keskiviikko 2. toukokuuta 2018

Aurinko käy yhä oudommaksi

Tänävuonna Auringossa on ollut hyvin vähän pilkkuja.
Kuva NASA/SDO.

Auringon edellisestä aktiivisuusminimistä ei ole kulunut vielä kymmentä vuotta mutta siitä huolimatta tähtemme näyttää siirtyneen aktiivisuusminimiin. Tänä vuonna täysin pilkuttomia vuorokausia on ollut jo 60 % ja luku näyttää kasvavan hyvää vauhtia. Edellisen kerran näin vähäistä toimintaa Auringossa oli vuonna 2009, jolloin saavutettiin pilkuttomien vuorokausien määrässä 71 %. Ja se oli silloin vuosi aktiivisuus minimin jälkeen.

NOAAn Avaruussään ennustekeskus SPWC kertoo Auringon aktiivisuuden hiipuneen ennätysnopeasti – paljon nopeammin kuin mitä ennusteet ovat odottaneet. Ennusteen mukaan tasoitettu auringonpilkkuluku olisi huhti-toukokuussa noin 15. Todellisuudessa tasoitettu auringonpilkkuluku on ollut paljon alempi. Ennusteet laatii NOAA's Solar Cycle Prediction Panel, johon kuuluvat NOAA, NASA, US Air Force, sekä yliopistoja ja muita organisaatioita, joiden tehtäväkenttään Auringon aktiivisuus kuuluu.



Auringon aktiivisuudesta tehdään 54 erilaista ennustetta aina historiallisen datan ekstrapoloinnista alkaen ja päätyen huippukehittyneisiin tietokonemalleihin Auringon magneettisesta dynamon toiminnasta. Valitettavasti yksikään näistä malleista ei täysin selitä sitä, mitä Auringossa tapahtuu!

Auringonpilkkujakso 24 näyttää saavuttaneen minimin
huomattavan aikaisin. Kuva 
WDC-SILSO,
Royal Observatory of Belgium, Bryssels.

Auringon aktiivisuuden vaihtelu on osa Auringon normaalia toimintaa. Jaksollisuuden havaitsi tähtitiedettä harrastanut Samuel Heinrich Schwabe vuonna 1843. Schwaben tarkoituksena oli löytää Merkuriuksen radan sisäpuolella olettu planeetta, jota kutsuttiin Vulkanukseksi. Tässä hän ei onnistunut (kuten ei kukaan muukaan) mutta siinä sivussa hän havaitsi auringonpilkkujen jaksollisuuden, jonka hän määritti noin 10 vuodeksi.

Auringon pilkkujen määrää on seurattu tarkasti 1700-luvun alusta alkaen ja muilla menetelmillään voidaan määrittää auringonpilkkujen ja Auringon aktiivisuutta pitkälle menneisyyteen.

Tutkijat odottavat mielenkiinnolla mitä tapahtuu kun nykyinen jakso 24 päättyy. Muistissa on vuonna 2009–2009 saavutettu minimi, joka oli epätavallisen syvä. Auringonpilkkujen määrä oli epätavallisen vähäinen, aurinkotuuli oli heikkoa ja Auringon kokonaissäteilyssä (irradianssi) koettiin syvä minimi ja erityisesti uv-säteilyn määrä oli noin 20 % vähäisempi kuin edellisen minimin aikana vuonna 1996.

Auringon viimein toivuttua syvästä minimistä, ”kohmelo” oli melkoinen. Maksimikausi 2012–2015 jäi aikaisemmista aktiivisuuksista merkittävästi, huippuaktiivisuus jäi alle puoleen 1900-luvun vuosista. Näyttäisi siltä, että Aurinko on siirtymässä hyvin matalan aktiivisuuden kauteen, joka kestäisi mahdollisesti hyvin pitkään.

Aurinko näyttää myös himmentyneen aktiivisuusminimin lähestyessä. Himmentymistä on mitattu SOHO-observatorion VIRGO laitteistolla vuodesta 1996 alkaen ja sitä ennen useilla (mm. Solar Radiation and Climate Experiment, SORCE) satelliiteilla vuodesta 1978 lähtien. 

