Revontuliin liittyy poksahdusten lisäksi kohinaa

26.07.2017

Matemaattinen malli antoi lisävahvistusta hypoteesille äänten syntypaikasta.

pexels-photo-475975.jpeg

Revontuliin liittyy jopa ihmiskorvin kuultavaa kohinaa, jonka lähde on joko inversiokerroksessa tai jonkin verran sen yläpuolella. Kuva: Stocksnap.io

Videon kuva on rakeinen ja ääni rahiseva. Silti Clap Sounds of Northern Lights? on Aallon YouTuben listaykkönen lähes 250 000 katselukerralla.

Akustiikkatutkija Unto K. Laineen vangitsemat revontulten äänet kiehtovat, sillä niihin liittyy ristiriita. Äänistä kerrotaan kansantaruissa, ja sadat tuntureissa ja erämaissa vaeltaneet ovat raportoineet valoilmiöiden alla kuulemistaan poksahduksista, räsähdyksistä ja kohinoista. Tiedemaailman enemmistö tuomitsi havainnot kuitenkin pitkään huuhaaksi: revontulet syntyvät 80–150 kilometrin korkeudessa, eikä äänen kulkeutuminen niin korkealta ihmiskorvaan ole mahdollista.

Lainetta ristiriita vaivasi niin paljon, että vuosituhannen vaihteessa hän ryhtyi ratkomaan sitä omalla ajallaan. Urakan alku ei ollut helppo, mutta tämän vuosikymmenen aikana Laine on saavuttanut useita läpimurtoja. Ensimmäinen niistä koitti 2011, jolloin hän paikallisti kolmen toisistaan erilleen sijoitetun mikrofonin ja magneettikentän mittauksen avulla revontulten äänten syntypaikan reilun 70 metrin korkeuteen maanpinnasta. Tulokset julkaistiin ICSV-kokouksessa Vilnassa kesällä 2012.

Sadat tuntureissa ja erämaissa vaeltaneet ovat raportoineet valoilmiöiden alla kuulemistaan poksahduksista, räsähdyksistä ja kohinoista.

Kesällä 2016 Laine esitteli akustiikkatutkijoiden konferenssissa Tukholmassa inversiohypoteesin, jonka mukaan äänet syntyvät, kun revontulet synnyttävä magneettimyrsky saa alailmakehän sulkukerroksen varaukset purkautumaan noin 75 metrin korkeudessa. Hypoteesi sai innostuneen vastaanoton, ja nyt Aalto-yliopiston emeritusprofessorina tutkimusta jatkava Laine on saanut sille lisävahvistusta uudella, matemaattiseen malliin perustuvalla laskentamenetelmällä.

”Testasin sitä vuonna 2013 Fiskarsissa nauhoittamaani kahden tunnin aineistoon. Malli sopi hypoteesiin kauniisti, ja tarkensi samalla inversiokerroksen korkeuden 78–80 metriin”, hän selittää. 

Laine pystyi myös ensimmäistä kertaa maailmassa osoittamaan, että revontuliin liittyy jopa ihmiskorvin kuultavaa kohinaa, jonka lähde on joko inversiokerroksessa tai jonkin verran sen yläpuolella.

”Lisäksi havaitsin samanlaisia, noin 14 Hz:n infraääniä, joita rekisteröitiin Alaskassa jo 1970-luvulla tehdyssä tutkimuksessa. Tuolloin ei ymmärretty, miksi kolmella toisistaan etäällä olevalla mittapaikalla rekisteröityjen äänien välillä ei ollut ajallista korrelaatiota. Koska äänten oletettiin tuolloin syntyvän revontulten korkeudella 100 kilometrissä, äänten paikallisuutta ei pystytty selittämään. Nyt tehdyn tutkimuksen perusteella on mahdollista että nämä infraäänet syntyvätkin inversiokerroksessa, mikä selittäisi niiden paikallisen esiintymisen.”

Näiden ihmiskorvalle kuulumattomien 14 Hz:n infraäänien syntyyn Laineella on kaksi kilpailevaa teoriaa. Ensimmäisen mukaan ne kulkeutuvat revontulista inversiokerrokseen ja synnyttävät siinä sähköpurkauksia ja kohinaa. Toinen mahdollisuus on, että revontuliin liittyvä voimakas magneettikentän muutos synnyttää inversiokerroksessa koronapurkauksen ja sen seurauksena sekä nämä infraäänet että kuuluvan kohinan. Jälkimmäinen teoria selittäisi Alaskassa saadun tuloksen, edellinen ei.

”Nöyränä täytyy todeta, että molemmat ovat mahdollisia. Tutkimus jatkuu”, hiljattain Kulttuurirahaston apurahan saanut Laine hymyilee.

Unto K. Laine esitteli Localization of sound sources in temperature inversion layer during a geomagnetic storm -tutkimusta 25. heinäkuuta 2017 Lontoossa järjestettävässä International congress on sound and vibration -konferenssissa.

Lisätietoja:

Emeritusprofessori Unto K. Laine
unto.laine@aalto.fi
Auroral Acoustics -hankkeen sivut

Lue myös
Akustiikkatutkija löysi selityksen revontulien äänille
Revontulien äänet syntyvät lähellä maanpintaa

Katso video:

Clap Sounds of Northern Lights?