Voiko magneettimyrsky esiintyä kirkkaalla ja kauniilla säällä?

Jos olet joskus katsonut avaruussääennustetta kirkkaana, tyynenä ja sinitaivaisena päivänä ja nähnyt varoituksen geomagneettisesta myrskystä, olet ehkä hämmentynyt hetkeksi. Miten "myrsky" voi olla käynnissä, kun ulkona on mitä ihanin sää? Lyhyt vastaus on rauhoittava ja yksinkertainen: kyllä, magneettimyrsky voi aivan hyvin tapahtua silloin, kun sää kotiseudullasi on aurinkoinen, kuiva ja tyyni. Nämä kaksi "säätä" ovat täysin eri asioita, ja niitä ohjaavat täysin eri syyt. Tässä artikkelissa selitetään selkokielellä, miksi näin on — jotta seuraavalla kerralla, kun nämä kaksi näyttävät olevan ristiriidassa, asia tuntuu täysin järkeenkäyvältä.

Kaksi täysin erilaista "säätä"

Kun puhumme säästä arkielämässä, tarkoitamme ympärillämme olevan ilman olosuhteita: lämpötilaa, kosteutta, tuulta, pilviä, sadetta sekä ilmanpaineen nousua ja laskua. Tätä kutsutaan joskus maanpäälliseksi sääksi tai troposfäärin sääksi, koska se tapahtuu ilmakehän alimmassa kerroksessa, troposfäärissä, jossa me elämme ja hengitämme.

Magneettimyrsky (tarkemmin sanottuna geomagneettinen myrsky) on aivan toisenlainen ilmiö. Se on avaruussäätä — Maan magneettikentän tilapäinen häiriö, jonka aiheuttaa Auringon aktiivisuus. NASAn sanoin avaruussää tarkoittaa "aurinkokunnan olosuhteita, jotka syntyvät Auringon aktiivisuudesta", ja se on "hyvin erilaista kuin sää Maassa". Maan säässä on kyse ilmasta, vedestä ja paineesta; avaruussää sen sijaan tapahtuu avaruuden lähes tyhjiössä ja koostuu säteilystä sekä Auringosta virtaavista varattujen hiukkasten virroista.

Koska niillä on eri kotipaikat — toisella ilmakehässä muutaman kilometrin päässä pääsi yläpuolella, toisella paljon korkeammalla Maan magneettisessa ympäristössä — ja eri moottorit, näiden kahden ei yksinkertaisesti tarvitse olla samaa mieltä. Loistava aurinkoinen iltapäivä ja käynnissä oleva geomagneettinen myrsky voivat esiintyä täsmälleen samalla hetkellä.

Mistä kumpikin saa alkunsa

Ymmärtääksemme, miksi kirkas taivas ja magneettimyrsky voivat esiintyä yhtä aikaa, kannattaa katsoa, mikä kumpaakin ajaa eteenpäin.

Mikä ohjaa ikkunasi takana olevaa säätä

Tavallista säätä ylläpitää Aurinko, joka lämmittää Maan pintaa ja ilmakehää epätasaisesti. Lämmin ilma nousee, viileä laskeutuu, vesi haihtuu ja tiivistyy, ja planeetan pyöriminen panee koko järjestelmän liikkeelle. Tuloksena on tuttu korkea- ja matalapaineiden, rintamien, pilvien, tuulen ja sateen kulkue. Kaikki tämä tapahtuu troposfäärissä, ohuessa ilmakuoressa, joka ulottuu vain noin 10–15 kilometrin korkeuteen. Kun meteorologit ennustavat huomisen säätä, he mallintavat juuri tämän ilman liikkeitä.

Mikä ohjaa magneettimyrskyä

Geomagneettinen myrsky saa alkunsa noin 150 miljoonan kilometrin päästä, Auringosta. Aurinko lähettää jatkuvasti varattujen hiukkasten virtaa, jota kutsutaan aurinkotuuleksi. Ajoittain se tuottaa myös dramaattisia purkauksia:

• Auringonpurkaukset (soihdut) — äkillisiä, voimakkaita säteilypurkauksia. NASAn mukaan soihdun valo ja säteily saavuttavat Maan noin kahdeksassa minuutissa.
• Koronan massapurkaukset (CME:t) — valtavia auringon plasman ja magneettikentän pilviä, jotka sinkoutuvat avaruuteen. NOAAn avaruussään ennustuskeskus (SWPC) kuvaa CME:itä "plasman ja magneettikenttien räjähdyksiksi Auringon koronasta" ja toteaa, että ne "aiheuttavat geomagneettisia myrskyjä, kun ne suuntautuvat Maata kohti".

Kun CME tai aurinkotuulen nopea puuska saavuttaa planeettamme, se siirtää energiaa Maan suojaavaan magneettikenttään — magnetosfääriin — ja ravistelee sitä. Tämä häiriö on geomagneettinen myrsky. NASA huomauttaa, että CME:stä aiheutuvat myrskyt saapuvat tyypillisesti yhdestä kolmeen vuorokautta Auringon purkauksen jälkeen, kun taas soihdun säteily saapuu minuuteissa.

