Astronautit ja harrastajat valaisevia yöpilviä tutkimassa
Kansainvälinen polaarivuosi alkaa lähes heti sen jälkeen kun Discovery ja Christer Fuglesang palaavat takaisin Maahan. Polaarivuotena kiinnitetään huomiota napa-alueiden erityispiirteisiin, mutta ruotsalaisastronautin tarkoituksena on jo lentonsa aikana katsoa kohti pohjoista: hän aikoo kuvata avaruudesta ns. valaisevia yöpilviä, mikäli valaistusolosuhteet ovat vain suotuisat. Yöpilvet kertovat omaa kieltään ilmakehän olemuksesta ja auttavat ymmärtämään ilman kiertoliikettä. Astronauteilla voi olla tulevaisuudessa tärkeä rooli niiden havaitsemisessa.
Päällämme ja ympärillämme vellova ilmameri synnyttää aaltoja samaan tapaan kuin valtameret. Vaikka aaltoja on hankala havaita, on niiden vaikutus ilmakehän virtauksiin varsin suuri. Esimerkiksi maanpinnan lähellä olevat myrskyrintamat sysäävät voimakkaita aaltoja ylöspäin ilmakehässä ja nämä aallot saavat aikaan erilaisia ilmiöitä yläilmakehässä. Eräs näistä mahdollisista ilmiöistä loistaa yötaivaalla aavemaisina valonäytelmänä; kyse ei ole revontulista vaan valaisevista yöpilvistä, jotka ovat ohuita jääkidepilviä noin 80 kilometrin korkeudessa. Kun jo horisontin alle painunut Aurinko paistaa erittäin korkealla oleviin pilviin, vaikka Maan päällä on jo pimeää, on tuloksena jännittävän näköinen taivaallinen maisema.
"Haluaisimme pystyä laskemaan miten ilmakehässä olevat aallot muuttavat valaisevien yöpilvien muotoa, jotta voisimme saada selville millaisia pitkän ajanjakson muutoksia ilmakehässä on tapahtunut", sanoo Sheila Kirkwood, Kiirunan Avaruusfysiikan instituutin IRF:n ilmakehäfysiikan professori. "Tämä vuoksi meidän pitäisi myös selvittää millaisia lyhytaikaisia vaikutuksia aalloilla on."
Ilmassa kulkevien aaltojen korkealla oleviin pilviin saamien vaikutusten tunnistamisen jälkeen on mahdollista arvioida aaltojen käyttäytymistä ja siinä olevia muutoksia pitkän ajan kuluessa. Sen perusteella on mahdollista päätellä esimerkiksi mahdollisesti pysyviä muutoksia ilmastossa.
Ilmakehässä tapahtuvan ilman kiertämisen parempi tunteminen auttaa myös selvittämään ilmastossa aikaisemmin tapahtuneita muutoksia. Tämänhetkinen ilmastohistoriallinen tietämyksemme perustuu pääasiassa jäätikkökairauksista saatuun tietoon. Jään sisään jääneiden muutamien merkkikaasujen isotooppien jakautuminen on kertonut miten ilma on ilmakehässä kiertänyt aikoinaan. Tämän vuoksi tutkimuksessa on tähän saakka lähes kokonaan unohdettu ilmakehän yläkerroksissa tapahtunut ilma kierto.
"Ylöspäin ilmassa liikkuvat aallot ohjaavat kiertoliikettä", selittää Kirkwood. "Laajassa skaalassa ilma nousee ylöspäin tropiikissa ja laskeutuu alaspäin kylmillä napaseuduilla. Niiden välisillä alueilla merkkikaasujen isotooppien jakautumassa on kuitenkin olennaisia vaihteluita ja haluaisimme saada tästä lisää tietoa. Se auttaisi meitä tarkentamaan kuvaamme ilmastohistoriasta."
Sheila Kirkwood tutkii itse valaisevia yöpilviä tutkan avulla. Tutkasignaali heijastuu takaisin pilvien kanssa samoilla ilmakehän alueilla olevista sähköisesti varatuista jäähitusista. Hänen oletuksensa mukaisesti sähköisesti varatut jääkiteet ovat pienempiä kuin valoa heijastavat varsinaiset yöpilvet. Kiteiden sähkövaraus voi olla peräisin tähdenlennoista, auringonvalosta tai suurienergisistä aurinkotuulen elektroneista ja protoneista, jotka saavat aikaan myös revontulia.
Valaisevia yöpilviä kuvataan runsaasti Maan päältä, kun ammattilaisten tutkimuskamerat ja harrastajat ottavat kuvia eri puolilta napaseutuja. Kuvia saadaan yhä lisääntyvissä määrin myös satelliiteista, ja kun mukaan otetaan nyt Kansainväliseltä avaruusasemalta otetut valokuvat, toivovat Kiirunan tutkijat pystyvänsä selvittämään tarkemmin pilvien olemusta ja liikkeitä. Erityisen kiinnostavaa olisi verrata keskenään pohjoisen napa-alueen ja Etelämantereen päällä olevia valaisevia yöpilviä.
"Etelämantereen alueella olevien yöpilvien näkeminen on kuitenkin vaikeaa, sillä niiden havaitsemisen kannalta kiinnostavin alue on meren päällä", valittaa Kirkwood. "Siellä ei ole juurikaan havaitsijoita ja Etelämantereella, missä on tutkimusasemia, on yleensä liian valoisaa. Pilviä näkyy yleensä vain kesäisin ja silloin Aurinko paistaa 24 tuntia vuorokaudessa." Valaisevien yöpilvien näkeminen vaati tumman taivaan ja sopivasti horisontin alapuolella olevan Auringon, joka valaisee korkealla olevia pilviä.
Avaruusasemalta otetut valokuvat auttavat siten erityisesti eteläisen pallonpuolen valaisevien yöpilvien tutkimisessa. Maaliskuussa 2007 kiertoradalle laukaistava amerikkalainen AIM-satelliitti tulee myös ottamaan kuvia yöpilvistä ja tarjoaa osaltaan lisämateriaalia tutkijoille. Satelliittihavainnot ovat hyödyllisiä myös siksi, että alempana olevat pilvet eivät peitä valaisevia yöpilviä; maanpäälliset havaitsijat eivät näe mitään pilvisellä säällä. Lisäksi avaruudesta voi nähdä laajempia alueita kerralla, mikä auttaa osaltaan laajojen aaltoilmiöiden havaitsemisessa.
"Avaruusasemalta otetut kuvat ovat hyödyllisiä juuri siksi, että saamme sieltä hyviä, laaja-alaisia havaintoja, jotka täydentävät erinomaisesti muualta saatuja tietoja", Kirkwood kiittelee. "Se auttaa meitä selvittämään yhä tarkemmin yöpilvien liikkeitä."
