salama

Epätavallinen helle voi tuoda rajuja ukkosia tullessaan

Ma, 05/14/2018 - 13:13 By Markus Hotakainen

Painostavan helteisenä päivänä taivaalle voi alkaa kasautua uhkaavan näköisiä pilviä. Ne kasvavat korkeutta ja tummuvat tummumistaan. Aurinko katoaa niiden taakse ja tuulenpuuskat alkavat riepottaa puita. Ukkonen tekee tuloaan.

Vilkkainta ukkosaikaa on kesä–heinäkuu. Toisinaan ukkosia esiintyy aikaisin keväällä ja viime päivien lämpöaalto voi hyvinkin tuoda niitä mukanaan.

Talvella ukkoset ovat hyvin harvinaisia, mutta joskus voi sankan lumipyryn keskellä räsähtää yksinäinen salama.

Ukkosia syntyy kahdella tavalla. Pitkien hellejaksojen aikana esiintyy usein lämpö- eli ilmamassaukkosia. Päivän kuluessa kohonneiden kumpupilvien korkeus kasvaa, kun maanpintaa lämmittävä auringon paahde synnyttää voimakkaita nousevia ilmavirtauksia. Lopulta pilvistä muodostuu ukkospilviä.

Tällaiset ukkoset ovat toisinaan rajuja, mutta yleensä melko lyhytaikaisia, sillä tyypillinen ukkospilvi puhkuu itsensä tyhjiin tunnissa tai parissa.

Lämpöukkosiin liittyy usein voimakkaita sadekuuroja, jotka itse asiassa edeltävät varsinaista ukonilmaa. Silloin voi hetkessä tulla taivaalta vettä saman verran kuin kuivana kesänä kokonaisen kuukauden aikana.

Rintamaukkoset liittyvät kylmän ja lämpimän ilman kohtaamisiin. Kylmä ilma on tiheämpää ja raskaampaa kuin lämmin ilma, joten se työntyy lämpimän ilman alle ja nostaa sitä ylöspäin.

Siinä missä lämpöukkoset ovat tyypillisesti iltapäivän ilmiöitä, rintamaukkosia voi esiintyä mihin vuorokauden aikaan tahansa. Ne ovat usein myös paljon laaja-alaisempia ja voimakkaampia.

Ukkospilven sisällä ylöspäin kohoavassa ilmassa on runsaasti kosteutta. Kun lämpötila korkeuden mukana laskee, kosteus tiivistyy ensin vedeksi ja muuttuu sitten lumeksi ja jääksi. Toisiinsa törmäilevät lumirakeet ja jääkiteet varautuvat sähköisesti.

Pilven yläosiin, jopa yli 10 kilometrin korkeuteen, kertyy jääkiteiden mukana positiivista sähkövarausta, kun pilven keskivaiheilla on lumirakeiden ylläpitämä negatiivinen varaus. Pilven alaosissa varaus on jälleen positiivinen.

Kun kertyneet varaukset alkavat purkautua salamointina, pilven ja maanpinnan välinen jännite voi nousta kymmeniin miljooniin voltteihin.

Muinaissuomalaisilla oli ukkosen äänimaailmalle oivallinen selitys. Ukko Ylijumala ajelee silloin pilvien päällä kärryillään, joista sinkoilevat kivenmurikat kolisevat toisiinsa kopsahdellessaan.

Todellisuudessa ukkosen jyrinän taustalla on sama ilmiö kuin pamauksessa, joka kuuluu suihkuhävittäjän murtaessa äänivallin eli ylittäessä äänen nopeuden.

Salaman iskiessä sen kulkureitillä oleva ilma kuumenee voimakkaasti – lämpötila voi hetkellisesti nousta jopa 30 000 asteeseen – ja samalla se laajenee hyvin nopeasti. Silloin syntyy iskuaalto, jonka nopeuden hidastuessa äänen nopeutta pienemmäksi kuuluu pamaus.

Salaman pituus voi olla useita kilometrejä, joten yksittäiset pamaukset puuroutuvat yleensä sekuntejakin kestäväksi yhtäjaksoiseksi, joskin vaihtelevaksi jyrinäksi.

Salamanisku ei todellisuudessa ole yksi ainoa välähdys vaan siinä on eri vaiheita. Ihmissilmä on liian hidas erottamaan niitä toisistaan, mutta erikoiskameroilla on saatu yksityiskohtaista tietoa salamaniskun etenemisestä.

Varsinaista pääsalamaa edeltää heikompi esisalama, joka tavallaan raivaa sille tietä. Esisalama saa yleensä alkunsa pilvestä, josta se hakeutuu alaspäin kohti maata.

Ilma johtaa sähköä huonosti, mutta esisalaman kuumentamana sen johtavuus paranee. Kun pilven ja maanpinnan välille on syntynyt hyvin sähköä johtava kanava, pääsalama iskee maasta ylöspäin.

Välähdys on niin nopea, ettei silmä pysy mukana, vaan tulkitsee salamaniskun tapahtuvan esisalaman suuntaan eli ylhäältä alaspäin.

