Ilmatieteen laitos on aloittanut avaruussäätiedotteiden julkaisemisen

Kuva: Mikko Oksanen

Ilmatieteenlaitos/ Tiera Lahtinen

Kerran arkipäivässä julkaistavassa tiedotteessa Ilmatieteenlaitos arvioi revontulten ja Auringon aiheuttamien radiohäiriöiden todennäköisyyden lähipäivinä. Lisäksi tiedotteeseen sisältyy tutkijan kirjoittama lyhyt vapaamuotoinen katsaus avaruussään tilaan. Tiedote täydentää suosittua Auroras Now! -palvelua, joka seuraa revontuliin liittyvää magneettista aktiivisuutta Suomessa.

Revontulia tai muita avaruussään häiriöitä ei pystytä ennustamaan yhtä tarkasti kuin maanpäällistä säätä, koska avaruudessa ei ole yhtä kattavaa havaintoverkkoa kuin maanpinnalla. Aurinkoa tarkkailemalla voidaan kuitenkin arvioida suuntaa-antavasti, miten rauhallista tai myrskyisää avaruudessa lähipäivinä on. Siksi avaruussäätiedote kertoo revontulten todennäköisyydestä, mutta niiden tarkempaa aikaa tai paikkaa voi ennustaa.

Uudessa tiedotteessa keskitytään revontulten osalta Lapin eteläpuoliseen Suomeen, koska siellä revontulet ovat yleisiä kaikentyyppisissä avaruussäätilanteissa. Noin tunnin aikajänteellä revontulten todennäköisyydestä kertoo niin Lapissa kuin etelämpänäkin magneettikentän häiriöisyys. Sitä voi edelleen seurata jo pitkään toimineen Auroras Now! -sivustomme kautta.

Ennusteessa mainitut radiohäiriöt eivät vaikuta tavallisen radion kuunteluun, vaan liittyvät pitkän matkan yhteyksiin tietyillä HF-radiotaajuuksilla. Tämä tieto on suunnattu pääasiassa radioamatööreille ja eräille ammattiryhmille.

Aurinko on tällä hetkellä 11-vuotisen aktiivisuusjaksonsa huipulla, joten avaruussää on tämän ja parin seuraavan vuoden ajan keskimääräistä kiinnostavampaa seurattavaa.

Revontuliennuste 16.–18.2.2015

Auringon aktiivisuus on ollut ja jatkuneekin erittäin heikkona.  Tästä huolimatta maapallon magneettikentässä on havaittu rauhattomuutta ja se tulee jossain määrin jatkumaan seuraavan kolmen vuorokauden aikana.

Geomagneettinen aktiivisuus on hieman koholla ja tästä syystä revontulien näkemiseen mahdollisuudet ovat suhteellisesti paremmat kuin keskimääräisesti. Ennusteen mukaan todennäköisyydet ovat 15./16. 30–45 %, 16./17. 30–40 % ja 17./18. 25–20 %.

Revontuliennuste 3.–5.2.2015

Auringon aktiivisuus on ollut matala ja sen odotetaan myös suhteellisen matalana. Odotettavissa olevia M-luoka flare-purkauksia voi kuitenkin esiintyä. Maan magneettikenttä on ollut rauhaton ja aurinkotuulen nopeus on saavuttanut 783 km/s vauhdin, IMF-magneettikentän suunta on ollut etelään maksimissaan -12 nT. 

Maan magneettikentän odotetaan olevan rauhaton ennustejakson aikana. Näin ollen merkittäviä revontulinäytelmiä ei ole odotettavissa. Revontulien todennäköisyydet ovat 30–50 %, 35–30 % ja 30–25 % 3./4. , 4./5. ja 5./6. päivien välisinä öinä.

Revontuliennuste 15.–17.1.2015

Ennustejaksolla on pieni mahdollisuus maltillisten revontulien esiintymiselle jopa Pirkanmaalla. USAF/NOAA arvioi, että mahdollisuudet ovat 30–40 % jakson ensimmäisen vuorokauden aikana ja seuraavien ovat 25–30 % ja 25–20 %. 

WSA-ENLIL- ennusteen mukaan yöllä 15./16. heikko CME-pilvi kohtaa maapallon magneettikentän, mutta sen aiheuttama hiukkastiheyden kasvu on hyvin minimaalista ja käytännössä sen ei odoteta aiheuttavan mitään häiriöitä maapallon magneettikentän tilaan.

