X-luokan flarepurkaus

Eilen (9.2.2024), kello 13.14 UT aikaan pilkkuryhmässä AR13575 (S35 W107) tapahtunut flarepurkaus saavutti maksiminsa X3.2. Purkauksen ensimmäiset merkit havaittiin kello 12.53 ja sen katsottiin päättyneen kello 13.32. Purkauksen aikaan ko. pilkkuryhmä (> W90) oli juuri kiertymässä Auringon länsireunan taakse, joten purkauksessa syntynyt CME ei lähtenyt kohti Maata (suuntakulma 217°ja kulmaleveys 292°). Sen sijaan se tulee kohtaamaan tuota pikaa Merkuriuksen ja Venuksen.

NASAn ENLIL-mallinnus CME-pilven reitistä. Kuva SSWPC.

Flarepurkauksiin liittyy aina runsas nopeiden protonien tuotanto, niin tälläkin kertaa. Purkauksesta lähteneet protonit saavuttivat maapallon magneettikentän noin kello 14 aikaa, synnyttäen S2-luokan radiomyrskyn. Myrsky jatkuu edelleen. 

Myrskyn seurauksena HF-radiotaajuuksilla etenkin korkeilla leveyksillä esiintyy voimakkaita häiriöitä tai jopa yhteyskatkoksia tuntien tai jopa useamman vuorokauden ajan. Tätä kutsutaan termillä Cap Absorption (CAP) -tapahtumaksi. Tapahtuman aikana matalalla ionosfäärissä olevien D- ja E-alueiden elektronitiheys kasvaa. Kasvu johtuu protonien tuoman lisäenergian turvin ilmakehän atomeista irronneista elektroneista ja ioneista. Tavallisesti radioaallot heijastuvat näistä ionosfäärin kerroksista, mahdollistaen pitkän matkan yhteydet. CAP:in aikana heijastuminen tapahtuu alempana, jolloin yhteyttä ei ole mahdollista saavuttaa.

Inosfäärissä tapahtynyt ionisaatiokeerosten tiheyden kasvu. Kuva SWPC.

 

Yli 10 MeV energia-alueella protonien määrä yli 500-kertaistui taustan nähden ja vuon tiheys on vielä tätä kirjoittaessani kasvussa. Korkeimmilla energiatasoilla vuon kasvu ei ollut aivan yhtä suurta mutta kuitenkin selvästi havaittavissa.

Protonivuon kasvu näkyy tässä kuvassa erittäin selvästi Maan läheisyydessä olevan satelliitin mittauksissa. Kuva NOAA/ SWPC /SpaceWeatherLive.com.

 

Auringosta lähtevien protonien (yleisemmin varattujen hiukkasten) reitti ei ole suora, vaan ne noudattavat IMF-kentän kaarevia voimaviivoja (Parkerin spiraali). Auringon länsipuoliskolla purkauksista protonit pääsevät voimaviivoja pitkin maapallon lähiavaruuteen aiheuttaen edellä kuvattuja ilmiöitä. Näitten protonien reitti on myös nopeampi kuin Auringon keskialueelta lähteneiden ja myös vuon tiheys on yli kymmenkertainen keskialueen vuon tiheyteen verrattuna.

 

 

S2-luokan säteilymyrsky

Tammikuun 29. päivän aamuna, kello 3.54 UTC, alkoi pilkkuryhmässä AR 13559 voimakas flarepurkaus, joka saavutti maksimin M6.83 kello 4.38 UTC. Tämä sama pilkkuryhmä on aikaisemminkin tuottanut M-luokan purkauksia, joten tämän kertainen purkaus ei tullut yllätyksenä. Voimakkuudeltaan se oli kuitenkin aikaisempia putkauksia voimakkaampi.

Kaaviossa on M6.82-luokan flarepurkausen aikaansaama säteilymäärän kasvu röntgensäteilyn aallonpituudella. Kuva NOOA/SWPC/SpaceWeatherLive.com.

