Auringossa piilee vaara

Olemme tottuneet siihen, että Aurinko loistaa taivaalla vakaasti ja turvallisesti. Tutkijat ja Auringon toimintaan perehtyneet harrastajat kuitenkin tietävät, että lähi tähdessämme voi tapahtua suuriakin purkauksia, vaikkakaan todella vaarallisia esiintyy erittäin harvoin. Nykypäivän yksi vaarallisimmista purkauksista tapahtui 23. heinäkuuta 2012. Sen voimakkuus oli verrattavissa Richard Carringtonin vuonna 1859 havaitsemaan purkaukseen.

Parin vuoden takainen purkaus poikkesi Carringtonin näkemästä siinä, että se tapahtui Auringossa meille näkymättömällä puolella. Sen aikaansaama koronamassapurkauspilvi (CME) sinkoutui Auringosta pois noin 3 000 km/s nopeudella aiheuttamatta sen suurempia ongelmia. Sen sijaan Carringtonin näkemän flare-purkauksen aikaansaama CME-pilvi törmäsi täydellä voimallaan maapallon magneettikenttään ja aiheutti ennen näkemättömän magneettisen myrskyn. Sen aikaan saamat revontulet näkyivät jopa trooppisilla leveyksillä, mm. Tahitilla. Yhteistä molemmille purkauksille oli, että ne tapahtuivat suhteellisen matalien ja toisiinsa verrattavissa olevien aktiivisuusjaksojen [1] huippukausina.

Carringotinin näkemän flare-purkauksen tarkempi analyysi puuttuu, sillä hän teki havaintonsa näkyvässä valossa visuaalisesti. Nykyisin havaitsemme Aurinkoa huomattavasti monipuolisemmin ja monilla eri kapeakaistaisilla aallonpituuksilla, joten meidän mahdollisuudet ymmärtää tapahtumia Auringossa ovat huomattavasti paremmat. Heinäkuun 2012 purkaus tapahtui vielä sellaiseen suuntaa, jossa Nasan Aurinkoa havaitseva Stereo A -luotain [2] oli. Sen havaintojen mukaan purkaus oli todellisuudessa kaksi purkausta  [3],  jotka tapahtuivat vain 15 minuutin välein samassa aktiivisuusalueessa. Purkaukset olivat suunnilleen yhtä voimakkaita ja niiden aiheuttamat CME-pilvet yhdistyivät yhdeksi rintamaksi.

Auringon aktiivisuutta kuvataan
perinteisesti auringonpilkkuluvulla,
joka lasketaan 13 kuukauden
jatkuvana keskiarvona (sininen käyrä).
Kuukausien keskiarvot oesitetty mustalla
murtoviivalla.

Teollinen yhteiskunta 1800-luvun puolivälin tietämillä oli huomattavasti yksinkertaisempi kuin nykyään. Tiedonvälitys perustui paljon yksinkertaisempaan tekniikkaan kuin nykyisin ja kaikkein edistynein menetelmä oli lennätin. Lennätin linjat olivat avolinjoja ja niihin indusoitu magneettisen myrskyn aikana voimakkaita häiriövirtoja. Ne saivat aikaan kipinöintiä ja laitteiden tuhoutumista, syttyipä jokunen tulipalokin lennätinasemille.

Carringtonin aikaan yhteiskunta ei ollut lainkaan tai korkeintaan oli hyvin vähän riippuvainen lennätinlaitteiden toiminnasta. Toisin on nyt, kaikki kehittyneet ja kehittyvät valtiot ovat lähes kaikissa toiminnoissaan erittäin riippuvaisia sähköisestä tiedonvälityksestä ja kansainvälisistä tietoverkoista. Pienikin häiriö niissä saa helposti aikaan kauaskantoisia seurauksia.

