koronan massapurkaus

Solar Dynamics Observatory -luotaimen avulla on nyt päästy jäljille siitä, miksi rajuistakaan räjähdyksistä ei ole aina seurauksena koronan massapurkausta, joka sopivaan suuntaan lähtiessään osuu Maahan ja sen magneettikenttään aiheuttaen esimerkiksi kirkkaita revontulia.

Tahar Amarin johdolla on tutkittu 24. lokakuuta 2014 tapahtunutta flare-purkausta ja sen jälkimaininkeja, jotka eivät yllättäen olleet kovin kummoiset. Tuolloin Auringon pinnalla oli Jupiterin kokoinen, kahden viimeisimmän aktiivisuusjakson laajin pilkkuryhmä.

Siihen liittyi hyvin monimuotoisia magneettikenttiä ja voimakasta aktiivisuutta. Lopulta alueella tapahtui kaikkein rajuimpaan eli X-luokkaan kuuluva flare-purkaus, mutta sitä ei seurannut koronan massapurkaus, vaikka sellainen tuntui ilmeiseltä.

SDO-luotaimen tekemät havainnot tuolloin vallinneista magneettikentistä yhdistettiin malleihin, jotka kuvaavat Auringon kaasukehän ulko-osan eli koronan magneettikenttiä. Näin saatiin mallinnettua magneettikentissä tapahtuneita muutoksia juuri ennen voimakasta flare-purkausta.

Pilkun kohdalla kaasu – tai plasma, jos tarkkoja ollaan – on 1 500 astetta ympäristöään viileämpää. Lämpötilan paikallinen lasku noin 4 000 celsiusasteeseen johtuu Auringon magneettikentästä. 

Pilkun kohdalla kentän voimaviivat läpäisevät "pinnan", jolloin pystysuorat virtaukset hidastuvat. Ne kuljettavat kuuman plasman mukana pinnalle energiaa, jonka havaitsemme valona ja lämpönä. Kun virtauksen vauhti hiipuu, pinnalle noussut plasma ehtii jäähtyä tavallista enemmän ennen kuin lähtee taas vajoamaan syvyyksiin.

Isojen auringonpilkkujen ja -pilkkuryhmien yhteydessä esiintyy usein flare-purkauksia, jotka aiheuttavat koronan massapurkauksia, valtavia avaruuteen sinkoutuvia hiukkaspilviä. Kun sellainen osuu Maan magneettikenttään, voi seurauksena olla kirkkaita revontulia.

Kuva: SDO/HMI

Jättiläisplaneetan revontulet roihahtavat tavallistakin kirkkaammiksi, kun Auringossa tapahtuu voimakkaita purkauksia. Hiukkaspilven osuessa Jupiterin magneettikenttään revontulien kirkkaus röntgenalueella on kahdeksan kertaa normaalia suurempi. Silloin ne päihittävät Maan pohjantulet energiamäärissä monisatakertaisesti.

Kun koronan massapurkauksen seurauksena Auringosta singahtaa voimakas hiukkaspuhuri, Jupiterin magnetosfäärin saavuttaessaan se painaa sitä kasaan parin miljoonan kilometrin verran. Samalla se saa aikaan Jupiterin napaseuduilla voimakkaita röntgenalueen revontulia, jotka kattavat Maan kokonaispinta-alaa suuremman alueen.

Kuvapari on yhdistetty Hubble-avaruusteleskoopin ottamista näkyvän valon alueen kuvista ja Chandra-röntgenobservatorion havainnoista. Kahden 11 tunnin havaintojakson aikana kerättiin tietoja, joiden avulla paikallistettiin röntgensäteilyn lähde. 

Samalla määritettiin alueet, joilta on tarkoitus tehdä tarkempia havaintoja sekä Chandralla että Euroopan avaruusjärjestön XMM-röngensatelliitilla. Niiden avulla tarkastellaan yksityiskohtaisemmin Auringosta tulevien hiukkaspurkausten ja Jupiterin magnetosfäärin vuorovaikutusta. 

Jupiterin reposista kerrottiin NASAn uutissivuilla.

Kuva: NASA/CXC/UCL/W. Dunn et al [röntgen], NASA/STScI [näkyvä valo]

Auringossa oleva pilkkuryhmä AR2497 on ollut viime päivinä eläväinen. Ensin se tuotti viime torstaina yhden keskiluokkaa olleen purkauksen ja röyhäytti uudelleen hieman voimakkaammin perjantaina. Silloin tuloksena oli M1-luokan roihupurkaus. Vähitellen Auringon sivupuolelle täältä Maasta katsottuna kääntyvä pilkkuryhmä on edelleen aktiivinen ja jatkaa ennusteen mukaan pienten purkausten päästelyä, mutta mitään isompaa näytelmää se tuskin enää tuottaa.

NOAAn avaruussäätä ennustava toimisto arvelee M-luokan purkausten todennäköisyyden olevan 35% ja voimakkaampien X-luokan vain 5%.

Sen sijaan sen kohti Maata sysäämä kaasupilvi saapuu tänne tänään ja saa mahdollisesti aikaan revontulia keskisen Suomen päällekin, kenties etelämmäksikin. Sääennuste on kuitenkin varsin synkkä, joskin kenties huomenna etenkin lounais-Suomessa voi olla taivaskin näkyvissä. Hyvällä onnella revontulia on silloin näkyvissä.

NOAA povaa korkeille leveysasteille suurta revontuliaktiivisuutta seuraaviksi päiviksi ja myös keskikorkeuksille (kuten Etelä-Suomeen ja vastaaville alueille) selvästi kohonnutta aktiivisuutta: tämän päivän todennäköisyys revontulille on 35% ja huomisen 40%. Tosin on mahdollista, että suurin aktiivisuus osuu siihen aikaan, kun Suomessa on päivä.

Ilmatieteen laitoksen avaruussääennuste päivitettäneen vasta huomenna, mutta sen Auroras Now -lupaa hieman kohonnutta geomagneettista aktiivisuutta. 

Joka tapauksessa lähipäivien iltoina kannattaa pitää silmät kohti taivasta.

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.