteiston aineistosta koostettuja ja luotettavia.

• Ilmatieteen laitos (Suomi)
  • Mukana myös tarkemmat kartat maan pohjois-, keski- ja eteläosista
• Geokätkö (Suomi; dynaaminen, Google Maps -pohjainen)
• Foreca (Suomi)
• Blitzortung (Skandinavia)
• StrikeStar Europe (Skandinavia)

3. Paikalliset kartat kertovat lähinnä yksityisten ja yhteisöjen ylläpitämien laitteistojen havainnoista. Paikannuksen tarkkuus on yleensä hyvä etenkin tutkan lähimaastossa. Osa laitteistoista voi ajoittan olla pois käytöstä.

• Foreca: Helsinki, Jyväskylä, Joensuu, Kajaani, Kokkola, Kouvola, Kuopio, Oulu, Pori, Rovaniemi, Sodankylä, Tampere, Turku, Vaasa
• Suomen Sääpalvelu: Kilpisjärvi, Klaukkala, Kuopio, Kytäjä, Lahti, Rovaniemi, Tampere, Taipalsaari, Vuokatti
• Ursan myrskybongausjaosto: Anjalankoski, Ikaalinen, Korppoo, Kuopio, Luosto, Utajärvi, Vantaa, Vimpeli
• Muut: Espoo1, Espoo2, Helsinki, Hämeenlinna, Jyväskylä, Kannus, Kuopio, Liminka, Lohja, Maarianhamina, Mikkeli, Nivala, Orimattila, Pori, Salo, Sastamala, Vaasa, Ylikiiminki

Havaintojen perusteita

Pilviä ja sadetta seurataan säätutkien avulla. Niiden toimintaperiaate on periaatteessa yksinkertainen: tutka lähettää mikroaaltosäteilyä ympärilleen ja vastaanottaa takaisin heijastunutta säteilyä. Vesipisaroista, pilvistä ja aerosoleista heijastuneen säteilyn teho on kuitenkin yleensä hyvin pieni (miljardisosan miljoonasosia lähteneestä pulssista), joten vastaanotinten on oltava hyvin tarkkoja. Laitteistosta riippuen tutkalla voidaan kuitenkin seurata jopa satojen kilometrien päässä liikkuvia myrskyjä.

Salaman paikannus perustuu useimmiten salaman aiheuttaman nopean ja monipuolisen sähkömagneettiseen säteilyn pulssin havaitsemiseen. Muut yleiset ympäristön tapahtumat eivät esimerkiksi aiheuta radiopulssia samaan aikaan valovälähdyksen kanssa.

Varmin paikkatieto sekä myrskyrintamalle että salamaniskuille saadaan aina usean laitteen avulla tehdystä määrityksestä. Lähimpänä oleva yksinäinen laite ei siis välttämättä aina anna kaikkein parasta tietoa. Tarkkuutteen vaikuttavat mm. tutkan ja salaman paikka ympäröivässä maastossa, antennilaitteen tyyppi, asennus ja kalibrointi, mittaukseen käytetty ohjelmisto, keli, käyttäjä, sekä monet muut tekijät.

Myrskyistä kesää!

Juttu on paranneltu versio Tiedetuubissa aiemmin ilmestyneestä artikkelista, joka oli ilmeisesti kadonnut jonkin sivustouudistuksen myötä bittiavaruuteen.

Lähteet: Finnish Lightning Center (suomeksi); FinWX (suomeksi, tutkaverkko: Lappi, Oulu/Kainuu, Länsi-Suomi, Itä-Suomi, Etelä-Suomi, Ahvenanmaa); Geokätkö (suomeksi, käyttää Ilmatieteen laitoksen aineistoja); Ilmatieteen laitos (suomeksi, tutkaverkon kartta); Suomen Saapalvelu (suomeksi, tutkaverkon kartta); Tähtitieteellinen yhdistys Ursa (suomeksi, linkkilista); Ukkostutka (suomeksi); Blitzortung (englanniksi, tutkaverkon asemalista); LightningMaps (englanniksi, käyttää Blitzortungin aineistoja, tutkaverkon kartta); StrikeStar Europe (englanniksi); World Wide Ligntning Location Network (englanniksi, tutkaverkon asemalista)

Kuvat järjestyksessä: Ilmatieteen laitos (otsikkokuva), LightningMaps, Ilmatieteen laitos, Sääasema Jyväskylä Nenäinniemi. Kuvat ovat kirjoittajan muokkaamia kuvakaappauksia sivustoilta.

