Revontulet & avaruussää

Aurinkomyrsky

Aurinkomyrsky on Auringon purkauksen aiheuttama geomagneettinen myrsky. Katso G1–G5-asteikko sekä vaikutukset sähköverkkoon, satelliitteihin ja revontuliin.

Aurinko ultraviolettikuvassa, aktiivisia alueita

Aurinkomyrsky tarkoittaa Auringon purkauksen aiheuttamaa häiriötä, joka iskee Maan magneettikenttään ja synnyttää geomagneettisen myrskyn. Näkyvin seuraus Suomessa ovat revontulet, jotka yltävät voimakkaassa myrskyssä etelään asti. Muita seurauksia ovat satelliittien ja paikannuksen häiriöt sekä sähköverkon virtapiikit. Myrskyn voimakkuus luokitellaan NOAA:n G1–G5-asteikolla.

Taso	Nimi	Kp	Keskimäärin 11 vuoden jaksolla
G1	Lievä	5	1 700
G2	Kohtalainen	6	600
G3	Voimakas	7	200
G4	Vakava	8 (myös 9−)	100
G5	Äärimmäinen	9	4

Mikä on aurinkomyrsky?

Aurinkomyrsky on arkikieltä, ja sillä tarkoitetaan useita eri ilmiöitä. Auringossa tapahtuu purkaus, jonka hiukkaset ja magneettikenttä etenevät avaruudessa. Kun ne kohtaavat Maan, syntyy geomagneettinen myrsky. Ilmatieteen laitos kutsuu näitä avaruusmyrskyiksi ja kuvaa ne aurinkotuulen aikaansaamiksi häiriöjaksoiksi maan magneettikehässä.

Ketjussa on kolme eri osaa, jotka sekoitetaan usein keskenään. Roihupurkaus on äkillinen energian vapautuminen, jonka valo kulkee valon nopeudella. Koronan massapurkaus on plasman ja magneettikentän pilvi, jonka matka Maahan kestää tunteja tai päiviä. Geomagneettinen myrsky on Maan magneettikentän häiriö, joka syntyy vasta, kun pilvi tai nopea aurinkotuulen virta osuu Maahan. Ketjun tausta on sivulla aurinkotuuli ja koronan massapurkaukset.

Mikä on auringon roihupurkaus?

Roihupurkaus eli flare on Auringon aktiivisen alueen äkillinen energian vapautuminen. SWPC:n mukaan rajut koronan massapurkaukset alkavat, kun jännittyneet, kierteiset magneettirakenteet järjestyvät uudelleen. Energia vapautuu usein roihupurkauksena, joka kulkee mukana massapurkauksen nopean kiihtymisen kanssa.

Roihupurkaukset luokitellaan röntgensäteilyn huippuvuon mukaan A-, B-, C-, M- ja X-luokkiin. Jokainen luokka on kymmenkertainen edelliseen nähden, ja X-luokka alkaa vuosta 10⁻⁴ W/m². X1-purkaus vastaa radiokatkoasteikon tasoa R3 (voimakas) ja M1 tasoa R1 (lievä). Roihupurkauksen valo vaikuttaa Maan päivänpuoleiseen ilmakehään samaan aikaan, kun purkaus nähdään. Pelkkä roihupurkaus ei siis ole sama asia kuin myrsky: myrskyyn tarvitaan Maahan osuva massapurkaus tai nopea virta.

Mikä on geomagneettinen myrsky?

Geomagneettinen myrsky on Maan magnetosfäärin suuri häiriö, joka syntyy, kun aurinkotuuli siirtää energiaa lähiavaruuteen erittäin tehokkaasti. SWPC:n mukaan suurimmat myrskyt liittyvät koronan massapurkauksiin, ja tehokkaan energiansiirron ehto on etelään osoittava aurinkotuulen magneettikenttä, joka kestää useita tunteja.

Ilmatieteen laitoksen mukaan magneettiset myrskyt kestävät useista tunneista useisiin päiviin, ja ne koostuvat usein monesta päällekkäisestä alimyrskystä. Voimakkaimmat myrskyt sattuvat auringonpilkkujakson huipun tienoilla tai pian sen jälkeen. Pienempiä myrskyjä aiheuttavat koronan aukoista tulevat nopeat aurinkotuulen virrat, jotka SWPC:n mukaan voivat tuoda energiaa pidemmän aikaa kuin massapurkaus. Myrskyjä esiintyy eniten kevät- ja syyspäiväntasauksen aikoihin.

Mitä vaikutuksia aurinkomyrskyllä on?

