Revontulet -ennustaminen ja kuvaus

Revontulet, Yleinen 3.9.2019 0 Matti Helin

Matti Helin

Revontulet ovat monelle yötaivaan alla oleskeelle tuttu näky. Miten ne syntyvät? Aiheuttaako pakkanen revontulet? Voiko tulia edes ennustaa?

Auringon pinnalta puhaltuu jatkuvasti hiukkasia. Tätä kutsutaan aurinkotuuleksi. Auringosta lentävien protonien ja elektronien nopeus on tavallisesti noin 300 kilometria sekunnissa ja tiheys Maan kohdalla suunnilleen viisi hiukkasta kuutiosenttimetrissä. Välillä aurinko eri syistä ryöpsäyttää hiukkasia reilummalla nopeudella ja tiheydellä. Näiden ansiosta revontulia näkyy muuallakin kuin napa-alueilla.

Artikkelissa käymme läpi revontulten syntyprosessia, mistä ennustukseen tarvittava data saadaan ja lopulta, miten revontulia kuvataan.

Revontulten voimakkuus ja Kp -luku

Revontulien voimakkuutta kuvataan Kp -luvulla, joka on yhdeksänportainen. Kp 5 on raja, jonka jälkeen voidaan puhua revontulimyrskystä. Kp 5 on sama kuin G1, Kp 6 on G2 ja niin edelleen.

Kp -luvut kartalla. Kuva: Tampereen Ursa ry / Revontulet

Kartalla näkyvä Kp -luku on arvo, joka vähintään täytyy saavuttaa, jotta havaintopaikalla näkyisi revontulia 50% todennäköisyydellä. Eli jos Kp luku on 5, on Helsingin korkeudella 50% mahdollisuus nähdä revontulia.

Kokemus on kuitenkin osoittanut, että Kp luvun ollessa jopa kaksi yksikköä pienempi, voi revontulia silti nähdä havaintopaikalla. Tällaiset tulet näkyvät tyypillisesti hyvin matalalla pohjoishorisontissa, eivätkä näytä kovin kirkkailta.

Kulloisenkin päivän Kp -kuvun löytää esimerkiksi Solarham -sivustolta.

Revontulimyrskyjen synty

Revontulimyrskyt johtuvat suurilta osin joko koronan massapurkauksista tai koronan aukon aurinkotuulesta. Muitakin syntytapoja on, esimerkiksi heliospheric current sheet, mutta näiden ennustaminen on toistaiseksi epävarmaa, joten tässä artikkelissa keskitymme kahteen suurimpaan revontulimyrskyjä synnyttävään ilmiöön.

Koronan massapurkaus ja sen ominaispiirteet

Koronan massapurkaukset (CME) liittyvät auringonpilkkuihin ja niitä tapahtuukin eniten auringonpilkkumaksimin aikaan. Näissä usein roihupurkausten aiheuttamissa massapurkauksissa voi avaruuteen lennähtää jopa kymmeniä miljardeja tonneja ainetta. Samoin kuin koronan aukon tuuli, koronan massapurkaukset kuljettavat myös auringon magneettikenttää mukanaan.

Satelliittimittareissa lähestyvä massapurkaus näkyy kätännössä samanaikaisella tiheyden ja nopeuden kasvulla. Tyypillisesti koronan massapurkaukselta kestää saapua Maahan noin 1,5-5 päivää.

17.3.2015 koronan massapurkauksen saapuminen.

Koronan massapurkauset aiheuttavat voimakkaimmat revontulimyrskyt, jopa Kp 9 / G5.

Koronan aukon nopea aurinkotuuli ja sen tunnusomaiset piirteet

Koronan aukko on viileämpi alue Auringon koronassa, jossa Auringon magneettikentän kenttäviivat ovat auki ja hiukkasvirta pääsee vapaasti lennähtämään avaruuteen. Koronan aukot ovat yleisempiä auringonpilkkuminimin aikaan ja tällöin merkittävin revontulimyrskyjen lähde. Koronan aukon aiheuttamat revontulimyrskyt eivät ole yhtä voimakkaita kuin koronan massapurkausten, mutta parhaimmillaan voivat kyllä nousta kategoriaan G3-G4.