Koko magneettimyrskyn taustalla oleva tapahtumaketju — Aurinko, aurinkotuuli, magnetosfääri — tapahtuu siis sääkerroksen yläpuolella, alueilla joissa ei ole ilmaa, pilviä eikä sadetta. Kaupunkisi yllä olevilla pilvillä (tai niiden puuttumisella) ei ole asian kanssa mitään tekemistä.

Miksi aurinkoinen päivä ja myrsky voivat sattua yhtä aikaa

Kuvittele kaksi muusikkoa soittamassa eri huoneissa, kumpikin omista nuoteistaan. Ei ole mitään syytä, miksi he olisivat tahdissa keskenään, koska mikään ei yhdistä toisen soittoa toiseen. Maanpäällinen sää ja avaruussää ovat vähän samanlaisia. Niillä on yksi yhteinen lähde — Aurinko — mutta Aurinko vaikuttaa niihin täysin eri tavoin ja täysin eri aikaskaaloilla.

• Aurinko lämmittää Maan pintaa ja luo näin tavallisen sään, hitaan ja jatkuvan prosessin, jota ajaa auringonvalo (lämpö).
• Aurinko laukaisee soihtuja ja CME:itä, jotka luovat avaruussään — äkillisiä tapahtumia, joita ajaa Auringon ilmakehän magneettinen aktiivisuus.

Tyyni korkeapaine voi pysähtyä alueesi ylle ja antaa sinulle useita kirkkaita päiviä. Samaan aikaan kaksi vuorokautta aiemmin Auringosta lähtenyt CME voi saapua ja laukaista voimakkaan geomagneettisen myrskyn. Auringonpaiste ja myrsky ovat yksinkertaisesti kaksi toisiinsa liittymätöntä tapahtumaa, jotka sattuvat osumaan samaan aikaan. Aivan yhtä hyvin voi olla harmaa, sateinen ja tuulinen päivä ilman mitään geomagneettista aktiivisuutta.

Juuri tästä syystä magneettimyrsky voi tapahtua yöllä, talvella, kesällä, helleaallon aikana tai lumimyrskyn keskellä. Magnetosfääri ei tarkista paikallista sääennustetta.

Miten magneettimyrskyjä mitataan — ja ennustetaan — taivasta katsomatta

Koska magneettimyrskyjä ei näe samalla tavalla kuin pilviä, tutkijat mittaavat niitä mittalaitteilla eivätkä paljain silmin. Tutuin mittari on Kp-indeksi, asteikko nollasta yhdeksään, joka kuvaa kuinka häiriintynyt Maan magneettikenttä on. NOAA SWPC luokittelee häiriön geomagneettiseksi myrskyksi, kun Kp-indeksi saavuttaa arvon 5 tai enemmän. Myrskyt luokitellaan myös G-asteikolla G1:stä (vähäinen) G5:een (äärimmäinen), joka kääntää tekniset luvut yksinkertaiseksi vakavuusasteikoksi.

Olennaista on, että nämä mittaukset tulevat magnetometreistä — herkistä laitteista, jotka havaitsevat magneettikentän muutoksia — sekä avaruusaluksista, jotka tarkkailevat Aurinkoa ja saapuvaa aurinkotuulta. Mikään tästä ei riipu siitä, onko siellä missä seisot pilvistä vai selkeää. Ennustajat NOAA SWPC:ssä ja tutkimuskeskuksissa kuten saksalaisessa GFZ:ssä (joka tuottaa Kp-indeksin ja siihen liittyvät indeksit) tarkkailevat Aurinkoa suoraan, seuraavat CME:iden kulkua avaruudessa ja antavat varoituksia päiviä etukäteen, maanpinnan olosuhteista riippumatta. GFZ:n Hp-indeksiperhe tarjoaa saman magneettisen aktiivisuuden vielä tarkemmalla aikaresoluutiolla.

Lyhyesti sanottuna magneettimyrskyn havaitsevat välineet ja huomisen sateen ennustavat välineet ovat täysin erillisiä järjestelmiä, jotka katsovat täysin eri suuntiin — toinen kohti Aurinkoa ja Maan magneettikenttää, toinen troposfäärin pyörteilevää ilmaa.

Entä revontulet?

On yksi kaunis poikkeus, jossa avaruussää näkyy taivaallasi: revontulet (pohjoisen ja etelän valot). Voimakkaiden geomagneettisten myrskyjen aikana varatut hiukkaset ohjautuvat Maan magneettikenttäviivoja pitkin napa-alueille ja saavat yläilmakehän hehkumaan. Huomaa kuitenkin kaksi asiaa. Ensinnäkin tämä hehku syntyy hyvin korkealla — noin 100 kilometrissä ja sen yläpuolella — kaukana sääkerroksen yläpuolella. Toiseksi voit nähdä sen maasta vain, jos paikallinen taivaasi sattuu olemaan selkeä ja pimeä. Niinä erityisinä öinä hyvä maanpäällinen sää (selkeä taivas) ja aktiivinen avaruussää (myrsky) siis yhdistyvät ja antavat sinulle upean näkymän. Itse myrsky olisi kuitenkin käynnissä riippumatta siitä, peittäisivätkö pilvet näkymäsi vai eivät.

