Kun Kuu laskee kohti läntistä horisonttia ja taivas hiljalleen tummuu, valaistuna näkyvän kapean kuunsirpin kupeella alkaa kajastaa himmeä kuvajainen Kuusta: maatamo.

Aikojen alusta taivaalle tähyävät lajitoverimme yrittivät pohtia, mistä oikein on kyse. Miksi sirppinä näkyvän Kuun pimeä puolikin erottuu himmeästi, mutta kun kuunsirppi lihoo, toinen puolisko katoaa näkyvistä?

Yleisnero Leonardo da Vinci selitti ilmiön 1500-luvun alussa. Codex Leicester -nimellä tunnetussa käsikirjoituksessa, jonka da Vinci laati vuosina 1506–1510, hän selittää, kuinka sekä Kuu että Maa heijastavat samalla tavalla auringonvaloa.

Auringon "tornadojen" eli tornadoprotuberanssien luonne on uuden tutkimuksen perusteella tulkittu väärin. Syynä on se, että ilmiöitä on voitu tarkastella vain kaksiulotteisesti.

Tornadoja on havaittu Auringossa jo 1900-luvun alkupuolelta lähtien ja niistä on saatu entistä tarkempaa tietoa esimerkiksi SDO-luotaimen (Solar Dynamics Observatory) avulla. Sen ultraviolettialueen datasta kootuissa videoissa näkyy selvästi tornadojen liike.

Ei kuitenkaan riittävän selvästi. Ilmeisesti jättimäiset tornadot, joilla voi olla mittaa useita kertoja Maan halkaisijan verran, eivät vastoin aiempaa käsitystä pyöri ollenkaan.

Nicolas Labrossen johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on tarkastellut spektroskopian avulla plasman lämpötilan ja tiheyden lisäksi doppler-ilmiötä, joka kertoo sen liikkeestä ja nopeudesta suhteessa meihin. Tuloksena on kolmiulotteinen kuva protuberanssien rakenteesta ja sen taustalla olevasta magneettikentästä.

"Huomasimme, että huolimatta kuvissa näkyvästä protuberanssien ja tornadojen ulkomuodosta magneettikenttä ei ole pystysuora, vaan plasma liikkuu pääasiassa vaakasuunnassa magneettikentän voimaviivojen myötäisesti", Labrosse selittää.

Meredith MacGregorin ja Alycia Weinbergerin johtama tutkijaryhmä havaitsi viime vuoden maaliskuussa Proxima Centaurissa tapahtuneen voimakkaan flare-purkauksen. Tähtitieteilijät eivät "nähneet" sitä livenä, vaan löysivät sen ALMA-teleskoopin (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) aineistosta vasta myöhemmin.

Voimakkaimmillaan Proximan flare päihitti Auringon suurimmat purkaukset kymmenkertaisesti ALMAn havaitsemilla radioaallonpituuksilla. Tähden kirkkaus kasvoi noin kymmenen sekunnin ajaksi tuhatkertaiseksi normaaliin verrattuna.

Suurta purkausta edelsi pienempi flare ja yhteensä niiden kesto oli alle kaksi minuuttia. Onneksi purkaus sattui kymmenen tunnin havaintojaksolle, joka jakautui vuoden 2017 tammi–maaliskuulle.

Tutkijoiden mukaan on todennäköistä, että Proxima b, tähteä kiertävä eksoplaneetta, kylpi hetken aikaa hiukkassäteilyssä, jonka voimakkuus oli 4 000 kertaa suurempi kuin Auringon flare-purkauksista Maahan kohdistuva säteily. Jo entuudestaan tiedettiin, että Proxima Centaurissa tapahtuu purkauksia, mutta näin voimakasta ei ole aiemmin havaittu.

Pilkkuryhmä AR2673 on ollut huomion kohteena jo jonkin aikaa, sillä se on pitkiin aikoihin ensimmäinen kookas ja voimakas häiriöalue Auringon pinnalla. 

Toissapäivänä se röyhäytti jo komean purkauksen, jonka odotetaan törmäävän Maahan tänään ja aiheuttavan kohtalaisen voimakkaan revontulimyrskyn. Ennusteiden mukaan tulossa on G2-luokan geomagneettinen häiriö, joskin paikoitellen se saattaa äityä G3-luokkaan.

Pilkkuryhmästä nousi tänään iltapäivällä Suomen aikaa vielä voimakkaampia purkauksia, jotka saavat aikaan häiriöitä maapallolla parin vuorokauden kuluttua. Luvassa on siis aktiivista aikaan taivaalla ja voi vain toivoa, että taivas on selkeä.

Voimakkain purkauksista luokiteltiin jo voimakkaimpaan X-luokkaan – tarkalleen se oli X 9.3, eli varsin energeettinen tapahtus. Se näkyi erinomaisesti myös Jyväskylän Siriuksen Hankasalmen tähtitornin radioteleskoopissa, joka tarkkailee Aurinkoa 10 GHz:n aallonpituudella.

