 |
| Auringon aktiivisuutta kuvataan auringonpilkkuluvulla, joka on sitä korkeampi mitä aktiivisempi Aurinko on. Kuva SILSO. |
Vaikka päivittäinen kokemuksemme kertoo, että Aurinko on
muuttumaton ja loistaa taivaalla kuten ennenkin, lähempi tarkastelu kertoo
Auringossa tapahtuvista valtavista muutoksista. Muutokset liittyvät Auringon
aktiivisuuteen, jonka moni tuntee niin sanottuna 11-vuoden auringonpilkkujaksona.
Auringonpilkkujen määrä on runsain aktiivisuuden ollessa voimakkain ja pilkut
käytännössä katoavat aktiivisuusminimin aikana.
Kuten artikkelin otsikossa kerrottiin, Auringon aktiivisuus
on lähestymässä minimiään. Tämä on näkynyt auringonpilkkujen vähäisyydessä,
pilkuttomia vuorokausia on kertynyt tänä vuonna jo 44 eli 24 % vuoden päivistä.
Määrä on huomattava varsinkin, kun olemme vasta vuoden puolivälissä. Jos
tilanne jatkuu (kuten on oletettavissa) täysin samanlaisena, koko vuoden
saldoksi saadaan noin 100 pilkutonta vuorokautta. Tämä puolestaan tarkoittaisi
sitä, että olemme virallisesta minimistä noin vuoden puolentoista päässä, eli minimi
olisi vuoden 2018–2019 vaihteessa. Jos tämä toteutuu, päättymässä olevan jakson
(numero 24) pituus olisi noin 10 vuotta[1]. Auringonpilkkujaksoksi
se on sieltä lyhyimmästä päästä, joskaan ei lyhyin.
Auringossa tapahtuvat ilmiöt
Auringon havaitsijoille aktiivisuusminimit ovat tylsää
aikaa, sillä monia ilmiöitä esiintyy runsaimmin ja näyttävimmin silloin, kun
aktiivisuus on voimakasta. Auringonpilkut on jo mainittu ja ne liittyvät nimenomaan
Auringossa esiintyviin aktiivisuusalueisiin. Pilkkujen välittömässä
läheisyydessä, samoilla aktiivisuusalueilla esiintyy myös monia muita mielenkiintoisia
ilmiöitä.
Tunnetuimpia aktiivisuusalueiden ilmiöitä ovat flare-purkaukset,
joita Auringon magneettikenttä synnyttää. Auringon fotosfääristä nousevat
magneettiset silmukat törmäilevät toisiinsa ja aiheuttavat magneettisia oikosulkuja
(virallisesti uudelleen kytkeytymisen). Tapahtuman seurauksen vapautuu
merkittävä määrä magneetista energiaa ja se kuumentaa ympäröivän plasman
kymmenienmiljoonien asteiden lämpötilaan. Kuumana hehkuva plasma säteilee energiansa
hyvin nopeasti (10–20 minuutissa) kaikilla sähkömagneettisen säteilyn alueilla.
Nämä sähkömagneettisen säteilyn voimme havaita lisääntyneenä gammasäteilynä ja
ultraviolettisäteilynä, hieman kohonneena lämpösäteilynä ja lopulta myös
voimistuneena radiosäteilynä.
Flare-purkauksiin liittyy toinenkin ilmiö hyvin läheisesti.
Hyvin usein flarepurkausten läheisyydessä tapahtuu koronamassapurkaus (CME),
jossa miljardeja tonneja plasmaa syöksyy avaruuteen magneettikentän
kiihdyttämänä. Avaruudessa CME-pilvi laajenee ja aivan uusimman tutkimuksen
mukaan etenee kuin aivastuksen aiheuttama pisarapilvi. Enenemisvauhti voi olla
jopa viisinkertainen tavallisen aurinkotuulen nopeuteen verrattuna.
 |
| Hieno silmukkaprominenssi näkyi Auringossa 19.7.2012. Kuva © Kari A. Kuure. |
Hienoimpia Auringossa ilmeneviä ilmiöitä ovat ilman muuta
prominenssit, magneettikentän muodostamia kaaria joihin ajautuu plasmaa. Prominenssit
näkyvät vety-alfa-viivan aallonpituudella ja voimakkaimmillaan esiintyessään
ulottuvat jopa 1/3 Auringon säteen etäisyyteen avaruuteen. Tosin näin voimakkaat
prominenssit ovat harvinaisia, mutta hieman vähäisemmätkin ovat hienoa
katsottavaa.
Aktiivisuuskauden laantuessa minimiksi edellä kuvatut ilmiöt
vähenevät ja niiden voimakkuus pienenee. Lopulta vuosi ennen minimiä ne
näyttävät katoavan lähes täysin. Minimivuosien aikana niitä esiintyy
vaatimattomina versioina harvakseltaan.
Minimiin kuitenkin liittyy ilmiö, jota tavallinen
auringonhavaitsijan on vaikea havaita; korona-aukot. Korona-aukot ovat
magneettikentän Auringosta poispäin suuntautuneita magneettikenttiä ja ne eivät
sulkeudu takaisin Aurinkoon vaan etenevät aurinkokunnan ulkorajalle asti.
Korona-aukossa aurinkotuulen hiukkastiheys on harventunut mutta vastaavasti
hiukkasten nopeus on kasvanut. Yleensä hiukkasnopeus on noin kaksinkertainen
normaaliin aurinkotuulen nopeuteen verrattuna.
Samaan aikaan maapallolla
Maapallo ei ole erillinen saareke aurinkokunnassa, vaan Auringossa
tapahtuvat ilmiöt vaikuttavat suuresti moniin asioihin. Auringon ja maapallon magneettikentät
eivät ole erillisiä, vaan ne kytkeytyvät yhteen joko voimakkaammin tai hieman
heikommin riippuen siitä missä aktiivisuusvaiheessa ollaan.
