Kp-luku

Muutos nT K-arvo
SodankyläNurmijärvi
0 - 14 0 - 7.4 0
15 - 29 7.5 - 14 1
30 - 59 15 - 29 2
60 - 119 30 - 59 3
120 - 209 60 - 104 4
210 - 359 105 - 179 5
360 - 599 180 - 299 6
600 - 989 300 - 494 7
990 - 1499 495 - 749 8
yli 1500 yli 750 9
Magneettikentän nopeita muutoksia vastaavat paikalliset K-arvot

Lyhenne Kp muodostuu kahdesta osasta. Kirjain K tarkoittaa K-indeksiä, joka tulee saksankielisestä tunnuslukua tarkoittavasta sanasta Kennziffer, ja se on yleisimmin käytetty maapallon magneettikentän häiriöisyyttä mittaavista indekseistä. Lyhenteen p tulee sanasta planetaarinen. Vuodelta 1938 peräisin olevalla K-indeksillä kuvataan magneettikentän poikkeamaa ns. "perustilasta". K-indeksi voi saada arvon väliltä 0-9, joista nolla kuvaa perustilaa ja 9 magneettista hirmumyrskyä. Muita indeksejä ovat esimerkiksi aa-, AE-, Ak-, Ap- ja Dst-indeksit.

K-indeksin mittauksia suoritetaan ympäri maailmaa sijaitsevissa magneettisissa observatorioissa. Jokaisella observatoriolla on juuri kyseiselle paikalle määritellyt sellaiset magneettikentän muutoksen raja-arvot, jotka kolmen tunnin aikana täyttyessään vastaavat tiettyä K-lukua. Esimerkiksi Nurmijärvellä ja Sodankylässä sijaitsevien magnetometrien raja-arvot näkyvät oheisessa taulukossa. Oulujärvellä K 9-tasoon riittää 950 nanoteslan, Nurmijärvellä (800 km etelään Sodankylästä) 750 nT:n ja Havaijilla 300 nT:n muutos. Kattava kuva mm. koko Suomen magnetometrien mittauksista löytyy IMAGEn sivuilta. Tiettyjen eri puolilla maapalloa sijaitsevien observatorioiden K-arvoista muodostetaan yksi maapallonlaajuista magneettikentän häiriöisyyttä kuvaava arvo, jota kutsutaan Kp-luvuksi. Revontulia näkyy yleisesti ottaen sitä enemmän ja sitä kauempana maapallon magneettisista navoista mitä suurempi Kp-luku on.

Magneettinen häiriöisyys on suurimmillaan yleensä paikallisen keskiyön aikoihin muutaman tunnin ajan, jolloin aurinko on kauimmillaan maapallon vastakkaisella puolella. Tästä johtuen tietyn voimakkuuden omaava magneettinen myrsky voi saada erilaisen Kp-arvon riippuen siitä, saapuuko se maapallolle silloin kun keskiyö on vaikkapa Pohjois-Amerikassa vaiko keskiyön ollessa Siperiassa. Tämä on luonnollisesti seurausta siitä, että Pohjois-Amerikassa on useita Kp-mittauksiin käytettyä magneettista observatoriota, kun taas Siperiassa niitä ei ole yhtään. Vaikutukset revontulien kannalta ovat kuitenkin molemmissa tapauksissa samat, vaikka Kp-arvo olisikin aivan erilainen (vaikutukset sähköverkkohäiriöiden ja muiden vastaavien osalta tietysti eri asia infrastruktuurin sekä asutustiheyden vuoksi).

Kp-lukuja löytyy netistä muutamia erilaisia, joista kukin muodostetaan hieman toisistaan poikkeavilla tavoilla. Virallinen Kp-luku voidaan kuitenkin laskea vain edeltävien kolmen tunnin mittauksista riittävän kattavasti ympäri maapalloa sijaitsevissa magneetisissa observatorioissa.

