Uutiset

Akustiikkatutkija löysi selityksen revontulien äänille

Äänet syntyvät, kun tyynellä säällä muodostuvan alailmakehän sulkukerroksen varaukset purkautuvat magneettimyrskyn vaikutuksesta.

Uuden inversiohypoteesin mukaan poksahdukset ja räsähdykset syntyvät, kun revontuliin liittyvä magneettimyrsky aktivoi inversiokerrokseksi kutsuttuun ilmakehän sulkukerrokseen kertyneet sähkövaraukset ja saa ne purkautumaan. Kuva Unto K. Laine

Vuonna 2012 Aalto-yliopiston professori Unto K. Laineen vetämä tutkijaryhmä osoitti revontulien äänten syntyvän lähellä maanpintaa, noin 70 metrin korkeudessa. Nyt Laine on löytänyt selityksen äänten syntymekanismille yhdistämällä tekemiään mittauksia Ilmatieteen laitoksen lämpötilaprofiileihin. Uuden inversiohypoteesin mukaan poksahdukset ja räsähdykset syntyvät, kun revontuliin liittyvä magneettimyrsky aktivoi inversiokerrokseksi kutsuttuun ilmakehän sulkukerrokseen kertyneet sähkövaraukset ja saa ne purkautumaan.

– Yleensähän lämpötila laskee ylöspäin mentäessä. Kovalla pakkasella ja yleensäkin kirkkaalla säällä kovin kylmyys on illan ja yön aikana kuitenkin lähellä maanpintaa, minkä jälkeen lämpötila alkaa nousta. Tyynenä iltana päivän aikana lämmennyt ilma ei sekoitu vaan nousee ylös kohti kylmempää kerrosta, josta se ei pääse läpi – kuten eivät myöskään sen mukana maanpinnalta kulkeutuvat negatiiviset varaukset, Unto K. Laine kuvailee kerroksen syntyä.

– Sulkukerroksen yläpuolelle kertyy vastaavasti positiivisia varauksia. Lopulta magneettimyrsky saa nämä varaukset purkautumaan, jolloin syntyy mittauksissa näkyviä magneettipulsseja ja räsähdysten ja pamausten kaltaisia ääniä, nykyisin emeritusprofessorina tutkimustaan tekevä Laine selittää.

Kansi kylän yllä

Unto K. Laine teki tutkimuksen perustan muodostavat äänitykset 17.–18. maaliskuuta 2013, jolloin Etelä-Suomessakin saatiin ihailla poikkeuksellisen upeita revontulia.

– Äänitin Fiskarsissa 20 asteen pakkasessa satoja äänitapahtumia, joista olen poiminut 60 voimakkainta tapahtumaa, jotka syntyivät juuri mittauspaikan yläpuolella. Niitä edeltäneet magneettipulssit osoittivat äänilähteen sijainneen noin 75 metrin korkeudessa. Samana yönä Ilmatieteen laitos teki omia mittauksiaan, jotka todistivat inversiokerroksen sijainneen samassa korkeudessa, missä äänetkin syntyivät. Myös korrelaatio magneettipulssien voimakkuuden ja äänenvoimakkuuden välillä oli hyvin vahva.

Laineen mukaan inversiohypoteesi selittää hyvin myös sen, miksi revontuulien äänistä on tehty havaintoja vain tyynellä säällä.

– Pienikin tuuli estää inversiokerroksen syntymisen, jolloin ääniäkään ei synny, hän kiteyttää ja kertoo törmänneensä inversioon jo pikkupoikana Pohjanmaalla.

– Talvella tyynellä säällä kaikista mökeistä nousi savu viivasuoraan ylös, pysähtyi yhtäkkiä ja alkoi sitten levitä vaakasuoraan kanneksi kylän ylle, hän muistelee.

Laine korostaa, ettei hypoteesi sulje pois muita mekanismeja. Se selittää kuitenkin ensimmäistä kertaa kaikki kolme revontulien ääniin liittynyttä epävarmuutta.

– Syntymekanismin lisäksi se auttaa ymmärtämään sen, miten voimme kuulla jotain, joka visuaalisesti tapahtuu 80–100 kilometrin korkeudessa. Inversiokerroshypoteesi antaa vastauksen myös siihen, miksi äänihavainnot on tehty lähes yhtä aikaa näköhavainnon kanssa: 75 metrin korkeudesta ääni saapuu ihmiskorvaan jo noin 0,2 sekunnin kuluttua.

Auroral Acoustics project – a progress report with a new hypothesis -tutkimusta esiteltiin 22. kesäkuuta Baltic-Nordic Acoustic Meeting -konferenssissa Tukholmassa.

Lisätietoja:

Emeritusprofessori Unto K. Laine
[email protected]
Auroral Acoustics -hankkeen sivut

Lue myös: Revontulien äänet syntyvät lähellä maanpintaa

  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Lauri Parkkonen and the family cat, Roosa. Photo: Lauri Parkkonen, Aalto, University.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Mitä koirien ja kissojen aivoissa tapahtuu? Uusi kuvantamismenetelmä selvittää lemmikkien mielen saloja

Aalto-yliopiston professori Lauri Parkkosen ryhmä on vuosia kehittänyt kvanttioptisia antureita aivomagneettikäyrän eli magnetoenkefalografian (MEG) mittaamiseen. Toisin kuin perinteisessä MEG-laitteessa, jossa hyvin kylmässä toimivat suprajohtavat anturit vaativat ympärilleen senttimetrejä paksun lämpöeristeen, nämä uudet huoneenlämpötilassa toimivat anturit voidaan tuoda suoraan pään pinnalle. Tämä mahdollistaa entistä tarkemmat aivomagneettikäyrien mittaukset. MEG-kuvantaminen on tutkittavalle kivutonta ja turvallista.
Kuvaa laitteittosta Aalto-yliopsiton Kylmälaboratoriossa.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Ikuinen liike on mahdollista – Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa havainnoitiin kahden fysiikan lait haastavan aikakiteen välistä vuorovaikutusta

Aikakiteet ovat aineen olomuoto, jossa hiukkaset liikkuvat ikuisesti toistuvassa rytmissä ilman ulkopuolista energiaa. Tutkijat onnistuivat luomaan Aalto-yliopiston Kylmälaboratoriossa kaksi aikakidettä ja tarkkailemaan niiden välistä vuorovaikutusta. Tulevaisuudessa aikakiteitä voi hyödyntää erilaisissa laitteissa, kuten kvanttitietokoneiden muistina.
Valkoinen laboratoriotakki sekä analyysityökalu, jolla voidaan mitata veripisarasta särkylääkkeen pitoisuus.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Kannettava ja nopea analysointityökalu voi mullistaa kipulääkkeiden diagnostiikkamarkkinat

Aalto-yliopistosta ponnistanut startup-yritys Fepod Oy Ltd on kehittänyt diagnoosimenetelmän, jolla potilaan veren kipulääkepitoisuus voidaan selvittää nopeasti ja edullisesti suoraan hoitopaikalla.
Yhdistelmäkuva, jossa näkyy revontulia, Maa, mittauksia.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Suomi 100 -satelliitti teki sen, mihin aiemmin pystyivät vain paljon suuremmat: kuvasi ja tutki revontulia

Revontulialueen tutkiminen auttaa esimerkiksi turvallisten tietoliikenneyhteyksien kehittämisessä.