Suomalaiset harrastajat löysivät uuden revontuli-ilmiön, katsottavissa timelapse-videolla - Tiede | HS.fi
Suomalaiset harrastajat löysivät uuden revontuli-ilmiön, katsottavissa timelapse-videolla
Aaltomaiset revontulet havaittiin, kun harrastajat luokittelivat tutkijoiden kanssa revontulibongaajien kuvia.
Nyt toistetaan: Revontulien loistetta kuvattuna Savojärvellä
Julkaistu: 29.1. 6:00 , Päivitetty: 29.1. 9:17
Suomalaiset revontulien harrastajat ovat löytäneet yhdessä suomalaisten avaruustutkijoiden kanssa uuden revontulityypin. Harrastajat saivat nimetä sen.
He valitsivat ilmiölle nimeksi dyyni sen muodon mukaan. Revontulissa näkyy joskus vihertävä, tasainen aaltokuvio. Se on kuin raidallinen pilviharso tai dyynit hiekkarannalla.
Tähtitieteen harrastajakuvaaja Kari Saari kuvasi revontulten dyyni-ilmiön syksyllä 2018 Savojärvellä Varsinais-Suomessa. Raidallinen harso muistuttaa dyynejä hiekkarannalla. Siitä ilmiön nimi. (KUVA: Kari Saari)
Dyynit ovat noin sadan kilometrin korkeudessa hyökyviä happiatomien aaltoja. Auringosta Maan suuntaan purkautuu hiukkasten virta eli aurinkotuuli, joka saa ne loistamaan.
Aurinkotuuli synnyttää revontulet, kun se saavuttaa ilma­kehän ionisoituneen kerroksen ionosfäärin. Siihen satavat hiukkaset virittävät ilmakehän happi- ja typpi­atomeita korkeampaan energia­tilaan.
Atomien viritystila purkautuu revontulina. Niitä tuhannet turistit tulevat Lappiin katsomaan joka vuosi.
Löytö kumpusi revontulia bongaavien harrastajien havainnoista syksyllä 2018 sen jälkeen, kun professori Minna Palmrothhttps://www.hs.fi/haku/?query=minna+palmroth oli juuri julkaissut kirjan Revontulibongarin opas.
Kirja syntyi yhdessä revontuliharrastajien kanssa. Teos on jatkoa Palmrothin vastauksiin alan harrastajille Facebook-ryhmässä, jonka nimi on Revontulikyttääjät. Palmroth vastasi kysymyksiin, jotka liittyivät revon­tulien fysiikkaan.
Helsingin yliopistossa tutkijoiden ryhmä on pitkään kehittänyt maailman tarkinta menetelmää, jolla voi mallintaa lähi­avaruuden revontulia aiheuttavaa avaruussäätä.
Ryhmää vetää juuri Palmroth, joka on yliopistossa laskennallisen avaruusfysiikan professori.
Kirjaa varten Palmroth luokitteli tuhansia harrastajien ottamia revontulten kuvia.
Kukin revontulimuoto on tyypillinen tietylle revontulivyöhykkeen fysikaaliselle ilmiölle.
Harrastajat huomauttivat jo kuvia luokiteltaessa, ettei yhdelle revontulimuodolle löytynyt sopivaa luokkaa. Palmroth jätti ensiksi nämä epätavalliset muodot syrjään. Hän päätti tutkia niitä myöhemmin.
Vain pari päivää kirjan julkistamisen jälkeen syksyllä 2018 revontuliharrastajat sattuivat näkemään heille saman uuden revontulimuodon.
Harrastajat kuvasivat ilmiön Laitilassa ja Ruovedellä samaan aikaan. Revontulten muodoissa havaittiin tuttu piirre: vihertävä ja tasainen aaltokuvio.
Revotuliharrastaja Pirjo Koski kuvasi nämä dyynit Laitilassa. (KUVA: Pirjo Koski Laitila)
Harrastajat ilmoittivat ilmiöstä välittömästi Palmrothille.
”Yksi ikimuistoisia hetkiä oli, kun ilmiö tuli heti kirjan julki­tulon jälkeen näkyviin. Pääsimme reaaliajassa sen kimppuun”, kertoo tähtitieteen harrastaja Matti Helin.
Ilmiötä alettiin selvittää. Työssä harrastajien havainnot ja tieteelliset menetelmät vuorottelivat.
”Se oli kuin palapelin kokoamista tai salapoliisin työtä”, Helin sanoo.
”Joka päivä löysimme uusia kuvia ja uusia ideoita. Lopulta ilmiölle avautui selitys.”
Tutkijatohtori Maxime Grandin Palmrothin ryhmästä tunnisti tähdet muodon takaa. Niiden suunta ja korkeus saatiin selville tavallisen planetaario-ohjelman avulla. Tunnistuksen jälkeen tähtiä voitiin käyttää viitepisteinä. Niiden avulla mitattiin ilmiön korkeus ja laajuus.
