Auringon aktiivisuus

Magneettinen häkki voi estää Auringon purkauksia

Ma, 02/26/2018 - 10:27 By Markus Hotakainen

Auringossa kuohuu kaiken aikaa, kun mutkikas magneettikenttä myllertää sähköisesti varautunutta plasmaa. Voimakkaiden flare-purkausten yhteydessä avaruuteen sinkoutuu valtaisia hiukkaspilviä – mutta ei aina.

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.

Mallin mukaan Auringon pinnalla kiemurrellut ja tiiviiksi kietoutunut magneettinen "köysi", jollaisten tiedetään liittyvän koronan massapurkauksiin, jäi vangiksi sen yläpuolella olevien magneettikentän voimaviivojen muodostamaan "häkkiin".

Magneettinen häkki käytännössä esti koronan massapurkauksen synnyn. Flare-purkausta edeltävien tuntien aikana auringonpilkun pyörimisliike kieputti köysimäistä rakennetta yhä tiukemmaksi, mikä teki siitä hyvin epävakaan ja räjähdysalttiin. Lopulta purkaus tapahtuikin, mutta "köysi" ei päässyt irtautumaan pinnasta, sillä sen energia ei riittänyt "häkin" murtamiseen.

Mallinnuksen avulla tutkijat pystyivät myös päättelemään, että mikäli häkki olisi ollut hiemankin heikompi, flare olisi saanut aikaan voimakkaan koronan massapurkauksen.

"Pystyimme seuraamaan aktiivisen alueen kehitystä, ennnustamaan purkauksen todennäköisyyden ja laskemaan maksimienergian, joka purkauksessa voi vapautua", Amari toteaa.

Mallista toivotaan työkalua, jolla pystytään ennustamaan Auringon purkauksiin liittyviä ilmiöitä ja niiden vaikutuksia Maan läheisyydessä vallitsevaan avaruussäähän.

Tutkimuksesta kerrottiin NASAn uutissivuilla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuvat: Tahar Amari et al./Center for Theoretical Physics/École Polytechnique/NASA Goddard/Joy Ng

Suuri purkaus Auringossa: avaruusmyrsky saapumassa Maahan

Ma, 12/28/2015 - 22:38 By Jari Mäkinen
AR2473 purkautuu

Päivitys tiistaina klo 15:20
Revontulia saattaa näkyä jo huomenna keskiviikkola illalla: lue uusi juttumme aiheesta.

----

Auringossa tapahtui tänään iltapäivällä Suomen aikaa suurehko purkaus, kun kookas auringonpilkkuryhmä AR2473 heräsi henkiin usean päivän hiljaiselon jälkeen. Se synnytti hitaan, mutta voimakkaan M1,9 -luokkaan kuuluvan roihun, joka on otsikkokuvana NASAn SDO-aurinkotutkimussatelliitin havaitsemana.

Purkaus sysäsi jotakuinkin maapallon suuntaan sähköisesti varatusta kaasusta koostuvan pilven, joka saavuttaa Maan jotakuinkin uudenvuodenaattona. Se saattaa siis saada aikaan suurehkon revontulimyrskyn, joka olisikin miellyttävä lisä ilotulitusraketeille – olettaen, että taivas on näkyvissä.

Tarkempia arvioita avaruusmyrskyn voimakkuudesta ja sen näkymisestä eri puolilla planeettaa saadaan lähipäivinä.

Siinä missä kaasulta kestää pari päivää taivaltaa avaruuden halki, oli purkauksesta lähtenyt valo ja ultraviolettisäteily lähes saman tien näkyvissä. Satelliitit havaitsivat sen iskeytymisen ilmakehän yläosiin ja sen, kuinka se ionisoi siellä olevia atomeita sekä molekyylejä. Tämä sai aikaan radioliikenteen häiriintymistä maapallon päiväpuolella. Erityisesti radioliikenne, joka käytti alle 20 MHz:n taajuuksia (radioamatöörit, laivat ja lentoliikenne) Etelä-Amerikassa, Afrikassa ja Atlantin eteläosissa kärsivät yhteyksien pätkimisestä.

AR2374 on havaintojen mukaan edelleen epästabiili ja se tuottaa todennäköisesti lisää purkauksia lähiaikoina. Yhdysvaltain avaruussäätä arvioivan, NOAA:n ennustuskeskuksen mukaan keskivoimakkaiden M-luokan purkausten todennäköisyys on 55% ja voimakkaimpien X-luokan purkausten 10%.

Kuten alla oleva SOHO-satelliitin ottama kuva näyttää, on Aurinko tällä haavaa muutoin varsin rauhallinen:

Palaamme varmasti asiaan viikon kuluessa.

Auringon aktiivisuus ei ole vain avaruuden asia

Ti, 12/01/2015 - 07:03 By Markus Hotakainen
Auringon flarepurkaus

Avaruusaikaa on kestänyt noin 50 vuotta, ja Auringon toiminta on ollut poikkeuksellisen aktiivista lähes koko tämän ajan. Viime vuosina Auringon aktiivisuus on kuitenkin ollut hyvin erilaista kuin aiemmin koko avaruusaikana.