  1. Potsdam Kp-luvun mittausasemat Potsdam-Kp on ainoa virallinen mittari. Sen käyttämät 13 magnetometriä sijaitsevat nykyään seuraavissa paikoissa:
    • Hartland (Englanti)
    • Lerwick (Skotlanti)
    • Eskdalemuir (Skotlanti)
    • Uppsala (Ruotsi)
    • Brorfelde (Tanska)
    • Wingst (Saksa)
    • Niemegk (Saksa)
    • Meanook (Kanada)
    • Ottawa (Kanada)
    • Fredericksburg (USA)
    • Sitka (USA)
    • Canberra (Australia)
    • Eyrewell (Uusi-Seelanti)
  2. SWPC Kp-luvun mittausasemat NOAA:n julkaisema SWPC-Kp (Space Weather Prediction Center) mitataan kahdeksan seuraavilla paikoilla sijaitsevien magnetometrin lukemista:
    • Sitka (USA)
    • Meanook (Kanada)
    • Ottawa (Kanada)
    • Fredericksburg (USA)
    • Hartland (Englanti)
    • Wingst (Saksa)
    • Niemegk (Saksa)
    • Canberra (Australia)
  3. Wing Kp-luvun mittausasemat Wing Kp puolestaan perustuu Dscovr-satelliitin aurinkotuulimittausten lisäksi magnetometrien mittauksiin seuraavilla paikoilla:
    • Hartland (Englanti)
    • Meanook (Kanada)
    • Ottawa (Kanada)
    • Saint Johns (Kanada)
    • Boulder (USA)
    • Fresno (USA)
    • Fredericksburg (USA)
    • Newport (USA)
    • Sitka (USA)
    Wing Kp:stä saa uusimman arvion nykyisestä Kp-arvosta 15 minuutin välein, ja se sisältää myös ennusteet yhden sekä neljän tunnin päähän. Näistä varsinkin jälkimmäinen on kuitenkin hyvin epätarkka. Suomessa todellinen Kp-arvo voi olla ihan jotain muuta kuin mitä Wing Kp näyttää.

Kp-luvun ennustaminen

Kp-lukuja voi ennustaa jonkinlaisella suuntaa antavalla tarkkuudella, mutta ennustettu arvo ei tarkoita mitään varmaa vaikkapa revontulien näkymisestä, vaan se kertoo lähinnä vain tulevan Kp-tason todennäköisen arvon. Pienelläkin ennustetulla (ja toteutuneella) Kp-arvolla voi näkyä revontulia myös etelässä, ja toisaalta vaikka ennustettu (ja toteutunut) arvo olisi suuri, ei taivaalla välttämättä näy mitään. Ennusteita julkaistaan lähitunneille, lähipäiville ja seuraavan neljän viikon jaksolle. Viimeisten muutaman vuoden Kp-lukujen esiintymistiheyksistä on taulukoita täällä.