Onko avaruussään ja maanpäällisen sään välillä mitään yhteyttä?

Tämä on oikeutettu ja kiinnostava kysymys, ja rehellisyys on tässä tärkeää. Arkinen vastaus on, että käytännön kannalta geomagneettiset myrskyt ja paikallinen sää ovat toisistaan riippumattomia: myrsky ei tuo sadetta, eikä kirkas päivä estä myrskyä.

Tutkimuksen eturintamassa jotkut tiedemiehet ovat selvittäneet, voisivatko pitkäaikaiset muutokset Auringossa ja Maan magneettikentässä vaikuttaa hienovaraisesti pilvien muodostumiseen, esimerkiksi kosmisen säteilyn (avaruudesta tulevien suurienergisten hiukkasten) siementäessä pieniä pisaroita. Muutamissa tutkimuksissa on raportoitu heikkoja korrelaatioita, kun taas toisissa ei ole löytynyt johdonmukaista vaikutusta. Kokonaiskuva tieteessä on edelleen epävarma ja aktiivisen keskustelun kohteena, ja mikä tahansa ehdotettu vaikutus on pieni, pitkäaikainen ja maailmanlaajuinen — ei mitään sellaista kuin saman päivän yhteys magneettimyrskyn ja oman kotikaupunkisi sään välillä. On siis paikkansapitävää sanoa, että arkielämän kannalta merkityksellisellä tavalla ennusteessa näkyvä magneettimyrsky ja ikkunasi takana paistava aurinko eivät ole yhteydessä toisiinsa.

Mitä tämä merkitsee sinulle

Jos seuraat omaa vointiasi suhteessa avaruussäähän, tämä erottelu on aidosti hyödyllinen:

• Älä päättele geomagneettista aktiivisuutta taivaasta. Kirkas ja tyyni päivä ei kerro sinulle mitään siitä, onko magneettimyrsky käynnissä. Tarkista se avaruussään mittarista (kuten Kp-indeksistä) ja katso sade, tuuli ja ilmanpaine tavallisesta sääennusteesta.
• Ne voivat kasautua päällekkäin — tai olla kasautumatta. Joinakin päivinä sinulla voi olla sekä paineen heilahdus että geomagneettinen myrsky; toisina päivinä vain toinen tai ei kumpaakaan. Kun pidät molempia silmällä erikseen, saat selkeämmän kuvan kuin olettamalla, että toinen ennustaa toista.
• Myrsky kauniin sään aikana on täysin normaalia. Se ei ole merkki siitä, että ennusteessa olisi jotain vialla. Se kertoo vain siitä, että magneettimyrskyistä vastaa Aurinko, eivät pilvet.

Kun ymmärtää, että avaruussää ja Maan sää ovat kaksi erillistä järjestelmää, moni hämmennys katoaa. Kun puhelimesi seuraavan kerran näyttää varoituksen geomagneettisesta myrskystä pilvettömän sinisen taivaan alla, tiedät tarkalleen, miksi molemmat voivat olla totta yhtä aikaa — ja että jos huomaat muutoksia voinnissasi, ne kannattaa kirjata ylös, jotta voit ajan mittaan tunnistaa omat kaavasi. Kuten aina, jos oireesi ovat pitkittyneitä tai huolestuttavia, niistä on järkevää keskustella terveydenhuollon ammattilaisen kanssa.

Lähteet

• NASA — Five Questions About Space Weather and Its Effects on Earth, Answered: https://www.nasa.gov/technology/five-questions-about-space-weather-and-its-effects-on-earth-answered/
• UCAR Center for Science Education — What Is Space Weather and How Does It Affect the Earth?: https://scied.ucar.edu/learning-zone/sun-space-weather/what-space-weather
• NOAA — Space weather (opetusaineistojen kokoelma): https://www.noaa.gov/education/resource-collections/weather-atmosphere/space-weather
• NOAA Space Weather Prediction Center (SWPC) — Space Weather Scales ja tietoa geomagneettisista myrskyistä (G-asteikko): https://www.swpc.noaa.gov/noaa-scales-explanation
• NOAA — Strong geomagnetic storm reaches Earth: https://www.noaa.gov/stories/strong-geomagnetic-storm-reaches-earth-continues-through-weekend
• GFZ (Saksan geotieteiden tutkimuskeskus) — Kp-indeksi ja geomagneettiset indeksit: https://www.gfz.de/en/section/geomagnetism/data-products-services/geomagnetic-kp-index
• ESA Space Weather Service Network — Geomagnetic Conditions: https://swe.ssa.esa.int/geomagnetic-conditions