REVONTULIIN LIITTYVISTÄ ÄÄNISTÄ

TAUSTAA REVONTULIIN LIITTYVISTÄ ÄÄNI-ILMIÖISTÄ JA NIIDEN TUTKIMISESTA

[Huomautus. Koska käsite "revontuliäänet" on usein ymmärretty "ääniksi, joita 80-300 km:n korkeudella maanpinnasta näkyvät revontulet tuottavat",  ja koska kyseinen käsitys on todennäköisesti väärä, eli fysikaalisen akustiikan vastainen, olemme ottaneet käyttöön ilmaisun "revontuliin liittyvät äänet", joka ei sido äänilähdettä näkyviin revontuliin vaan ilmaisee ainoastaan sen, että revontulten ja niihin liittyvän geomagneettisen myrskyn aikana, useimmin suoraan revontulivyön alapuolella on havaittu poikkeuksellisia ääniä, joiden mahdollinen lähde ja sen sijainti on toistaiseksi tuntematon.]

Itse revontulien synnystä ja niiden tutkimuksesta löytyy Internetistä melko runsaasti perustietoutta. Yksi parhaita kansainvälisiä sivuja on The Aurora Page. Suomeksi teemasta löytyy tietoa mm. Ilmatieteen laitoksen (FMI) sivuilta: Revontulet ja avaruussää (FMI)

Vuosisatojen kuluessa niin revontulitutkijat kuin tavalliset kansalaisetkin ovat raportoineet revontuli-ilmiöön liittyvistä oudoista äänistä. Ensimmäiset luotettavat kirjalliset raportit ovat peräisin 1500-luvulta. Noilta ajoilta säilyneissä vanhoissa puupiirroksissa on revontuleen kuvattu sotaväkeä, ratsuja ja miehiä, sekä siivekkäitä olentoja. Sotaväki liikkuu harvoin ilman ääntä, joten niiden melske on kuvautunut sekä kertomuksiin, että "taivaallisiin näkyihin". Kauan sitten tehdyt äänihavainnot ovat jättäneet jälkensä mm. inuiittien (eskimoiden) muinaisiin käsityksiin koskien revontulien ja revontuliäänten syntymekanismeja. Monet myytit lienevät saaneet alkunsa revontuli-ilmiöstä kuin myös niiden äänistä.

Tiede ei vielä ole kyennyt selittämään näiden äänten syntyä ja käyttäytymistä. Tutkimuksellisen ongelman on muodostanut sekin, että monista kuulohavainnoista huolimatta näistä äänistä ei ole toistaiseksi olemassa yhtään luotettavaa taltiointia! Toisin sanoen, objektiivinen näyttö, itse äänite, puuttuu yhä (tilanne 13.3.2000, vuosina 2000-2003 tekemämme äänten mittaaminen näyttää tuottaneen tulosta, jota yhä yksityiskohtaisemmin tutkimme).

Tarkkaan ottaen revontulien synnyttämää infraääntä, jonka taajuuskomponentit ovat alle 20 Hz, eivätkä siis ole normaalisti kuultavissa, on toki rekisteröity useammankin tutkijaryhmän toimesta. Revontulien on voitu todeta lähettävän alempaan ilmakehään infraääni-aaltopaketteja [2], jotka voivat kulkeutua jopa tuhannen kilometrin etäisyydelle optisesta revontuliovaalista.

Objektiivisten mittausten ja äänitteiden sekä äänet selittävän teorian puuttuminen on johtanut siihen, että henkilöt ilman omakohtaista kokemusta näistä äänistä usein kiistävät niiden olemassaolon, kun taas ne henkilöt, jotka näitä ovat omin korvin kuulleet, ovat vakuuttuneita siitä, että tällainen erikoislaatuinen, revontuliin liittyvä äänimaailma on olemassa.