Miksi tulivuoret ja salamointi kuuluvat yhteen? Tutkijat ovat pohtineet asiaa pitkään, sillä vaikka ilmiön perimmäinen selitys on ollut tiedossa, on tarkempi selitys ollut epäselvä.

Pohjimmiltaan kyse on siitä, että tulivuoren purkauspilven sisällä on sähköisesti varautuneita pienhiukkasia. Kun positiivisesti ja negatiivisesti varautuneet hiukkaset ovat erillään toisistaan, syntyy jännite-ero, jota salamat purkavat samaan tapaan kuin ukkosmyrskyissä. Sen sijaan hämärän peitossa on ollut perimmäinen syy siihen, miksi jännite-ero syntyy.

Viime viikolla julkaistut Geophysical Research Letters -lehden artikkelit antavat tähän pari vastausta.

Tulivuoritutkija Alexa Van Eatonin johtaman ryhmän julkaisema tutkimus ehdottaa, että syynä olisivat ilmassa olevat jääkiteet, joita syntyy purkauspilven päälle. Tulivuorenpurkauksessa pääsee ilmaa paitsi tuhkaa, niin myös kaasuja, kuten esimerkiksi vesihöyryä. Kun tuhkapilvi putoaa alaspäin, pysyvät jääkiteet korkeammalla kylmässä ilmassa, ja salamointi näyttää keskittyvän juuri niiden seuduille.

Van Eaton seurasi ryhmänsä kanssa tarkasti Chilessä viime vuoden huhtikuussa tapahtunutta Calbuco-vuoren purkausta ja perustaa arvionsa tästä tehtyihin havaintoihin.

Havaintojen perusteella tosin salamointia oli myös purkauksen myöhemmässä vaiheessa, kun tuhka ja kaasut olivat pudonneet alemmaksi. Vaikka jääkiteet olivat kaukana ylhäällä, esiintyi myös tässä tuhkapilvessä salamoita.

Saksassa, müncheniläisen Ludwig Maximilian -yliopiston tutkija Corrado Cimarelli julkaisi hieman aikaisemmin samassa julkaisusarjassa oman tutkimuksensa, missä hän ryhmineen kertoo kuvanneensa suurnopeuskameroilla ja tutkineensa akustisin ja sähkömagneettisin ilmaisimin jatkuvasti aktiivisen, Japanissa Kyushun saarella sijaitsevan Sakurajima-tulivuoren salamointia.

Havaintojen mukaan purkauksessa ylöspäin lentävä tuhka ja kaikki muu aines hinkkaavat toisiaan vasten siinä määrin, että oikeastaan kaikki vuoresta suihkuava materiaali muuttuu sähköisesti varautuneeksi.

Van Eatonin tulkinnan mukaan kaikissa tulivuorenpurkauksissa tapahtuu tätä sähköistä varautumista ja siitä johtuvaa salamointiakin, mutta voimakas salamointi on tyypillistä etenkin voimakkaissa purkauksissa lähinnä siksi, että silloin purkauspilven päälle muodostuu jääkiteitä.

Tulivuoripurkausten salamoinnin tutkiminen on paitsi kiinnostaa, niin myös tärkeää siksi, että näiden tietojen perusteella voidaan satelliiteista tehtävien tulivuorisalamahavaintojen perusteella arvioida paremmin kaukana asutuksesta ja muista havaintoverkoista olevien tulivuorien tuhkapilvien suuruutta ja leviämistä.

Lisäksi tuhkan sähköisten ominaisuuksien tutkiminen sinällään auttaa esimerkiksi selvittämään paremmin kuinka ja miksi tuhka tarttuu erinomaisesti lentokoneiden suihkumoottorien sisuksiin.

