Otsikon takana

Vieraskynä: Auringonpimennyksen valossa

15.5.2024 klo 12.42, kirjoittaja blogadmin
Kategoriat: Ilmiön takana , Vieraskynä

Demian Aaltonen

Pohjois-Amerikkaa villitsi täydellinen auringonpimennys tämän vuoden huhtikuun kahdeksantena päivänä. Tuhannet ihmiset kerääntyivät katsomaan harvinaista tapahtumaa, kun Kuu peittää Auringon muutamaksi minuutiksi ja saa koko taivaan tummumaan. Jokainen voi varmasti arvostaa tällaista dramaattista tapahtumaa, mutta tutkijat saattavat miettiä, mitä tieteellistä hyötyä siitä saataisiin.

Tämän vuoden auringonpimennys oli näkyvissä Meksikon, Yhdysvaltojen ja Kanadan alueella. Reitti, jolta täydellinen auringonpimennys voitiin nähdä, oli melko kapea. Reittiin kuului 13 osavaltiota, mutta hieman sen ulkopuolelta oli mahdollista havaita osittainen auringonpimennys.

Mikä on täydellinen auringonpimennys? Täydellisessä auringonpimennyksessä Kuu peittää Auringon kokonaan, jolloin hetkellisesti voidaan katsoa suoraan Aurinkoa kohti ilman suojalaseja. (Auringon suunnan ilmiöiden havaitsemissa on syytä mennä turvallisuus edellä — Ursan sivuilta löytyvät kattavat oheet Auringon havaitsemiseen turvallisesti.)

Ainoa asia, mitä Auringosta täydellisen pimennyksen hetkellä näkyy, on sen korona eli kaasukehä, ja mahdolliset kaasupurkaukset. Osittaisissa Auringon pimennyksissä Kuu ei kulje keskeltä Auringon kiekkoa, vaan se peittää Auringosta vain tietyn reunan.

Täydellinen auringonpimennys on ylipäätään mahdollinen vain, koska Maasta katsottuna Auringon ja Kuun näkyvä koko on suunnilleen sama, eli noin puoli astetta taivaasta. Täydellisiä auringonpimennyksiä on mahdollista nähdä noin kerran 18 kuukaudessa jossakin päin Maata. Suomessa seuraava täydellinen auringonpimennys kuitenkin näkyy vasta vuonna 2126.

Kun Kuu peittää Auringon, on mainio tilaisuus tarkkailla Auringon koronan sisempiä kerroksia. Korona on Auringon uloin kaasukehä, joka koostuu hyvin kuumasta ja harvasta kaasusta. Auringon koronassa esiintyy myös aurinkotuulia, jotka ovat Auringosta lähteviä hiukkasvirtoja. Koronan havaitseminen on normaaleissa olosuhteissa vaikeaa, koska Auringon pinta on niin kirkas, että se häiritsee estää havainnoinnin.

Tutkimuksissa onkin tavallisesti käytetty koronagrafia, eli laitetta, jolla peitetään Auringon kiekko näkyvistä, jotta voitaisiin havaita vain sen ulointa kaasukehää. Koronagrafeilla ei silti saada yhtä hyvää tulosta kuin täydellisistä auringonpimennyksistä. Täydellinen pimennys on erityisen tärkeä, jos halutaan tutkia koronan sisimpiä osia. Niissä tapahtuu tärkeitä Auringon prosesseja, joita halutaan ymmärtää paremmin.

Täydellisen auringonpimennyksen aikana on mahdollista koettaa saada vastauksia tärkeisiin kysymyksiin, kuten miten lämpö ja energia siirtyvät Auringosta aurinkotuuleen. Aurinkotuuli puolestaan aiheuttaa muutoksia jopa Maassa asti. Ne esiintyvät magneettikentän häiriöinä ja voivat jopa vaikuttaa teknologiaan kuten satelliitteihin. Maan kommunikaatiojärjestelmät, kuten GPS-paikannus ja radiosignaalit, ovat hyvin riippuvaisia satelliiteista, minkä takia on tärkeää ymmärtää ja ennustaa Auringon aktiivisuutta.

Aiemmista auringonpimennyksistä on jo saatu hyödyllistä tietoa. Vuonna 2017 Yhdysvalloissa oli täydellinen auringonpimennys. Sen aikana saatiin selville, miten auringonpimennys vaikutti Maan ilmakehään. Tutkimuksia tehtiin useita.

