Luken kokoama vuodentarkka puun kasvunvaihtelun kronologia, eli lustokalenteri, teki tutkimuksen varsin helpoksi. Sellaisenaan säilyneiden runkojen lustosarja kattaa viimeiset 7600 vuotta. Puut on nostettu sukeltaen pienistä pohjoisen järvistä, joista Luke on kerännyt ja taltioinut näytteitä 1990-luvulta saakka.

"Puu on menneisyyden muistitukki", toteaa Helsingin yliopiston Ajoituslaboratorion johtaja Markku Oinonen Luonnontieteellisestä keskusmuseosta Luomuksesta.

Puun vuosirenkaista on hänen johtamissaan hankkeissa viime vuosina tuotettu runsaasti isotooppimäärityksiä, joiden avulla on voitu selvittää moninaisia tapahtumia historiassa.

Radiohiilitieto saadaan puusta siten, että kunkin vuoden aikana kasvanut puumateriaali vuollaan erillisiksi näytteiksi, joista otetaan ensin selluloosa talteen, Se poltetaan ja jätökset pelkistetään kemiallisesti puhtaaksi hiileksi, josta radiohiilen osuus pystytään määrittämään.

Nyt julkaistussa tutkimuksessa tätä ajanmääritystyötä tekivät Luonnonvarakeskuksen Rovaniemen laboratorio ja Helsingin yliopiston Ajoituslaboratorio sekä Kiihdytinlaboratorio.

Vahvin signaali arktisilla alueilla

"Näemme vuoden 775 tienoolla voimakkaimman radiohiilisignaalin juuri Lapin puiden vuosirenkaissa, ja pienimmän matalilla leveysasteilla", kertoo hankkeessa mukana ollut tohtorikoulutettava Joonas Uusitalo.

Tutkimuksessa havaittu radiohiilisignaalin vaihtelu eri leveysasteilla ja lyhyt kesto viittaavat vahvasti Aurinkoon ilmiön alkulähteenä – vastaavaa ei muu taivaallinen ilmiö, kuten vaikkapa supernova, gammapurkaus tai komeetta saisi aikaan.

Radiohiilipitoisuudet määritettiin useiden vuosien ajalta sekä ensimmäistä kertaa kunkin vuoden sisäisesti kevät- ja kesäpuusta. Tulosten tulkinnassa hyödynnettiin Oulun yliopiston tutkijoiden kehittämää teoreettista mallia radiohiilen synnystä.

Näiden tulosten mukaan aurinkopurkaus tapahtui jo kevään 774 aikana.

"Kyseessä on voimakkain tunnettu aurinkomyrsky. Jos vastaava tapahtuisi nyt, se johtaisi dramaattisiin seurauksiin, kuten nykyaikaisten navigaatio- ja viestintäsatelliittien vaurioihin ja astronauttien kuolemiin avaruudessa, hehkuttaa professori Ilja Usoskin Oulun yliopistosta.

Aivan näin dramaattisia eivät vaikutukset kuitenkaan olisi, koska myrskyn tulo pystytään nyt ennustamaan ja sen mukaisesti satelliittien operointia voidaan muuttaa sekä avaruuslentäjät kutsua palaamaan hätpikaa alas Maan kamaralle turvaan. Suurimmat vaikutukset olisivat todennäköisisti sähköverkoissa, joihin avaruusmyrsky alkaa indusoida sähköä. Siis sen sijaan, että voimalaitokset tuottavat sähköä ja verkko kuluttaisi sitä, kävisi juuri päinvastoin: sähköverkkoon alkaisi muodostua sähköä, jota verkosta alkaisi tunkea kohti voimalaitoksia. Siinä voisi käydä köpelösti.

Vakavien seurausten vuoksi on tärkeää arvioida aurinkomyrskyjen voimakkuutta ja mahdollista esiintymistiheyttä. Professorin mukaan näin voimakkaat aurinkomyrskyt ovat onneksi hyvin harvinaisia, niiden esiintymistiheys on yksi useiden tuhansien vuosien aikana. Vastaava voi kuitenkin tapahtua milloin tahansa.