Auringossa tapahtuvat flare-purkaukset aiheuttavat maapallon
ionosfäärissä häiriöitä, jotka vaikuttavat radioliikenteeseen. Häiriöt
ilmenevät jo noin 20 minuutin kuluttua Auringossa esiintyneestä voimakkaasta
flare-purkauksesta ja voivat jatkua useita vuorokausia, riippuen
flare-purkauksen voimakkuudesta.
Maapallo joutuu hyvin usein vastaanottamaan
CME-purkauspilven tai tarkemmin pienen osan siitä. Pilven törmäyksen
seurauksena maapallon magneettikenttä joutuu häiriötilaan, jolloin puhutaan magneettisesta
myrskystä. Magneettinen myrsky voi jatkua useita vuorokausia, riippuen
CME-pilven suuruudesta ja suunnasta avaruudessa. Tavallisesti magneettisten
myrskyjen aikana pohjoisilla ja eteläisillä leveyksillä nähdään revontulia,
joiden kirkkaus, kesto ja aktiivisuus riippuvat CME-pilven tuomien varattujen
hiukkasten (elektronien) määrästä ja lähiavaruuden magneettikentän suunnasta.
Vaikka edellä kerrotut kaksi ilmiötä ovatkin näkyviä
merkkejä maapallolla, on vielä muita ilmiötä, joihin Auringon aktiivisuuden
vaihtelu vaikuttaa. Aktiivisina aikoina Aurinko säteilee runsaasti uv-sätelyä[2].
Se imeytyy ilmakehän yläosaan ja lämmittää sitä. Seurauksena on ilmakehän laajeneminen.
Tällä puolestaan on oma vaikutus maapalloa kiertäviin satelliitteihin.
Vaikka satelliitit ovat radoillaan avaruudessa, aivan täysin
tyhjiö tila ei kuitenkaan ole. Vähäiset ilmakehän rippeet hidastavat[3]
aina kiertoradoilla olevien satelliittien ja avaruusalusten liikettä ja ne
vajoavat hiljalleen alaspäin. Laajentunut ilmakehä voimistaa jarrutusta ja
satelliitit vajoavat alaspäin entistä nopeammin. Jos ratakorjauksia ei tehtäisi,
satelliitit päätyisivät lopulta niin syvälle ilmakehään että ne tuhoutuisivat.
Näin käy avaruusromulle, mutta valitettavasti vain niille kappaleille, jotka
ovat jo valmiiksi matalilla kiertoradoilla. Yli 600 km korkeudessa olevat
avaruusromu ei käytännössä poistu lainkaan.
Auringon aktiivisuus vaikuttaa myös Auringon magneettikentän
voimakkuuteen ja suuntaan. Kentän suunta vaihtuu kahden aktiivisuussyklin
jaksoissa ja vaikuttaa siihen, kuinka paljon tähtienvälisestä ja
galaksienvälisestä avaruudesta tulevaa kosmista säteilyä pääsee tunkeutumaan
aurinkokunnan sisäosiin. Minimien aikana kosmisen säteilyn määrä kasvaa ja
vastaavasti vähenee aktiivisina kausina.
Lisääntyvästä kosmisesta säteilystä on paljon haittaa
esimerkiksi maapalloa kiertäville satelliiteille. Niiden vikaantuminen
lisääntyy merkittävästi aktiivisuusminimien aikana ja näin aiheuttaa
lisäkustannuksia niin tietoliikenne- ja sääsatelliittien ylläpitäjille. Luonnollisesti
kiertoradalla olevan Kansainvälisen avaruusaseman miehistön terveys voi
vaarantua lisääntyneen kosmisen säteilyn vuoksi.
Kosminen säteily lisääntyy myös ilmakehässä. Maanpinnalla
siitä ei ole juuri haittaa mutta esimerkiksi korkealla lentävien lentokoneiden
matkustajat ja henkilökunta joutuvat tahtomattaan vastaanottamaan lisääntyneen
säteilyannoksen. Vaikka nyt ei puhuta mistään kuolemaan johtavasta säteilymääristä,
pitkällä aikavälillä lentohenkilökunnan terveys saattaa pettää lisääntyneen
säteilykuormituksen myötä. Silloin tällöin lentokoneissa matkustavien ei
tarvitse olla huolissaan oman terveytensä puolesta!
Katso NASAn julkaisema video aiheesta https://www.youtube.com/watch?v=kBKJkU06ICQ
Huomautukset
[1] Edellinen minimi oli tammikuun 4. vuonna 2008. Jakson 24
ensimmäinen maksimi saavutettiin 2011 ja toinen maksimi 2014.
[2] Uv-säteily synnyttää maapallon ilmakehässä otsonia (O3),
joka toimii suojaavana kerroksena ja estää suurimmaksi osaksi uv-säteilyä
saavuttamasta maanpintaa. Ilmakehään tunkeutunut uv-säteily myös vaikuttaa radioaktiivisen
hiili-14 syntyyn, jonka perusteella pystymme määrittämään Auringon
aktiivisuutta satoja tuhansia vuosia taaksepäin. Hiili-14 käytetään myös
orgaanisten fossiililöydösten ikämäärityksiin.
[3] Hidastava voima syntyy osittain kitkasta ja paine-erosta
satelliitin menosuunnan ja jättösuunnan välillä. Kitka syntyy ilmamolekyylien
hangatessa satelliitin rakenteita. Paine-ero syntyy ilman kompressoituessa
satelliitin edessä kun taas jättöpuolella on käytännössä täydellinen tyhjiö.