Grandin laski, että revontulien dyynit ovat noin sadan kilometrin korkeudessa mesosfäärin yläosassa. Aaltokentän aallon­pituudeksi saatiin 45 kilometriä.
Nyt avuksi tuli tähtitieteellisen yhdistyksen Ursan tietokanta Taivaanvahti. Se kokoaa havaintoja tähdistä ja ilmakehästä. Tietokannasta löytyi seitsemän havaintoa, joissa kamera oli tallentanut saman aaltokuvion.
Tutkijat ehdottavat nyt, että uuden revontulimuodon avulla voitaisiin tutkia yläilmakehän oloja uudella tavalla. Tutkimuksen julkaisee AGU Advances -tiedelehti tänään keskiviikkona.
Tutkimus jäljittää dyynit ”aaltokanavaan”. Sellainen syntyy ilmakehän kerroksen mesosfäärin ja sen rajan eli mesopaussin yhteyteen.
Mesopaussi on ilmakehässä vajaan sadan kilometrin korkeudessa. Se sijaitsee mesosfäärin ja termosfäärin välissä. Tässä ilmakehän kylmimmässä kerroksessa on pakkasta noin sata astetta.
”Joskus aluetta noin 80–120 kilometrin korkeudella kutsutaan humoristisesti ignorosfääriksi, tietämättömyyden alueeksi. Siellä esiintyviä ilmakehän ilmiöitä on vaikea mitata”, Palmroth toteaa.
Sähköisesti neutraalin ilmakehän ja avaruuden alaosan kohtauspaikka on hyvin haastava ympäristö laitteille ja satelliiteille. Siksi se onkin Palmrothin mukaan yksi planeettamme vähiten tutkituista paikoista.
Dyynit näkyivät juuri tuolla revontulivyöhykkeen alueella.
Ilmiö vei tutkijat ilmakehä- ja avaruustutkimuksen välimaastoon. Dyynejä ei pystytty selittämään avaruusfysiikan keinoin.
Dyynin valoisuuden erot voivat johtua monesta syystä. Syynä on joko aaltoilusta ionosfääriin satavien elektronien vuo tai se, että ilmakehän happiatomit muodostavat tihentymiä ja harventumia.
”Kallistuimme ehdottamaan, että dyynit johtuvat happi­atomien tihentymistä.”
Sitten tutkijoiden piti selvittää, miten ilmakehän omista aalloista johtuvat happiatomien tihentymät ja harventumat muodostavat aaltokentän, joka leviää dyynissä tasaisena laajalle.
Ilmakehän painovoima-aallot ovat ilman tiheysvaihteluita, joita maapallon painovoima pyrki tasoittamaan. Tällainen painovoima-aalto on ilmassa etenevä aaltohäiriö.
Normaalisti tuossa korkeudessa on monia eri suuntiin ja eri aallonpituudella kulkevia aaltoja. Ne eivät muodosta helposti dyynien kaltaista, tasaista aaltokenttää.
Tutkimus ehdottaa, että kyse on mesosfäärin harvinaisesta ilmiöstä.
Hyvin harvoin tällainen painovoima-aalto suodattuu mesopaussin ja sen alapuolisen inversiokerroksen väliin. Inversiokerros estää alempaa ilmakerrosta leviämästä ylöspäin.
Tällöin tietyn aallonpituuden aallot taittuvat. Ne voivat kulkea samassa korkeudessa pitkiä matkoja, eivätkä vaimene.
Kun happiatomit joutuvat aaltokanavassa ilmakehään satavien elektronien tielle, ne virittyvät. Kun viritys purkautuu, ne päästävät valoa.
Näitä mesosfäärin painovoima-aaltoja on pidetty ilmiönä, jota on hyvin vaikea tutkia. Tutkimus osoittaa nyt, että ne voi joskus nähdä paljain silmin.
Näitä aaltoja ei ole aiemmin tutkittu revontulien avulla.
”Itse asiassa koko revontulien alue on yleensä poistettu aaltotutkimuksista. Tämä johtuu siitä, että revontulet häiritsevät mesosfäärin niin sanottujen vuoksiaaltojen tunnistusta”, Palmroth kertoo.
Ilmakehän ja avaruuden tutkijat ovat tutkineet kohteitaan erillään toisistaan. Ionosfääri kylpee elektronisateessa. Ilmakehä on neutraalimpaa aluetta. Näiden välillä tunnetaan vähän vuorovaikutuksia.
Ilmatieteen laitoksen laitteiden avulla havaittiin, että dyynit ovat paikassa, jossa avaruudesta tullut sähkömagneettinen energia siirtyy ignorosfääriin, tuntemattomaan kerrokseen.
”Löydös olisi uusi vuorovaikutus ionosfäärin ja ilmakehän välillä.”