Matti Helin
Tammikuun aamu. Sää on lauhtunut ja reipas tuuli käy luoteesta. Auringonnousuun on vielä vähän aikaa, mutta silti, auringonnousun suunnalla näkyy valaistuja pilviä. Valkoisia, teräviä juovia ja värikkäitä, hieman pallomaisia, helmiäisvärisiä pilviä. Taivaanranta leiskuu räikeän oranssina. Helmiäispilvet ovat saapuneet.
Helmiäispilvet ovat saaneet nimensä niiden kiiltävästä ja helmiäisen väristä ulkonäöstä. Toisaalta, helmiäispilvet voivat myös olla hyvinkin värittömiä, muistuttaen paljon valaisevia yöpilviä.
Helmiäispilvet jaotellaan vesijäähelmiäisiin sekä happohelmiäisiin. Myös helmiäisrusko sekä osaltaan Bishopin rengas kuuluvat samaan ilmiöperheeseen.
Helmiäispilvien synty
Helmiäispilvien syntyyn liittyy useita tekijöitä. Ensinnäkin niiden muodostuminen edellyttää erityisen kylmiä olosuhteita yläilmakehässä. Helmiäispilvet muodostuvat ilmakehän yläosassa, stratosfäärin ja mesosfäärin rajalla, jossa lämpötila voi olla jopa -80 °C tai kylmempi. Lisäksi tarvitaan vuoristoja.
Täällä Suomessa nähtävät helmiäispilvet syntyvät, kun syvä matalapaine törmää Skandien vuoristoon. Stratosfäärissä on noin 60 leveysasteen pohjoispuolella kuiva napapyörre noin 10-80 kilometrin korkeudessa, missä lämpötila voi talvella olla noin−80 °C.
Vuoristot kohdatessaan ilmavirtaukseen syntyy vuoristoaaltoja. Virtaus vuoriston yli saa aikaan paineaallon, jonka takia stratosfäärissä lämpötila laskee normaalia alemmas, mikä saa siellä ennestään olevan kosteuden härmistymään jääkiteiksi, jotka muodostavat helmiäispilviä.
Happohelmiäispilvien syntytapa on hieman vesijäähelmiäisistä poikkeava. Niiden syntyyn on osallisena rikkihappo. Rikkihappoa yläilmakehään syntyy muun muassa tulivuorenpurkausten, metsäpalojen sekä ihmisen toiminnan seurauksena. Normaalisti ultraviolettisäteily hajottaa sen, mutta talvisin napa-alueelle ei aurinko pääse paistamaan, joten happoa alkaa kertymään. Rikkihappo hajottaa otsonia ja tästä syystä kevättalvella maanpinnalle saapuvan UV-säteilyn määrä onkin korkeampi.
Ulkonäkö
Vesijäähelmiäsille tyypillistä ovat pastellinsävyiset ja toisinaan erittäin voimakkaat värit. Värien syntymekanismi on sama kuin väripilvillä, eli kyseessä on valon diffraktio pienissä hiukkasissa. Vesijäähelmiäisien väri ei kuitenkaan muodostu vesihöytyssä, vaan pienissä jääkiteissä.
Happohelmiäiset taas muodostuvat rikkihapon ansiosta. Niiden väri on tyypillisesti valkoinen tai ilta- tai aamuruskon värjäämä. Ulkomuodoltaan happohelmiäiset ovat melko paljon yöpilvimäisiä, eli vaakasuoria juovia.
Helmiäispilviä voi näkyä keskellä päivää, mutta ne ovat tuolloin melko vaatimattomia. Myös öisin helmiäispilviä, etenkin vesijäähelmiäisiä, on nähty. Kuu helpottaa näiden näkymistä.
Helmiäispilviin liittyvät muut ilmakehän ilmiöt
Helmiäispilviä muodostavat hiukkaset aiheuttavat pilvien lisäksi monia muitakin ilmiöitä. Esimerkiksi voimakkaita ruskoja.
Helmiäisrusko
Helmiäispilviin liittyy hyvin usein helmiäisrusko. Rusko on sävyltään usein hieman violettiin taittuva ja voi olla erittäin intensiivinen. Rusko voi myös esiintyä erillään helmiäispilvistä, eli jos yläilmakehän olosuhteet ovat suotuisat, eikä taivaalla näy selvästi vesijää- tai happohelmiäisiä, voi taivasta kuitenkin koristaa voimakas rusko.
Rusko voi näkyä koko taivaan laajuudelta. Voimakkaan ruskon aikana kannattaa seurata taivasta vielä reilusti auringonlaskun jälkeenkin, sillä vastapäätä aurinkoa voi taivas olla ruosteenpunainen.
Jos taivaalla on alapilviä, voivat niiden varjot langeta ruskoon. Nämä hämäränsäteet voivat olla erityisen näyttäviä ja jatkua pitkälle, lähes halki koko taivaan.
Bishopin rengas
Päivällä taivaalta voi myös bongata niin sanotun Bishopin renkaan. Tämä sinertävän harmaa rengas näkyy Auringon ympärillä. Sen aiheuttaa pienet aerosolit, joissa auringonvalo siroaa. Tämä muodostaa Auringon ympärille laahan, melko himmeän, harmahtavan kehän.
Kuva: Jani Päiväniemi
Helmiäispilvien ennustaminen
Lämpötilan täytyy olla noin -70 astetta tai matalampi suunnilleen 20-25 kilometrin korkeudessa. Ilmavirtaus tulisi Suomea ajatellen olla lännestä tai luoteesta, sillä Skandien vuoristo sijaitsee sillä suunnalla.
Yläilmakehän lämpötiloja voi tarkkailla esimerkiksi Wyomingin yliopiston sivuilta. Kartalta tulisi valita Suomen, Ruotsin tai Norjan luotauspisteet. Eli, klikkaa jotain kartalla olevia sinisiä paikkamerkkejä. Sitten, odota hetkinen.
Linkistä avautuva sivu voi aluksi näyttää melko sekavalta, mutta sen lukeminen on onneksi helppoa. Linkistä aukeneva taulukko näyttää tältä:
Kaksi tärkeintä saraketta ovat HGHT m ja TMP C. Skrollaa taulukkoa alaspäin niin kauan, että HGHT m on noin 20000-25000. Tämä on korkeus, eli ollaan noin 20-25 kilometrissa. Lämpötilan, eli TMP C tulee helmiäispilviä ajatellen olla -70 tai matalampi, kuten seuraavassa esimerkkikuvassa:
Lähteet:
https://scied.ucar.edu/image/polar-stratospheric-clouds#:~:text=There%20are%20two%20distinct%20types,clouds%20contain%20only%20water%20ice.
https://cloudatlas.wmo.int/en/nitric-acid-and-water-polar-stratospheric-clouds.html
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032063310001583
https://www.ilmatieteenlaitos.fi/ilmakeha-abc?term=Helmi%C3%A4ispilvet
https://weather.uwyo.edu/upperair/bufrraob.shtml