Revontuliennuste 3.–6.1.2015

Revontuliennuste on suunnilleen samanlainen kuin edellinenkin. Kolmen vuorokauden revontulien näkymisen todennäköisyys on 30–40 % välillä. Maapallon on tällä hetkellä virtavaipan harventuneessa osassa, jossa hiukkastiheys on murto-osa tavanomaisesta. 

Vähäisen hiukkasmäärän vastapainona on hiukkasten nopeus voi saavuttaa jopa 600 km/s. Tällaisessa tilanteessa revontulien näkyvyys on pitkälti kiinni IMF-kentän suunta; jos se on etelään, revontulien näkyminen on mahdollista. Jos kentän suunta on pohjoiseen tai B_z arvo nollan tietämillä, revontulia ei näy.

Kolmena seuraavana yönä Pirkanmaalla revontulia voi näkyä illasta alkaen, ensimmäiset noin kello 20 tietämillä. Seuraavien tuntien aikana aktiivisuus pitäisi lisääntyä ja revontulia näkyä aamuyön tunneille asti.

Revontuliennuste 31.12.2014–2.1.2015

Ennusteen mukaan ensiyönä nähdään revontulia hyvin laajalla alueella Pohjois-Euroopassa. Ulottuupa revontulien näkymismahdollisuus Keskieuroopan pohjoisosiin asti.

Maapallo joutuu 31./1. Päivien välisenä yönä Auringon virtalevyn harventuneeseen osaan, jolloin aurinkotuulen hiukkasnopeudet kohoavat noin 600–700 km/s. Vaikka plasman tiheys on vähäistä, suuri nopeus generoi geomagneettista rauhattomuutta. Niinpä geomagneettisen kentän odotetaan olevan rauhaton koko ennustejaksolla.

Joulukuun 31. päivän iltana revontulia voidaan nähdä noin kello 20 alkaen, Lapissa jopa paljon aikaisemmin.  Keskiyöllä revontulia voidaan nähdä eteläisintä Suomea myöten ja jopa Balttiassa ja Saksan pohjoisosassa revontulien näkyminen on mahdollista. Revontulitoiminta jatkuu voimakkaana aina aamuhämärään asti.

1./2. Päivien välisenä yönä revontulien näkyminen ennusteen mukaan on hyvin samankaltaista kuin edellisenä yönä. Selkeillä alueilla revontulia voidaan nähdä jo alkuillasta lähtien ja viimeistään puoliyöhön mennessä niitä nähdään myös etelärannikolla. Myös tämä yön aikana revontulia voi näkyä Pohjois-Saksaa ja Alankomaita myöten. Revontulitoiminta jatkuu ennusteen mukaan voimakkaana aamuun asti.

2./3. Päivien välinen yö näyttäisi olevan hyvin samankaltainen aikaisempien öiden kanssa, mutta toiminta näyttäisi hiipuvan hieman aikaisemmin aamuyöllä. Tosin ennusteen luotettavuus on jo heikompi kolmannen vuorokauden loppupuolella. 

Revontulien todennäköisyys ennustejaksolla on noin 30–45 % Pirkanmaalla ja sieltä pohjoiseen.

K- ja Kp-indeksit

12 tunnin Kp-indeksi.
Kaaviossa esitetään toteutunut Kp-indeksi (sininen yhtäjaksoinen viiva). Sen lisäksi kaaviossa on ennuste seuraavalle 1 ja 4 tunnille: 1 tunnin ennuste on täytetty ympyrä, 4 tunnin ennuste on + -merkki. Väreillä ilmoitetaan mitatun datan määrä: vihreä sisältää eniten dataa ja keltainen vain vähän dataa. Kiinteä horisontaalinen vihreä tai keltainen viiva viimeisimmän ennusteen, joka on pätevin. Pystysuorat viivat osoittavat 50 % luotettavuusvälistä.

24 tunnin Kp-indeksi

7 vuorokauden Kp-indeksi

Revontuliharrastajan tärkein työkalu on K- ja Kp-indeksit. Ne kertovat maapallon geomagneettisen tilan reaaliaikaisesti ja lähituntien aikana. Revontulia esiintyy ja ne ovat sitä voimakkaampia mitä voimakkaampi geomagneettinen myrsky on. Myrskyn voimakkuus ilmenee K- ja Kp-indekseistä.

K-indeksin^[1] määrittämiseen käytetään useiden magneettisten mittausasemien jatkuvasti (joka minuutti) kokoamaa dataa maapallon magneettikentästä. Mittausasemia oli alun perin 13 (myöhemmin 11) ja ne sijaitsevat 44–60° leveyspiirien välissä molemmilla pallonpuoliskoilla. Mittausasemilla kerätty tieto kertoo magneettikentän horisontaalisen komponentin häiriötilasta asteikolla 0–9. Jos häiriöisyys ylittää asteikon arvon 5, puhutaan geomagneettisesta myrskystä.