Täydellinen auringonpimennys on eräs upeimmista luonnonilmiöistä: Kuu hivuttautuu Auringon eteen ja peittää sen kokonaan, jolloin Auringon ympärillä oleva kuumasta kaasusta muodostuva korona leimahtaa näkyviin.

Maisema hämärtyy aavemaiseksi ja pimentyy öisen pimeäksi vähäksi aikaa. Tällä kerralla pimennys on pisimmillään kaksi minuuttia ja 40 sekuntia, joskin koko pimennys kestää lähes kolme tuntia laskien siitä, kun Kuun reuna osuu Auringon kiekkoon aina siihen saakka kun Kuu on jälleen poissa Auringon edestä.

Idahossa Tiedetuubin retkueen havaintopaikalla pimennyksen täydellinen vaihe kestää noin kaksi minuuttia ja 20 sekuntia, ja koko pimennys osittaisen vaiheen alusta sen loppuun kestää kaksi tuntia ja 44 minuuttia. Täydellinen vaihe alkaa klo 11.33 paikallista aikaa, eli klo 20.33 Suomen aikaa maanantaina illalla.

Auringon hiukkasmyrskyt ovat satunnaisia, voimakkaiden auringonpurkausten aiheuttamia tapahtumia, joilla on erilaisia vaikutuksia Maahan.

Leudoimmillaan ne vain saavat aikaan pientä vipinää lähiavaruudessa Maan luona, mutta toisinaan – kuten alkuviikosta – ne aiheuttavat toimintahäiriöitä ja -katkoksia nykyaikaisiin navigaatio- ja viestintäjärjestelmiin. Joskus niistä tulee myös säteilyvaara astronauteille ja napa-alueen ylittävien suihkukoneiden miehistöille ja matkustajille.

Tällaisia tapahtumia on havaittu viime vuosikymmenten aikana tuhansia, ja jotkin niiden vaikutuksista on arvioitu vaarallisiksi.

Pahimmillaan aurinkomyrsky saa aikaan hyvinkin suuria häiriöitä jopa maapallon pinnalla, ja saisi aikaan kenties katastrofaalisia ongelmia nykyaikaisille sähkölaitteille. 

Nähtävästi vuonna 774 tapahtui tällainen geomagneettinen myrsky, joka nyt tapahtuessaan sysäisi yhteiskunnat ympäri planeettamme täyteen kaaokseen.

Tuosta tapahtumasta ei luonnollisesti ole suoria mittaustuloksia, mutta epäsuorasti käyttämällä pohjoisen ja eteläisen napaseudun jääkerrostumista mitatusta kosmisesta beryllium-10:stä ja puiden vuosirenkaiden radiohiilestä (hiili-14) saatua dataa on kansainvälinen tutkijaryhmä onnistunut osoittamaan, että hiukkasmyrsky oli todella raju tapaus. 

Tulosten perusteella voi ennustaa luotettavasti kymmenientuhansien vuosien ajanjaksolla pahinta mahdollista uhkaa, jonka auringonsäteily aiheuttaa. Tuloksen perusteella voidaan asettaa havaintorajat ankarien Auringon hiukkasmyrskyjen riskinarviointiin.

Maa säästyi vain onnella

Kansainvälinen tutkimuskonsortio, johon kuuluu 11 ryhmää kuudesta maasta (Australia, Italia, Japani, Suomi, Sveitsi ja Venäjä) on sveitsiläisten ja suomalaisten tieteilijöiden johdolla tutkinut, mitä ilmastollisia vaikutuksia tuolla voimakkaimmalla tunnetulla Auringon hiukkasmyrskyllä oikein oili.

Se siis tapahtui yli 1200 vuotta sitten, vuoden 774 myöhäiskeväällä tai alkusyksyllä. Samaan aikaan kun Kaarle Suuri oli valloitusretkillään nykyisen Pohjois-Italian alueella, rykäisi Aurinko pinnaltaan erittäin voimakkaan purkauksen.

Onneksi se tapahtui toisella puolella Aurinkoa Maasta katsottuna, sillä suora osuma maapalloon olisi todennäköisesti saanut aikaan liki maailmanlopun.

Tuytkijaryhmä on arvioinut tapahtuman ilmakehälliset ja ilmastolliset vaikutukset ja osoittanut, että vastaava geomagneettinen myrsky voisi häiritä napaseudun stratosfääriä vähintään yhden vuoden ajan. Se johtaa paikallisiin pintalämpötilan muutoksiin, jotka nostavat pohjoisen pallonpuoliskon talvilämpötiloja jopa useita asteita.

Oulun yliopistoa tutkimuksessa edustivat tohtorikoulutettava Eleanna Asvestari ja professori Ilya Usoskin, jotka työskentelevät ReSoLVE Centre of Excellence -yksikössä. He tuottivat yksityiskohtaisia ja tämänhetkistä huipputasoa edustavia kosmisten radionuklidien synnyn ja siirtymisen mallinnuksia äärimmäisen tapahtuman aikana vuotta 775 vastaavissa olosuhteissa.

Tutkimus julkaistiin Nature Groupin Scientific Reports -sarjassa 28. maaliskuuta 2017.

Juttu perustuu Oulun yliopiston tiedotteeseen.