Likikään aina salama ei kuitenkaan iske maahan saakka vaan pilvestä toiseen. Silloin varsinaista salamaa ei välttämättä edes näe, vaan se jää paksujen pilvien kätköihin.

Ukkosrintaman etäisyyden ja kulkusuunnan voi päätellä tarkkailemalla salamoinnin ja jyrinän välillä kuluvaa aikaa. Salaman välähtäessä syntyvä valo kulkee sekunnissa noin 300 000 kilometriä, mutta samassa ajassa ääni etenee vain runsaat 300 metriä. Kun salaman iskun ja sitä seuraavan jyrinän välillä kuluneiden sekuntien määrän jakaa kolmella, saa välähtäneen salaman etäisyyden kilometreissä.

Ankarassa ukkosmyrskyssä salamointi voi kuitenkin olla niin tiuhaa, että tiettyyn salamaan liittyvää jyrinää on mahdoton erottaa.

Loppukesästä, kun illat alkavat vähitellen hämärtyä, näkyy usein elosalamoita: horisontissa saattaa salamoida taajaankin, mutta mitään ääntä ei kuulu. Ukkonen on silloin niin etäällä, parinkymmenen kilometrin päässä, että ääni ei enää kanna kaukaisuudesta, mutta pimenevällä taivaalla salamoiden välähdykset näkyvät selvästi.

Aina ei erotu edes yksittäisiä salamoita, vaan taivaanrannan takaa kajastaa vain epämääräisiä välähdyksiä. Silloin puhutaan kalevantulista. Kaukaisia ukkosia on tietysti yhtä lailla sydänkesällä, mutta silloin taivas on keskellä yötäkin niin valoisa, että salamointia ei erota.

Ukkosta ei tarvitse pelätä, mutta sen kanssa ei pidä leikkiäkään. Varovaisuus on ukkosen jyrähtäessä aina paikallaan.

Ukonilmalla ei kannata mennä sateelta suojaan puun alle, koska salama voi iskeä puuhun ja kulkeutua siitä oksiston alla kyyristelevään ihmiseen.

Jos ukkonen yllättää, kannattaa hakeutua mahdollisimman matalalle paikalle, ei kuitenkaan keskelle peltoaukeaa. Salama iskee useimmiten korkeimpaan kohtaan – ja keskellä peltoa se on ihminen.

Kuvat: Markus Hotakainen

Onko skyrmioni pallosalaman salaisuus?

Su, 03/04/2018 - 22:52 By Toimitus
Taiteelljan näkemys kvanttimekaanisesta pallosalamasta. Kuva: Heikka Valja.

Aalto-yliopiston ja yhdysvaltalaisen Amherst Collegen tutkijat ovat ensi kertaa onnistuneet luomaan kvanttikaasussa kolmiulotteisen skyrmionin. Se ennustettiin teoreettisesti yli 40 vuotta sitten, mutta vasta nyt se on havaittu myös kokeellisesti.

”Olemme luoneet keinotekoisen sähkömagneettisen solmun, kvanttipallosalaman, vain kahden vastakkaiseen suuntaan pyörivän sähkövirran avulla", kertoo tutkimuksen teoreettisesta osuudesta vastannut tutkija Mikko Möttönen.

"Pidän siksi mahdollisena, että luonnollinen pallosalama voisi syntyä tavanomaisessa salamaniskussa.”

Video kuvaa skyrmionin kokeellista luontia sivusta. Eri magneettisen momentin eli spin-vektorin suunnat muodostuvat erillisiin alueisiin oikealla (ylöspäin), keskellä (vaakasuunta) ja vasemmalla (alaspäin). Alueet on kuvannettu erillisinä, vaikka todellisuudessa kondensaatteja on vain yksi. Mitä vaaleampi väri kondensaatissa on, sitä suurempi on hiukkastiheys. Video: Tuomas Ollikainen.

 

Möttönen kertoo myös nähneensä itse talon sisään syöksyneen pallosalaman. Vastaavia havaintoja on tehty läpi historian, mutta fyysisiä todisteita on vähän.

Magneettisten momenttien eli spinien muodostamat solmut luodaan erittäin harvassa ja kylmässä kvanttikaasussa. Spinien muodostamilla solmuilla on monia pallosalamaa muistuttavia ominaisuuksia. Joidenkin tutkijoiden mukaan pallosalama koostuu varautuneiden hiukkasvirtojen kietoutuneista vyyhdeistä.

Näkymä koelaitteiston tyhjiökammioon, jossa kolmedimensioinen skyrmioni luotiin. Kuva: Russell Anderson.
Näkymä koelaitteiston tyhjiökammioon, jossa kolmedimensioinen skyrmioni luotiin. Kuva: Russell Anderson.

Kvanttikaasun atomien liike vastaa varautunutta hiukkasta pallosalaman solmumaisessa magneettikentässä. Solmujen kestävyys voi olla syy siihen, miksi pallosalama tai plasmapallo elää yllättävän pitkään verrattuna salamaniskuun. Nyt saavutetut tutkimustulokset voivat innoittaa löytämään uusia tapoja pitää plasmapallo koossa myös fuusioreaktorin sisällä.