Koronan aukon aurinkotuulen nopeus vaihtelee, ollen yleensä noin 500-700 km/s. Koronan aukon nopea tuuli työntää edessään olevan hitaamman aurinkotuulen hiukkaset kasaan, jolloin aurinkotuulen tiheys nousee nopeasti noin 20-50 hiukkaseen kuutiosenttimetrillä. Tätä tihentymää kutsutaan myös nimellä CIR (Co-rotating interaction region) Tiheys laskee yleensä muutamien tuntien kuluessa, jonka jälkeen varsinainen koronan aukon aurinkotuuli alkaa puhaltamaan.

Saapuvan koronan aukon aurinkotuulen vaikutus. Ensin tiheys nousee, sitten putoaa ja samalla nopeus nousee

CIR ja muutama tunti sen jälkeen ovat yleensä parhaimmat ajat revontulien näkymiseen. Tämä siksi, koska tällöin BZ -arvo on suosiollinen. Koronan aukon aurinkotuuli voi vaikuttaa useita päiviä. Suuret koronan aukot voivat jatkaa elinkaartaan useiden auringonpyörähdysten ajan.

BZ ja sen merkitys

BZ, eli interplanetaarisen magneettikentän maapallon kiertoradan tasoon nähden kohtisuorassa oleva komponentti on koronan aukon aurinkotuulen tai koronan massapurkauksen tullessa rauhaton ja voi saavuttaa suuriakin negatiivisia arvoja. Aurinkotuulen mukana ei nimittäin saavu pelkkiä hiukkasia, vaan myös auringon magneettikenttää (IMF , Interplanetaarinen magneettikenttä).

Miten BZ sitten vaikuttaa revontulien syntyyn? Kun BZ -lukema on negatiivinen, tarkoittaa se yksinkertaistettuna sitä, että tällöin aurinkotuulen hiukkaset pääsevät helpommin Maan magneettikentän läpi. Mitä suurempi negatiivinen BZ on, sitä parempi. Tästä lisää seuraavassa kappaleessa.

Revontulimyrskyn saapumisen seuranta käytännössä, esimerkkitapaus

Koska seuraava revontulimyrsky saapuu? Alustava tieto kannattaa hakea esimerkiksi sivustolta SPACE WEATHER PREDICTION CENTER ,Tampereen Ursan revontulisivulta tai Spaceweather.comista.

Viimeksi mainitulta sivustolta löytyy esimerkiksi kuva tämänhetkisestä koronan aukkotilanteesta ja arvio, koska aukkotuuli saavuttaa Maan:

Myös tieto koronan massapurkauksista ja arvioidusta saapumisesta Maan kohdalle löytyvät yllä olevilta sivustoilta.

Kun tiedetään koska suunnilleen koronan aukon aurinkotuuli tai massapurkauksen materiapilvi on saapumassa, voidaan aloittaa tarkempi seuranta. Tähän käytetään satelliittidataa, jota löytyy useilta eri sivustoilta, tässä esimerkkinä kaksi:

Jemma.mobi

Virmalised.ee

Data saapuu aurinkotuulta tutkivilta satelliiteilta ACE ja DSCOVR, Ne sijaitsevat noin 1,5 miljoonan kilometrin päässä Maasta. Aurinkotuuli tai massapurkaus saavuttaa satelliitit noin 0,5-2 tuntia ennen saapumistaan Maahan. Tämä viive auttaa ennustamaan, koska kannattaa odottaa revontulia näkyviksi.

Kun ollaan nähty, että aurinkotuulen arvot ovat lähteneet kehittymään oikeaan suuntaan, esimerkiksi aurinkotuulen nopeus on kasvanut huomattavasti, voidaan olettaa, että revontulia alkaa näkymään lähiakoina. Tässä vaiheessa tärkein yksittäinen seurattava arvo on BZ.