Myrskyn vaikutukset kasvavat G-tason mukana. NOAA luettelee seuraavat:

G1: sähköverkossa on lieviä vaihteluita, satelliittien toimintaan voi tulla vähäinen vaikutus. NOAA mainitsee myös vaeltaviin eläimiin kohdistuvan vaikutuksen.
G2: korkeilla leveysasteilla sähköverkon jännitehälytyksiä, ja pitkäkestoinen myrsky voi vahingoittaa muuntajia. Satelliittien asentoa voidaan joutua korjaamaan maasta.
G3: sähköverkossa jännitekorjauksia, joitakin suojalaitteiden vääriä hälytyksiä, satelliittien pinnan varautumista ja matalalla kiertävien satelliittien ilmanvastuksen kasvua. Lyhytaaltoradio ja satelliittinavigointi toimivat ajoittain heikosti.
G4: mahdollisia laajoja jännitteensäätöongelmia, joissa suojajärjestelmät voivat virheellisesti katkaista tärkeitä verkon osia. Satelliittien seuranta vaikeutuu, ja satelliittinavigointi heikkenee tunneiksi.
G5: laajoja verkko-ongelmia, joiden seurauksena verkko voi romahtaa ja muuntajia vaurioitua. Satelliittien pinnat varautuvat laajasti, putkistoihin indusoituu satojen ampeerien virtoja, ja lyhytaaltoradio voi olla mahdoton yhdestä kahteen vuorokauteen.

Vaikutukset syntyvät, koska muuttuva magneettikenttä indusoi sähkövirtoja johtimiin. Kyseessä ovat SWPC:n sanoin geomagneettisesti indusoituneet virrat sähköverkoissa ja putkistoissa. Ylempi ilmakehä myös lämpenee ja laajenee, mikä lisää matalalla kiertävien satelliittien ilmanvastusta.

Onko aurinkomyrsky vaarallinen Suomessa?

Aurinkomyrskyn vaikutukset kohdistuvat ennen kaikkea tekniikkaan. Historiassa on kaksi usein mainittua esimerkkiä. NOAA:n mukaan vuoden 1859 Carringtonin tapahtuma lamautti suuren osan lennätinverkosta, ja kipinöivät laitteet aiheuttivat tulipaloja. Revontulet olivat niin kirkkaita, että Yhdysvaltojen koillisosassa saattoi lukea sanomalehteä yöllä. Maaliskuun 13. päivänä 1989 myrsky romahdutti Hydro-Québecin sähköverkon Kanadassa: NOAA:n mukaan kuusi miljoonaa ihmistä menetti sähkön 90 sekunnissa, ja monet olivat ilman sähköä noin yhdeksän tuntia. NASA kuvaa, että pohjoiset revontulet näkyivät sen yönä aina Floridassa ja Kuubassa asti.

Suomessa Ilmatieteen laitoksen Avaruussääkeskus seuraa myrskyjä ja arvioi sähköverkon induktiovirtoja. Tavallinen kansalainen huomaa myrskyn lähinnä taivaalta: voimakkaana myrskynä revontulia voi nähdä myös Etelä-Suomessa. Kp-luvun ja näkyvyyden yhteys selitetään sivulla Kp-luku, ja ajankohtaisen tilanteen näet revontuliennusteesta.

Mistä aurinkomyrskyt alkavat?

Myrskyt alkavat Auringon aktiivisilta alueilta, joissa on yleensä auringonpilkkuja. NASA toteaa, että roihupurkaukset ja koronan massapurkaukset purkautuvat tyypillisesti aktiivisilta alueilta. Pilkkujen määrä noudattaa noin 11 vuoden sykliä, ja myrskyjä on eniten syklin huipun tienoilla. Syklistä kerrotaan sivulla auringonpilkut, ja Auringosta tähtenä sivulla Aurinko. Mittareiden lukemisen perusteet ovat sivulla avaruussää.

Miten myrsky tunnistetaan etukäteen?

Ensimmäinen merkki on Auringossa: roihupurkaus ja siihen liittyvä koronan massapurkaus. Purkauksen valo kulkee Maahan valon nopeudella, mutta hiukkaspilvi on hitaampi. SWPC:n mukaan nopeimmat Maahan suunnatut purkaukset saapuvat 15–18 tunnissa ja hitaammat useassa päivässä. Ursa neuvoo arvioimaan saapumisaikaa NOAA:n WSA-ENLIL-simulaatiolla, koska aika on vaikea ennustaa.

Toinen merkki on lähellä Maata. L1-pisteessä oleva DSCOVR-satelliitti havaitsee iskuaallon, ja varoitusaika on usein 15–60 minuuttia. SWPC:n revontulioppaan mukaan L1-mittaus tuottaa tarkan ennusteen 15–45 minuutin päähän. Tunneista päiviin ulottuva ennuste on epävarmempi, koska purkauksen suunta, nopeus ja magneettikentän voimakkuus ovat vaikeita ennustaa.

