ARCturus

Revontulia etsimässä

Erään työpajan tunnelmia

Aurora Borealis – magneettikentän mittaaminen

Revontulia voi nähdä maapallolla yleisimmin pohjois- ja etelänavoilla. Suomessa niitä voi nähdä lähinnä Lapissa. Voimakkaiden revontulimyrskyjen aikaan niitä on havaittu jopa Keski-Euroopassa. Kirjallisuudesta löytyy monia kauniita legendoja ja taruja tästä kauniista taivaanilmiöstä.

Revontulimyrskyt (Aurora Borealis) liittyvät läheisesti Auringon aktiivisuuteen. Auringon pinnalla nähtäviä tummia kohtia sanotaan auringonpilkuiksi; ne ovat ympäristöönsä nähden viileämpiä kohtia. Niitä esiintyy runsaammin noin 11 vuoden välein. Auringon aktiivisuus ilmaistaan usein juuri auringonpilkkujen määränä. Auringosta peräisin olevat sähköiset hiukkaset (protonit ja elektronit) tulevat Maan magneettikenttään. Hiukkaset törmäävät molekyyleihin ylemmissä ilmakehän kerroksissa (ionosfääri) noin 80–300 kilometrin korkeudessa. Näissä törmäyksissä molekyylit virittyvät ja viritystilojen purkautuessa säteilevät valoa.

Paras paikka maapallolla revontulien havainnointiin on Fennoskandia. Pohjoisimmassa Lapissa revontulia voidaan nähdä yli 200 yönä vuodessa. Paras havainnointiaika on ns. magneettisen keskiyön aika eli noin tuntia ennen normaalia keskiyötä. Eniten revontulia voi nähdä paitsi auringonpilkkumaksimin aikoihin myös tasauspäivien aikaan. Usein kuulee puhuttavan revontulien räiskähtelyistä ja sihinästä. Revontulia voi kyllä ”kuulla”, mutta lähinnä radioamatöörien käyttämien erikoislaitteiden avulla. Niillä he voivat kuunnella sellaisia taajuuksia, joita ei kuule tavallisilla radioilla. Tällaista sähkömagneettista säteilyä aiheuttaa ionisaatio, joka taas johtuu Auringosta lähtöisin olevan hiukkasvirran törmäämisestä ilmakehään. Tämän tapahtuman tulos nähdään yön pimeydessä revontulina.

Yleisin revontulien muoto on rauhallinen ja himmeä kaari. Vyö on paljon aktiivisempi. Vyön alareuna on usein laskostunut ja sisältää myös pystysuoria, liikkuvia säteitä. Joskus revontulien muoto on läiskämäinen tai loistava korona. Väriltään revontulet ovat yleensä vihertäviä, mutta joskus voi nähdä myös punaisia tai sinisiä valoja. Hyvällä onnella voi ihailla tanssivia revontulia!

Revontulet aiheuttavat siis muutoksia magneettikentässä, ja näitä muutoksia voidaan määrittää erilaisin mittauksin. Näin voidaan kokeellisesti ”ennustaa” revontulien esiintyminen. Muita ennustamiskeinoja ovat auringonpilkkujen havainnointi ja ”radiohäiriöt”. Silloin tällöin kannattaa tarkistaa myös Internet-sivuilta viimeisimmät tiedot revontulista.

 

 

Tässä työpajassa tutustutaan kahteen yksinkertaiseen menetelmään, jolla voi testata tai mitata magneettikentän voimakkuuden vaihteluja.

Yksinkertainen magnetometri

Ripustetaan sauvamagneetti lankaan ja kiinnitetään pieni peili magneetin keskelle (ks. ARCII Revontulet). Magneetti asettuu lopulta Maan magneettikentän viivojen suuntaan. Kohdistetaan kapea valonsäde (esimerkiksi laservalo) peilin keskelle ja seurataan heijastuneen säteen liikkeitä seinällä tai varjostimella. Sauvamagneetti kääntyy Maan magneettiviivojen suunnan muuttuessa, joten tämä kentän muutos voidaan siis havaita heijastuneen säteen paikan muuttumisena varjostimella. Jos koejärjestely on tehty häiriöttömään tilaan, voidaan magneetin liikehäiriöitä pitää hyvin suurella varmuudella magneettikentän muutosten aiheuttamina. Tällöin kannattaa yrittää havainnoida revontulia entistä innokkaammin.

Tulosten luotettavuutta häiritsevät monenlaiset tekijät, kuten ilmavirtaukset, ympäristön rakenteet (esimerkiksi rautaputket), sähköiset laitteet ja muut modernin teknologian välineet. Tutkimuslaitteiston voi sijoittaa mahdollisimman kauas näistä häiriötekijöistä. Ilmavirtauksia voi ehkäistä sijoittamalla langasta roikkuva magneetti peileineen lasilieriön sisälle.

Maavirran mittaaminen

Toinen koe voidaan tehdä puutarhassa, metsässä tai suolla. Pääasia on, että maa on kosteaa. Upotetaan kaksi puolentoista metrin mittaista kupariputkea maahan yli sadan metrin päähän toisistaan ja mitataan niiden välistä jännitettä. Sen vaihtelu saattaa merkitä revontulien aiheuttamaa häiriötä magneettikentässä. Tällöin kannattaa yöllä jälleen etsiä mahdollisia revontulia. Tutkijat ovat havainneet selvän yhteyden Maan magneettikentän häiriöiden ja revontulien välillä.

Kupariputkien välistä jännitettä voidaan mitata useiden päivien ajan. Putket voidaan kytkeä vahvistimen kautta myös tietokoneeseen, jolloin saadaan kerätyksi sopivin aikavälein mittauksia  myöhempää käsittelyä varten (ks. ARCII Revontulet). Saaduista mittaustuloksista saadaan tietokoneohjelman avulla tulokseksi erilaisia kuvaajia tai taulukoita.

Teksti: Irma Hannula, julkaistu Dimensio 07/2002 -lehdessä.

---