”Pitää tutkixa tarkemmin, voiko tällaisella menetelmällä saada aikaan myös oikeita pallosalamia. Jatkotutkimus voisi johtaa esimerkiksi nykyistä vakaampaan fuusioreaktoriin, kun plasmaa voitaisiin pitää koossa nykyisiä keinoja tehokkaammin”, tarkentaa Möttönen.

Leikkaus pallomaisen skyrmionin rakenteesta sen luomisprosessin aikana. Skyrmionin muodostavan kentän tilaa kuvataan kolmikolla, jossa on kolme kohtisuoraa akselia. Aluksi kaikki kolmikot osoittavat samaan suuntaan, mutta luomisprosessin aikana ne pyörivät eri akselien ympäri, mikä lopulta saa aikaan skyrmionin, jossa kukin suunta esiintyy tasan kaksi kertaa. Kolmikon vihreä kärki osoittaa spinin suunnan. Kaikki kolmikot, joilla on sama spinin suunta, muodostavat suljetun käyrän, joita näytetään videossa kolme (keltainen, violetti ja oranssi). Kukin tällainen rengas lävistää kaikki muut renkaat kerran, mistä syntyy solmumainen rakenne. Video: David Hall.

Spinit pyörivät skyrmionissa ja saavat aikaan kestävän solmun.

”Kvanttikaasu jäähdytetään hyvin kylmäksi, Bosen-Einsteinin kondensaatiksi, jossa kaikki atomit päätyvät matalimman energian tilaan. Silloin se käyttäytyy kuin jättimäinen atomi tavanomaisen kaasun sijaan”, kuvailee tutkimuksen kokeellisesta osuudesta vastannut professori David Hall.

Skyrmioni luodaan alkutilasta, jossa jokaisen atomin magneettinen momentti eli spin osoittaa ylöspäin, kuten myös luonnollinen magneettikenttä. Sitten magneettikenttää muutetaan niin, että sen nollakohta asettuu kaasusta muodostuvan kondensaatin keskelle. Spinit lähtevät pyörimään kussakin paikassa olevan magneettikentän suunnan ympäri. Koska magneettinen kenttä osoittaa kaikkiin mahdollisiin suuntiin nollakohdan lähellä, spinit kiertyvät solmuun.

Skyrmionin solmumaisessa rakenteessa kukin alue, jossa spin osoittaa tiettyyn samaan suuntaan, muodostaa rinkulan, ja eri rinkulat menevät toistensa läpi. Siksi solmua voidaan löysätä tai sitä voidaan siirtää, mutta ei rikkoa.

”Skyrmionin ja kvanttisolmun erottaa siitä, että skyrmionissa spinit eivät vain kierry solmulle, vaan myös kondensaatin kvanttivaihe pyörii ympäri”, kertoo Hall.

Jos atomien spinin suunta muuttuu kondensaatin sisällä, kondensaatti käyttäytyy kuin se olisi varattu hiukkanen luonnollisessa magneettikentässä. Solmussa oleva spinien rakenne saa aikaan tällaisen keinotekoisen magneettikentän, joka on täsmälleen erään pallosalaman mallin mukainen magneettikenttä.

*

Juttu on Aalto-yliopiston tiedote käytännössä suoraan kopioituna.

Seuraa kotisohvalta: Ukkosia lähellä ja kaukana

To, 06/02/2016 - 15:43 By Jarmo Korteniemi

Kiinnostavatko myrskyt bongausmielessä, vai hirvittääkö ukkosen jylinä? Kumpaankin auttaa tilanteeseen tutustuminen ennen kuin tilanne on päällä. Ukkosrintaman liikkeitä voi seurata kätevästi suorana kotikoneelta.

Kesän säätiedotuksissa tulee väistämättä vastaan varoituksia ukonilmoista ja myrskyistä (lisätietoa: Ilmatieteen laitos, MeteoAlarm). Myräkän ollessa tuloillaan tilanteen kehittymistä voi seurata useista netin seurantapalveluista.

Listasimme alle parhaat tuntemamme sivustot, joilta löytyy ajantasaista tietoa ukonilmojen liikkeistä. Juttua päivitetään ja laajennetaan kesän 2016 aikana, joten asiasta kiinnostuneiden kannattaa käydä vilkaisemassa listaa uudemmankin kerran.

Seurantakartoilta näkee kuinka lähelle ukkonen on tullut, ja rintaman liikkeistä voi päätellä minne se on menossa. Salama- ja sadekarttoja voi siis käyttää apuna jos haluaa välttää pihalle menemistä pahimman myräkän aikaan, tai toisaalta lähteä tarkoituksella ulos bongaamaan luonnon raivoamista.

Aiemmissa ukkosjutuissamme on kerrottu havainnollisemmin mm. ukkosten syntymisestä sekä rajujen ukkosmyrskyjen tekemistä tuhoista.

Kartat

1. Maailmankartat on tehty globaalin seurantaverkoston turvin. Kartoista näkee siis kauempanakin riehuvat rajuilmat. Maapallolla on koko ajan käynnissä ehkä tuhatkin myrskyä, ja joka sekunti maahan osuu arviolta sata salamaa.

