Magneettikentän mittaaminen

Magnetometreillä mitataan Maan magneettikentässä esiintyviä lyhytkestoisia häiriöitä. Ne kertovat ilmakehän yläosissa ja lähiavaruudessa kulkevista sähkövirroista, jotka liittyvät usein revontuliin tai muihin avaruussääilmiöihin. Magneettisissa observatorioissa suoritettavilla tarkoilla mittauksilla seurataan lisäksi Maan sisuksissa syntyvän magneettikentän hidasta muuttumista.

Suomessa on kymmenen magneettikentän pieniä vaihteluja jatkuvasti mittaavaa magnetometriasemaa. Tyypillinen asema on parin metrin kokoinen puukoppi, jonka suojiin itse mittalaite eli magnetometri sijoitetaan maaperään tukevasti valetun betonipylvään päähän. Lisäksi kopissa on vähäistä oheiselektroniikkaa sekä lämmitys, joka pitää olosuhteet laitteille hyvinä ja estää routimista liikuttamasta magnetometrin kiinnitysalustaa. Mittauskoppi sijoitetaan tyypillisesti lähelle asuintaloa, jonka kautta hoidetaan aseman tietoliikenneyhteydet. Samalla aseman sijoittamisessa on kuitenkin huomioitava, että liian lähellä ei saa olla magnetoituvia aineita, esimerkiksi rautaa, eikä häiritsevän voimakkaita magneettikenttiä tuottavia sähkölaitteita.

Magnetometrit on yleensä säädetty mittaamaan magneettikentän muutos 10 sekunnin välein. Tällaisia kentän muutoksia mittaavia magnetometreja kutsutaan myös variometreiksi erotukseksi absoluuttimagnetometreista eli laitteista, jotka mittaavat kentän kokonaisarvon.

Mittaukset välitetään tosiaikaisesti Ilmatieteen laitoksen palvelimelle, jossa ne ovat heti tutkijoiden käytettävissä avaruussään seurantaan. Magneettisten häiriöiden määrästä voidaan arvioida myös todennäköisyyttä revontulien esiintymiselle: tähän perustuu Ilmatieteen laitoksen Auroras Now -palvelu. Tarkempaa tieteellistä tutkimusta varten havaintoverkon ylläpitäjät tarkastavat mittausaineiston ja poistavat siitä mahdolliset laitteiden toimintahäiriöiden tuottamat virheelliset arvot. Tarkastettu aineisto on yleensä saatavilla muutaman kuukauden viipeellä.

Hankasalmen magnetometriaseman mittalaitekojun sisältö. Vasemmalla itse magnetometri betonipylvään päässä. Oikealla A/D-muunnin ja lämpöpatteri.
Kuva: Tiera Laitinen.

 

Suomen magnetometriasemat ovat osa IMAGE-verkkoa, joka ulottuu Virosta Suomen, Ruotsin ja Norjan kautta Huippuvuorille. Suomessa ja Huippuvuorilla on myös useita revontulikameroita, joiden tuottamaa kuva-aineistoa voidaan vertailla magneettisiin havaintoihin.

Kullakin magnetometriasemalla on myös niin kutsuttu absoluuttipiste. Se maastoon merkitty kohta, jossa suoritetaan noin kerran vuodessa käsityönä erityisen tarkka magneettikentän mittaus eli absoluuttimittaus. Tätä mittausta käytetään aseman jatkuvatoimisen magnetometrin kalibroimiseen. Lisäksi absoluuttimittausten avulla seurataan Maan magneettikentän sekulaarimuutosta eli hidasta, vuosien ja vuosisatojen kuluessa tapahtuvaa muutosta, joka johtuu planeettamme sisäosissa kiertävien magneettikentän synnyttävien sähkövirtojen muutoksista. Näistä mittaustuloksista määritetaan muun muassa suunnistajien tarvitsema tieto erannosta eli magneettisen pohjoisen ja karttapohjoisen erosta.

Absoluuttimittauksia tehdään Suomessa viikoittain kahdessa paikassa, Ilmatieteen laitoksen Nurmijärven geofysiikan observatoriossa sekä Oulun yliopiston Sodankylän geofysiikan observatoriossa.

Tutkimuspäällikkö Kari Pajunpää suorittamassa magneettikentän absoluuttimittausta Muoniossa. Kuva: Tiera Laitinen.

Pellon magnetometriasema. Etualalla absoluuttipiste, jonka merkkinä on maahan valettu betonilevy. Levylle on pystytetty teodoliitti, jota käytetään magneettikentän tarkan suunnan määritykseen absoluuttimittausta tehtäessä. Taempana mittalaitekoju.
Kuva: Tiera Laitinen.

 

Katso myös: