Pitkäaikainen revontuliennuste: marraskuu 2016

Auringon aleneva aktiivisuus näkyy auringopilkkuluvun
laskevan asuuntana. Kuva NOAA/SWPC.

Auringon aktiivisuus lähestyy minimiä. Sitä joudutaan kuitenkin vielä odottelemaan muutaman vuoden, mutta selvät merkit tulevasta on jo näkyvissä. 

Auringossa on ollut tähän mennessä tänä vuonna jo 21 pilkutonta vuorokautta (8 %) ja flare-toiminta on ollut vaatimatonta. Voimakkaimmat flare-purkaukset ovat olleet C-luokkaa.  Auringosta lähteneiden CME-purkausten määrä on myös ollut vähäinen ja niiden koko ja nopeuskin ovat olleet tyypillisiä minimille.

Revontulia on kuitenkin nähty kuluneena syksynä kohtuullisen runsaasti. Tämäkin on tyypillistä lähestyvälle minimille. Revontulet ovat aiheutuneet korona-aukoista, joissa aurinkotuulen hiukkastiheys on tavanomaista vähäisempää mutta hiukkasten vauhti on ollut parikin kertaa nopeampaa kuin normaalitilanteessa. Vauhdikas aurinkotuuli törmätessään maapallon magneettikenttään, aiheuttaa siihen häiriötiloja, joiden seurauksena syntyy revontulia.

27 vuorokauden ennuste

Kp-indeksi kertoo maapallon magneettikentän tilan.
Kuva NOAA/SWPC.

Marraskuun alkupuoliskolla on odotettavissa suhteellisen rauhallista. Kp-indeksi pysyttelee alhaisissa lukemissa (ylimmät lukemat 2–3) aina 12. päivään asti. Silloin indeksi lähtee nousuun ja saavuttaa maksimin (arvo 5) seuraavana päivänä. Tämän jälkeen mennään parin vuorokauden ajan alenevan indeksin lukemissa ja minimi (< 2) saavutetaan 16.–18. päivinä.

Marraskuun 19. päivänä indeksin odotetaan jälleen kohoavan jonkin verran (arvoon 3) ja korkeimmillaan se on 20.–24., jolloin maksimi arvo on 6. Tämän jälkeen tilanne hieman rauhoittuu mutta pysyttelee epävakaana.

Revontulia voidaan odottaa silloin kun Kp-indeksin arvo kohoaa havaintopaikalla magneettisen leveyspiirin määrittelemään arvoon. Lapissa ja Pohjois-Suomessa indeksi arvon ollessa 3 (tai jopa alempi) rauhallisia revontulia voi näkyä. Keski-Suomessa indeksin yleensä täytyy olla 3,67 ja aivan etelärannikolla 4,33, jotta revontulia voisi odottaa jonkinlaisella todennäköisyydellä.

Taustaa

Auringon aktiiviset alueet näkyvät kuvassa vaaleampina
alueina. Auringonpilkut esiintyvät aina aktiivisilla
alueilla, mutta kaikissa aktiivisuusaleueilla ei ole pilkkuja.
Kuva © Kari A. Kuure.

Pitkäaikainen ennuste perustuu Auringon aktiivisten alueiden pitkään ikään, jolloin sama alue voi kiertää monta kertaa Auringon ympäri ennen katoamistaan. Näin ollen, jos revontulia on jonakin yönä näkynyt, niitä voi näkyä myös 27 vuorokauden kuluttua. Asia ei kuitenkaan ole näin yksinkertainen: aktiivisuusalueen voimakkuus ei ole pysyvä, vaan se voi voimistua ja aikanaan se myös heikkenee ja katoaa. Lisäksi uusia aktiivisuusalueita syntyy ja ne voi vahvistaa jo heikentynyttä vanhempaa aktiivisuusaluetta.

Auringossa pysyviä korona-aukkoja on magneettisilla navoilla. Aktiivisuus minimin lähestyessä nämä korona-aukot yleensä laajenevat ja ulottavat aika-ajoin lonkeroita alemmille leveysasteille ja jopa ekvaattorille asti (ja sen ylikin).  Silloin tällöin korona-aukko syntyy myös keskileveyksillä tai jopa ekvaattorilla. Korona-aukon reuna-alueilla voi olla tihentyneen aurinkotuulen alueita, joissa hiukkasten nopeudet ovat yleensä alempia kuin aurinkotuulella keskimäärin.

Korona-aukko ”perii” syntyalueensa magneettikentän suunnan, ja tällä suunnalla on merkitystä revontulien esiintymisen ja voimakkuuden kanssa. Lisäksi Auringon magneettiselta ekvaattorilta lähtee ”avoin” magneettikenttä (IMF), joka taipuu spiraaliksi Auringon pyörimisliikkeen vaikutuksesta. 