2. Lähialueiden kartat näyttävät ukkosten ja sadealueiden kehityksen Suomessa ja lähiympäristössä. Kartat ovat usean säätutkalaitteiston aineistosta koostettuja ja luotettavia.

3. Paikalliset kartat kertovat lähinnä yksityisten ja yhteisöjen ylläpitämien laitteistojen havainnoista. Paikannuksen tarkkuus on yleensä hyvä etenkin tutkan lähimaastossa. Osa laitteistoista voi ajoittan olla pois käytöstä.

Havaintojen perusteita

Pilviä ja sadetta seurataan säätutkien avulla. Niiden toimintaperiaate on periaatteessa yksinkertainen: tutka lähettää mikroaaltosäteilyä ympärilleen ja vastaanottaa takaisin heijastunutta säteilyä. Vesipisaroista, pilvistä ja aerosoleista heijastuneen säteilyn teho on kuitenkin yleensä hyvin pieni (miljardisosan miljoonasosia lähteneestä pulssista), joten vastaanotinten on oltava hyvin tarkkoja. Laitteistosta riippuen tutkalla voidaan kuitenkin seurata jopa satojen kilometrien päässä liikkuvia myrskyjä.

Salaman paikannus perustuu useimmiten salaman aiheuttaman nopean ja monipuolisen sähkömagneettiseen säteilyn pulssin havaitsemiseen. Muut yleiset ympäristön tapahtumat eivät esimerkiksi aiheuta radiopulssia samaan aikaan valovälähdyksen kanssa.

Varmin paikkatieto sekä myrskyrintamalle että salamaniskuille saadaan aina usean laitteen avulla tehdystä määrityksestä. Lähimpänä oleva yksinäinen laite ei siis välttämättä aina anna kaikkein parasta tietoa. Tarkkuutteen vaikuttavat mm. tutkan ja salaman paikka ympäröivässä maastossa, antennilaitteen tyyppi, asennus ja kalibrointi, mittaukseen käytetty ohjelmisto, keli, käyttäjä, sekä monet muut tekijät.

Myrskyistä kesää!

Juttu on paranneltu versio Tiedetuubissa aiemmin ilmestyneestä artikkelista, joka oli ilmeisesti kadonnut jonkin sivustouudistuksen myötä bittiavaruuteen.

 

Lähteet: Finnish Lightning Center (suomeksi); FinWX (suomeksi, tutkaverkko: Lappi, Oulu/Kainuu, Länsi-Suomi, Itä-Suomi, Etelä-Suomi, Ahvenanmaa); Geokätkö (suomeksi, käyttää Ilmatieteen laitoksen aineistoja); Ilmatieteen laitos (suomeksi, tutkaverkon kartta); Suomen Saapalvelu (suomeksi, tutkaverkon kartta); Tähtitieteellinen yhdistys Ursa (suomeksi, linkkilista); Ukkostutka (suomeksi); Blitzortung (englanniksi, tutkaverkon asemalista); LightningMaps (englanniksi, käyttää Blitzortungin aineistoja, tutkaverkon kartta); StrikeStar Europe (englanniksi); World Wide Ligntning Location Network (englanniksi, tutkaverkon asemalista)

Kuvat järjestyksessä: Ilmatieteen laitos (otsikkokuva), LightningMaps, Ilmatieteen laitos, Sääasema Jyväskylä Nenäinniemi. Kuvat ovat kirjoittajan muokkaamia kuvakaappauksia sivustoilta.

Kummalliset tulivuorien salamoinnit selitetty

Su, 04/17/2016 - 12:55 By Jari Mäkinen
Salamointia tulivuoren päällä

Päivän kuvana on tänään tulivuoren purkauspilvessä välähtänyt suuri salama. Jo Vesuviuksen purkauksesta on kertomuksia, joiden mukaan vuoren päällä oli (vapaasti käännettynä) "suuria pelottavia tummia pilviä, salamat välkkyivät ja jyrisivät, ja avasivat tietä valtaville vuoresta nouseville liekeille". Yhä edelleen kuvat tulivuoripurkausista ukkosten säestämänä ovat upeita – ja hämmentäviä.

Päivän kuvaMiksi tulivuoret ja salamointi kuuluvat yhteen? Tutkijat ovat pohtineet asiaa pitkään, sillä vaikka ilmiön perimmäinen selitys on ollut tiedossa, on tarkempi selitys ollut epäselvä.

Pohjimmiltaan kyse on siitä, että tulivuoren purkauspilven sisällä on sähköisesti varautuneita pienhiukkasia. Kun positiivisesti ja negatiivisesti varautuneet hiukkaset ovat erillään toisistaan, syntyy jännite-ero, jota salamat purkavat samaan tapaan kuin ukkosmyrskyissä. Sen sijaan hämärän peitossa on ollut perimmäinen syy siihen, miksi jännite-ero syntyy.

Viime viikolla julkaistut Geophysical Research Letters -lehden artikkelit antavat tähän pari vastausta.

