ArcticFinland poimintoja - 2017
sodankyla_avaruuskeskus-018_small.jpg


Sodankylässä kuunnellaan revontulia ja vastaanotetaan viestejä avaruudesta

Sodankylän geofysiikan observatoriossa tutkitaan kaikkea maan ja taivaan väliltä. Alun perin tiedeyhteisö rantautui sinne revontulten vuoksi.

Sodankylän observatorion ylpeys on halkaisijaltaan 32-metrinen suurtehotutka. Kun observatorion johtaja Esa Turunen saapui Sodankylän tutkimusasemalle ensimmäisen kerran opiskelijana vuonna 1984, oli hänen tehtävänään analysoida tutkan keräämää dataa. Se oli Turuselle unelmien täyttymys.

Ulkopuolisen silmin huone on lähes tavallinen toimisto, jossa on kaksi tietokonetta. Tietokoneiden ympärillä on pinossa kovalevyjä. Niitä on paljon, torneiksi kasattuna ja pitkissä riveissä hyllyssä.

Ison iMac-näytön edessä istuu mies.

Sodankylän geofysiikan laitoksen laboratoriopäällikkö Jyrki Manninen siinä tekee työtään: hän vastaanottaa ääniä avaruudesta ja tallentaa ne.

Pelkästään revontulten ääniä löytyy monta cd-levyllistä. Tutkijoiden kielellä äänet ovat äänitaajuisia radioaaltoja.

Revontulet, nuo kansantarujen mysteeriset taivaan valoilmiöt, ovat suurin syy siihen, miksi Mannisen lisäksi lukuisat muut tutkijat ympäri maailmaa ovat tulleet Sodankylään jo yli sadan vuoden ajan.

Maapallon sisäsyntyisen magneettikentän geometrian vuoksi Sodankylän ja koko Suomen Lapin alue on haavoittuvainen avaruussään häiriöille. Maan magneettikentän navat sijaitsevat napa-alueilla ja napa-alueet ovat ainoita paikkoja, joissa avaruudesta sataa sähkövaraushiukkasia ilmakehään joka päivä ja yö, milloin enemmän, milloin vähemmän.

Silloin syttyvät taivaalle revontulet, joita tutkimalla Sodankylässä yritetään ennustaa tulevaisuutta.

sodankyla_avaruuskeskus-003_small.jpg
Sodankylän observatorion laboratorion johtaja Jyrki Manninen äänittää työkseen revontulien ääniä, tutkijoiden kielellä revontulten äänitaajuuksien raakadataa. Pisin yksittäinen mittausjakso kesti 200 vuorokautta, lokakuusta 2016 aina huhtikuulle 2017 asti.

Inarin keinorevontulet

Ennen kuin revontulten radioääniä voitiin äänittää, piti ratkaista, mistä nämä taivaan valoilmiöt ovat peräisin.

Sodankylän kansainvälisen tutkimusaseman tarina alkoi jo ennen kuin ihminen osasi valokuvata revontulia, saati lähettää mitään avaruuteen.

Vuonna 1871 Helsingin yliopiston fysiikan dosentti Karl Selim Lemström päätti lähteä Inariin selvittämään revontulten syntymekanismin arvoitusta. Taivaan sähkö, salamat ja revontulet, askarruttivat sähkötekniikkaa opiskellutta miestä.

Lemström oli ollut retkikunnan mukana napa-alueilla tarkkailemassa revontulia, ja hänen mielessään oli syntynyt teoria: Mitä, jos revontulet ovat sähköinen ilmiö, jossa ilman sähkö virtaa jotenkin korkeiden vuorten huippujen kautta maahan, jolloin syntyy taivaalle värikkäitä valoilmiöitä?

Lemström pystytti Inarin Luosmatunturin huipulle laitteen, jossa oli ylöspäin sojottavia piikkejä. Laitteesta lähti viiden kilometrin pituinen, sinkkilangalla eristetty kuparilanka, joka maadoitettiin Luosmatunturin viereiseen suohon.

Lemströmin harmiksi lanka katkesi, eikä koetta voitu enää toistaa, sillä Inarissa oli 30 astetta pakkasta. Siihen aikaan revontulia ei osattu vielä valokuvata, joten kokeen todistusaineisto jäi vähäiseksi. Lemström kuitenkin väitti tuottaneensa onnistuneen keinorevontulen.

Lemström ei ollut oletuksineen täysin oikeassa, mutta sen hän tiesi, että sähköllä on jotain tekemistä revontulten synnyn kanssa.

sodankyla_avaruuskeskus-008_small.jpg
Observatorion ympäristössä on paljon erilaisia antenneja, jotka mittaavat avaruussään muutoksia.

Revontulien syntymekanismi ratkesi vasta kahdeksan vuosikymmentä myöhemmin, kun satelliittien avulla pystyttiin mittaamaan aurinkotuulen olemassaolo 1950-luvulla. Revontulikameralla otettiin ensimmäiset valokuvat vuonna 1957.

Ongelma oli ollut, että aikaisemmin tiedeyhteisö ei ollut pystynyt todistamaan, että auringosta virtaa tuulena sähköhiukkasia, jotka aiheuttavat avaruussään häiriöitä ja lopulta revontulia.

Lemströmin suurimmaksi saavutukseksi jäi osallistuminen kaikkien aikojen ensimmäiseen kansainväliseen polaarivuoteen 1882–1883, jonka yhteydessä Sodankylään perustettiin magneettis-meteorologinen observatorio. Sama paikka tunnetaan nykyään Sodankylän geofysiikan observatoriona. Polaarivuosi oli merkittävä avaus kansainväliselle yhteistyölle, sillä sitä ennen maat olivat tehneet tutkimusta itsekseen. Nyt tieto alkoi vihdoin liikkua yli maarajojen.