Milloin myrskyjä on eniten?

Myrskyjen määrä vaihtelee kolmella tavalla. Ensimmäinen on 11 vuoden sykli: Ilmatieteen laitoksen mukaan voimakkaimmat myrskyt sattuvat pilkkujakson huipun tienoilla tai pian sen jälkeen, ja SWPC:n mukaan suurimmat purkaukset osuvat usein huipun loppupuolelle. Toinen on vuodenaika: energiansiirto aurinkotuulesta on tehokkainta kevät- ja syyspäiväntasauksen aikoihin, joten magneettisia myrskyjä on silloin enemmän. Kolmas on 27 vuorokauden toisto, koska aktiiviset alueet ja koronan aukot palaavat Auringon pyörimisen mukana.

Myrskyjä tulee myös hiljaisena aikana, sillä nopeat virrat koronan aukoista voivat nostaa Kp-luvun SWPC:n mukaan jopa lukuun 7. Taulukon luvut ovat keskiarvoja koko syklin ajalta: G1-myrskyjä on keskimäärin 1 700 ja G5-myrskyjä vain 4 sykliä kohti, eli äärimmäiset myrskyt ovat hyvin harvinaisia.

Mitä myrskyn aikana kannattaa tehdä?

Revontulia havaitsevalle myrsky on tilaisuus. Jos hälytys tulee ja taivas on pilvetön, lähde pois kaupungin valoista ja katso pohjoiseen. Hälytystasot on kuvattu sivulla Kp-luku, ja kuvaamisen vinkit sivulla revontulien kuvaaminen. Jos tarvitset lisää taustaa, aloita sivulta avaruussää.

Mitä radiokatkoasteikko R kertoo?

G-asteikon rinnalla on R-asteikko, joka kuvaa roihupurkauksen aiheuttamia radiokatkoksia. Asteikko seuraa röntgensäteilyn huippuvuota.

Taso	Nimi	Roihupurkaus	Vuo (W/m²)
R1	Lievä	M1	0,00001
R2	Kohtalainen	M5	0,00005
R3	Voimakas	X1	0,0001
R4	Vakava	X10	0,001
R5	Äärimmäinen	X20	0,002

SWPC antaa hälytyksen, kun tapahtuu M5-luokan (R2) roihupurkaus. Asteikot mittaavat eri asioita: R-taso kertoo radioyhteyksien katkon hetkellä, jolloin purkaus tapahtuu, ja G-taso kertoo Maan magneettikentän myrskyn, joka alkaa vasta, kun hiukkaspilvi saapuu. Voimakas R-luokan purkaus ei siis vielä tarkoita G-luokan myrskyä.

Mitä myrskyn aikana tapahtuu magnetosfäärissä?

Ilmatieteen laitoksen mukaan magneettisen myrskyn ensimmäinen merkki maanpinnalla on vaakasuuntaisen magneettikentän äkillinen heikkeneminen, joka näkyy parhaiten matalilla leveysasteilla ja johtuu rengasvirran voimistumisesta. Myrsky koostuu usein monesta alimyrskystä, joista kukin kestää 2–4 tuntia. Suomessa revontulet kirkastuvat tyypillisesti puolenyön tienoilla alimyrskyn laajenemisvaiheessa, ja valo leviää alkupisteestä itään, länteen ja pohjoiseen.

Vaikutukset eivät rajoitu taivaalle. Myrskyn aikana energiaa siirtyy myös ylempään ilmakehään, joka lämpenee ja laajenee. Tämä lisää matalalla kiertävien satelliittien ilmanvastusta, ja ratojen ennusteet muuttuvat. Paikannuksen virheet syntyvät, kun ionosfäärin elektronitiheys vaihtelee ja radiosignaalien reitti muuttuu.

Lähteet

Usein kysyttyä

Milloin on seuraava aurinkomyrsky?

Sitä ei voi tietää kuukausia etukäteen. Koronan massapurkaus tarvitsee nopeimmillaankin 15–18 tuntia Maahan, joten luotettava varoitus tulee vasta, kun purkaus on jo lähtenyt. Tuoreen tilanteen näet Revontuliennuste-sivun paneelista.

Voiko aurinkomyrsky vahingoittaa ihmistä?

NOAA:n ja SWPC:n luettelemat vaikutukset kohdistuvat tekniikkaan: satelliitteihin, paikannukseen, radioyhteyksiin sekä sähköverkkoihin ja putkistoihin.