Revontulten ennustaminen

Revontulten perimmäinen energianlähde on Aurinko, joten sinne on katse suunnattava, jos niiden esiintymistä haluaa ennustaa. Aurinko syytää avaruuteen sähkömagneettisen säteilyn (eli lämpösäteilyn, näkyvän valon, ultaviolettisäteilyn ja röntgensäteilyn) lisäksi myös hiukkasia. Säteilyn voimakkuus ja hiukkasvuon tiheys ja nopeus vaihtelevat, ja revontulien esiintymistodennäköisyys nousee Auringon aktiivisuuden kasvaessa.

Aurinko levittää ympäristöönsä jatkuvasti varattuja hiukkasia (elektroneja ja protoneja). Tätä hiukkasvirtausta kutsutaan aurinkotuuleksi. Sen puuskat aiheuttavat revontulia ja muita avaruussääilmiöitä. Aurinkotuulen puuskaisuuden tiedetään vaihtelevan 11 vuoden jaksoissa, ja sillä on selvä yhteys Auringon pinnalla esiintyvien auringonpilkkujen lukumäärän vaihteluihin. Yksittäiset puuskat liittyvät Auringon kaasukehässä eli koronassa tapahtuviin suuren mittakaavan prosesseihin (koronan aukkoihin ja massa- ja soihtupurkauksiin).

Auringon pinnan tarkkailulla on siis revontulten ennustamisessa keskeinen rooli: kun tiedetään puuskan lähteneen Auringon pinnalta, voidaan ennakoida sen saapuminen 1–2 päivän kuluttua Maan lähiavaruuteen. Lisävarmistuksena voidaan vielä käyttää Maan ja Auringon välissä olevien satelliittien aurinkotuulihavaintoja. 

Luotettavien ennusteiden tekemiseen ei kuitenkaan pelkkä Auringon havainnointi riitä. Aurinkotuulen ja Maan magneettikehän vuorovaikutusilmiöt ja magneettikehän sisäiset prosessit määräävät nimittäin viime kädessä sen, miten tehokkaasti puuska pystyy revontulia synnyttämään. Nämä ilmiöt tunnetaan pääpiirteittäin ja niitä osataan jo mallintaa tietokonesimulaatioinkin, mutta jotkut yksityiskohdat vaativat vielä lisätutkimusta.

Ennusteiden luotettavuuden kannalta edistysaskeleet tämän alan tutkimuksessa ovat ensiarvoisen tärkeitä, mutta ennusteita on saatu parannettua myös erilaisten keinoälymenetelmien kehittymisen myötä. Tutkimuksen tueksi kerättyjä maan pinnalta ja satelliiteista käsin tehtyjä havaintoja voidaan käyttää esimerkiksi neuroverkkojen opettamiseen ja niiden kautta helppokäyttöisten ennustemenetelmien kehittelyyn.

Voimakkaiden revontulimyrskyjen esiintymisen kannalta tärkeitä ovat auringonpilkkujen lukumäärä ja sen vaihtelu, purkaukset Auringon pinnalla sekä erityisesti nopeat aurinkotuulen virrat. Nopeat virtaukset ovat peräisin Auringon pinnan alueilta, joita kutsutaan koronan aukoiksi. Koronan aukko säilyy pitkään samalla kohdalla Auringon pinnalla, joten nopean aurinkotuulen aiheuttamilla komeilla revontulimyrskyillä on taipumus toistua noin 27 päivän (Auringon pyörähdysjakso) välein.

Aurinkoa tarkkailevat jatkuvasti Maan ja Auringon välissä sijaitsevat SOHO ja ACE -satelliitit (noin 1 200 000 km:n etäisyydellä Maasta). SOHOn avulla voidaan tarkkailla auringonpilkkujen esiintymistä sekä Auringon pinnalta lähteviä soihtupurkauksia ja koronan massapurkauksia. Kun purkausten synnyttämät häiriörintamat ohittavat satelliitit, voidaan mitata niiden aiheuttamia Auringon magneettikentän ja aurinkotuulen nopeuden ja tiheyden vaihteluja. Sähkömagneettinen säteily kulkee Auringosta maahan 8 minuutissa, hiukkaspurkauksilta samaan matkaan kuluu aikaa muutama päivä. SOHOn ja ACEn havaisemalta häiriörintamalta kuluu noin tunti, kun se etenee satelliiteilta Maan luokse.

Aurinkotuulen puuskat aiheuttavat häiriöitä Maan magneettikentässä. Häiriöjaksoja kutsutaan magneettisiksi myrskyiksi ja ne kestävät tyypillisesti muutamasta tunnista (alimyrsky) muutamiin päiviin. Revontulia esiintyy eritoten magneetisten myrskyjen aikaan, joten eri puolilla maapalloa tehdyillä magneettikenttämittauksilla on revontuliennusteita laadittaessa tärkeä rooli. Erityisesti, mitä voimakkaampi myrsky on, sitä matalammilla leveysasteilla revontulia nähdään.

 Lisätietoa avaruussäätilasta ja revontuliennusteita

Auroras Now

Auroras Now tarjoaa tuoreimpia havaintoja revontulista ja Maan magneettisuudesta.

Kuva: Mikko Syrjäsuo

Taivaanvahti

Ursan Taivaanvahti-palvelussa on harrastajien havaintoja ja valokuvia revontulista sekä muista taivaan ilmiöistä. Voit myös jättää sinne oman havaintokertomuksesi.