Miten revontulet syntyvät?

Kaikki alkaa auringosta

Aurinko lähettää jatkuvasti hiukkasvirtaa avaruuteen — tätä kutsutaan aurinkotuuleksi. Hiukkaset, pääasiassa elektroneja ja protoneja, kulkevat avaruuden halki nopeudella 300–800 km/s. Normaalisti aurinkotuuli on tasaista eikä aiheuta merkittäviä revontulia maanpinnalla.

Mutta auringon pinnalta purkautuu ajoittain valtavia hiukkaspilviä, joita kutsutaan koronamassan purkautumiksi (CME = Coronal Mass Ejection). Nämä purkaukset sisältävät miljardeja tonneja varattuja hiukkasia ja ne voivat olla moninkertaisesti voimakkaampia kuin normaali aurinkotuuli. CME-purkaukset ovat revontulimyrskyjen tärkein lähde.

Auringon pinnalla esiintyy myös auringonpilkkuja — tummia, magneettisesti aktiivisia alueita. Mitä enemmän auringonpilkkuja, sitä todennäköisempiä CME-purkaukset ovat. Auringon 11-vuotinen aktiivisuussykli määrittää pilkkujen määrän — ja siten revontulien voimakkuuden ja yleisyyden.

Maan magneettikenttä — näkymätön kilpi

Maa on kuin jättiläismäinen magneetti. Sen magneettikenttä, jota kutsutaan magnetosfääriksi, ulottuu kymmeniätuhansia kilometrejä avaruuteen ja ohjaa suurimman osan aurinkotuulesta maan ohi. Ilman tätä suojaa aurinkotuuli kuluttaisi ilmakehämme — kuten on tapahtunut Marsille.

Mutta napojen läheisyydessä — juuri siellä missä Levi sijaitsee — magneettikenttä on rakenteeltaan erilainen. Napojen lähellä magneettikenttäviivat kaareutuvat kohti maanpintaa ja luovat "suppilon", josta aurinkotuulen hiukkaset pääsevät tunkeutumaan ilmakehään.

Tätä aluetta kutsutaan aurora-ovaaliksi — se on renkaanmuotoinen vyöhyke kummankin napa-alueen ympärillä, leveysasteilla noin 65°–75° N. Levi (67,8° N) sijaitsee tämän vyöhykkeen sydämessä, mikä tekee siitä yhden Euroopan parhaista paikoista revontulien näkemiseen.

Törmäykset ilmakehässä — väriloisto syntyy

Kun aurinkotuulen hiukkaset (elektronit) pääsevät magneettikenttäsuppilon kautta ilmakehään, ne alkavat törmätä ilmakehän kaasuatomeihin — pääasiassa happeen ja typpeen. Nämä törmäykset tapahtuvat 100–300 kilometrin korkeudessa maan pinnasta.

Törmäyksessä kaasuatomi virittyy — eli saa ylimääräistä energiaa elektronilta. Viritystila on epävakaa ja atomi haluaa palata normaalitilaan. Kun viritystila purkautuu, atomi vapauttaa ylimääräisen energian valona. Tämä valo on revontulia.

Eri kaasut ja eri korkeudet tuottavat eri värejä:
• Vihreä — happi 100–200 km korkeudessa (yleisin)
• Punainen — happi yli 200 km korkeudessa (harvinaisempi)
• Violetti/sininen — typpi (usein aurora-verhon alareunassa)

Yksittäinen revontuliesitys voi sisältää miljoonia näitä pieniä valoreaktioita samanaikaisesti — tulos on taivaan poikki liikkuva, aaltoileva valoshow.

Miksi juuri napojen lähellä?

Aurora-ovaali on renkaanmuotoinen vyöhyke napa-alueiden ympärillä, tyypillisesti leveysasteilla 65°–75° pohjoista ja etelää. Tämä on alue jossa revontulia esiintyy useimmin — ja Levi (67,8° N) on lähellä sen pohjoisen ovaalin eteläreunaa. Erinomainen sijainti.

Ovaalin olemassaolo johtuu maan magneettikentän rakenteesta: napojen lähellä kenttäviivat "avautuvat" ja päästävät aurinkotuulen hiukkasia ilmakehään. Päiväntasaajalla ja lauhkeilla leveysasteilla magneettikenttä ohjaa hiukkaset tehokkaasti ohi.

Erittäin voimakkailla geomagneettisilla myrskyillä (Kp 7+) aurora-ovaali laajenee merkittävästi etelään. Tällöin revontulia voidaan nähdä jopa Keski-Euroopassa — Saksassa, Puolassa, jopa Pohjois-Italiassa. Toukokuussa 2024 tällainen myrsky tuotti revontulia nähtäväksi asti Espanjaan asti. Levillä tällaiset myrskyt ovat spektakulaarisia: koko taivas palaa vihreänä, punaisena ja violettina.

Eri muotoja

Revontulet esiintyvät monissa muodoissa, ja niiden tunnistaminen tekee katselukokemuksesta rikkaamman:

Kaari (arc) — Yleisin muoto. Vihreä tai vaaleanvihreä kaari pohjoisella taivaalla, usein melko staattinen. Tämä on usein ensimmäinen merkki revontulista illalla.

Verho (curtain) — Liikkuva, aaltoileva rakenne joka muistuttaa tuulessa heiluvaa verhoa. Erittäin kaunis ja dynaaminen. Syntyy kun magneettikenttä on aktiivinen ja hiukkasvirtaukset muuttuvat nopeasti.

Korona (corona) — Säteittäinen rakenne suoraan yläpuolella. Näkyy kun olet suoraan aurora-verhon alla ja katsot ylöspäin. Vaikuttava ja harvinainen kokemus.

Pilkut ja hohka — Heikkoja, haaleita valoalueita taivaalla. Usein revontulien "alkuvaihe" ennen voimakkaampaa näytöstä.

Muoto riippuu magneettikentän paikallisesta rakenteesta ja hiukkasten energiasta. Sama ilta voi näyttää useita eri muotoja revontulien voimakkuuden muuttuessa.

Kuinka korkealla ne ovat?

Revontulet tapahtuvat tyypillisesti 100–300 kilometrin korkeudessa ilmakehässä. Tämä on niin sanottu termosfääri — erittäin ohut ilmakehän kerros jossa kaasua on niin vähän, että normaalisti siellä ei tapahdu näkyviä ilmiöitä.

Vihreä aurora esiintyy noin 100–200 km korkeudessa — tällä korkeudella happiatomit reagoivat nopeasti ja vapauttavat energian vihreänä valona.

Punainen aurora esiintyy korkeammalla, 200–300 km. Tällä korkeudella happiatomi virittyy eri tavalla ja reaktio on hitaampi, mikä tuottaa punaisen värin.

Vertailun vuoksi: lentokoneet lentävät noin 10 km korkeudessa. Kansainvälinen avaruusasema (ISS) kiertää 400 km korkeudessa — revontulet ovat siis ISS:n alapuolella! Astronautit kuvaavat revontulia usein ylhäältä päin, mikä tarjoaa ainutlaatuisen perspektiivin.

Revontulien korkeus selittää miksi ne näkyvät niin laajalla alueella: Levillä havaitsemasi aurora voi fyysisesti sijaita 500–1000 km pohjoisessa, mutta koska se on niin korkealla, se näkyy matalalla horisontissa jopa kaukaa.

Usein kysytyt kysymykset

Lue myös