Lähes yhtä voimakkaita aurinkomyrskyjä tapahtuu paljon useammin, mutta onneksi maapallo ei ole osunut sellaisen kohdalle sitten vuoden 1859. Silloin Maahan osui tuorein todella voimakas geomagneettinen myrsky. Toissa vuonna vastaava meni läheltä ohitsemme avaruudessa.

"Lapin puut tarjoavat erittäin herkän 'välineen' tutkia menneisyyden aurinkomyrskyjä", professori Usoskin toteaa. Arktiselta alueelta saatu vahva signaali korostaa pohjoisen puista kootun vuosilustokalenterin merkitystä Auringon aiemman käyttäytymisen tutkimuksessa.

Tarkkoja ajankohtia menneisyyden tapahtumille

"Tavoitteenamme on edelleen laajentaa vuosirengastutkimusta alkuaineanalyysien ja tiheysmittausten suuntaan", Oinonen kaavailee.

"Tällöin pystymme tuottamaan ainutlaatuisia sormenjälkiä puun vuosirenkaissa näkyvien ilmiöiden ajankohdista, kuten tulivuorten purkauksista, metsäpaloista ja saasteista."

Nyt julkaistu tutkimus on tehty Helsingin yliopiston Ajoituslaboratorion ja Luonnonvarakeskuksen konsortiohankkeena ja mukana on ollut Oulun yliopiston, Sodankylän geofysiikan observatorion, ja Pietarin Ioffe-instituutin tutkijoita.

*

Juttu on Helsingin yliopiston tiedote

Menetelmä perustuu voimakkaassa epätasapainossa olevien järjestelmien analyysiin. Maan magneettikenttä on tällainen järjestelmä, sillä voimakkuudeltaan vaihteleva aurinkotuuli suistaa sen pois tasapainosta. Silloin magneettikentässä voi tapahtua hyvin äkillisiä muutoksia ja rauhallinen tilanne voi äityä hetkessä rajuksi myrskyksi.

Menetelmän perustana on Dst-indeksi (Disturbance storm-time), joka kertoo Maan magneettikentän voimakkuuden keskimääräisen poikkeaman normaaliarvosta. Poikkeamat syntyvät Auringosta tulevien hiukkasten heikentäessä Maan magneettikenttää.

Kun tutkijat tarkastelivat kahta 2000-luvun alussa esiintynyttä geomagneettista myrskyä suhteessa niitä edeltäneisiin flare-purkauksiin, Dst-indeksin arvoista löytyi säännönmukaisuuksia, joiden avulla geomagneettisia myrskyjä koskevia ennusteita voidaan toivon mukaan parantaa.

Tutkijoiden kehittämän ”toistuvuuskaavion” avulla voidaan ennakoida magneettikentän käyttäytymistä ja geomagneettisten myrskyjen syntyä mutta se auttaa myös tunnistamaan erilaiset magneettikentän vaihteluun liittyvät ilmiöt – kaikki muutokset kun eivät saa aikaan voimakasta geomagneettista myrskyä.

Uudesta menetelmästä kerrottiin American Institute of Physics -sivustolla ja tutkimus on julkaistu Chaos: An Interdisciplinary Journal of Nonlinear Science -tiedelehdessä.

Kuva: NASA/SDO

Ilmatieteen laitoksen avaruussääennuste kertoo, että aurinkotuulen voimistuminen alkoi sen verran myöhään aamuyöllä, ettei se ehtinyt enää aiheuttaa Suomessa merkittävää avaruussäätä.

Sen sijaan Suomessakin mittalaitteilla voitiin havaita magneettisen myrskyn nouseminen.

Koska Suomessa oli keskipäivä, magneettiset häiriöt jäivät meillä vähän pienemmiksi (Nurmijärven paikallinen K-indeksi 5). Jos tämä magneettinen myrsky olisi sattunut keskiyöllä Suomen aikaa, koko maassa olisi todennäköisesti nähty revontulia.

