Revontulia Marsissa

NASAn Maven-luotain teki ultraviolettivalon aallonpituudella havaintoja Marsin ilmakehästä. Floridan Embry-Riddle -ilmailuyliopiston tutkijoiden Edwin Mierkiewicz’n ja Andrèa Hughes’in mukaan^[1] kyse on revontulista (tai revontulien kaltaisesta ilmiöstä). Marsin revontulet ovat yleisiä eteläisen pallonpuoliskon kesän aikana ja ne näkyvät päiväaikaan uv-valon aallonpituudella. Tutkimuksen tarkoituksena ei kuitenkaan ollut tutkia Marsin revontulia, vaan veden haihtumista Marsista.

Marsin ilmakehä näkyvässä valossa (vasemmalla) ja uv-revontulien valossa (keskellä ja oikealla). Kuva Embry-Riddle Aeronautical University/LASP, CU Boulder.

Tutkijan mukaan ilmiö syntyy aurinkotuulen protonien törmätessä Marsia ympäröivään vetypilveen. Vetypilvi on peräisin vedestä, joka on haihtunut Marsin pinnalta ja joka on yläilmakehässä pilkkoutunut vedyksi ja hapeksi uv-säteilyn vaikutuksesta. Törmäävät protonit iskevät irti vetyatomien elektronit, jotka rekombinoituvat uudelleen protonien kanssa ja vapautuva energia emittoituu uv-valon aallonpituudella.

Havainto on mielenkiintoinen, koska Marsilla ei ole koko planeetan kattavaa magneettikenttää ja tästä syystä perinteinen revontulien syntytapa ei toimi. Maapallolla näkyvän valon revontulet syntyvät energisten elektronien vaikutuksesta magneettisten napa-alueiden ympäristössä, koska magneettikenttä konvergoi, eli keskittää avaruudesta tulevat elektronit suhteellisen pienelle alueelle. Elektroni virittävät happimolekyylien elektronit ylemmille (energisimmille) orbitaaleille tai iskevät ne irti kokonaan. Revontulivalo syntyy elektronien rekombinoituessa tai pudotessa vähemmän energisille hapen orbitaaleille.

Periaatteessa protonit toimivat samalla tavalla maapallon magneettikentässä. Iskeytyvät protonit virittävät elektronien tapaan ilmakehän atomit ja rekombinoituminen tuottaa revontulivaloa. Protonit ovat kuitenkin paljon elektroneja massiivisempia, joten niiden konvergoituminen on vähäisempää ja törmäykset ilmakohan (happi ja typpi) atomien kanssa sijoittuu paljon laajemmalle alueelle. Tästä syystä syntyvä revontulivalo on niin himmeää, että sitä ei käytännössä havaita. Lisäksi vedyn (protonien) tuottama uv-valon aallonpituudet imeytyvät tehokkaasti viimeistään otsonikerroksessa, noin 25 km korkeudessa.

Maapallolla voidaan nähdä myös päiväaikana revontulia. Tämä tapahtuu kaamosaikaan korkeilla leveysasteilla, esimerkiksi Huippuvuorilla, jossa Aurinko on riittävän alhaalla horisontin alapuolella. Kyse on kuitenkin tavanomaisesta revontulista ja niitä voidaan nähdä paljain silmin.

Huomautukset

[1] Tutkimus esiteltiin American Geophysica Union’in kokouksessa ja se odottaa julkaisua vertaisarvioidussa tiedelehdessä.

Pitkäaikainen revontuliennuste 16.12.2019 –11.1.2020

Auringon aktiivisuusminimi on heikentänyt Auringon magneettikenttää niin paljon, että kosmisen säteilyn määrä yläilmakehässä on lisääntynyt 23 % vuodesta 2015 alkaen. Kosmisen säteilyn mittauksia on tehty viikoittain stratosfääriin kohoavien ilmapallojen avulla ja tutkimuksen tekijänä on ollut Spaceweather.con ja Earth to Sky Calculus koulun opiskelijat.

Revontulien mahdollisuus on hieman noussut ennustejakson alussa. Muutoin on odotettavissa hyvin rauhallista avaruussäätä. Kuva © Kari A. Kuure.

Myös Oulun yliopiston tutkimuksessa, jonka havaintopiste sijaitsee Sodankylän Observatoriossa, osoittaa energisten neutronien määrän maapinnan tasolla lisääntyneen 9,7 % pitkäaikaiseen keskiarvoon verrattuna. Tällä arvolla ollaan aika lähellä mittaushistorian korkeinta arvoa, joka on tähän mennessä ollut 11,7 % keskiarvon yläpuolella ja se saavutettiin joulukuussa 2009. Matalin arvon, -32,1 %, saavutettiin kesäkuussa 1991.

Energisten neutronien määrä kuvastaa maapallon ilmakehään törmäävien kosmisten säteilyn määrää, sillä neutronit syntyvät kosmisen hiukkassäteilyn törmäyksessä ilmakehän yläosassa. Törmäyksen seurauksena syntyy ilmasuihkuksi kutsuttu erilaisten alkeishiukkasten vyöry, jonka pitkäikäisimmät hiukkaset saavuttavat maanpinnan. Maanpinnalla mitattujen hiukkasten määrään vaikuttaa kosmisen hiukkassäteilyn energian lisäksi myös ilmakehän kosteus ja etenkin ilmanpaine. Sodankylässä neutronimittauksia on tehty vuodesta 1964 alkaen.