Tulivuoritutkija Alexa Van Eatonin johtaman ryhmän julkaisema tutkimus ehdottaa, että syynä olisivat ilmassa olevat jääkiteet, joita syntyy purkauspilven päälle. Tulivuorenpurkauksessa pääsee ilmaa paitsi tuhkaa, niin myös kaasuja, kuten esimerkiksi vesihöyryä. Kun tuhkapilvi putoaa alaspäin, pysyvät jääkiteet korkeammalla kylmässä ilmassa, ja salamointi näyttää keskittyvän juuri niiden seuduille.

Van Eaton seurasi ryhmänsä kanssa tarkasti Chilessä viime vuoden huhtikuussa tapahtunutta Calbuco-vuoren purkausta ja perustaa arvionsa tästä tehtyihin havaintoihin.

Havaintojen perusteella tosin salamointia oli myös purkauksen myöhemmässä vaiheessa, kun tuhka ja kaasut olivat pudonneet alemmaksi. Vaikka jääkiteet olivat kaukana ylhäällä, esiintyi myös tässä tuhkapilvessä salamoita.

Saksassa, müncheniläisen Ludwig Maximilian -yliopiston tutkija Corrado Cimarelli julkaisi hieman aikaisemmin samassa julkaisusarjassa oman tutkimuksensa, missä hän ryhmineen kertoo kuvanneensa suurnopeuskameroilla ja tutkineensa akustisin ja sähkömagneettisin ilmaisimin jatkuvasti aktiivisen, Japanissa Kyushun saarella sijaitsevan Sakurajima-tulivuoren salamointia.

Havaintojen mukaan purkauksessa ylöspäin lentävä tuhka ja kaikki muu aines hinkkaavat toisiaan vasten siinä määrin, että oikeastaan kaikki vuoresta suihkuava materiaali muuttuu sähköisesti varautuneeksi.

Van Eatonin tulkinnan mukaan kaikissa tulivuorenpurkauksissa tapahtuu tätä sähköistä varautumista ja siitä johtuvaa salamointiakin, mutta voimakas salamointi on tyypillistä etenkin voimakkaissa purkauksissa lähinnä siksi, että silloin purkauspilven päälle muodostuu jääkiteitä.

Tulivuoripurkausten salamoinnin tutkiminen on paitsi kiinnostaa, niin myös tärkeää siksi, että näiden tietojen perusteella voidaan satelliiteista tehtävien tulivuorisalamahavaintojen perusteella arvioida paremmin kaukana asutuksesta ja muista havaintoverkoista olevien tulivuorien tuhkapilvien suuruutta ja leviämistä.

Lisäksi tuhkan sähköisten ominaisuuksien tutkiminen sinällään auttaa esimerkiksi selvittämään paremmin kuinka ja miksi tuhka tarttuu erinomaisesti lentokoneiden suihkumoottorien sisuksiin.

Kuva: Oliver Spaltin vuonna 1994 ottama kuva Indonesiassa, Lombokissa, Rinjani-tulivuoren purkauspilvessä tapahtuneesta salamoinnista (CC-BY-2.0).

Sata salamaa - ja vähän enemmänkin

Ti, 08/25/2015 - 12:38 By Toimitus

Päivän kuvaKreikkalainen valokuvaaja Chris Kotsiopoulos oli kuvaamassa täydellistä kuunpimennystä 15. kesäkuuta 2011 Ikarian saarella Aegeanmerellä lähellä Turkin rajaa, kun pimennyksen kuvaamisen aikaan alkoi horisontissa kehittyä ukkosmyrsky. Niinpä Chris suuntasi kameransa kohti ukkosta, kun se vyöryi lähemmäksi, ja otti 70 valotusajaltaan 20 sekuntia ollutta kuvaa. Näistä hän koosti tämän hieman yli 20 minuutin ajanjakson tapahtumia esittelevän kuvan. Yli sadasta näkyvästä salamasta suurin osa iski pilvistä maahan.

Salamoinnin ja ukkosen synnystä sekä niihin liittyvistä uskomuksista voi lukea toisesta artikkelistamme.

Kuva julkaistiin helmikuussa 2012 Earth Science Picture of the Day -sivustolla. Siellä julkaistaan "päivän maapallontutkimuskuvia" NASAn Goddardin avaruuskeskuksen Kaukokartoitustoimiston ja sen kanssa yhteistyössä olevien yliopistojen toimesta.

Tiedetuubissa kuva julkastiin alunperin 25.8.2013.

Kuva: EPOD - Chris Kotsiopoulos

Venäläinen salamageneraattori heräsi henkiin

To, 08/21/2014 - 17:19 By Toimitus

Moskovan luoteispuolella, noin puolentoista tunnin ajomatkan päässä kaupungin keskustasta, sijaitsee neuvostoaikainen Venäjän Elektrotekninen Instituutti, joka on neuvostoajan henkeen nimetty Leninin mukaan.

Eräs tämän lyhennenimellä VNITZ VEI tunnetun tutkimuslaitoksen hurjimmista laitteista on maailman suurin salamageneraattori. Kuuden megavoltin korkeajännitelaite pystyy synnyttämään 200 metriä pitkiä salamoita, joita käytettiin aikanaan ennen kaikkea lentokoneiden ukkoskestävyyden testaamiseen.