Aurinkotuulen magneettikenttä on alkanut jo hiljalleen heikentyä, mutta aurinkotuulen nopeus on kasvanut odotettua suuremmaksi (kirjoitushetkellä noin 570 km/s).

Tämän perusteella lauantain vastaisena yönä on kohtalainen todennäköisyys uudelle magneettiselle myrskylle. Se jäänee maailmanlaajuisesti mitattuna perjantaipäivän myrskyä heikommaksi, mutta jos se sattuu ilta- tai keskiyöllä Suomen aikaa, on hyvä mahdollisuus nähdä revontulia suuressa osassa maata (pilvisyyden salliessa).

Sen vuoksi Ilmatieteen laitos korotti revontulten todennäköisyyden lauantain vastaisen yön osalta kohtalaiseksi.

Samaa ennustaa Yhdysvalloissa avaruussäätä mittaava ja ennustava NOAA. Heidän ennusteensa mukaan koko Suomi voisi olla käytännössä jo nyt yön aikana revontuliovaalin alla.

Kannattaa siis katsella taivaalle. Tätä kirjoitettaessa jo Pohjois-Suomen mittatiedot kertovat revontulten olevan taivaalla. 

Ja ennuste siis lupaa parempaa mahdollisuutta huomiselle, joten taivaalle tähyämistä kannattaa jatkaa huomennakin (jos sää vain suinkin sallii).

Auringon koronan aukosta lähtevä nopeampi virtaus saavutti Maan hieman odotettua aikaisemmin tiistain vastaisena yönä ja aiheutti pientä geomagneettista aktiivisuutta (Kp 4).

Aurinkotuulen nopeus pysynee tavallista korkeampana noin viiden vuorokauden ajan, minkä ansiosta revontulten todennäköisyys on koholla erityisesti Suomen pohjois- ja keskiosissa. 

Myös NOAA:n avaruussääennusteen mukaan ensi yönä on 55 prosentin mahdollisuus G1-luokan geomagneettiselle myrskylle.

Siis: ensi yönä katseen taivaalle, sillä revontulet saattavat sekoittua kauniisti kevätillan auringonlaskun (tai .nousun) kajastukseen!

Jo vajaan viikon ajan koholla ollut revontuliaktiivisuus johtuu Auringossa olevasta ns. korona-aukosta, mistä aurinkotuuli pääsee puhaltamaan lähes suoraan kohti maapalloa. Lisäksi Maan magneettikenttä on ollut tilassa, joka on auttanut varattujen hiukkasten pääsyä ilmakehän yläosiin.

Aukko on siirtymässä syrjään, joten tilanne on vähitellen rauhoittumassa.

Jos ulkona on pilvistä tai liikaa valosaastetta, niin nyt tunnelmaan voi päästä myös alla olevalla, 14.3. Ruotsin Abiskossa kuvatun videon avulla.

Aurinko on parhaillaan noin 11-vuotisen aktiivisuussyklinsä rauhallisessa vaiheessa, minkä vuoksi sen pinnalta roihahtelee varsin harvoin sellaisia purkauksia, jotka saisivat aikaan vipinää täällä maapallon seutuvilla. 

Mutta aina silloin tällöin näin käy. Nyt Auringossa on niin sanottu korona-aukko, nimensä mukaisesti Aurinkoa ympäröivässä kaasukehässä oleva reikä, jonka kautta suihkuaa ulos avaruuteen kaasua. Tämä on ihan tavallista, joskin nyt tämän aurinkotuulen nopeus on suurehko ja se osuu juuri meidän suuntaamme avaruudessa.

Siksi maapalloa suojaavaan magneettikenttään osuessaan se saa aikaan geomagneettisen häiriön, pientä myrskyä avaruussäässä, jolloin napa-alueiden ympärillä olevat rengasmaiset revontulialueet pääsevät aktivoitumaan normaalia enemmän ja levittäytyvät myös etelämpään. Ja etelänavan ympäristössä pohjoisempaan.