Ennuste

Kp-indeksin odotetaan olevan hieman koholla lähivuorokausien aikana. Indeksin kohoaminen kasvattaa revontulien näkemisen mahdollisuutta Lapissa, mutta muualla revontulia tuskin nähdään. Tilanteen mentyä ohi, Kp-indeksin odotetaan laskevan mataliin lukemiin ja revontulien mahdollisuus on hyvin pieni Pohjois-Lappi mukaan lukien, koko ennustejakson ajan.

Revontuliennuste 16. – 19.12.2019

Hyvin heikkoja ja hajanainen korona-aukko on juuri kiertymässä asemaan, jossa se voisi vaikuttaa maapallon lähiavaruuden avaruussäähän. Polariteetiltaan se on positiivinen, joten jos sen mukana tulee riittävästi energisiä elektroneja, se voisi aiheuttaa magneettista rauhattomuutta tämä ennustejakson viimeisenä yönä.

Ennuste

Yöt 16./17. ja 17./18. ovat hyvin rauhallisia. Kp-indeksin ennustetaan pysyttelevän lukemien 1 ja 2 välissä ja energisten elektronien määrä magneettikentässä on vähäinen. Näin ollen hyvin himmeitä revontulia voidaan nähdä satunnaisesti Pohjois-Lapissa. Muualla repoja ei nähdä.

Yö 18./19. Kp-indeksin odotetaan kohoavan 18. päivän aikana lukemien 3 ja 4 väliin, jolloin revontulien mahdollisuus kasvaa Lapissa ja Pohjois-Suomessa. Korona-aukon vaikutus jää vähäiseksi ja maapallon kohtaaman aurinkotuulen tiheys hieman kasvaa. Himmeät ja hyvin rauhalliset revontulet ovat mahdollisia Lapissa. Pohjois-Suomessa revontulien mahdollisuus on hyvin pieni mutta etelämpänä revontulia ei nähdä.

Revontuliennuste 13. – 16.12.2019

Auringon aktiivisuusminimille tyypillinen rauhallisuus jatkuu. Aurinkotuulen nopeus on noin 400 km/s hiukkastiheys matala. Maapallon magneettikentässä olevien energisten elektronien määrä on myös matala. Näin ollen ei ole mikään yllätys, että tulevat kolme vuorokautta ovat hyvin rauhallisia.

Ennuste

Yöt 13./14., 14./15. ja 15./16. ovat toistensa kaltaisia. Kp-indeksin ennustetaan pysyttelevän maksimissaan lukemassa 2, jolloin himmeitä revontulia on aika-ajoin mahdollisuus nähdä Pohjois-Lapissa. Etelämpänä revontulia tuskin nähdään.

Revontuliennuste 10. – 13.12.2019

Tähän mennessä Auringossa tänä vuonna on ollut 262 vuorokautta täysin pilkuttomia. Se on 76 % vuoden vuorokausista. Tällä luvulla kuluva vuosi lyö vuoden 2009, jolloin pilkuttomia vuorokausia oli 260, muutaman vuorokauden kuluttua myös vuoden 2008 ennätys 268 vuorokautta on lyötävissä. Prosentuaalisesti tällä hetkellä molemmat viimevuosikymmenen vuodet ovat jääneet kauaksi taakse, sillä niiden prosentit olivat 73 ja 71 (2008 ja 2009). Aurinko on siis syvässä aktiivisuusminimissä!

Lähiavaruuden ja maapallon magneettikentän tilassa ei ole viime aikoina tapahtunut merkittäviä muutoksia. Näin jatkuu myös tulevan kolmen vuorokauden aikana. Energisten elektronien määrä magneettikentässä on vähäinen, joten odotettavissa oleva hyvin rauhallinen jakso.

Ennuste

Yöt 10./11., 11./12. ja 12./13. ovat kaikki hyvin rauhallisia. Maahan kohdistuvia korona-aukkoja ei ole, joten Kp-indeksi pysyttelee lukemien 1 ja 2 välissä. Lukeman 2 indeksi saavuttanee vain iltapäivisin. Himmeitä revontulia aika ajoin on mahdollista nähdä vain Pohjois-Lapissa, mutta sielläkään ne eivät ole todennäköisiä. Muualla revontulista ei nähdä jälkeäkään.

Pitkäaikainen revontuliennuste 9.12.2019 –4.1.2020

Pitkäaikaiseen ennusteeseen sisältyy ajanjakso, jolloin revontulet ovat mahdollisia. Ennuste on näiltä osin epävarma, sillä häiriötilan aikaansaamiseen tarvitaan korona-aukko, ja sellaista ei ole toistaiseksi näkyvissä. Auringon eteläisellä pallonpuoliskolla on kapea, ekvaattoriseudulle ulottuva korona-aukko, mutta ehtiikö se vahvistua riittävästi magneettisen häiriötilan aikaansaamiseen ennustettuna ajankohta, jää nähtäväksi.

