Avaruusmyrskyllä voi olla tuhoisat seuraukset
Avaruusmyrskyllä voi olla tuhoisat seuraukset
Äkkiseltään voi olla vaikea hahmottaa, miten kaukana lähiavaruudessa tapahtuvat ilmiöt ja avaruussään muutokset vaikuttavat meihin. Mutta lähiavaruuden ymmärtäminen on ollut tärkeää aina.
Avaruussäällä tarkoitetaan lähiavaruuden olosuhteiden nopeita muutoksia, jotka voivat vaurioittaa teknisiä järjestelmiä avaruudessa tai maan päällä. Ne voivat vaikuttaa esimerkiksi teknologian luotettavuuteen, sähköverkkoihin ja paikannustekniikkaan.
Kaiken takana on Aurinko, joka puhaltaa avaruuteen jatkuvan hiukkasvirran eli aurinkotuulen, ja viskoo toisinaan sen sekaan suuria magnetoituneita pilviä, kuvaillaan Ilmatieteen laitoksen verkkosivuilla.
Esimerkiksi meille kaikille tuiki tutun ilmiön, revontulien takana vaikuttaa aurinkotuuli. Revontulet aiheutuvat monimutkaisten tapahtumien ketjusta, jonka tuloksena aurinkotuulen varautuneet hiukkaset osuvat Maan ilmakehään.
Pahimmillaan huono avaruussää voisi aiheuttaa maapallolla katastrofeja: pysäyttää lentoliikennettä, vahingoittaa satelliitteja, ajaa alas sähkö- ja tietoliikenneverkkoja sekä aiheuttaa mittavia taloudellisia vahinkoja. Kun myrskyvaroitus saadaan ajoissa, vahinkoja voidaan ennakoida ja rajoittaa esimerkiksi kytkemällä muuntajia tai muita laitteita pois päältä hiukkasmyrskyn ajaksi.
Mitatun historian voimakkain avaruussäämyrsky oli Carringtonin myrsky vuonna 1859. Englantilainen harrastelija-astronomi katsoi aurinkoa juuri ennen kuin myrsky käynnistyi. Hän havaitsi auringossa valtavan pilkun.
Pilkku räjähti, ja 17 tunnin päästä lennättimien johdot alkoivat iskeä kipinää ja lennätintoimistoja syttyi palamaan. Jos vastaavanlainen avaruusmyrsky pääsisi yllättämään nyt, olisivat seuraukset tuhoisia.
Suomalaistutkimus on maailman kärkeä
Suomalainen osaaminen avaruussään tutkimuksessa ja ennustamisessa on maailmanlaajuisesti huippuluokkaa. Yksi Suomen nimekkäimpiä avaruussään tutkijoita on Minna Palmroth Helsingin yliopistosta.
Ala itsessään on vielä nuori, ja vaikka kehitys on viimeisen kymmenen vuoden aikana ollut huimaa, on avaruussään ennustaminen vielä lapsenkengissä.
– Avaruussäätä pystytään nyt ennustamaan yhtä hyvin kuin Maan säätä 50-luvulla, Palmroth kuvaili Ylen haastattelussa.
Palmroth tutkii prosesseja, jotka aiheuttavat avaruusmyrskyjä. Häntä kiinnostaisi päästä tutkimaan esimerkiksi, miten Suomen sähköverkko kestäisi Carringtonin kaltaisen iskun.
Kun Palmroth sai idean uuden ajan avaruussimulaatio-ohjelmaan nimeltä Vlasiator, ei siihen uskonut kukaan. Hän haaveili maailman ensimmäisestä tarkkaresoluutioisen mallista, jota voisi ajaa niin, että "simulaatio hahmottaa koko magnetosfäärin" – eli että simulaatio ei tarkastele aurinkotuulen vaikutusta vain yhdestä kohtaa, vaan hahmottaa koko kokonaisuuden.
Pahimmillaan huono avaruussää voisi aiheuttaa maapallolla tuhoisia katastrofeja.
Idean syntymisen aikoihin maailmassa ei ollut yhtäkään tietokonetta, jolla olisi ollut riittävästi kapasiteettia pyörittää niin suurta mallia.
Malli näyttää, kuinka maapallolla on magneettikenttä, joka leviää myös avaruuteen. Magneettikentän ulkopuolella on aurinkotuuli, jota purkautuu auringosta koko ajan. Maapallon magneettikenttä on este aurinkotuulelle – kuin kivi virrassa, jonka virta kiertää.