 

Purkauksen jälkipuolella kehittyi S2-luokan aurinkomyrsky (protonipurkaus), joka puolestaan alle 30 minuutissa aiheutti maapallon ionosfääriin voimakkaan ionisaation ja sitä tietä radionliikenteen ongelmia erityisesti Etelämantereella ja Intian valtameren ja Tyynenmeren eteläosissa. Protonivuo Auringosta alkoi kohota kello 5 UTC aikaan ja se saavutti jopa tuhatkertaisen tiheyden 29. päivän aikana 10 MeV energiatasolla GOES-satelliitin mittauksissa. 50 MeV:n energiatasolla vuo kasvoi kymmenkertaiseksi ja 100 MeV tasolla moninkertaiseksi. Näillä korkeimmilla mitatuilla energiatasoilla maksimi saavutettiin heti kohta purkauksen alettua ja ne laantuivat päivän aikana tavanomaisiin lukemiin.

Tällaisissa protonipurkauksissa on kyse siitä, että Auringon magneettikentän ollessa paikallisesti sekasortoisessa tilassa flarepurkauksen jäljeltä, tapahtuu protonien liikenopeuden ja energiatasojen voimakasta kasvua magneettikenttien kiihdyttäessä sähkövarauksellisia hiukkasia. Protonit poistuvat Auringosta lähes valonnopeudella joka suuntaan ja osa niistä saavuttaa maapallon noin 20 – 30 minuutin kuluessa.

Energiset protonit kohottavat ionosfäärin ionisaatiota tuomallaan lisäenergialla, jolloin koko ionosfäärin rakenne muuttuu väliaikaisesti. Radio-aaltoja heijastavat kerrokset muuttuvat tai katoavat lähes kokonaan, jolloin radioliikenne vaikeutuu erityisesti VHF-aallonpituuksilla. Saapuvat energiset protonit voivat aiheuttaa myös satelliiteille ongelmia tai jopa rikkoa niitä. Satelliiteissa käytettävät elektroniset komponentit ovat kyllä kovennettuja kestämään tällaista hiukkasäteilyä ja niiden suojaukset ovat aivan eriluokkaa kuin maanpinnalle tarkoitetun elektroniikan, mutta siitä huolimatta rikkoontumisia tapahtuu.

Hiukkassäteily kasvaa myös troposfäärissä, jonka yläosassa lentävien lentokoneiden henkilökuntaan ja matkustajiin kohdistuu säteilyä. Annokset eivät ole erityisen suuria (vastaavat annokseltaan tavallista röntgenkuvausta) mutta erityisesti lentävälle henkilökunnalle toistuessaan voi tuottaa terveysongelmia ennemmin tai myöhemmin. Lentoyhtiöt yleensä seuraavatkin henkilökuntansa saamaa säteilyannosta ja tietyn rajan jälkeen henkilöt joutuvat lomailemaan ennen kuin voivat jatkaa lentotehtävissä. Matkustajiin kohdistuu tietysti myös sama säteilyannos, mutta kertatapahtumana ongelmia ei ilmaannu.

Maanpinnalle säteilymyrskyn vaikutukset eivät ulotu, ellei satunnaisia sekundäärisiä hiukkaskuuroja oteta huomioon. Hiukkaskuurot syntyvät erittäin energisten protonien törmätessä ilmakehään ja synnyttäessä törmäyksellään sekundaarisia alkeishiukkasia. Silloin tällöin tällaisen kapea-alaisen kuuron osuessa kohdalle, se voi näkyä digitaalisten kameroiden kuvissa ylimääräisenä viiruna.

 

Revontuliennuste 17. – 20.3.2023

Parina yönä edellisen ennustejakson aikana revontulet olivat suhteellisen voimakkaita. Tämä tilanne syntyi, kun maapallo kohtasi aurinkotuulen tihentymän (CIR) ja samaan aikaa pari pienehköä CME-pilveä saapui Maan kohdalle. Nämä kohottivat Kp-indeksin lukemaan 6- molempina öinä ja etenkin 15./16. yönä tämä tapahtui kello 23 aikoihin Suomen aikaan. Tampereella sää oli osittain selkeä, joten revontulet tallentuivat kameraan hienosti.

