Miksi maaliskuussa ja syyskuussa nähdään revontulia useammin kuin muulloin?

Revontulien määrä ja esiintymistiheys vaihtelee vuosittain ja vuodenajan mukaan. Tiedämme tilastoista, että maaliskuussa ja vastaavasti syyskuussa revontulet ovat hieman yleisempiä kuin muulloin. Syy tällaiseen vaihteluun ei ole aivan ilmeinen, sillä maanpinnalta katsoen selitystä maaliskuun ja syyskuun runsaimmille revontulille ei ole. Molempien kuukausien yöt ovat pimeitä lähes puolen vuorokauden ajan, joten revontulille on mahdollisuus näkyä horisontissa riittävän pitkästi yön aikana. Valoisat kesäyöt luonnollisesti estävät revontulien näkymisen, mutta keskitalvella yötä riittää jopa lähes 18 tuntia. Luulisi että revontulet ovat runsaimpia juuri keskitalvella, mutta ilmi selvästi näin ei ole.

Revontulien esiintymisen tilasto pitkällä aikavälillä.

Jotta ymmärtäisimme revontulien runsauden vaihtelun, meidän täytyy tarkastella hieman lähemmin Auringon ja Maan välistä dynamiikkaa. Maapallon rata Auringon ympäri, ekliptika, muodostaa tason, jossa tapahtuvat ilmiöt voivat vaikuttaa olosuhteisiin maapallolla. Niinpä, jos CME-purkaus tapahtuu ekliptikan tasossa ja CME-pilvi tulee kohti Maata, silloin sillä on hyvät mahdollisuudet törmätä maapallon magneettikenttään ja aiheuttaa magneettisen myrskyn, jos muut edellytykset sen mahdollistavat.

Tarkastellaan nyt sitä, missä CME-purkaukset tapahtuvat. Ne liittyvät aktiivisiin pilkkuryhmiin ja voimakaan flarepurkauksen aikana tai jälkeen CME-pilvi poistuu Auringosta. Niinpä pilkkuryhmän sijainti Auringon pinnalla onkin ratkaisevassa asemassa siihen mihin suuntaan CME-pilvi lähtee ja päätyykö siitä osa ekliptikan tasoon.

Uusien pilkkuryhmien syntyminen auringonpilkkujakson kuluessa. Syntypaikat muodostavat perhosensiipien kaltaisen kuvion Auringon leveyspiireille, josta syystä kuvio on saanut nimen "perhosdigrammi".

Uuden auringonpilkkujakson syntyessä, sen ensimmäiset pilkkuryhmät syntyvät keskileveyksille, siis noin 30° leveyspiirin tuntumaan. Jakson edetessä uusien pilkkuryhmien syntyalueet lähestyvät ekvaattoria ja pilkkujakson päättyessä ne syntyvät vain noin 5° leveyspiirien tuntumaan. Tässä ei vielä ole koko asetelma.

Auringon ekvaattoritaso ja ekliptika eivät kuitenkaan ole samassa tasossa, vaan Aurinko on kallistunut noin 7,25 astetta ekliptikaan nähden. Tästä seuraa se, että maapallo on kahdesti vuodessa Auringon ekvaattoritasossa. Nämä ajankohdat ovat kesäkuun 7. ja joulukuun 8. päivinä. Näiden päivämäärien välissä ekliptikan tasossa on Auringon ekvaattorin lähellä olevat leveyspiirit.

Auringon ja ekliptikan välinen kulma vaihtelee vuodenaikojen mukaan. Auringon asento on esitetty siten kuin se on näkyvissä Tampereella ko. päivänä kun Aurinko ylittää meridiaanin. Auringon ekvaattori on esitetty punaisella viivalla.
Kuva © Kari A. Kuure.

CME-pilvet poistuvat Auringosta säteensuuntaisesti ja vaikka ne laajenevat huomattavasti matkana aikana maapallon radan etäisyydelle, pilvet voivat olla kokonaisuudessaan ekliptikan pohjois- tai eteläpuolella. Usein kuitenkin osa laajenneesta CME-pilvestä ulottuu ekliptikan tasolle. Jos etenemissuunta on maapallon suuntaan, silloin se voi törmätä maapallon magneettikenttään ja aiheuttaa magneettisen häiriön tai -myrskyn.

Auringonpilkkujakson alussa pilkkuryhmät ja CME-purkaukset esiintyvät siis Auringon keskileveyksillä. Auringonpilkkujakson edetessä pilkkuryhmät siirtyvät lähemmäksi ekvaattoria ja tästä seuraa se, että CME-pilvet ja maapallon kohtaavat yhä useammin.

Maata kohti tuleva CME-pilvi näkyy tässä CACTus-mallinnuksen erotuskuvassa hyvin selkeästi. CME-pilvi ulottuu 326° kulmassa  eli se on tulossa lähes suoraan kohti Maata. Kuva CACTus.

Maaliskuun 6. päivän tienoilla Auringon etelänapa on kääntynyt kohti maapalloa noin 7,25 astetta. Vastaavasti syyskuun 9. päivän tienoilla pohjoisnapa on saman verran kallistunut maapallon suuntaan. Tästä kallistumisesta johtuen maaliskuussa ja syyskuussa useampi CME-purkaus tapahtuu lähempänä ekliptikaa kuin muulloin. Tästä puolestaan seuraa hieman enemmän revontulia kuin esimerkiksi joulu-tammikuussa.

Ilmiö ei ole kovin selvä auringonpilkkujakson alussa, mutta tilanne on toinen pilkkujakson loppupuolella. Silloin lähes kaikki maaliskuussa ja syyskuussa tapahtuvat CME-purkaukset sattuvat hyvin lähellä ekliptikaa ja purkauspilvet, pienetkin sellaiset, päätyvät kosketuksiin maapallon magneettikentän kanssa, jos ne ovat Maan kohtaavalla reitillä. Aurinkomyrskyt ovat myös yleisempiä ja voimakkaimpia auringonpilkkujakson laskevalla kuin nousevalla reunalla, joten revontulet ovat lukuisampia ja myös näyttävämpiä kuin muulloin.