Magneettis-meteorologisessa observatoriossa tehtiin polaarivuoden aikana yli 300 000 havaintoa, eli yli 800 havaintoa päivässä.

Tänä päivänä laitteet hoitavat havainnoinnin ja ihmisen tehtäväksi jää laitteiden keräämän datan analysointi. Suuri osa Sodankylän laitteista rakennetaan paikan päällä.

sodankyla_avaruuskeskus-015_small.jpg
Revontulet ovat värikkäitä sekä taivaalla että tietokoneella: observatoriossa työskentelevä geofyysikko Alexander Kozlovsky lukee näytöltä, mitä taivaalla tapahtuu. Vasemman alakulman punaoranssi käyrä on revontuli. Näytöltä näkee, milloin revontulet ilmestyvät seuraavan kerran.

Erikoislaboratoriomestari Pasi Lakkala on yksi Sodankylän laitteiston rakentajista. Hän kokoaa laitteita, jotka vastaanottavat pienimpiäkin avaruussään aiheuttamia magneettikentän värähtelyitä. Hänen lisäkseen Sodankylässä on noin 50-henkinen kansainvälinen tiedeyhteisö, joka tutkii kaikkea maan ja taivaan väliltä, mukaan lukien avaruussäätä.

Tällä hetkellä taivaalla on lukuisia satelliitteja, jotka mittaavat avaruussäätä ja lähettävät tietoa maapallon napa-alueilla oleviin vastaanottimiin. Sodankylän mittausaseman ympäristöstä löytyy esimerkiksi noin miljoonan euron arvoinen magneettisen 24 silmukka-antennin muodostaman alue, jonka kaikki antennit tallentavat tietoa kerran minuutissa.

Jokainen silmukka-antenni tallentaa tietoa siis 1440 kertaa vuorokaudessa 365 päivänä vuodessa.

Nykytutkimuksen ongelmat ovat päinvastaisia kuin Lemströmillä. Hänen aikanaan aineistoa oli saatavilla niukasti, kun nyt ongelma on tiedon runsaus: laitteet kyllä keräävät avaruudesta valtavan määrän tietoa joka sekunti, mutta tutkijoiden käytössä ei ole tarpeeksi tallennustilaa kaikelle raakatiedolle. Se pysyy tallessa vain hetken.

sodankyla_avaruuskeskus-010_small.jpg
Erikoislaboratoriomestari Pasi Lakkala rakentaa mittauslaitteita, joiden avulla näkee helpommin pienimmätkin avaruussään värähtelyt.

Parannuksia navigointiin

Revontulten mysteeri ei ole vieläkään täysin ratkennut, mutta Sodankylässä tutkimuksen painopiste on siirtynyt siihen, miten revontulet muuttavat ilmakehän kemiaa.

Sodankylä ja koko Lappi sijaitsee maantieteellisesti poikkeuksellisella alueella: olemme erityisen haavoittuvaisia avaruussään häiriöille, joiden vaikutukset kohdistuvat sekä ilmakehään että avaruudessa ja maan pinnalla oleviin teknologisiin järjestelmiin.

Sodankylän observatorion johtaja Esa Turunen kertoo, että avaruussään vaihteluita tutkimalla voimme parantaa esimerkiksi satelliitteja hyödyntävien navigointijärjestelmien toimivuutta haja-asutusalueilla ja kommunikaatiojärjestelmiä arktisilla alueilla. Tulevaisuudessa kommunikaatio arktisilla alueilla seilaavilla valtamerialuksilla helpottuu.

”Esimerkiksi auton ajaminen autotalliin navigointilaitteiden avulla ei onnistu Kittilässä, jos taivaalla on revontulia. Revontulet sotkevat yläilmakehän ja vaikuttavat sitä kautta satelliittinavigointijärjestelmään”, Turunen sanoo.

Turusen ja muiden tutkijoiden tavoitteena on mitata avaruussään aiheuttamia ympäristömuutoksia lisää, kunnes niistä voidaan johtaa matemaattiset mallit.

Näiden matemaattisten mallien avulla voisimme ennustaa tulevaisuuttamme ja osaisimme varautua avaruudesta tulevien hiukkasten aiheuttamiin häiriöihin paremmin.

Sitä ennen Sodankylässä kasataan vielä monta piirilevyä ja kerätään tietoa taivaalta. Revontulet eivät katoa sieltä minnekään.

Revontulista voi tallentaa paitsi upeita kuvia, myös ääniä. Kuuntele näyte täältä: https://soundcloud.com/rovaniemi-arcticentre/sets/sounds-of-aurora-borealis

Geofysiikan observatorion lisäksi Sodankylässä toimii Ilmatieteen laitoksen Arktinen avaruuskeskus. Keskus on laajentunut satelliittidatan vastaanottokeskuksesta paikaksi, jossa hallitaan koko ketju satelliittidatan vastaanotosta, jalostamisen ja jakelun kautta aina tietojen hyödyntämiseen asti. Lisätietoja: www.ilmatieteenlaitos.fi

sodankyla_avaruuskeskus-021_small.jpg
Tutkimusaseman ympäristö on täynnä mittauslaitteita. Alueella toimii myös Ilmatieteenlaitoksen mittauspiste.


Toimittaja: Anna Ruohonen
Kuvat: Jouni Porsanger


Juttu on julkaistu ArcticFinland -portaalissa 29.5.2017 sivuston kehittämishankkeen toimesta.

29.5.2017 15:08

Lisää poimintoja
Takaisin etusivulle
Verkkopalvelumme käyttää evästeitä, lue lisää. Jatkamalla sivuston selailua hyväksyt evästeiden käytön. [Hyväksyn ehdot]
OK