Esitelmä auringonpilkuista

Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli 3.4.2007 vuorossa esitelmä auringonpilkuista. Professori Hannu Koskinen esitelmöi aiheesta "Aurinko uuden pilkkujakson alussa" Kirkkonummen koulukeskuksessa. Helsingin yliopiston Vapaan sivistystyön toimikunta rahoitti esitelmän. Esitelmällä oli 48 kuulijaa.

Klikkaa kuvaa!
Professori Hannu Koskinen esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto.

Aurinko on paistanut luotettavasti yli 4,5 miljardia vuotta ja tulee paistamaan vielä useita miljardeja vuosia. Lyhyemmällä aikavälillä Auringossa kuitenkin tapahtuu jatkuvasti muutoksia, joista kaikkein tunnetuimpia lienevät auringonpilkut. Juuri nyt Aurinko on uuden noin 11 vuotta kestävän pilkkujakson alusssa. Hannu Koskinen kertoi esitelmässään, mitä auringonpilkut ovat ja mitä niiden taustalla olevista tapahtumista Auringon sisällä oikein tiedetään.

Hannu Koskinen on Helsingin yliopiston avaruusfysiikan professori ja Kumpulan avaruuskeskuksen johtaja. Aurinko on hänen suosikkitähtensä monestakin hyvästä syystä. Ensinnäkin se paistaa päivällä ja lämmittää mukavasti. Aurinko ja sen vaikutukset Maassa ja Maan lähiavaruudessa ovat myös hyvin kiehtova ja haastava tutkimuskohde, sillä Auringosta voidaan tehdä paljon täsmällisempiä havaintoja kuin muista tähdistä.

SOHO-luotaimen esitelmäpäivänä ottama kuva Auringosta.

Tahroja Auringossa

Kaukoputki keksittiin 1600-luvun alussa. Galileo Galilei löysi n. vuonna 1610 Auringosta mustia tahroja. Näillä auringonpilkuilla oli myös muita samanaikaisia löytäjiä, mm. Christoph Scheiner, Johannes ja David Fabricius sekä Thomas Harriot. Pilkkujen löytäminen soti kirkon käsityksiä vastaan, jonka mukaan Aurinko oli täydellinen pallo.

Auringonpilkku koostuu kahdesta osasta, sisempänä on musta umbra jota ympäröi vaaleampi penumbra. Pilkku on ympäristöään viileämpi alue, sen alueella lämpötila on noin 1500 astetta ympäristöään kylmempi.

Heinrich Schwabe osoitti v. 1848 että auringonpilkut esiintyvät keskimäärin noin 11 vuoden jaksoissa. Jaksojen pituudet vaihtelevat jopa useita vuosia. Pilkkujen määrä vaihtelee myös suuresti.

Tällä hetkellä eli huhtikuun alussa v. 2007 pilkkuja ei juurikaan ole. Esitelmöitsijä esitti samana aamuna otetun SOHO-satelliitin kuvan, jossa ei näkynyt ainuttakaan pilkkua.

Klikkaa kuvaa!
Professori Koskisen esitelmää kuunteli 48 henkeä. Kuva Seppo Linnaluoto.

Aurinko

Aurinko syntyi 4,6 miljardia vuotta sitten. Se syntyi kun edellisten sukupolvien tähtien räjähdysten uusilla alkuaineilla rikastama kaasupilvi romahti gravitaationsa vaikutuksesta ja aurinkokunta muodostui.

Auringon etäisyys Maasta on 150 miljoonaa km. Auringon massa on kaksi miljardia triljoonaa tonnia eli 330.000 kertaa Maan massa. Auringon halkaisija on 1,4 miljoonaa km eli 109 kertaa Maan halkaisija. Kuun etäisyys Maasta on vajaat 400.000 km eli Aurinko on paljon sitä suurempi.

Auringon keskipisteessä lämpötila on yli 15 miljoonaa astetta. Aurinko tuottaa siellä energiansa siten että vety muuttuu heliumiksi. Neljä miljoonaa tonnia ainetta muuttuu joka sekunti energiaksi.

Energia siirtyy kohti pintaa alkuun säteilemällä. Se on kuitenkin hyvin hidasta, matka-aika on 10 miljoonaa vuotta. Lähempänä pintaa alkaa konvektio. Siinä kuuma kaasu nousee ylös ja viileä kaasu painuu alas. Se on hyvin tehokasta. Mekanismi on hieman samanlainen kuin kiehuvassa kattilassa.

Muutaman sadan kilometrin paksuisessa fotosfäärissä Auringon kaasu muuttuu lopulta läpinäkyväksi ja säteily pääsee valon nopeudella ympäristöön. Fotosfäärin lämpötila on enää noin 5500 astetta.

