Mitä revontulet ovat ja miten ne syntyvät

Mikä aiheuttaa revontulia?

Revontulia aiheuttaa Auringon hiukkasvirta eli aurinkotuuli yhdessä Maan magneettikentän kanssa. NASAn mukaan Aurinko vapauttaa jatkuvasti varattuja hiukkasia, jotka voivat varastoida energiaa Maan magneettiseen suojaan eli magnetosfääriin. Kun energia vapautuu, suuri osa sateena ilmakehään, ja syntyy revontulia. Prosessia ohjaa magneettinen kytkeytyminen, jossa Auringon ja Maan magneettikentän kenttäviivat napsahtavat yhteen ja purkavat energiaa.

SWPC täsmentää, että revontulet synnyttävät elektronit tulevat magnetosfäärin sisältä, eivät suoraan aurinkotuulesta. Voimakkaat, etelään suuntautuvat aurinkotuulen magneettikentät siirtävät magnetosfääriin enemmän energiaa ja kiihdyttävät elektroneja. SWPC:n mukaan revontuli-elektronit kulkevat lähes yhden kymmenesosan valonnopeudesta eli noin 20 000 kilometriä sekunnissa.

Magneettikenttä ohjaa hiukkaset napojen ympärille. Ilmatieteen laitoksen mukaan revontulet muodostavat magneettisten napojen ympärille rengasmaisia ovaaleja, jotka ovat olemassa koko ajan molemmilla pallonpuoliskoilla. Ovaalin sijainti, leveys ja voimakkuus vaihtelevat Auringon aktiivisuuden mukaan. Aurinkotuulen osuutta selittää sivu aurinkotuuli, ja ovaalin laajenemista sivu revontulikartta.

Minkä värisiä revontulet ovat ja miksi?

Revontulten väri riippuu kaasusta ja korkeudesta. Happiatomit tuottavat vihreää ja punaista valoa, typpimolekyylit sinertävää, ja värin määrää virittyneen hiukkasen laatu ja törmäyksessä saatu energia. Vihreä on yleisin väri.

Korkeuksien arvoissa lähteet poikkeavat toisistaan, joten alla on molemmat.

SWPC selittää punaisen korkeutta: punaisen hapen viritystila kestää yli 150 sekuntia ja sammuu törmäyksissä alemmilla korkeuksilla, joten punaista nähdään vasta korkealla. Vihreän viritystila kestää noin sekunnin, joten vihreä syntyy matalammalla. Violetti typpipäästö tulee heti virittymisen jälkeen revontulen alareunasta.

Usein värit sekoittuvat. NASAn mukaan sekoittuva valo voi näyttää violetilta, vaaleanpunaiselta tai valkoiselta. SWPC lisää, että revontuli näyttää paljaalla silmällä usein valkoiselta, koska yönäkö havaitsee kirkkauden ennen väriä, ja kamera erottaa värit herkemmin. Kuvaamisen vinkit ovat sivulla revontulien kuvaaminen. Ilmatieteen laitoksen mukaan tyypillisiä värejä Suomessa ovat vihreä, punainen ja violetti.

Ursan vanhassa Sirius-artikkelissa korkeudet ovat vielä toisenlaiset: revontulet syntyvät yleensä noin 100 kilometrin korkeudessa, yläosat voivat ulottua noin 1000 kilometriin ja alareunat ovat matalimmillaan noin 70 kilometrissä. SWPC:n yleiskuvauksen mukaan törmäyksiä tapahtuu yli 100 kilometrin korkeudessa ja revontulia syntyy yleensä 80–500 kilometrin välillä. Yhteinen johtopäätös on, että revontulet ovat ilmakehän ylimmässä osassa, kaukana sääilmiöiden yläpuolella. Siksi pilvet voivat peittää ne mutta eivät estä niiden syntyä.

SWPC mainitsee vielä yhden erikoisuuden: revontulen säteiden yläosa voi näyttää purppuraiselta, kun auringonvalo osuu sen typpeen aamu- tai iltahämärässä ja virittää typpeä edelleen.

Miksi revontulia näkyy pohjoisessa?

Revontulia näkyy pohjoisessa, koska Maan magneettikenttä ohjaa hiukkaset napojen läheisyyteen. Ursan mukaan Maan magneettikenttä suojaa pääosin hiukkaspommitukselta, ja ilmiötä nähdään erityisesti napa-alueilla, koska kentän kaksinapainen rakenne ohjaa hiukkaset magneettisten napojen lähelle. Ursan vanhan artikkelin mukaan esiintymistiheys pienenee sitä mukaa, kun etäisyys revontuliovaalin keskimääräisestä sijainnista kasvaa. Tämän vuoksi Pohjois-Suomessa revontulia on keskimäärin joka toinen yö, Keski-Suomessa noin joka kymmenes yö ja Välimeren alueella noin kerran kymmenessä vuodessa. Sama vertailu paikkakunnittain on sivulla missä revontulet näkee.

Mikä tekee revontulesta kirkkaan?

Revontulen kirkkaus riippuu siitä, kuinka paljon energiaa Aurinko lähettää Maan suuntaan. SWPC mainitsee kaksi suurten myrskyjen pääsyytä: koronan massapurkaukset ja koronan aukoista tulevat nopeat aurinkotuulen virrat. Massapurkauksessa Auringosta sinkoutuu miljardi tonnia plasmaa noin miljoonan mailin tuntinopeudella (noin 1,6 miljoonaa kilometriä tunnissa). Kp-luvun ollessa 7–9 revontulet ovat SWPC:n mukaan kirkkaita ja ovaali siirtyy alemmille leveysasteille. Aurinkomyrskyjen taustaa selittää sivu aurinkomyrsky, ja Kp-luvun merkityksen löydät sivulta Kp-luku.