Tällaiset revontulet näkyivät Tampereella 15./16. yönä puolenyön jälkeen. Revontulia näkyi koko yön ajan vaikka välillä ne tietysti olivat himmeitä kaaria. Kuva © Tampereen Ursa ry.

Nyt tilanne on rauhoittunut. Maapallon kohtaama aurinkotuuli harvaa, vaikka nopeus on keskimääräistä suurempaa. Lisäksi tämä tilanne vallitsee useampia vuorokausia, siis jopa vielä seuraavallekin ennustejaksolle. Pariin vuorokauteen Auringossa ei ole tapahtunut suurempia CME-purkauksiakaan, joten ei ole näkyvissä edes mitään sellaista mikä muuttaisi tilannetta merkittävästi.

Ennuste

Yöt 17./18., 18./19. ja 19./20. muodostuvat rauhallisiksi. Indeksien lukemat pysyttelevät hyvin matalina, joten revontulien mahdollisuus on Pohjois-Lapissa hyvin pieni. Etelämpänä tilanne näyttää siltä, että revontulia ei taivaalla nähdä.

 

Revontuliennuste 14. – 17.3.2023

Eilen Auringossa tapahtui hyvin voimakas CME-purkaus. Purkauksen voimakkuutta kuvailtiin Spaceweather.com sivustolla kerran vuosikymmenessä tapahtuvaksi. Purkaus oli 360°:een halo eli se oli aivan keskeisesti linjalla Maa – Aurinko. Hiukkasnopeudeksi mitattiin jopa 3 000 km/s. Vaikka jokainen meistä pitääkin revontulista, niin onneksi purkaus tapahtui Auringon toisella puolella ja CME-pilven liikesuunta vie sen meistä poispäin. Maata kohti tulessaan se olisi vaikuttanut voimakkaasti niin tietoliikenteeseen kuin satelliittien toimintaan.

CME-purkaus näky SOHOn LASCO-kameroissa energisten hiukkasten aiheuttamina kirkkaina pisteinä ja viiruina. Kuva SOHO.

Purkauksen voimasta kertoo jotakin se, että vaikka purkaus tapahtui meille näkymättömissä, avaruudessa olevat avaruussäätä havaitsevat luotaimet havaitsivat kohonneita protonipitoisuuksia ja kuvissa ne näkyvät valkeina pisteinä energisen protonin osuttua kuvasensorin pikseleihin. Lisäksi napa-alueiden yllä ionosfäärissä havaittiin ionisaation lisääntymistä ja radiohäiriöitä esiintyi varattujen hiukkasten ohjautuessa magneettikentässä napojen synnyttämään nieluun.

Ennuste

Kolmen vuorokauden revontuliennusteen mukaan pari seuraavaa yötä muodostuvat jälleen hyvin aktiivisiksi.

Yöt 14./15. ja 15./16. Kp- ja K-indeksit kohoavat myrskylukemiin (Kp5) ja jopa keskileveyksien K-indeksissä vastaava nousu tapahtuu ennusteen mukaan. Tavallisesti keskileveyksien K-indeksi kohoaa myrskylukemiin hyvin harvoin, ja vain silloin kun Kp- ja korkeiden leveyksien K-indeksit kohoa voimakkaan tai jopa rajun myrskyn lukemiin.

Revontulia pitäisi näkyä heti pimeän laskeuduttua Lapissa. Iltayön aikana revontulia näkyy aina vain etelämpänä ja viimeistään aamuyöllä niitä pitäisi näkyä aivan etelärannikkoa myöten. Molempien öiden ennusteet ovat lähes samanlaisia. Aamuhämärissä magneettinen myrsky alkaa laantua ja saavuttaa miniminsä ennen iltaa.

Yö 16./17. näyttäisi muodostuvan vastakohdaksi kahdelle edeltävälle yölle. Molemmat indeksi pysyttelevät hyvin matalissa lukemissa ja revontulien mahdollisuus on jonkinlainen lähinnä Pohjois-Lapissa. Etelä-Lapissa revontulien todennäköisyys on pieni ja muualla olematon.