Kyseessä on niin sanottu Marx-generattori, jonka periaatteen keksi Erwin Otto Marx vuonna 1924. Se pystyy kehittämään hyvin suurijännitteisen sähköpulssin matalajännitteisestä tasavirtalähteestä. Laitteisto koostuu rinnakkain kytketyistä voimakkaista kondensaattoreista, jotka kytketäänkin sarjaan varauksen päätyttyä, jolloin ne vapauttavat energiansa silmänräpäyksessä.

1970-luvulla rakennettu laite on nyttemmin ruostunut ja rapistunut käytön ja määrärajojen puutteessa, mutta se on pysynyt edelleen toimintakunnossa.

Venäläinen uutiskanava Russia Today (RT) pyysi instituuttia kuitenkin käynnistämään laitteen ja synnyttämään sillä kameroiden iloksi muutamia salamoita.

Kuvaussessio ei kuitenkaan sujunut aivan kommelluksitta, koska "futuristisen näköinen paikka metsän keskellä on muodostunut urbaanien tutkimusmatkailijoiden kulttiesineeksi", kuten RT kirjoittaa jutussaan.

Usein paikalla on nuoria, jotka tekevät omia videoitaan ja ottavat kuvia kummallisen näköisestä laitteistosta, joka kieltämättä on omituisen näköinen kompleksi, etenkin kun se seisoo keskellä metsää. Paikka on luonnollisesti suljettu ja aidattu, mutta valvonnan puuttuessa kuka tahansa pääsee aitauksen sisälle.

Usein myös laitteiston ollessa toiminnassa on alueella ollut luvattomia vierailijoita. Laitoksen johtajan Vladimir Sysoevin mukaan oli vain puhdasta onnea, ettei kukaan kuollut, kun siniset salamat ovat alkaneet sinkoilla laitteesta maahan.

"He vain tulevat ja tulevat paikalle! On mahdotonta pitää turisteja ulkopuolella", sanoo Sysoyev RT:n haastattelussa, jonka jälkeen varmasti väkeä riittää paikalla vielä enemmän.

Jos haluat rakentaa oman, tosin paljon pienimuotoisemman Marx-generaattorin, niin erilaisiin sähköteknisiin demonstraatioihin erikoistuneella Penquin's Lab -nettisivulla on hyvät ohjeet.

Otsikkokuva: ierusaleem.ru via RT

Hurjien ukkosten maanantai

Su, 07/13/2014 - 23:52 By Jari Mäkinen
Salamointia (Flickr / Pekka Isomursu)

(Päivitys tiistaina 15. heinäkuuta: maanantaista tuli ennusteen mukaan hyvin aktiivinen.)

Ennusteiden mukaan maanantaista on tulossa myrskyisä, kun lämmintä kautta seuraa kylmää rintamaa edeltävä voimakas ukkosrintama. Sunnuntai-iltana se on saavuttanut jo eteläisen Suomen ja on liikkumassa yön ja maanantain kuluessa kenties jo Keski-Suomeen ja Pohjanmaallekin. Luvassa on ukkoskuroja, salamointia, runsasta paikallista sadetta, kenties rakeitakin ja syöksyvirtauksia. Ennusteen mukaan tuhansia salamoita välähtelee taivaalla seuraavan vuorokauden kuluessa.

Myrskybongarit ovat luonnollisesti innoissaan tästä ja heidän nettisivullaan kerrotaankin meteorologien asiantuntemuksella parhaita vinkkejä lähipäiviksi.

Ilmatieteen laitoksen Sää- ja turvallisuuskeskuksen meteorologi Ari-Juhani Punkka ennustaa sivustolla, että maanantain iltapäivällä lämmin rintama sijaitsee itä-länsisuuntaisesti lähes Etelä-Lapin rajalla ja kylmä rintama likimain Kotkan ja Vaasan välisellä linjalla. Suurin osa alailmakehän kosteudesta on pakkaantuneena tuon linjan yläpuolelle, siis lämpimälle puolelle, ja kostein vyöhyke olisi Pohjois-Pohjanmaalla.

Kylmän rintaman kostea vyöhyke puolestaan on sen edessä ja sen kosteusmäärät näyttävät olevan lämpimän alueen kosteaa vyöhykettä pienempiä. Nämä yhdistyvät illan kuluessa ja synnyttävät konvektiopilviä ja edelleen saavat aikaan ukkosia.

Punkan mukaan ukkosen todennäköisyys on suurin iltapäivän ja alkuillan tunteina vieressä olevan (sivustolta poimitun) kartan osoittamalla alueella. Vähäisessä määrin salamoivia kuuropilviä saattaa kuitenkin esiintyä heti maanantain alkutunneilla alueen lounaisosassa. Päivemmällä salamoivat pilvet esiintyvät kosteimman ilman alueilla, jolloin maan lounaisosa on todennäköisesti jo jäänyt kylmän pintarintaman taakse poutaantuvalle alueelle. Vuorokauden viimeisten tuntien aikana salamointi on mahdollista enää lähinnä linjan Joensuu-Kokkola pohjoispuolella.