Oli suuri onni, että heinäkuun 2012 purkaus ei tapahtunut viikkoa aikaisemmin, jolloin purkauksen aiheuttanut aktiivinen alue oli suuntautunut kohti maapalloa. Yhdysvaltalaisen National Academy of Sciences -tutkimuslaitoksen tekemän arvion mukaan purkauksen aikaansaamat vauriot maailmanlaajuisesti olisivat olleet arvoltaan noin 2000 miljardia dollaria. Lisäksi olisi otettava huomioon, että tieto- ja sähköverkkojen korjaamiseen olisi kulunut hyvin pitkä aika.

Auringon aktiivisuutta pyritään
ennustamaan hyvin monenlaisilla
menetelmillä. Tässä yksi ennuste.

Ilman Stereo A ja B -luotaimia, emme koskaan olisi saanut tietää, että heinäkuun purkaus oli todellinen ”superpurkaus” [4]. Tieto siitä, että Auringossa voi tapahtua laitteistojamme vaurioittavia purkauksia on merkittävä ja erittäin tärkeä kaikille magneettisille myrskyille alttiina olevien laitteistojen ylläpitäjille. Jo pelkkä tietoisuus tällaisesta suuntaa laitekehitystä vikasietoisempaan ja kestävämpään suuntaa.

Huomautukset

[1] Auringonpilkkujaksot ovat numeroitu 1700-luvun alusta lähtien. Nykyinen jakso on numeroltaan 24 ja Carringotin purkauksen aikainen jakso oli numero 10. Molempien aktiivisuusjaksojen huiput olivat auringonpilkkuluvuiltaan siinä sadan tuntumassa.

[2] Stereo A ja Stereo B ovat luotain pari, joiden tehtävänä on tehdä havaintoja Auringosta.  Ne ovat samalla Aurinkoakiertävällä radalla Maan kanssa; Stereo A etenee hieman nopeammin ja Stereo B hieman hitaammin kuin maapallo. Näin ollen ne etääntyvät maapallosta kaiken aikaa ja lopulta ne ohittavat toisensa Auringon takan ja tulevat esiin sen jälkeen vastakkaisilla puolilla Aurinkoa.

[3] Tutkimuksen tekivät Janet G. Luhmann ja Ying D. Liu Kalifornian yliopiston Berkeleyn  tutkimuslaitoksesta ja se julkaistiin Nature Communications -tiedejulkaisussa. Tarkempi analyysi osoitti, että heinäkuun 23. päivän purkausta samaa kulkureittiä oli kulkenut edellinen CME-pilvi vain neljä vuorokautta aikaisemmin, ja se oli tyhjentänyt alueen tavanomaisesta aurinkotuulen hiukkasista. Tästä syystä kaksois-CME-pilvi säilytti purkauksessa saamansa nopeuden ja oli merkittävästi nopeampi kohdatessaan Stereo A -luotaimen kuin tavanomaisesti hidastuvat CME-pilvet.

[4] Tämäkään purkaus ei ollut varsinainen superpurkaus, jollaisia on havaittu jonkin verran viime vuosina Aurinkoamme nopeammin pyörivissä tähdissä. Tosin jonkin verranhavaintoja todellisista superpurkauksista on myös tähdistä, joiden pyörähdysaika ja samalla magneettikentän voimakkuus ovat verrattavissa Aurinkoon. Näin ollen ei ole mitään syytä tuudittautua uskoon, että Auringossa ei voisi tapahtua todellisia superpurkauksia, joiden voimakkuus voisi olla kymmeniä tai jopa satoja kertoja suurempi kuin Carringtonin ja heinäkuun 23. päivän purkaukset. Niitä tapahtuu vain tuhansien tai jopa miljoonan vuoden välein.

Helmikuu oli Auringon toistaiseksi aktiivisin kuukausi

Aurinkopilkkulukujen vaihtelu kuukausittain. Kuvan oikealla
puolella on oleva punainen viiva on ennuste pilkkuluvun
tulevasta kehityksestä. Kuva NOAA/SWPC.

Auringon aktiivisuus vaihtelee tunnetulla ns. 11-vuoden jaksolla[1]. Todellisuudessa jakson pituus vaihtelee laajasti[2] ja vain harvoin aktiivisuusjakso sattuu olemaan juuri 11 vuotta pitkä.  