Klikkaa kuvaa!
Kuva Seppo Linnaluoto.

Auringolla on magneettikenttä

Nykytekniikka mahdollistaa "katsomisen" Auringon sisään, koska Aurinko värähtelee. Tähän on ennenkaikkea antanut mahdollisuuden vuodesta 1995 avaruudessa ollut SOHO-luotain. Auringon viiden minuutin jaksoissa tapahtuvat värähtelyt löydettiin vuonna 1960. Niitä opittiin analysoimaan 1975.

Auringonpilkun alueella jokin estää kuumaa kaasua nousemasta Auringon pinnalle. Mutta mikä?

George Hale löysi magneettikentän 1908 nimenomaan auringonpilkuista Zeemanin ilmiön avulla.

Auringon magneettikenttä on monimutkainen. Auringolla on koko pallon laajuinen heikko poloidaalinen magneettikenttä ja siinä on voimakkaita vaihteluja.

Auringon dynamo monistaa olemassaolevaa kenttää. Siinä liike-energia muuttuu magneettiseksi energiaksi vähän kuten polkupyörän dynamossa.

Syklin alussa (minimissä, kuten nyt) magneettikentällä on selvät navat eli kenttä on ”poloidaalinen” (koko Auringon laajuinen). Koska Aurinko päiväntasaajan seuduilla pyörii ympäri nopeammin kuin napaseuduilla, magneettikenttä pyrkii kiertymään Auringon ympäri.

Auringon konvektiovirtaus työntää kaasua ja mangeettivuota ylöspäin, kenttä pullahtaa pintaan ja syntyy auringonpilkkupari. Tilanne on eniten tällainen pilkkumaksimin aikaan, seuraavan kerran noin vuonna 2011.

Tämän jälkeen kenttä palaa poloidaaliseksi, mutta etelä-ja pohjoisnavat ovat vaihtaneet paikkaa. Paluu takaisin alkuperäiseen kestää 22 vuotta. Tämä on Auringon magneettinen jakso, jota nimitetään Halen jaksoksi.

Minimiä seuraavan pilkkujakson alussa auringonpilkut ovat korkeilla Auringon leveyspiireillä. Siitä ne siirtyvät kohti Auringon ekvaattoria, jota ne lähestyvät seuraavassa minimissä. Muotonsa perusteella kuvaa nimitetään perhosdiagrammiksi.

Klikkaa kuvaa!
Auringonpilkkuryhmä.

Geomagneettiset häiriöt

Kuinka Auringon magnetismi voi vaikuttaa maapallon geomagneettisiin häiriöihin ja revontuliin?

Auringon näkyvän pinnan (fotosfäärin) lämpötila on vain 4000-6000 astetta. Sen ulkopuolella on kuuma mutta hyvin ohut korona, jonka lämpötila on 1-2 miljoonaa astetta. Se laajenee koko aurinkokuntaan aurinkotuulena.

Aurinkotuuli puhaltaa jatkuvasti. Se kuljettaa mukanaan Auringon magneettikenttää. Aurinkotuulen nopeus, tiheys, lämpötila ja magneettikenttä vaihtelevat suuresti. Aurinkotuuli siirtää Auringon ilmakehän myrskyt kaikkialle aurinkokuntaan, myös Maahan. Tätä nimitetään avaruussääksi.

Vaikuttaako Aurinko sitten ilmastonmuutokseen? On totta, että Aurinko on poikkeuksellisen aktiivisessa tilassa. Mutta kyllä ilmakehän hiilidioksidin nopea lisääntyminen 1960-luvulta lähtien sopii paljon paremmin yhteen nykyisen nopean lämpenemisen kanssa.

Lopuksi esitelmöitsijä kertoi viime vuonna avaruuteen lähetetyistä STEREO- ja Hinode-luotaimista ja näytti niiden ottamia ensimmäisiä kuvia. Seuraava eurooppalainen aurinkoluotain on Solar Orbiter, joka on tarkoitus lähettää avaruuteen vuonna 2015.

Esitelmöitsijä päätti luentonsa kreikkalaisen Anaksagoraan vuonna 459 eaa. lausumiin sanoihin: "Elämän tarkoitus on Auringon, Kuun ja taivaan tutkiminen".

Seuraavana Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa on vuorossa tutkija Mika Kokko Helsingin yliopiston Tähtitieteen laitokselta. Hänen aiheensa on Maankaltainen elämä maailmankaikkeudessa. Esitelmä on tiistaina 8.5. klo 18.30 ja paikka on Kirkkonummen Koulukeskuksen C-talon ruokala, jonne käynti on pihan puolelta. Vapaa pääsy, tervetuloa!

Seppo Linnaluoto