Vlasiatorilla pystyy hahmottamaan kokonaiskuvan: näkemään kiven jokaiselle puolelle ja ymmärtämään ilmiöiden syy-seuraus-suhteita, näkemään pienen skaalan ilmiöt isossa kontekstissa. Ennen Vlasiatoria touhu vastasi kalan pyörimistä kiven ympärillä.
Suuret maailmanlaajuiset mallit ovatkin avainasemassa modernissa avaruustutkimuksessa, jossa yhdistetään paikallisista ilmiöistä saatu tieto syihin ja seurauksiin, jotka tapahtuvat kaukana varsinaisesta mittauspisteestä.
Tutkijat suuntaavat katseensa Aurinkoon
Suomessa avaruusilmaston tutkimiseen on omistautunut myös esimerkiksi Auringon pitkäaikaisen muutoksen ja vaikutusten tutkimukseen erikoistunut ReSoLVE-huippuyksikkö. Se tarkkailee Auringon magneettikentän ja magneettisen aktiivisuuden pitkäaikaista vaihtelua ja sen vaikutusta erityisesti Maan lähiavaruudessa.
Auringon toiminta on vaihdellut dramaattisesti viime vuosikymmeninä. Huippuyksikkö pyrkii selvittämään, mitä viimeisen 100–150 vuoden aikana Auringossa on tapahtunut ja mitä seurauksia tällä on ollut. Auringon toiminta vaikuttaa esimerkiksi Maan ilmakehään ja ilmastoon tavoin, joista on toistaiseksi varsin vähän tietoa, Suomen Akatemia raportoi.
Huipputeknologia kuten satelliittihavainnot sekä kehittyneet mallinnusmenetelmät yhdistettynä pitkiin geomagneettisiin havaintosarjoihin tuottavat kuitenkin tarkempaa tietoa Auringon aktiivisuuden muutoksista kuin koskaan aikaisemmin. Tietokoneiden avulla voidaan ajaa monimutkaisia malleja ja tutkia pitkällä aikajänteellä tapahtuvia muutoksia.
Yksi mielenkiintoinen tutkimuskohde ovat auringonpilkut. Ne ovat Auringon pinnalla näkyviä tummia alueita, joiden koko vaihtelee suuresti. Keskimäärin niiden on arvoitu olevan maapallon kokoisia ja niiden elinikä vaihtelee tunneista päiviin tai jopa viikkoihin.
Tiedetään, että auringonpilkkujen määrä heilahtelee noin 11 vuoden jaksoina. Karkeasti yleistettynä tämä näkyy meille siten, että kun auringonpilkkuja on vähän, on maassa viileämpää. Kun niitä taas on paljon, on talvisää lämmin ja sateinen Keski- ja Pohjois-Euroopassa ja kuiva Etelä-Euroopassa, selitetään Suomen Akatemian artikkelissa.
Aurinkotutkimus onkin tärkeää myös ilmastonmuutoksen ennustamisen kannalta. Olemme esimerkiksi nyt kulkemassa jälleen kohti auringonpilkkujen aallonpohjaa.
Periaatteessa tämä voi näkyä pienenä ilmaston viilenemisenä. Tutkimusten valossa vaikutus jää kuitenkin vähäiseksi, kun sitä verrataan ilmaston lämpenemisen keskeisen tekijään eli ihmisten aiheuttamien kasvihuonekaasupitoisuuksien kasvuun.
Hallitustenvälisen ilmastopaneeli IPCC:n vuoden 2018 raportti esittää, että maapallon lämpeneminen pitäisi pysäyttää 1,5 asteeseen. Aiemmin turvallisena rajana on pidetty noin kahta astetta.
Mikäli ilmaston lämpeneminen jatkuu nykyistä vauhtia, tämä 1,5 asteen raja ylitetään vuosisadan puoleen väliin mennessä. Tällä olisi kohtalokkaita seurauksia ihmisille ja luonnolle.
Lähteet: Ilmatieteen laitoksen ja Suomen Akatemian verkkosivut sekä CSC:n Täydällinen yhtälö -kampanja.
KUVAT: THINKSTOCK JA ADOBE STOCK
Julkaistu alunperin 01.12.2018. / Published originally 01.12.2018.