Kreikkalainen valokuvaaja Chris Kotsiopoulos oli kuvaamassa täydellistä kuunpimennystä 15. kesäkuuta 2011 Ikarian saarella Aegeanmerellä lähellä Turkin rajaa, kun pimennyksen kuvaamisen aikaan alkoi horisontissa kehittyä ukkosmyrsky. Niinpä Chris suuntasi kameransa kohti ukkosta, kun se vyöryi lähemmäksi, ja otti 70 valotusajaltaan 20 sekuntia ollutta kuvaa. Näistä hän koosti tämän hieman yli 20 minuutin ajanjakson tapahtumia esittelevän kuvan. Yli sadasta näkyvästä salamasta suurin osa iski pilvistä maahan.

Salamoinnin ja ukkosen synnystä sekä niihin liittyvistä uskomuksista voi lukea toisesta artikkelistamme.

Kuva julkaistiin helmikuussa 2012 Earth Science Picture of the Day -sivustolla. Siellä julkaistaan "päivän maapallontutkimuskuvia" NASAn Goddardin avaruuskeskuksen Kaukokartoitustoimiston ja sen kanssa yhteistyössä olevien yliopistojen toimesta.

Tiedetuubissa kuva julkastiin alunperin 25.8.2013.

Kuva: EPOD - Chris Kotsiopoulos

Moskovan luoteispuolella, noin puolentoista tunnin ajomatkan päässä kaupungin keskustasta, sijaitsee neuvostoaikainen Venäjän Elektrotekninen Instituutti, joka on neuvostoajan henkeen nimetty Leninin mukaan.

Eräs tämän lyhennenimellä VNITZ VEI tunnetun tutkimuslaitoksen hurjimmista laitteista on maailman suurin salamageneraattori. Kuuden megavoltin korkeajännitelaite pystyy synnyttämään 200 metriä pitkiä salamoita, joita käytettiin aikanaan ennen kaikkea lentokoneiden ukkoskestävyyden testaamiseen.

Kyseessä on niin sanottu Marx-generattori, jonka periaatteen keksi Erwin Otto Marx vuonna 1924. Se pystyy kehittämään hyvin suurijännitteisen sähköpulssin matalajännitteisestä tasavirtalähteestä. Laitteisto koostuu rinnakkain kytketyistä voimakkaista kondensaattoreista, jotka kytketäänkin sarjaan varauksen päätyttyä, jolloin ne vapauttavat energiansa silmänräpäyksessä.

1970-luvulla rakennettu laite on nyttemmin ruostunut ja rapistunut käytön ja määrärajojen puutteessa, mutta se on pysynyt edelleen toimintakunnossa.

Venäläinen uutiskanava Russia Today (RT) pyysi instituuttia kuitenkin käynnistämään laitteen ja synnyttämään sillä kameroiden iloksi muutamia salamoita.

Kuvaussessio ei kuitenkaan sujunut aivan kommelluksitta, koska "futuristisen näköinen paikka metsän keskellä on muodostunut urbaanien tutkimusmatkailijoiden kulttiesineeksi", kuten RT kirjoittaa jutussaan.

Usein paikalla on nuoria, jotka tekevät omia videoitaan ja ottavat kuvia kummallisen näköisestä laitteistosta, joka kieltämättä on omituisen näköinen kompleksi, etenkin kun se seisoo keskellä metsää. Paikka on luonnollisesti suljettu ja aidattu, mutta valvonnan puuttuessa kuka tahansa pääsee aitauksen sisälle.

Usein myös laitteiston ollessa toiminnassa on alueella ollut luvattomia vierailijoita. Laitoksen johtajan Vladimir Sysoevin mukaan oli vain puhdasta onnea, ettei kukaan kuollut, kun siniset salamat ovat alkaneet sinkoilla laitteesta maahan.

"He vain tulevat ja tulevat paikalle! On mahdotonta pitää turisteja ulkopuolella", sanoo Sysoyev RT:n haastattelussa, jonka jälkeen varmasti väkeä riittää paikalla vielä enemmän.

Jos haluat rakentaa oman, tosin paljon pienimuotoisemman Marx-generaattorin, niin erilaisiin sähköteknisiin demonstraatioihin erikoistuneella Penquin's Lab -nettisivulla on hyvät ohjeet.