Katsotaan esimerkiksi Virmalised.ee -sivustolta kuvaajaa:

(1) Kuvaajassa Maa esitetään vihreällä pystyviivalla

(2) Tässä kohdassa BZ laskee reilusti

(3) Viive, eli kuinka kauan täytyy odottaa, että bz lasku näkyy Maan kohdalla , tässä tapauksessa viive on noin 1 tunti 15 minuuttia (valkoinen pystyviiva 15 minuuttia).

Eli kun nähdään, että Bz laskee reilusti, on meillä noin tunti aikaa valmistautua. Tämä riittää usein ajomatkaan havaintopaikalle tai vaikkapa eväiden syöntiin ja kameran akun tarkistamiseen.

Revontulimyrskyyn liittyy paljon muutakin seurattavaa, mutta lyhyesti, kun tiedät, että joko aurinkotuuli tai koronan massapurkaus on saavuttanut Maan, seuraa BZ -arvoa.

Voit myös virtuaalisesti seurata revontulia. Esimerkiksi Tampereen Ursa ylläpitää revontulikameraa, samoin kun Hankasalmen observatorio.

Revontulten valokuvaus

Revontulien valokuvaus on periaatteessa helppoa hommaa. Tarvitset kameran, josta voit säätää aukkoa, herkkyyttä ja suljinaikaa. Lisäksi jalusta on ehdoton. Parhaiten repojen kuvaamiseen soveltuvat niin sanotun täyden kennokoon kamerat ja valovoimaiset, mielellään f2,8 tai paremmat, optiikat.

Kameran säädöt

Kun kamera on asetettu tukevasti jalustalle, on aika säätää kamera. Ensinnäkin, automaattitarkennuksella harvoin tekee mitään. Tarkennus hoidetaan käsin. Helpoimmiten tämä onnistuu kun laitetaan kameran takanäyttö (live view) päälle, kohdistetaan kamera Kuuhun, kirkkaaseen tähteen tai kaukaiseen linkkimaston valoon ja asetetaan tarkennus paikalleen.

Kuvausmoodi vaihdetaan manuaalille (M) ja asetetaan aukko niin suureksi kuin mahdollista, useimmissa optiikoissa sen ollessa f:2,8 tai 3,5. Mitä pienempi luku, sitä parempi Esimerkiksi f:1,4 on valovoimaisempi kuin f:5,6.

Suljinaika kannattaa aluksi laittaa vaikkapa kymmeneen sekuntiin. Iso -herkkyys säädetään aluksi noin arvoon 1600. Viimeisenä säätönä on valkotasapaino. Se kannattaa asettaa hehkulampulle, jos kuvataan lähellä katuvalaistusta tai alueella, jossa on muuten runsaasti valosaastetta. Valosaasteettomissa paikoissa kannattaa kokeilla myös auringonvalo -asetusta.

Laukaisin kannattaa asettaa parin sekunnin viiveelle, ettei kamera tärähdä.

Tiedostomuoto tulee olla aina raw eli raakakuva. Sen säätövara on jpg -kuvaa selvästi laajempi.

Sitten vaan kuvaamaan. Jos revontulet ovat kirkkaita ja nopealiikkeisiä, kannattaa suljinaikaa lyhentää. Joskus jopa sekunnin valotus riittää, mutta tällaisia kertoja ei (valitettavasti) usein tule vastaan. Talviaikaan kuutamoöinä herkkyyttä voi laskea, ettei lumihanki pala puhki.

Hyvä niksi on myös kantaa mukana muutamaa kemiallista kädenlämmitintä ja tarranauhaa. Optiikka voi joko kostua tai pakkasöinä huurustua. Optiikkaan kiinnitetty kädenlämmitin estää tämän murheen.

Toivottavasti tämän artikkelin avulla revontulien näkeminen ja kuvaaminen helpottuvat. Ai niin, ja pakkasella ei ole revontuliin muuta yhteyttä kuin se, että talvisin selkeinä öinä on kylmä. Eli laittakaahan vaatetta päälle ennen kuin lähdette yön selkään.