Ekvaattorilta lähtevä kenttä myös aaltoilee voimakkaasti etenkin korona-aukkojen vaikutuksesta ja se näkyy maapallolla lähiavaruuden IMF-kentän suunnan vaihteluna. Erityisen merkityksellinen on magneettikentän pohjois-eteläsuuntaisella komponentilla (Bz), jonka täytyy olla etelään, jotta Keski- ja Etelä-Suomessa revontulia voisi nähdä. Lapissa Bz-komponentin suunta vaikuttaa lähinnä revontulien kirkkauteen.

Bz-komponentin eteläsuunta helpottaa aurinkotuulen hiukkasten pääsyä maapallon magnetosfääriin. Vastaavasti suunnan ollessa pohjoiseen, maapallon magnetopausi ohjaa tulevat hiukkaset magnetosfäärin ohi.

Bz-komponentin suunnan ennustettavuus on huono, etenkin normaalin aurinkotuulitilanteen vallitessa. Silloin kentän suunta voi vaihdella alle tunnin jaksoissa satunnaisesti. Korona-aukon vaikutuksesta Bz-komponentin suunta voi pysytellä pitkiä aikoja samana vaikka voimakkuudessa voi esiintyä vaihtelua.

Auringon aktiivisilla alueilla esiintyy flare- eli roihupurkauksia. Niiden määrä ja voimakkuus noudattelee Auringon aktiivisuus- (auringonpilkku-)jaksoa siten, että niitä esiintyy runsaimmin ja ne ovat voimakkaimpia aktiivisuusmaksin ohittamisen jälkeen. Flare-purkaus synnyttää nopeita protoneita, jotka saavuttavat maapallon noin 20 minuutissa ja aiheuttaa ionosfääriin voimakkaan häiriötilan. Tämä kuuluu (ja näkyy) radioliikenteen häiriöinä etenkin keskipitkillä radioaalloilla.

Auringosta lähteynyt CME-pilvi näkyy koronagrafissa
Auringon ympärillä olevana pilvenä. Kirkas kohde on
Venus-planeetta. Kuva Nasa/SDO.

Flare-purkauksiin liittyy myös koronamassapurkaukset (CME). Vaikka suoranaista osoitusta flare- ja CME-purkausten välillä ei olekaan, niin todellisuudessa CME-purkauksia esiintyy silloin, kun flare-purkauksia on runsaasti. Myös CME-purkausten massiivisuus näyttää olevan kytkeytyneenä Auringon aktiivisuuden tilaan: aktiivisuusmaksimin jälkeen tapahtuvat CME-purkaukset ovat runsaslukuisempia ja massiivisempia kuin muulloin. Lisäksi CME-purkauksia syntyy juuri samoilla alueilla kuin missä flare-purkauksia esiintyy.

CME-purkaus on Auringon pinnalta magneettisen silmukan vaikutuksesta nouseva plasmapilvi, jonka nopeus ja massiivisuus riippuvat purkauspaikan sen hetkisetä tilasta. Avaruudessa CME-pilvi noudattaa IMF-kentän voimaviivoja edetessään pois Auringosta.

Avaruudessa pilvi laajenee, joten pilven vaikutusalue esimerkiksi maapallon kohdalla on suhteellisen laaja. Pilven laajenemisesta johtuen purkauspaikalla ei ole aivan niin suurta merkitystä kuin saattaisi kuvitella. Yleensä ja melko varmasti CME-pilvi päätyy maapallon lähiavaruuteen, jos sen syntypaikka on sijainnut noin 60° Auringon keskimeridiaanin länsipuolella (oikealla puolella) lähellä ekvaattoria. Pilven laajeneminen kuitenkin parantaa pilven osumistarkkuutta, vaikka syntypaikka ei olisikaan juuri mainitulla kohdalla.

CME-pilvi ”perii” myös syntypaikkansa magneettikentän suunnan. Aivan tarkasti sitä ei voi ennakoida, sillä aktiivisuusalueen magneettikentän suunta on yleensä vastakkainen Auringon vallitsevalle kentälle, samoin kuin mitä tilanne on auringonpilkkujen tapauksessa.

Revontuliennusteita laadittaessa otetaan huomioon kaikki edellä kerrotut asiat. Lisäksi vaaditaan jonkinlaista kokemusta ja hieman seurantaa kuinka ennusteet toteutuvat.  Usein ennuste toteutuu, mutta yleensä aina jonkin verran eritavalla kuin mitä ennusteessa on kerrottu. Valitettavan usein ennusteen laatija myös epäonnistuu, revontulien näkyvyyteen ja voimakkuuteen vaikuttaa liian monta muuttuvaa tekijää, jotta ennuste voisi olla hyvin tarkka joka kerta. Mutta huonokin ennuste on varmasti parempi kuin ei ennustetta lainkaan.