Näistä äänihavainnoista on tullut jossain määrin kiusallinen haaste nykytieteelle, jonka pitäisi paitsi kyetä rekisteröimään fysikaalisia, objektiivisia ilmiöitä, myös teoreettisin mallein selittämään ilmiön syntymekanismit. Koska havaintoja on tehty melko harvoin ja koska niiden syntymekanismeja selittävää mallia ei ole, tutkijoiden parissa on ollut vallalla melko "torjuva" ja skeptinen suhtautuminen koko näitä ääni-ilmiöitä kohtaan.

Keskeisin fysikaalisen akustiikan antama kriittinen näkökulma revontuliääniin perustuu siihen tosiasiaan, että mitä korkeammalle ilmakehässä mennään, sitä voimakkaammin suuret ja myös keskisuuret taajuudet vaimenevat. Revontulet alimmillaan voivat esiintyä ehkä n. 60 km:n korkeudella, jossa jo yli 1,1 kHz:n taajuudet vaimenevat voimakkaasti. Vaikka siis tuolla korkeudella tapahtuva kaasun kuumenemisesta johtuva painevaihtelu ja molekyylien liike aiheuttaisikin ääniaaltoja, on niistä maan pinnalla jäljellä korkeintaan infraääniä.

Tämänhetkisen käsityksen mukaan, jos laajakaistaisempia revontuliääniä maan pinnan läheisyydessä esiintyy,  äänien on täytynyt  syntyä lähellä maan pintaa, eli ne eivät voi olla peräisin ilmiöistä pitkien matkojen takana, etenkään, jos näihin ääniin liittyy myös korkeita taajuuskomponentteja (kuten esim. ritinää tai räiskettä).

Selvitettäessä havaittujen äänten ja revontulien välisiä yhteyksiä tulisi saada vastaus ainakin seuraaviin kysymyksiin:

• Millaiset revontuliin liittyvät fysikaaliset mekanismit siirtävät energiaa yläilmakehästä, revontulien korkeudelta maanpinnan tuntumaan?
• Mitkä materiaalit ja fysikaaliset mekanismit maanpinnan tuntumassa suorittavat energiamuunnoksen, missä yläilmakehästä saapunut energia muuntuu akustiseksi energiaksi (tai energiaksi, jolla on suoria aistifysiologisia vaikutuksia)?
• Onko revontulilla vaikutuksia alailmakehän akustisiin ominaisuuksiin ja jos, niin millaisia?

Pidämme todennäköisenä, että niin näkyvien revontulten kuin niihin liittyvien äänienkin takana, niitä ohjaamassa, ovat samat mekanismit, eli geomagneettiset häiriöt, joiden vaikutukset etenevät valon nopeudella. Näin ollen on mahdollista, että äänet esiintyvät liki samanaikaisesti, tai vain pienellä viiveellä revontulten optisiin muutoksiin nähden.  Äänilähteen - sikäli kun se löytyy - täytyy sijaita melko lähellä havaintojen tekijää tai sitten kyseessä on useita eri mekanismeja ja eri etäisyyksillä olevia äänilähteitä.  Osalla havaitsijoista on ollut vaikeuksia määrittää äänen tulosuuntaa.  Osa taasen on kuullut äänten tulevan näkyvien revontulien suunnasta.  Toivomme tulevien mittausten ja tutkimusten tuovan lisävalaistusta myös kysymykseen mahdollisen äänilähteen (äänilähteiden) sijainnista.
 

HAVAINNOT JA TULKINNAT

Vuosisatojen kuluessa ja myös aivan viime vuosina kirjatuissa raporteissa on havaittavissa tiettyjä yhtenäisiäkin piirteitä, mm. koskien niitä olosuhteita, joissa revontuliääniä on kuultu. Raportit osaltaan osoittavat, että vain tietyissä, melko poikkeuksellisissa revontuli-, sää- ja ympäristöolosuhteissa näyttäisi olevan mahdollista havainnoida revontuliin liittyviä ääni-ilmiöitä. Nämä olosuhteille ja myös itse revontulille asetettavat "tiukat" vaatimukset saattavat osaltaan olla syynä siihen, että näiden äänten esiintyminen ja siksi myös havainnointi on melko harvinaista ja myös vaikeaa ja haasteellista. Havaitut äänet ovat myös usein hentoja, joka sekin tekee niiden havaitsemisen vaikeaksi (kso. korvinkuulijan opas).