Toteutuneen Kp-indeksin arvojen perusteella pyritään ennakoimaan tulevaa kehitystä muutaman seuraavan tunnin aikana. NOAAn Avaruussään ennakointi keskus antaa varoituksen silloin kun Kp-indeksin odotetaan nousevan arvoon 4 (asteikko 1–9).

Geomagneettiset myrskyt aiheuttavat häiriöitä radioliikenteeseen, navigointijärjestelmiin, satelliittien toimintaan, sähkölinjojen ja niiden suojalaitteiden toimintaa ja jopa miehitettyihin avaruuslentoihin. Kp-indeksin ennustettavuus auttaa kyseisiä toimijoita ennakoimaan lähituntien tilanne ja tekemään tarvittavia suojatoimia ja varautumaan häiriöiden korjaamiseen.

Kaaviossa alimmaisella rivillä on esitetty toteutunut Kp-indeksi ja siihen on merkitty myös magneettisen rauhattomuuden asteikko (G0–G5). Magneettisesta myrskystä puhutaan silloin kun Kp-indeksi saavuttaa vähintään arvon 5 (=G1).

Revontuliharrastajien tulisi valmistautua havainnointiin silloin kun Kp-indeksin ennakoidaan kohoavan nopeasti suuriin lukemiin. Mitä nopeampaa nousu on sitä todennäköisimmin revontulia esiintyy. Tampereella lähes varmana revontulien näkymiselle vaaditaan Kp-indeksi arvoksi 5. On mahdollista ja jopa todennäköistä, että revontulia näkyy Kp-indeksin arvolla 4 ja joissakin tilanteissa jopa arvo 3 riittää rauhallisten revontulikaarien tai vöiden näkymiseen.

Suomen etelärannikolla arvojen täytyy olla suunnilleen noin yhtä pykälää korkeammat kuin Tampereella ja vastaavasti Oulun korkeudella noin yhtä pykälää matalammat. Oulun pohjoispuolella revontulia voi odottaa näkevänsä milloin tahansa (riippumatta Kp-indeksin arvosta) vähintään kerran viikossa. Sodankylän korkeudelta pohjoiseen revontulia voi odottaa näkevänsä lähes aina (~ 90–95 % todennäköisyydellä) kun on selkeää ja riittävän pimeä taivas.

Mielenkiintoinen yksityiskohta on se, että Pohjoisnavalla revontulten todennäköisyys on suunnilleen yhtä suuri kuin Etelä-Suomessa. Silloin kun Pohjoisnavalla revontulia näkyy, kyse on useinkin ns. Theeta-revotulista, jotka ovat ovaalin läpäisevä poikittaisia revontulijonoja (yleensä yksi jono kerrallaan). Theeta-revontulet ovat yleensä himmeämpiä kuin ovaalin alueella esiintyvät revontulet.

Huomautukset

[1] Paikallisen K-indeksin otti käyttöön saksalainen geofyysikko Julius Bartels (1899–1964) Niemegk:n mittausasemalla lähellä Potsdamia (Saksa) vuonna 1938. Bartels kehitti indeksistä standardoidun version (Ks) ja mittausasemien keskiarvoon perustuvan Kp-indeksin vuonna 1949. International Association for Terrestrial Magnetism and Electricity (IATME myöhemmin IAGA) hyväksyi Kp-indeksin kansainväliseen käyttöön vuonna 1951.

Revontuliennuste 29.12.–31.12.2014

Kolmen vuorokauden ennustemalli kertoo rauhallisesta revontulitoiminnasta koko Suomen alueella koko ennustejakson ajan. Todennäköisyydet revontulien näkymiselle on tasaisesti 25–30 % luokkaa kaikkina kolmena yönä.

F10.7 indeksi

Kaaviossa musta käyrä ja pisteet ovat kuukausikeskiarvoja, sininen 13 kuukauden tasoitetttu indeksi ja punainen ennuste.

Auringonpilkkulukua tärkeämpi Auringon aktiivisuutta kuvaava tekijä on 10,7 cm (2 800 MHz) radiotaajuinen säteily, joka syntyy Auringossa monissa ilmiöissä korkealla kromosfäärissä ja koronan ala-osassa. Radiosäteily korreloi hyvin auringonpilkkulukuun mutta siinä näkyvät myös uv-säteilyn ja Auringon kokonaissäteilyn (irridianssi) vaikutukset.