"Auringon toiminta on merkittävästi hiljentynyt, sen aiempi suuri aktiivisuus on loppunut, ja on palattu noin sata vuotta sitten ilmenneelle aktiivisuuden tasolle", kertoo professori Kalevi Mursula Aurinkoa tutkivasta huippuyksiköstä ReSoLVEsta. 

ReSoLVE (Research on SOlar Long-term Variability and Effects) on viiden tutkimusryhmän kokonaisuus, jota johtaa Mursula Oulun yliopistosta. Mukana ovat myös Aalto-yliopiston tietotekniikan laitos ja Ilmatieteen laitos. Huippuyksikköasema on myönnetty vuosille 2014–2019.

Koska vuosisata sitten ei ollut vielä mahdollisuutta tutkia Aurinkoa monipuolisesti, sen tämänhetkisessä toiminnassa on ominaisuuksia, joita ei vielä ymmärretä. Sen vuoksi erilaisten ilmiöiden ennustaminen on kovin vaikeaa.

"Auringon aktiivisuusilmiöt aiheutuvat lämmön siirtymisestä. Auringon ulko-osissa esiintyy dynamomekanismi: se on kuin kiehuva kattila liikkuvine ja lämpöä siirtävine kuplineen, ja tämä tekee koko alueen turbulenttiseksi", toteaa dosentti Maarit Käpylä Aalto-yliopiston tietotekniikan laitokselta. Käpylä on laskennallista astrofysiikkaa ja data-analyysiä tekevän DYNAMO-tiimin vetäjä.

"Dynamon tutkiminen on avainasemassa, jotta etenkin Auringon pitkän aikavälin käyttäytymistä ja sen muutoksia voidaan ymmärtää. Tähän tutkimukseen ainoa sopiva työkalu on tietokonemallinnus, joka on samalla ryhmämme päätoimenkuva."

Auringon pitkäaikaisen toiminnan tuntemus auttaa ymmärtämään esimerkiksi auringonpurkausten syntyä ja kehittymistä. Avaruussäätä eli Auringon lyhytaikaista aktiivisuutta seurataan jatkuvasti, ja sen avulla voidaankin jollain tarkkuudella ennustaa purkausten etenemistä.

"Auringonpurkausten vaikutusta avaruudessa voidaan verrata tulivuorenpurkauksen vaikutuksiin lentoliikenteessä. Avaruuslennot ja avaruuskävelyt kannattaa toteuttaa silloin, kun auringonpurkausten todennäköisyys on pieni", Mursula sanoo. 

Auringon tuottama hiukkassäteily eli aurinkotuuli vaikuttaa Maan magneettikenttään, jossa on jatkuvaa häiriöisyyttä. Suurimmat häiriöt Maan lähiavaruudessa aiheutuvat paitsi koronan massapurkauksista, joissa aurinkotuulen tiheys kasvaa ja magneettikentän rakenne muuttuu, myös roihu- eli flarepurkausten tuottamista energeettisimmistä aurinkohiukkasista. 

Niiden vaikutuksia on kuitenkin vielä vaikea ennustaa, kuten Ruotsin lentoliikenteen pysäyttänyt purkaus osoitti.

Auringolla on 10–11-vuotinen sykli, johon liittyy auringonpilkkujen jaksottainen lisääntyminen ja katoaminen. Syklin hiipuvalla kaudella, kun pilkut alkavat vähentyä, aurinkotuulessa esiintyy nopeita virtauksia, jotka kiihdyttävät tehokkaasti hiukkasia Maan magneettikentässä. 

Nämä hiukkaset pommittavat yläilmakehää, millä on havaittu olevan vaikutusta pohjoisten alueiden tärkeimpään ilmastorakenteeseen, Pohjois-Atlantin oskillaatioon. 

Hiukkaspommitus suosii oskillaation positiivista vaihetta, jolloin paine-erot ovat suuria ja pohjoiselle pallonpuoliskolle tulee kosteita ja lämpimiä talvia. 

Negatiivisessa vaiheessa talvet ovat kuivempia ja kylmempiä. Hiukkasten vaikutus on suurinta revontulialueella: taustalla on Maan magneettikentän rakenne.

"Suoria satelliittihavaintoja Auringon säteilymäärästä on vain vajaan 40 vuoden ajalta. Jos Aurinkoa tutkitaan maanpinnalta käsin, ilmakehä absorboi säteilyä ja tekee tutkimuksesta epätarkkaa", Mursula kertoo.

"Auringonpilkkuja on tarkkailtu jo 400 vuoden ajan, mutta pilkkujen ja säteilymäärän suhteen pitkäaikaista kehitystä ei tunneta hyvin. Tästä syystä säteilymäärän arviossa on suurta epävarmuutta. Lisäksi auringonpilkkujen runsaudesta 200–400 vuotta sitten on suurta erimielisyyttä."

Uutinen perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen.

Kuva: NASA