Uusin mittalaitteisto vietiin Kansainväliselle avaruusasemalla viime joulukuussa. Laitteisto on Total and Spectral solar Irradiance Sensor  ja tunnetaan lyhenteellä TSIS-1.Se kartoittaa Auringon kokonaissäteilyn määrää. Laitteistossa on toinenkin instrumentti. Se tunnetaan nimellä Spectral Irradiance Monitor ja sen tehtävänä on kartoittaa säteilyn energiat aallonpituuksittain uv-, näkyvän ja ir-aallonpituusalueilla. Kovin suurta eroa verrattuna edellisiin minimeihin ei ole, mutta kuitenkin se on selvästi havaittavissa. 

Auringon irradianssi (TSI) ja auringonpilkkujaksoilla
on kiinteä yhteys: minimin aikana Auringon säteilemä
energia on hieman vähäisempää kuin maksimin
aikana. Kuva SDO.
Mittaustulokset osoittavat, että Aurinko on himmentynyt viimeisten 35 vuoden aikana. Himmeneminen on ollut vähäistä mutta selvästi havaittavissa. Auringonpilkkujaksojen aikana keskimääräinen irradianssin vaihtelu on ollut 0,09 %. Huipusta minimiin vaihtelu on ollut laajempaa, sillä se on noin 0,3 %. Sekään ei tunnu paljolta, mutta suurimmat prosenttiluvut tulevatkin uv-säteilyn aallonpituuksilla ja sillä on puolestaan huomattava merkitys maapallon termosfäärin tilaan ja otsonin määrään. Se on myös enemmän kuin mikään planeettamme mikään yksittäinen luonnollinen lämmönlähde (esimerkiksi radioaktiiviset aineet Maan ytimessä) tuottavat.

Auringon aktiivisuuden väheneminen aiheuttaa muitakin muutoksia kuin irradiansin heikkenemistä. Uv-säteilyn määrän väheneminen johtaa yläilmakehän jäähtymiseen, jolloin se supistuu. Tämä merkitsee sitä, että satelliitteihin kohdistuva kitka vähenee mutta niin tapahtuu myös avaruusromulle. Tästä puolestaan seuraa, että romu pysyy avaruudessa pitempään kuin Auringon aktiivisina aikoina.

Merkittävin ja ehkä näkyvin muutos on se, mitä tapahtuu kosmiselle hiukkassäteilylle. Aktiivisina kausina Auringon magneettikenttä yhdessä voimakkaamman aurinkotuulen kanssa aiheuttaa kosmiselle säteilylle merkittävän jarruttavan tekijän ja tänne aurinkokuntamme sisäosiin kosmista säteilyä ei pääse läheskään niin paljo kuin minimien aikana. Minimien aikana maapallon ilmakehään osuu merkittävästi enemmän kosmista säteilyä kuin muulloin, viimeaikaiset mittaukset (SpaceWeather.com ja Earth to Sky Calculus) kertovat noin 13 % kasvua vuodesta 2015 lähtien. Kosminen säteily lisää maapallon pilvien muodostumista ja näin sillä on oma vaikutuksensa säätilaan ja jossain määrin myös ilmastoon.

Kosmisen säteilyn aiheuttama säteilymäärä on
kasvanut noin 13 % vuodesta 2015 alkaen.
Kuva SpaceWeather.com ja 
Earth to Sky Calculus
Onneksi kosminen säteily ei pääse suoraan maapinnalle asti. Säteilyn hiukkasten törmätessä maapallon ilmakehän yläosiin, se aiheuttaa sekundääristen hiukkasten vyöryn, jotka pääsevät maanpinnalle asti.

Sekundääristen hiukkasten energia on kuitenkin sen verran pieni, että merkittävää säteilykuormitusta maapinnalla ei synny. Sen sijaan lentokoneiden miehistöt ovat alttiina tälle säteilylle.

Säteilyn voimakkuus on 10 – 11 km (35 000 jalan) korkeudella noin 40-kertainen maapinnan tilanteeseen verrattuna. Toki, matkustajatkin saavat oman osansa säteilystä mutta miehistöön se kohdistuu säännöllisesti jokaisella lennolla. Yhdellä lennolla elimistöön imeytyy säteilyä suunnilleen saman verran kuin mitä hammaslääkärissä otetuissa röntgenkuvissa saadaan. Kansainvälisesti lentävän henkilöstö onkin luokiteltu työssään säteilylle altistuviksi. Luokituksen on tehnyt International Commission on Radiological Protection, ICRP.

Aikaisempia artikkeleita aiheesta