aurinkomyrsky

Maan magneettikenttä ohjaa aurinkomyrskyjen hiukkaset maan ilmakehään pääosin arktisten alueiden kautta. Ilmiön näkyvin seuraus ovat revontulet.

Tarpeeksi suurienergiset hiukkaset voivat tuottaa ilmakehässä ydinreaktioiden kautta myös hiilen radioaktiivista isotooppia eli radiohiiltä (¹⁴C). Radiohiili liittyy osaksi ilmakehän hiilidioksidia ja päätyy yhteyttämisen kautta puun vuosirenkaisiin eli vuosilustoihin.

Hiljattain Japanissa havaittiin, että puun vuosilustoissa näkyy poikkeuksellinen radiohiilipitoisuuden nousu vuonna 775. Helsingin yliopiston ja Luonnonvarakeskuksen (Luke) tutkijat keksivät, että lähempänä magneettista pohjoisnapaa tapaus näkyisi vielä paremmin puissa.

Siispä tutkijat katsoivat kohti Lappia ja ottivat mukaan kollegoita Oulun yliopistosta. Tutkimuksesta uutisoitiin jo keväällä 2017 myös täällä Tiedetuubissa, mutta nyt sen perusteella syntynyt artikkeli julkaistiin Nature Communications -julkaisusarjassa.

G4 on jo varsin voimakas myrsky, joka voi aiheuttaa jännitevaihteluita sähkönsiirtoverkoissa, häiriöitä satelliittipaikannuksessa sekä katkoja tietoliikenneyhteyksissä. Myrsky alkoi noin klo 2 yöllä ja oli voimakkaimmillaan aamulla viiden jälkeen Suomen aikaa.

Ilmatieteen laitoksen avaruussäätiedote kertoo, että saapuneen massapurkauksen nopeus oli 800 km/s ja magneettikenttä yli 30 nT etelänsuuntaan mikä sai aikaan tämän vakavan geomagneettisen myrskyn toisin kuin torstain aamuyöllä saapunut massapurkaus, jonka nopeus oli selvästi pienempi ja magneettikenttä vahvasti pohjoisen suuntaan.

Nyt myrsky on laantunut, mutta aktiivisuus on edelleen koholla ja esimerkiksi taivaalle kannattaa edelleen tähytä illalla revontulien toivossa.

Suomalaishavaintoja avaruudesta

Tätä myrskyä ennen keskiviikkona osui Maahan aikaisempi, maanantaina tapahtuneesta aurinkopurkauksesta lähtenyt hiukkaspilvi. Se synnytti Suomen seutuvilla hieman odotettua vähemmän revontulia, mutta siitä huolimatta vaikutukset Maan lähiavaruuteen olivat olennaisia. 

Tätä geomagneettista myrskyä pystyttiin hyvin havaitsemaan myös suomalaisvoimin avaruudesta: Aalto-1 -satelliitissa oleva Turun yliopiston rakentama hiukkasilmaisin RadMon teki havaintoja koko keskiviikon ja torstain välisen yön ja sen otsikkokuvassa olevat alustavat tulokset näyttävät selvästi voimakkaita lukemia juuri revontuliovaalien kohdalla. 

Lisäksi mittauksissa näkyy hyvin ns. Etelä-Atlantin anomalia, keskimääräistä voimakkaampi säteilyalue lähiavaruudessa, joka osuu juuri eteläisen Atlantin päälle.

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.

Ilmatieteen laitoksen avaruussääennusteen mukaan aurinkotuulen nopeus on nyt tavanomainen ja geomagneettinen aktiivisuus vähäistä, mutta huomisesta alkaen tilanteeseen on odotettavissa muutos.

"Pitempi nopean aurinkotuulen jakso alkanee torstain kuluessa ja jatkunee viikonlopun yli. Vähäiset geomagneettiset myrskyt (G1) ja niihin liittyvät revontulet ovat mahdollisia suuressa osassa Suomea loppuviikolla."

Auringossa eilen tapahtuneen massapurkauksen varsin suoraan kohti meitä sysäämä varattujen hiukkasten pilvi saapuu ennusteen mukaan Maan tienoille huomenna keskiviikkona.

Ilmatieteen laitoksen ennusteen mukaan sen arvioidaan saapuvan keskiviikkona noin klo 18 Suomen aikaa. Se taivaltaa planeettainvälisen avaruuden halki siis keskimääräistä nopeammin.

Massapurkaus saa varmasti aikaan revontulia ainakin pohjoisessa, missä todennäköisyys jopa avaruusmyrskylle on NOAA:n avaruussäätä ennustavan toimiston mukaan 60%. Lappiin on siis luvassa on joka tapauksessa ainakin keskiaktiivisia revontulia. 

Hyvin mahdollisesti myös eteläisessä Suomessa (ja vastaavilla leveysasteilla Venäjällä, Skandinaviassa ja kenties Baltiassakin) nähdään revontulia; aktiivisuudesta ei voi vielä sanoa mitään tarkkaa.

Revontulten näkyminen ja aktiivisuus riippuvat paitsi siitä, onko taivas pilvessä vai ei, niin myös siitä, osuuko massapurkaus Maahan silloin kun Suomessa on yö vai päivä. Näillä näkymin aktiivisuus siis alkaa huomenna pimeän juuri saavuttua Suomessa, joten siltä osin ennuste on hyvä.

Valitettavasti torstain vastaisena yönä on sääennusteen mukaan enimmäkseen pilvistä, mutta jos pilvipeite repeilee, kannattaa tarkkailla taivasta revontulten varalta.

"Kannattaa pitää mielessä, että massapurkauksen saapumisajankohtaa ei voi tunnin tarkkuudella ennustaa", Ilmatieteen laitoksen avaruustutkija Tiera Laitinen arvioi tiedotteessa. 

"Jos purkaus saapuu keskiviikkoiltana, kuten tämänhetkinen arvio on, ajoitus on ihanteellinen pitkäkestoiselle revontulinäytökselle Suomessa."

Massapurkauksen mentyä ohi Maa jäänee muutamaksi päiväksi nopeampaan aurinkotuulen virtaukseen, joka on peräisin Auringon pohjoisella puoliskolla olevasta laajasta koronan aukosta. Myös massapurkauksen vaikutus voi tuntua vielä uudenvuoden aattoiltana, joten silloin saattaa rakettien lisäksi taivaalla olla myös revontulia. 

Roihupurkauksen röyhäyttänyt kookas auringonpilkkuryhmä AR2473 on edelleen epästabiili ja sen ennustetaan purkautuvan vielä uudelleen lähipäivinä. NOAA:n päivitetyn ennusteen mukaan keskivoimakkaiden M-luokan purkausten todennäköisyys on 50% ja voimakkaimpien X-luokan purkausten 10%.

Se saattaa siis tuottaa vielä lisää väriloistoa taivaalle vuodenvaiheeksi.

Otsikkokuvassa on Aurinko tänään SDO-satelliitin kuvaamana ultraviolettisäteilyn aallonpituudella.

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.

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.