Avaruussäätä tarkkaillaan ja ennustetaan koko ajan, koska sillä voi olla vaikutuksia satelliittien toimintaan ja joskus jopa täällä Maan pinnalla.

Tämä eilinen myrsky oli vain pieni, luokkaa G1, ja vastaavan laatuinen taivasnäytelmä saattaa olla tiedossa vielä tänäänkin, vaikkakin todennäköisyys on hieman pienempi. Joka tapauksessa nopean aurinkotuulen hiukkasvirtauksen vaikutus jatkunee kolmesta viiteen päivää hiljalleen heiketen.

Yhdysvaltalainen GOES-13 -sääsatelliitti on varustettu myös monilla avaruussään havaitsemiseen erikoistuneilla mittalaitteilla ja se on tutkinut näillä Maan magneettikehän hiukkasympäristöä vuodesta 2010 alkaen.

Sillanpään tuoreessa, Space Weather -tiedelehdessä julkaisussa tutkimuksessa satelliitin elektronimittaukset energia-alueella 30 – 200 keV on yhdistetty sen hetkisiin auringontuulimittauksiin. Selviä yhteyksiä aurinkotuulen suureiden ja geostationaarisen radan elektronivuon välillä löydettiin.

Erityisesti aurinkotuulen nopeutuminen kohottaa elektronivuota koko radalla. Myös etelän suuntainen aurinkotuulen magneettikenttä nostaa keskimääräistä elektronivuota, mutta vain osassa rataa esimerkiksi elektroneilla, joiden energia on 40 keV, vain satelliitin ollessa maapallon aamupuolella.

Tarkemmassa tilastollisessa analyysissa todettiin aurinkotuulen vaikutuksen olevan voimakkain geostationaarisen radan elektronivuohon kaksi tuntia aiemmin Maan ohittaneen aurinkotuulen kanssa.

Ilkka Sillanpää oli vuonna 2015 mukana Tiedetuubin @suoranalabrasta -projektissa, missä tutkijat esittelevät viikon ajan työtään twitter-viestein. Hänen kertomuksensa on luettavissa täällä.

Ilmatieteen laitoksen avaruussääennuste povaakin myös Suomen taivaalle revontulia, jopa eteläistä Suomea myöten.

Maanantaina tapahtuneen rouhupurkauksen "sinkauttivat avaruuteen suurienergiaisia Auringon protoneja. Tiistain vastaisena yönä Maan magneettikehään saapuessaan ne aiheuttivat hiukkasmyrskyn, joka enimmillään saavutti kohtalaisen voimakkaan tason (S2). Tämä hiukkasmyrsky jatkuu edelleen. Vakavimmillaan tällainen hiukkasmyrsky voi aiheuttaa hetkellisiä ongelmia satelliittipaikannuksessa ja radioyhteyksissä napa-alueilla".

Täällä Maan luona mitattuina aurinkotuulen tiheys ja magneettikentän voimakkuus ovat olleet koholla jo eilisestä lähtien, mikä viittaa nopeaa virtausta edeltävään puristuneeseen aurinkotuuleen.

Aurinkotuulen magneettikentän suunta ei kuitenkaan ole ollut geomagneettisten häiriöiden synnylle erityisen suotuisa, mutta siitä huolimatta rauhallisia revontulia havaittiin viime yönä Keski-Suomessa asti.

Mikäli aurinkotuulen magneettikentän suunta kääntyy suotuisaksi, geomagneettisten häiriöiden arvioidaan tänään ja huomenna voivan ajoittain saavuttaa pienen geomagneettisen myrskyn tason, eli Kp = 5.

Mikäli näin käy, revontulia saattaa esiintyä Etelä-Suomea myöten.

Siis silmät auki ja katse taivaalle, jos pilvissä tulee sopivia rakoja!

Otsikkokuvassa on Auringon korona SDO-luotaimen havaitsemana. Korona-aukko on siinä selvästi näkyvissä.