  • Yleisimmin tunnettu ennuste tulee NOAA:n SWPC-osastolta, joka löytyy alkuperäisessä muodossaan täältä ja vähän helpommin tulkittavassa muodossa täältä. Ennuste kattaa seuraavat kolme vuorokautta, ja se päivittyy kaksi kertaa vuorokaudessa (kello 00.30 ja 12.30 UTC-aikaa). Lähes kaikki avaruussää- ja revontuliaiheiset nettisivustot käyttävät tätä lähteenään. Tämä ennuste perustuu käytännössä siihen mitä auringon pinnalla on näkyvissä, koska aurinkotuulen matka maapallolle kestää tyypillisesti n. 1,5-3 vuorokautta. Poikkeuksia toki on: esimerkiksi elokuun 4. vuonna 1972 tapahtui auringossa voimakas koronan massapurkaus, joka saapui maapallolle alle 15 tunnin kuluttua.
  • Samalta NOAA:n sivustolta löytyy myös vähemmän tunnettu 27 vuorokauden ennuste (löytyy helpommin tulkittavassa muodossa täältä). Tämän tarkkuus on merkittävästi huonompi kuin kolmen päivän ennusteella.
    tuorein kuva auringon koronan pinnastaCourtesy of NASA/SDO and the AIA, EVE, and HMI science teams.
    Ennusteessa on mukana myös Ap-ennuste samalle jaksolle. Näiden ennusteiden ero on käytännössä siinä, että Kp-ennuste arvioi tulevaa suurinta päiväkohtaista Kp-arvoa, kun taas Ap-ennuste arvioi päivän keskimääräistä Kp-arvoa. Tämä kerran viikossa (maanantaisin aamuyöllä UTC-aikaa) päivittyvä ennuste perustuu käytännössä lähes täysin siihen, että aurinko pyörii akselinsa ympäri täyden kierroksen n. 27 vuorokauden aikana (auringolla ei ole kiinteää pintaa, ja navoilla pyörähdysaika on pitempi). Viereinen kuva esittää uusimman tilanteen auringon koronan maata kohti näkyvästä osasta. Koronan aukot pysyvät auki keskimäärin viiden kierroksen ajan, ja tänä aikana ne voivat tietysti myös muuttua suuremmaksi tai pienemmäksi, tai jopa kadota kokonaan. Jos siis edellisen kierroksen aikana auringon pinnalla on ollut sellainen aukko koronassa, joka on aiheuttanut magneettisia häiriöitä maapallolla, niin on kohtalaisen suuri todennäköisyys, että sama aukko on olemassa vielä seuraavallakin kierroksella ja aiheuttaa silloin lisää revontulia. Tämä ennuste ei kuitenkaan voi ottaa huomioon mahdollisia kierroksen aikana syntyviä uusia koronan aukkoja tai CME-purkauksia (koronan massapurkaus), joten todelliset toteutuvat Kp-luvut voivat olla jopa merkittävästi suurempia tai pienempiä kuin ennusteessa. Pitkän aikavälin ennusteiden osumista kohdalleen voi seurata 27-päivän ennustesivulla ennusteen alapuolella olevista lukemista.
  • Lisäksi on olemassa myös USA:n ilmavoimien oman avaruussäätoimiston julkaisema Wing Kp-ennuste, joka yrittää ennustaa Kp-arvoa sekä yhden että neljän tunnin päähän. Voimakkaan aurinkotuulen aikana varsinkin neljän tunnin ennuste on kuitenkin yleensä melko selkeästi yläkanttiin arvioitu. Ennusteen yhteydessä näkyy myös saman säätoimiston ilmoittama arvio uusimmista mitatuista Kp-luvuista. Kuten ylempänä jo todettiin, tämä ennuste perustuu tiettyjen, lähinnä Pohjois-Amerikassa sijaitsevien observatorioiden sekä Dscovr-satelliitin mittaustuloksiin. Todella monet kännyköiden revontulia ennustavat softat sekä useat aiheeseen liittyvät nettisivustot käyttivät lähituntien ennusteena juuri näitä yhden ja neljän tunnin ennusteita vuoden 2018 kesäkuun loppuun saakka, jonka jälkeen NOAA lopetti niiden välittämisen USA:n ilmavoimien tekemien muutosten seuraksena. Ne vaan eivät käytetystä havaintoverkostosta johtuen valitettavasti koskaan soveltuneet kovin hyvin Suomeen (tai edes Eurooppaan). Alla esimerkkinä yhden viikon ajalta Wing Kp-ennuste neljän tunnin päähän sekä ennustettuna ajankohtana oikeasti mitattu Wing Kp-arvo. Kuvan pystypalkit kuvaavat mitattua arvoa, ja kunkin palkin kohdalla oleva pisteviiva kuvaa neljä tuntia aiemmin kyseiselle hetkelle ennustettua arvoa. Osumatarkkuus ei siis ole kovin suuri. USA:n ilmavoimat julkaisee myös omaa 45 vuorokauden Ap-ennustetta, joka päivittyy kerran vuorokaudessa. Wing Kp-ennusteen ja mittauksen eroavaisuudet