Revontuliääniä on ilmeisesti havainnut vain suhteellisen pieni joukko niistä, jotka ovat useinkin revontulia nähneet tai jopa tehneet niihin liittyvää tutkimustyötä. Esimerkiksi englantilainen revontulitutkija Stevenson (1838-1847) kirjasi huolella ylös yhteensä 238 revontulihavaintoa, joista ainoastaan kolmessa, kaikkein voimakkaimmissa, hän mainitsee kuulleensa myös ääniä [1]. Viitteen [1] laatijat, Silverman ja Tuan, ovat luotettavia tutkijoita. He ovat vakuuttuneita siitä, että revontulien yhteydessä tehdään aitoja äänihavaintoja, eli äänet ovat todellisia ja hyvissä olosuhteissa ja hyvillä instrumenteilla myös mitattavissa. Tosin heidänkään raporttinsa ei anna lopullista vastausta siihen, mikä fysikaalinen mekanismi näiden äänihavaintojen takana on. Heidän mukaansa vahvin kandidaatti on revontulien aikana voimakkaasti muuttuva ja vaihteleva ilmakehän sähkökenttä.

Ilmeisesti ensimmäinen kirjallinen raportti Suomessa tehdyistä revontuliäänihavainnoista ajoittuu vuodelle 1911, jolloin usea havainnoitsija kuuli Saariselän maastossa voimakkaiden revontulien aikana ääntä, jonka alkuperää ei voitu muutoin selittää, kuin taivaalla lepattavien revontulien avulla [1].

"Kuin mehtäpalon ääni..."

Äänihavaintojen raportit

Kuulijoiden raportteja on Sodankylässä kirjattu jo liki 300 (tilanne 9.10.2003). Viimeiset havainnot ajoittuvat viimeisten suurten ja värikkäiden revontulien esiintymisiin. Myös Internetissä on menossa kansainvälinen revontuliäänistä tehtyjen havaintojen keräys [tässä].

Meneillään olevassa suomalaisessa yhteishankkeessa on mukana on tutkijoita Oulun Yliopiston alaisesta Sodankylän Geofysiikan Observatoriosta (SGO), Ilmatieteen laitokselta (FMI) ja Teknillisen korkeakoulun (TKK) Akustiikan ja äänenkäsittelytekniikan laboratoriosta [TKK/Aku]. Hanke alkoi keväällä 2000 äänihavaintojen keräämisellä ja arkistoinnilla sekä kirjattujen havaintojen analyysillä. Toivomme hankkeelle yhä suuren yleisön apua äänihavaintojen raportoinnin muodossa.

Raportteja uusista äänihavainnoista otetaan vastaan puhelimitse virka-aikana Sodankylässä (SGO: 016-619 838).  Sekä uusista, että vanhemmista äänihavainnoista voi jättää raportin kaikkina vuorokauden aikoina www-sivun kautta (TKK). SGO on luvannut lähettää kauniin revontulikortin jokaiselle, joka antaa sinne tietoja äänihavainnoistaan.

Tästä pääsee täyttämään raportointilomaketta!

Kaikki raportit käsitellään ehdottoman luottamuksellisesti siten, ettei raportoijan nimeä, osoitetta, eikä muitakaan henkilötietoja anneta ulkopuolisille. Myöskään havaintoja koskevassa tieteellisessä raportoinnissa ei henkilötietoja julkisteta, vaan jokaiselle havainnolle annetaan oma numeronsa, joka sekään ei tilastotiedoissa yleensä tule näkyviin.