SWPC:n mukaan Aurinko noudattaa noin 11 vuoden sykliä, mutta myös lähellä minimiä nopeat virrat voivat tuottaa Kp 7:n. Niinpä hyvä revontuliyö ei vaadi syklin huippua, vaikka huippuvuosina niitä on enemmän. Syklin vaiheet selittää sivu auringonpilkut.

Minkä muotoisia revontulet ovat?

Revontulten perusmuoto on itä-länsisuuntainen kaari. Ilmatieteen laitoksen mukaan se on vihreä kaari pohjoisella taivaalla, ja kansanperinteessä sitä on kutsuttu Pohjan portiksi. Aktiiviset muodot voivat muuttua muutamassa sekunnissa niin, että taivaan peittää revontulivalo. Revontulikorona syntyy, kun revontuliverhot ovat suoraan katsojan yläpuolella; ilmiö johtuu perspektiivistä.

SWPC kuvaa muodot aikajärjestyksessä. Rauhallinen revontuli on itä-länsisuuntainen kaari. Aktiivisessa revontulessa kaaret jakautuvat, aaltoilevat ja muodostavat kiemuroita ja säteitä, ja hyvin aktiivinen revontuli voi täyttää taivaan ja ylittää horisontin muutamassa kymmenessä sekunnissa. Illalla on tyypillisesti yksi kaari tai verhoa muistuttava säteiden nippu, ja keskiyön tienoilla kaarissa on aaltoja ja pyörteitä. Aamulla revontulet ovat hajanaisia, täplikkäitä ja sykkivät noin kymmenen sekunnin jaksolla.

Mihin kellonaikaan revontulia näkyy?

Parhaat tunnit ovat Ilmatieteen laitoksen mukaan keskiyön molemmin puolin. Syynä on alimyrsky eli magneettinen purkaus, jonka SWPC:n mukaan jokaiseen kuuluu länteen kulkeva aaltoliike. Ilmatieteen laitoksen mukaan alimyrsky kestää 2–4 tuntia ja toistuu keskimäärin noin kaksi kertaa vuorokaudessa. Tarkempi kuvaus kuukausista ja kellonajoista on sivulla milloin revontulia näkyy.

Näkyykö revontulet avaruudessa?

Revontulet näkyvät myös avaruudesta. NASAn mukaan kansainvälinen avaruusasema kiertää noin 400 kilometrin korkeudessa, ja astronautit lentävät säännöllisesti revontulinäytösten yli ja läpi. SWPC:n mukaan pohjoiset ja eteläiset revontulet ovat toistensa peilikuvia ja aktiivisia samaan aikaan. Asemasta kertoo sivu ISS.

Revontulia on muillakin planeetoilla. NASAn mukaan Voyager 1 havaitsi Jupiterin yöpuolella revontulia vuonna 1979, ja myöhemmin ne on havaittu myös Hubble-teleskoopilla, Galileolla ja Juno-luotaimella. Saturnuksen revontulia on havaittu muun muassa Cassinin avulla, Marsin MAVEN-luotaimella ja Venuksen Pioneerilla, ja merkkejä revontulista on myös Ganymedeksella.

Milloin revontulien synty ymmärrettiin?

Revontulten synty ymmärrettiin vaiheittain 1900-luvulla. NASAn historiakatsauksen mukaan jo ennen vuotta 1900 epäiltiin, että ulkoa tulevat elektronit iskevät yläilmakehään. Kristian Birkeland alkoi vuodesta 1895 kokeilla laboratoriossa, ja hän näki, että magnetoituun palloon, terrellaan, ammutut elektronit ohjautuvat pallon navoille. Vuonna 1954 raketilla lennetty ilmaisin havaitsi revontuli-elektronit suoraan, ja vuonna 1959 Carl McIlwainin koe tunnisti hiukkaset elektroneiksi, joiden energia vastasi noin 6000 voltin jännitettä.

Nimen “aurora borealis” historiasta lähteet ovat varovaisia. NASAn historiakatsaus kertoo, että Galileo on saattanut ottaa nimen käyttöön vuonna 1619 ja Pierre Gassendi käytti sitä vuonna 1621. Ilmatieteen laitoksen mukaan nimi on ollut käytössä 1600-luvun alusta lähtien. SWPC:n mukaan “aurora” tulee latinan sanasta, joka tarkoittaa aamunkoiton jumalatarta. Suomalainen nimi on peräisin kansanuskosta, ja siitä kertoo sivu revontulet kansanperinteessä.

Vaarantavatko revontulet ihmisiä?

Revontulet eivät aiheuta vaaraa ihmisille. Ilmatieteen laitoksen mukaan voimakas avaruusmyrsky voi kuitenkin häiritä teknisiä järjestelmiä, ja NASAn mukaan vuoden 2020 helmikuun tavanomaisen voimakkuuden myrsky tuhosi kymmeniä kaupallisia satelliitteja. Siksi revontulia ennustetaan; ennusteen lukemista selittää sivu revontuliennuste.

Lähteet

• Ilmatieteen laitos: Tietoa revontulista
• Ilmatieteen laitos: Revontulet
• NOAA SWPC: Aurora tutorial
• NASA: Auroras
• NASA PWG: What is an aurora, history