Kp-luvun merkitys

Kp-arvolla (täsmällisemmin sanottuna magneettikentän häiriöisyydellä) on merkitystä mm. sähköverkkoyhtiöllle, tele- ja satelliittioperaattoreille, öljynporausreikien suuntauksessa, radioamatööreille radiokelin ennakoimisessa ja hyödyntämisessä sekä luonnollisesti myös revontulien seuraajille. Suuret häiriöt voivat esimerkiksi rikkoa sähköverkon laitteita ja aiheuttaa ongelmia satelliiteille (myös paikantamiseen). Suurten aurinkomyrskyjen aikana satelliitit voivat sähköisten ongelmien lisäksi jopa ajautua pois radaltaan. Napa-alueiden tuntumassa lentävät lentokoneet ohjataan tietyissä tapauksissa alemmille leveyspiireille auringosta tulevan kosmisen säteilyn vaikutusten vähentämiseksi. Kp-ennusteiden perusteella voidaan suurimpien aurinkomyrskyjen uhatessa tarvittaessa lisäksi esim. ajaa sähköverkot hallitusti alas laiterikkojen minimoimiseksi. Nämä Kp 9 tason myrskyt ovat harvinaisia, mutta niitä sattuu keskimäärin neljä kertaa auringon 11 vuoden aktiivisuuskauden aikana. Vähän lisää tietoa eri Kp-lukujen esiintymisestä löytyy tältä sivulta.

Magneettikentän häiriöillä on merkitystä myös joidenkin eläinten suunnistuskykyyn. Tämä biogeomagnetismi on suhteellisen tuore havainto, joka on todistettu kokeellisesti vasta 1970-luvulla. Tietyillä eläimillä, ainakin mehiläisillä, lohilla, vesiliskoilla, valailla, delfiineillä ja muuttolinnuilla on hermoradoissa pieniä ferriittikiteitä, jotka kääntyvät magneettikentän mukana.

Kp-luku ja revontulet

Suuntaa-antavat Kp-arvojen rajat revontulien näkymiselle Suuret magneettikentän häiriöt aiheuttavat usein näyttäviä revontulia. Oheisesta kuvasta voi yrittää päätellä hyvin karkealla tasolla millaisilla Kp-arvoilla voi olla mahdollista nähdä revontulia. Tarkkoja rajoja ei voi antaa, sillä näkymiseen vaikuttaa niin moni asia. Kuitenkin esim. Oulun korkeudella Kp 3 voi riittää melko kirkkaisiinkin revontuliin, ja toisaalta myös etelässä niitä voi näkyä samalla arvolla. Pohjoisimmassa lapissa revontulia voi näkyä lähes joka yö, vaikka Kp olisi nolla. Täytyy myös muistaa, että vaikka virallinen Kp-arvo tai esim. Wing Kp-ennuste näyttäisi miten pientä tai suurta arvoa tahansa, niin paikallinen K-arvo on se, millä on oikeasti merkitystä.

Kannattaa myös tutustua aurinkotuulen reaaliaikaisia ominaisuuksia näyttäviin nettisivuihin (esim. tähän) ja Suomen sekä lähialueiden magnetometrien lukemiin (esim. Sodankylän tai Kiirunan). Lisäksi Ilmatieteenlaitoksella on aika monelta paikkakunnalta selkeät kuvaajat paikallisista magneettikentän häiriöistä. Omaa henkilökohtaista arvausta lähituntien tapahtumista voi koittaa myös selvittää revontuliovaalia esittävästä kuvasta. Revontuliovaali näyttää NOAA:n arvion revontulialueen laajuudesta puolen tunnin päästä. Mitä kirkkaampi ja laajempi ovaali on, sitä suuremmat ovat mahdollisuudet revontulien esiintymiselle. Suurempien revontulinäytösten aikana ovaalissa on vihreän värin lisäksi keltaista, oranssia ja punaista. Punainen on näistä toivottavin revontulien seuraajille.

Ovaalin laskentamalli käyttää aurinkotuulelle kiinteää 800 km/s nopeutta, vaikka todellisuudessa nopeus on usein jotain muuta. Revontulet voivat näkyä satoja kilometrejä ovaalin kirkkaimman kohdan eteläpuolellakin. Revontulien kuvaamisesta on perusohjeita täällä.