Tilanne ei ole mitenkään erityinen, sillä usein kuumaa jaksoa seuraa ukkosia, mutta nyt rajakerroksen kosteus lähentelee tasoa, joka saavutetaan ehkä vain pari kertaa kesässä.

Pääasialliset vaaratekijät tilanteessa muodostavat pienialaiset ja yksittäin esiintyvät syöksyvirtaukset, runsas salamointi, runsas sade sekä rakeet noin 4 cm kokoon saakka. Todennäköisimmin suurin haitta aiheutuu salamoinnista ja sateesta.

Tilanne on kaikkea muuta kuin selvä, ja joidenkin numeeristen mallien mukaan ukkostelun alku saattaa viivästyä, mutta jo nyt alkaneen ukkosaktiivisuuden perusteella näyttää siltä, että maanantai katkaisee maan etelä- ja keskiosan viikkoja kestäneen merkittävien ukkospäivien tauon.

Myrskybongarit ovat tästä innoissaan ja pelastuslaitokset harmissaan.

Salamointia voi seurata (lähes) reaaliajassa täällä: http://www.lightningmaps.org

Suomen tilanteesta saa hyvää, tarkkaa tietoa myös Ursan Myrskybongausjaoston tutkaselaimesta.

Lähde: Rajuilmaennuste 14.7.2014

Otsikkokuva: Flickr / Pekka Isomursu

Päivän kuva 25.8.2013: Sata salamaa - ja vähän enemmänkin

Su, 08/25/2013 - 00:38 By Toimitus

Kreikkalainen valokuvaaja Chris Kotsiopoulos oli kuvaamassa täydellistä kuunpimennystä 15. kesäkuuta 2011 Ikarian saarella Aegeanmerellä lähellä Turkin rajaa, kun pimennyksen kuvaamisen aikaan ukkosmyrsky alkoi kehittyä horisontissa. Niinpä Chris suuntasi kameransa kohti ukkosta, kun se vyöryi lähemmäksi, ja otti 70 valotusajaltaan 20 sekuntia ollutta kuvaa. Näistä hän koosti tämän kuvan, missä on yli sata salamaa, joista suurin osa iski pilvistä maahan.

Kuva julkaistiin viime vuoden helmikuussa NASAn Goddardin avaruuskeskuksen Kaukokartoitustoimiston ja sen kanssa yhteistyössä olevien yliopistojen "päivän maapallontutkimuskuvassa", Earth Science Picture of the Day -sivustolla.

Kuva: EPOD - Chris Kotsiopoulos

Ukko Ylijumalan kivikärryt

To, 02/14/2013 - 09:22 By Toimitus

Painostavan helteisen kesäpäivän kallistuessa kohti iltaa taivaanrantaan voi alkaa kasautua uhkaavan näköisiä pilviä. Ne kasvavat korkeutta ja tummuvat tummumistaan. Aurinko katoaa niiden taakse ja tuulenpuuskat alkavat riepottaa puita. Ukkonen tekee tuloaan.

Parasta – jos nyt potentiaalisesti tuhoisan luonnonilmiön kannalta voi niin sanoa – ukkosaikaa on kesä–heinäkuu. Toisinaan ukkosia esiintyy aikaisin keväällä ja myöhään syksyllä, mutta talvella ukkoset ovat hyvin harvinaisia. Sankan lumipyrynkin keskellä voi kuitenkin toisinaan räsähtää yksinäinen salama.

Helteitä ja rintamia

Ukkosia syntyy kahdella tavalla. Etenkin pitkien hellejaksojen aikana esiintyy usein lämpö- eli ilmamassaukkosia. Päivän kuluessa kohonneiden kumpupilvien korkeus kasvaa, kun maanpintaa lämmittävä auringon paahde synnyttää voimakkaita nousevia ilmavirtauksia. Lopulta pilvistä muodostuu ukkospilviä.

Tällaiset ukkoset ovat toisinaan rajuja, mutta yleensä melko lyhytaikaisia, sillä tyypillinen ukkospilvi puhkuu itsensä tyhjiin tunnissa tai parissa. Lämpöukkosiin liittyy usein voimakkaita sadekuuroja, jotka itse asiassa edeltävät varsinaista ukonilmaan. Silloin voi hetkessä tulla taivaalta vettä saman verran kuin kuivana kesänä kokonaisen kuukauden aikana.

Rintamaukkoset liittyvät kylmän ja lämpimän ilman kohtaamisiin. Kylmä ilma on tiheämpää ja raskaampaa kuin lämmin ilma, joten se työntyy lämpimän ilman alle ja nostaa sitä ylöspäin. Siinä missä lämpöukkoset ovat tyypillisesti iltapäivän ilmiöitä, rintamaukkosia voi esiintyä mihin vuorokauden aikaan tahansa. Ne ovat usein myös paljon laaja-alaisempia ja voimakkaampia.