Yhdysvaltalaiset astronomit Phil Erickson, Bob Marshall ja Greg Earl ovat johtaneet tutkimuksia, joista on saatu hyödyllistä tietoa auringonpimennyksistä. Phil Ericksonin ryhmä mittasi Maan ionosfäärin muutoksia, jotka voivat vaikuttaa satelliitteihin tai muuhun teknologiaan. Ionosfääri on yksi yläilmakehän kerroksista, jossa merkittävä osa kaasusta on ionisoitunut. Mittauksissa huomattiin, kuinka ionosfääri oli riippuvainen Auringon säteilystä ja ilmakehän alemmista kerroksista. Tutkimuksessa huomattiin pimennyksen kulkeman reitin vaikuttavan elektronitiheyksiin ionosfäärissä jopa noin tuhannen kilometrin päässä kulkureitistä.

Vuoden 2017 auringonpimennyksen aikana Bob Marshallin johtama ryhmä teki myös tutkimuksen liittyen ionosfäärin muutoksiin pimennyksen aikana. Tutkimuksessa tarkasteltiin hyvin matalataajuisia radioaaltoja ionosfäärin matalissa ja harvemmissa osissa. Tutkimuksessa huomattiin, että ionosfäärin muutokset voivat vaikuttaa radioaaltoihin jopa aivan matalimmilla taajuuksilla.

Greg Earlen tutkimuksessa taas todettiin, kuinka aurinkotuulen suunnan ja nopeuden muuttumisen tarkkailulla voidaan selittää ionosfäärin muutoksia. Tämän avulla voidaan ymmärtää paremmin auringonpimennyksen aiheuttamia äkkinäisiä muutoksia ilmakehässä.

Myös Nasa suunnitteli eri tapoja tutkia tämän vuoden auringonpimennystä. Tutkimusta ionosfäärin yhteydestä Aurinkoon ja satelliitteihin jatketaan Nasan miehittämällä lentokoneella. Siinä on monia eri instrumentteja auringonpimennykseen liittyvää tutkimusta varten.

Lentokoneen tutka lähetti korkeataajuisia radiosignaaleja ja kuunteli niiden heijastumista kaikuluotaimen tavoin määrittääkseen, kuinka voimakkaasti varautunut ionosfääri on. Lentokoneen muihin tehtäviin kuului kuvata auringonpimennystä kameroilla, joilla on hyvin korkea erotuskyky. Kuvia otettiin eri taajuuksilta ja niitä pyrittiin saamaan Auringon ympärillä olevasta pölykiekosta ja mahdollisista asteroideista, jotka saattavat kiertää Aurinkoa sen lähellä.

Lentokonetta käytettiin myös koronan kuvaamiseen. Lentämällä nopeasti pimennyksen reittiä pitkin pyrittiin maksimoimaan aika, jolloin Aurinko on Kuun täydellisessä varjossa.

Nasalla oli myös kunnianhimoinen projekti laukaista kolme rakettia peräkkäin auringonpimennyksen aikana. Näillä pyrittiin selvittämään, kuinka äkillinen pimeneminen vaikuttaa Maan ilmakehän ylimpiin osiin. Raketit laukaistiin 35 minuuttia ennen pimennystä, yksi sen aikana ja yksi 35 minuuttia pimennyksen jälkeen. Jokaisessa raketissa oli neljä instrumenttia, joilla pyrittiin mittaamaan muutoksia sähkö- ja magneettikentissä sekä ilmakehän tiheydessä ja lämpötilassa.

Auringonpimennys ei ole pelkästään muutaman minuutin spektaakkeli jokaiselle, vaan se antaa myös ainutlaatuisen tilaisuuden tutkimukselle. Viimeisimmän pimennyksen jäljiltä Auringosta ja maan ilmakehästä saadaan jälleen uutta tietoa, kunhan tutkijat saavat tuloksensa julkaistua.

Kirjoittaja on fysikaalisten tieteiden kandiohjelman opiskelija Helsingin yliopistossa.

Teksti on kirjoitettu osana Helsingin yliopiston opintojaksoa Kerro tähtitieteestä (Työelämätaidot II), jossa opiskeltiin tähtitieteen popularisointia ja yleistajuisten tekstien tuottamista. Ursa julkaisee kurssin harjoitustöiden parhaimmistoa.