Saaduista raporteista on jo nyt ollut merkittävää apua.  Useat ovat olleet todella yksityiskohtaisia ja huolella laadittuja.

KIITÄMME AVUSTANNE JA VAIVANNÄÖSTÄNNE!

Pyrimme tulevaisuudessa antamaan näillä web-sivuilla analysoitua yleiskuvaa meille toimitetuista raporteista, jolloin jokainen raportoija voi itse myöhemmin tarkistaa, miten hänen kuvauksensa käy yksiin tai eroaa muiden antamien kuvausten suhteen.

Viitteet:

[1] Silverman S. M. (U.S. Air Force Cambridge Research Laboratories), Tuan T. F. (Physics Department, University of Cincinnati, Ohio), "Auroral Audibility," Adv. Geophysics, 16, pp. 155-266, 1973.

[2] Wilson C. R. (Geophysical Institute, University of Alaska), "Auroral Infrasonic Waves," J. Geophysical Research, 74, No. 7, 1969.
 

PARI JATKOKYSYMYSTÄ

• Miksi näitä ääniä kuullaan varsin harvoin?
• Miksi näitä ääniä ei ole saatu talteen?

Äänten havaitseminen edellyttää hiljaista ympäristöä, tyyni sää auttaa ja havaintopaikan tulisi sijaita kaukana asutuksesta ja liikenneväylistä. Pilvet ja alemman ilmakehän sääolot saattavat ylipäätään vaikuttaa revontuliäänten syntyyn ja myös niiden havaittavuuteen. Eli varsin harvoin löytyy sellaiset olosuhteet, missä on riittävän voimakas geomagneettinen myrsky ja samalla maanpinnan tuntumassa kirkas ja tyyni sää ja hiljaista.

Tämän lisäksi tulee kuvaan mukaan joukko muitakin kuunteluun liittyviä ongelmia, joita on erikseen tarkasteltu "korvinkuulijan oppaassa".
 

Toiseen kysymykseen on jo helpompi vastata. Yllä kuvatuissa olosuhteissa - joita esiintyy harvoin - vain harva kulkija kuljettaa mukanaan laadukkaita äänityslaitteita, eli yhä harvinaisemmaksi käy se tilanne, että kaikki edellämainitut luononolosuhteet toteutuvat ja tähän paikkaan ja ajankohtaan osuu henkilö korkealaatuisten äänityslaitteiden kanssa.

Toinen asiaan vaikuttava seikka on se, että nämä äänet ovat usein todella heikkoja, lähellä ihmisen kuulokyvyn rajaa, kuulokynnystä (= 0 dB, joka vastaa 20 mikro-Pascal suuruista painevaihtelua). Tätä kynnystä heikompia ääniä ei keskimäärin ole mahdollista kuulla paljain korvin.

Herkällä mittamikrofonilla voidaan rekisteröidä ääniä, jotka ovat voimakkuudeltaan jopa alle kuulokynnyksen (esim. n. -2 dB). Herkkyyttä voidaan lisäksi parantaa käyttämällä akustisena vahvistimena esim. paraboloidista heijastinta.  Useimmilla mittamikrofoneilla yhdessä niiden etuvahvistimen kanssa kohinataso on +9...+20 dB:n luokkaa, eli selvästi yli sen, mihin herkistynyt ihmiskorva pääsee. Koska heikkojen revontuliäänten voimakkuus voi jäädä vain muutaman dB:n tasolle, ei ole ihme, että näitä ääniä ei ole saatu tallennetuksi tavanomaisin laittein siitäkään huolimatta, että nämä äänet ovat olleet kuultavissa. Seikka, jota on turhaan mystifioitu aiemmin käydyssä keskustelussa.

Nuori, terve ihmiskorva on siis yhä paras instrumentti äänten "rekisteröintiin".  Sen herkkyyttä ja pienikohinaisuutta on ollut todella vaikeaa saavuttaa teknisin välinein.