Syy ja seuraus

Ukkospilven sisällä ylöspäin kohoavassa ilmassa on runsaasti kosteutta. Kun lämpötila korkeuden mukana laskee, kosteus tiivistyy ensin vedeksi ja muuttuu sitten lumeksi ja jääksi. Toisiinsa törmäilevät lumirakeet ja jääkiteet varautuvat sähköisesti.

Pilven yläosiin, jopa yli 10 kilometrin korkeuteen, kertyy jääkiteiden mukana positiivista sähkövarausta, kun pilven keskivaiheilla on lumirakeiden ylläpitämä negatiivinen varaus. Pilven alaosissa varaus on jälleen positiivinen. Kun kertyneet varaukset alkavat purkautua salamointina, pilven ja maanpinnan välinen jännite voi nousta kymmeniin miljooniin voltteihin.

Muinaissuomalaisilla oli ukkosen äänimaailmalle oivallinen selitys. Ukko Ylijumala ajelee silloin pilvien päällä kärryillään, joista sinkoilevat kivenmurikat kolisevat toisiinsa kopsahdellessaan.

Todellisuudessa ukkosen jyrinän taustalla on sama ilmiö kuin pamauksessa, joka kuuluu suihkuhävittäjän murtaessa äänivallin eli ylittäessä äänen nopeuden.

Salaman iskiessä sen kulkureitillä oleva ilma kuumenee voimakkaasti – lämpötila voi hetkellisesti nousta jopa 30 000 asteeseen – ja samalla se laajenee hyvin nopeasti. Silloin syntyy iskuaalto, jonka nopeuden hidastuessa äänen nopeutta pienemmäksi kuuluu pamaus. Salaman pituus voi olla useita kilometrejä, joten yksittäiset pamaukset puuroutuvat yleensä sekuntejakin kestäväksi yhtäjaksoiseksi, joskin vaihtelevaksi jyrinäksi.

Askel kerrallaan

Salamanisku ei todellisuudessa ole yksi ainoa välähdys vaan siinä on eri vaiheita. Ihmissilmä on liian hidas erottamaan niitä toisistaan, mutta erikoiskameroilla on saatu yksityiskohtaista tietoa salamaniskun etenemisestä.

Varsinaista pääsalamaa edeltää heikompi esisalama, joka tavallaan raivaa sille tietä. Esisalama saa yleensä alkunsa pilvestä, josta se hakeutuu alaspäin kohti maata. Ilma johtaa sähköä huonosti, mutta esisalaman kuumentamana sen johtavuus paranee. Kun pilven ja maanpinnan välille on syntynyt hyvin sähköä johtava kanava, pääsalama iskee maasta ylöspäin.

Välähdys on niin nopea, ettei silmä pysy mukana, vaan tulkitsee salamaniskun tapahtuvan esisalaman suuntaan eli ylhäältä alaspäin. Likikään aina salama ei kuitenkaan iske maahan saakka vaan pilvestä toiseen. Silloin varsinaista salamaa ei välttämättä edes näe, vaan se jää paksujen pilvien kätköihin.

Ukkosrintaman etäisyyden ja kulkusuunnan voi päätellä tarkkailemalla salamoinnin ja jyrinän välillä kuluvaa aikaa. Salaman välähtäessä syntyvä valo kulkee sekunnissa noin 300 000 kilometriä, mutta samassa ajassa ääni etenee vain runsaat 300 metriä. Kun salaman iskun ja sitä seuraavan jyrinän välillä kuluneiden sekuntien määrän jakaa kolmella, saa välähtäneen salaman etäisyyden kilometreissä. Ankarassa ukkosmyrskyssä salamointi voi kuitenkin olla niin tiuhaa, että tiettyyn salamaan liittyvää jyrinää on mahdoton erottaa.

Kaukaiset kajastukset

Loppukesästä, kun illat alkavat vähitellen hämärtyä, näkyy usein elosalamoita: horisontissa saattaa salamoida taajaankin, mutta mitään ääntä ei kuulu. Ukkonen on silloin niin etäällä, parinkymmenen kilometrin päässä, että ääni ei enää kanna kaukaisuudesta, mutta pimenevällä taivaalla salamoiden välähdykset näkyvät selvästi.

Aina ei erotu edes yksittäisiä salamoita, vaan taivaanrannan takaa kajastaa vain epämääräisiä välähdyksiä. Silloin puhutaan kalevantulista. Kaukaisia ukkosia on tietysti yhtä lailla sydänkesällä, mutta silloin taivas on keskellä yötäkin niin valoisa, että salamointia ei erota.

Ukkosta ei tarvitse pelätä, mutta sen kanssa ei pidä leikkiäkään. Varovaisuus on ukkosen jyrähtäessä aina paikallaan. Ukonilmalla ei kannata mennä sateelta suojaan puun alle, koska
salama voi iskeä puuhun ja kulkeutua siitä oksiston alla kyyristelevään ihmiseen.

Jos ukkonen yllättää, kannattaa hakeutua mahdollisimman matalalle paikalle, ei kuitenkaan keskelle peltoaukeaa. Salama iskee useimmiten korkeimpaan kohtaan – ja keskellä peltoa se on ihminen.