Pilkkujaksoon liittyy Auringon magneettikentän suunnan muuttuminen noin kahden jakson pituuden mittaisella syklillä. Tästä on seurauksena, että magneettikenttä on vastakkainen kahden perättäisen pilkkujakson aikana. Magneettikentän suunnan muuttuminen tapahtuu aktiivisuusjakson laskevalla reunalla.

Tilanne tulee vielä monimutkaisemmaksi jos tarkastellaan Auringon eteläistä ja pohjoista pallonpuoliskoja erikseen. Edellinen auringonpilkkujakso 23 saavutti maksimin vuosina 2000–2002. Maksimi oli kaksiosainen ja se jakaantui pohjoisen pallonpuoliskon vuoden 2000 ensimmäisellä puoliskolla ja eteläisen pallonpuoliskon vuonna 2002 loppuvuodesta esiintyneisiin maksimeihin. Maksimin kaksiosaisuus on havaittavissa myös jaksoissa 22 ja 21. Jakso 20 ei ollut enää ole kovinkaan selkeästi kaksiosainen, vaikkakin joitain siihen viittaavia piirteitä siitä on löydetty.

Auringon aktiivisuusjaksot viimevuosikymmeninä.
Vihreä ilmaisee pohjoisen pallonpuoliskon
voimakkaampaa aktiivisuutta ja punain puolestaan
eteläisen pallonpuoliskon aktiivisuutta.
Kuva NOAA/SWPC.

Vuonna 1958 maksiminsa saanut auringonpilkkujakso oli selkeästi yksiosainen ja vielä niin, että pohjoinen pallonpuolisko oli selkeästi aktiivisempi kuin eteläinen.  Pohjoisen suurempi aktiivisuus oli valitseva tilanne myös seuraavassa jaksossa 20, kunnes aivan sen loppupuolella oli havaittavissa merkkejä eteläisen pallonpuoliskon selvästä aktivoitumisesta.

Pallonpuoliskojen selvästi erilainen aktiivisuus oli havaittavissa myös 20–23 jaksoissa. Eteläisen pallonpuoliskon aktiivisuus on selkeästi ollut voimakkaampaa etenkin kokonaisaktiivisuuden laskevalla reunalla.  Jakso 23 oli tästä puhdasoppinen esimerkki, sillä eteläisen pallonpuoliskon aktiivisuusmaksimin jälkeen kokonaisaktiivisuuden minimiin (loppuvuodesta 2008) asti eteläinen pallonpuolisko oli aktiivisempi.

Nykyinen aktiivisuusjakso 24 on myös jakaantunut selkeästi pallonpuoliskojen välillä. Pohjoisen pallonpuoliskon maksimi saavutettiin vuoden 2011 lopulla. Sen jälkeen aktiivisuus pohjoisella puoliskolla on hiipunut mutta etelässä aktiivisuuden kasvu on jatkunut. Helmikuussa 2014 ylitettiin pohjoisen aktiivisuusmaksimi, jolloin auringonpilkkuluku oli 102,8 (pohjoinen 21,4 ja eteläinen 81,4), kun marraskuussa 2011 se oli 96,7 (pohjoinen 66,1 ja eteläinen 30,6).

Auringon aktiivisuuden ennustaminen on monimutkainen juttu. Siihen on kehitetty useita erilaisia menetelmiä, mutta yhdenkään yksittäisen menetelmän tarkkuus ei vielä ole kovin hyvä.  Auringon eteläisen pallonpuoliskon aktiivisuus jatkunee lähikuukausien ajan korkeana, mutta jatkuuko se kasvu edelleen – on vain arvausten varassa. Ennakoimattomuutta lisää vielä sekin, että koko jakso 24 on ollut heikompi kuin edeltäjänsä ja kokonaisaktiivisuus voi kääntyä hyvin nopeasti laskevaksi.

Huomautukset

[1] Pilkkujakson havaitsi ensimmäisenä saksalainen tähtitieteilijä Samuel Heinrich Schwabe (1789–1875) vuonna 1845.

[2] jakson pituus on vaihdellut 8–15 vuoden mittaisena.