Joulukuun 18. päivän ilta revontulet ovat mahdollsia Keski-Suomea myöten. Kuva © Kari A. Kuure.

Kp-ennusteen mukaan magneettikenttään syntyy häiriö joulukuun 18. päivänä, jolloin Kp-indeksi kohoaisi lukemaan 4. Häiriö jatkuu vielä seuraavankin päivän mutta sen jälkeen se rauhoittuu parin vuorokauden kuluessa.

Jos ennustettu häiriö todella kehittyy, silloin revontulia voitaisiin nähdä ainakin Pohjois-Suomessa, mutta mahdollisesti myös Keski-Suomessa. Keski-Suomessa revontulet olisivat himmeitä ja hyvin rauhallisia

Revontuliennuste 7. –10.12.2019

Auringon magneettikenttä ja siinä olevat vähäiset korona-aukot ovat hyvin hajanaisia. Ennustejaksolla maapallo kohtaa tiheän mutta hyvin kapean aurinkotuulen alueen 8./9. päivien välisenä yönä. Se kohottanee hetkellisesti Kp-lukemaa mutta ei aiheuta sen kummempia reaktioita magneettikentässä. Energisten elektronien määrä maapallon magneettikentässä on vähäinen.

Ennuste

Yö 7./8. on hyvin rauhallinen. Himmeitä revontulia voitaneen nähdä Lapissa.

Yö 8./9. on rauhallinen. Kp-indeksin odotetaan kohoavan lukemaan 3 keskiyön molemmin puolin. Se ei kuitenkaan välttämättä toteudu, ellei aurinkotuuli tuo mukanaan ylimääräisiä energisiä elektroneja. Revontulet ovat mahdollisia Lapissa, mutta Pohjois-Suomen himmeiden revontulien kanssa on vähän niin ja näin.

Yö 9./10. on jälleen hyvin rauhallinen. Himmeät revontulet ovat mahdollisia Pohjois-Lapissa mutta se ei ole kuitenkaan todennäköistä. Muualla revontulia ei nähdä.

Revontuliennuste 3. – 6.12.2019

Tällä hetkellä Auringon meille näkyvällä puolella ei ole revontulia aiheuttavaa korona-aukkoa. Lisäksi Auringon magneettikenttä on hyvin rauhallinen, merkittäviä alueellisia ja voimakkuudeltaan erilaisia kenttiä ei ole, joten Flare- tai CME-purkauksia ei ole odotettavissa.

Ennuste

Yöt 3./4., 4./5. ja 5./6. ovat rauhallisia. Kp-indeksin ennustetaan pysyttelevän lukemien 1 ja 2 välissä, joten himmeitä revontulia voitaneen nähdä Pohjois-Lapissa. Muualla revontulia ei nähdä.

Pitkäaikainen revontuliennuste 2.12. –28.12.2019

Kp-indeksin ennuste kertoo, että joulukuun 18. ja 19. päivänä maapallon magneettikenttään syntyy epävakaatila, jolloin indeksin arvon odotetaan kohoavan nopeasti lukemaan 4. Häiriötila jatkuu parin vuorokauden ajan ja laantuu sitten vuorokaudessa tai kahdessa.

Magneettinen häiriötila revontulineen on odotettavissa 18. joulukuuta. Muutoin revontulia ei ole odotettavissa. Kuva © Kari A. Kuure.

Jos Kp-indeksi lisäksi muut tekijät (esimerkiksi energisten elektronien määrä magneettikentässä ja lähiavaruuden IMF -kentän suunta on oikea) sattuvat kohdalleen, revontulia näkyy silloin Keski-Suomesta pohjoiseen. Etelä-Suomessakin on hyvät mahdollisuudet nähdä himmeitä revontulia.

Revontuliennuste 30.11. – 3.12.2019

Auringon aktiivisuus on syvässä minimissä. Auringonpilkuttomia vuorokausia on ollut kuluvana vuonna jo 252, joka on 76 % vuoden vuorokausista. Tämä on jo 3 %-yksikköä enemmän kuin vuonna 2008, jolloin oltiin edellisessä aktiivisuusminimissä.

Tilanne näyttää jatkuvan vielä samanlaisena koko loppuvuoden, auringonpilkuttomia vuorokausia on nyt ollut yhtäjaksoisesti 16 vuorokautena ja suurta muutosta ei ole odotettavissa. Auringon magneettikentän vaihtelu on vähäistä, eikä korona-aukkoja ole kohdistumassa kohti Maata.

Ennuste

Yöt 30./1., 1./2. ja 2./3. ovat kaikki hyvin rauhallisia. Kp-indeksin ennustetaan pysyttelevän lukemien 1 ja 2 välillä. Näin ollen himmeitä revontulia on mahdollisuus nähdä lähinnä Pohjois-Lapissa, mutta satunnaisia repoja voidaan nähdä hieman etelämpänä Lapissa. Sen sijaan muualla Suomessa revontulia ei nähtäne!