F 10,7 cm radiotaajuuksia on mitattu vuodesta 1947 lähtien, ensin Ottawassa ja sitten Penticton radio observatoriossa Brittliläisessä Columbiassa. Toisin kuin auringonpilkkuja, radiohavaintoja voidaan tehdä riippumatta vallitsevista sääolosuhteista ja näin muutaman havaintoaseman verkostolla saadaan kattava havaintosarja vuorokauden ympäri.

F 10,7 cm säteilylle käytetään yksikkönä Auringon säteilyvuota sfu (solar flux units) ja se vaihtelee 50–300 sfu:n välillä. Aurinko säteilee radiotaajuuksia kaiken aikaa, joten F10.7 indeksi ei koskaan mene nollaksi.

Indeksi on osoittautunut olevan erittäin hyödyllinen avaruussäätä ennustettaessa, koska radioaallot syntyvät kromosfäärissä ja koronassa juuri niissä ilmiöissä, jotka vaikuttavat voimakkaammin maapallon lähiavaruuteen ja ilmakehään. Äärimmäisen ultraviolettisäteilyn (EUV) määrä, joka vaikuttaa maapallon ionosfääriin, noudattelee hyvin F10.7 indeksiä samoin kuin stratosfääriin ja otsonikerrokseen vaikuttava uv-säteilyn määrä.

Auringonpilkkujakso

Reaaliaikainen auringonpilkkuluku kuukausikerskiarvoina (musta viiva ja pisteet), 13 kuukauden keskiarvona (sininen viiva) ja ennuste (punainen viiva). Nykyinen jakso on numero 24, ja sitä edeltävä 23. Edeltävä jakso oli aktiivisempi kuin nykyinen, joka näyttää kääntyneen laskusuuntaan vuoden 2014 alkupuolella. 

Kuten tunnettua, auringonpilkkujen määrä vaihtelee ns. yhdentoista vuoden jaksoissa. Todellisuudessa jakson pituus ei ole vakio vaan vaihtelee yleensä 7–14 vuoden välillä. Nykyistä jaksoa edeltänyt jakso 23 oli pituudeltaan noin 12,5 vuotta.

Perättäisten jaksojen voimakkuus tai paremmin Auringon aktiivisuus jakson huipun aikana vaihtelee merkittävästi. Aktiivisuutta mitataan monilla muuttujilla mutta perinteisin tapa mitata on laskea auringonpilkkuluku kuukauden keskiarvona. 

Auringonpilkkuluku vaihtelee päivittäin ja se saadaan laskettua siten, että pilkkuryhmien määrä kerrotaan luvulla 10 ja siihen lisätään yksittäisten pilkkujen määrä. Kaavana esitettynä

R = k (10× g + s)  ,

jossa

g = auringonpilkkuryhmien määrä

s= yksittäisten pilkkujen määrä

k= havaitsijan kokemusperäinen korjauskerroin, jolla havainnot voidaan kalibroida Zurich observatorion havaintomenetelmän kanssa yhteen sopivaksi (=Wolfin luku).

Kuukauden auringonpilkkuluku lasketaan yksinkertaisesti ottamalla päivittäisistä auringonpilkkuluvuista keskiarvo. Auringonpilkkuluvun laskentaan osallistuu noin 60 observatoriota ympäri maapallon, joten yhden yksittäisen observatorion ongelmat esimerkiksi säästä johtuen, ei vaikuta havaintojen tarkuuuteen.

Kuukausien auringonpilkkuluvut tasoitetaan ns. 13 kuukauden menetelmällä. Menetelmässä kuukauden auringonpilkkuluku korvataan kuuden edellisen ja kuuden seuraavan kuukauden sekä havaitun kuukauden keskiarvolla. Näin yksittäisen kuukauden suuretkin vaihtelut aiheuttavat vain vähän heilahteluja pitkäaikaisiin havaintoihin. 

Auringon aktiivisuudella on suuri merkitys revontulien esiintyvyyteen. Runsaimmin revontulia nähdää huipun ohittamisen jälkeen parin vuoden aikana. Auringon aktiivisuusminimin aikana revontulia esiintyy harvakseltaan ja nekin ovat yleensä sen verran heikkoja, että niitä nähdään vain korkeilla leveysasteilla, Suomessa tyypillisesti Lapissa. Aktiivisuuden maksimin aikaa revontulien näkyminen Etelä-Suomessa on hyvin yleistä ja nähdäänpä niitä joskus Keski- ja etelä-Euroopassa.