Month: syyskuu 2011

Kävitkö ihailemassa tähtiä viimeviikkoisten ohjeiden mukaan? Huomasitko että tähdet tuikkivat? Mietitkö miksi?

Tähdet ovat käsittämättömän kaukana. Lähimpään tähteen on 4,3 valovuoden matka. Valolta kestää siis 4,3 vuotta kulkea tähdestä meille. Valo kulkee pitkän matkan tyhjässä avaruudessa muitta mutkitta. Vasta ilmakehän aiheuttamat häiriöt tekevät tempun.

Ilmakehässä on erilaisia ilmakerroksia ja virtauksia, jotka saavat tähdestä tulevan ohuen valonsäteen heilumaan. Saapuessaan silmään tähden valo ei ole yksi säde vaan sädekimppu, ja sen takia se näyttää tuikkivan. Tuikkiminen on sitä voimakkaampaa mitä rauhattomampi ilmakehä on. Tuikkimiseen vaikuttaa myös tähden sijainti taivaalla. Mitä matalammalla horisontissa tähti on, sitä pidemmän matkan valo kulkee ilmakehässä, ja sitä herkemmin se tuikkii.

Lähde: Manner ja Mäkelä, 2007: Tähtitaivas paljain silmin. Ursa.

Vielä riittää melko lämmintä syksyä, mutta ennen kuin ehdimme tuskin huomata, maa tai tienpinta on jäässä – ensiksi aamuisin. Veden eri olomuodot ja erityisesti niiden muutoksiin liittyvät fysikaaliset ns. muutoslämmöt ovat ilmakehässä tärkeitä. Tässä ensin hieman lukion fysiikan kertausta. Jos se tuntuu ylivoimaiselta, kannattaa siirtyä suoraan neljänteen kappaleeseen.

Vesi (H2O) voi olla kiinteää eli jäätä, nestemäistä eli varsinaista ”vettä” tai vesihöyryä. Koska vesi on planeettamme elämän edellytys, ei ole lainkaan samantekevää, missä olomuodossa tämä kulloinkin on. Lämpötilan Celsius-asteikko on rakennettu niin, että vesi jäätyy nolla-asteessa ja kiehuu sadassa asteessa. Meille tärkein on tietysti nollapiste. Kun olomuoto muuttuu kiinteästä kohti kaasumaista (yleisimmin nestemäisen olomuodon kautta), olomuodon muutokset tarvitsevat toteutuakseen lämpöä ympäristöstä. Meille onkin selvää, että jotta jää sulaa tai vesi kiehuu, niitä on lämmitettävä.

Mutta moniko tiesi tai muisti, että kun esim. maapallon päiväntasaaja-alueella haihtuu ilmaan paljon kosteutta, niin tämäkin on olomuodon muuttumista kohti kaasumista, jolloin haihtumisprosessi ottaa ympäristöstä lämpöä sitä (haihduttavaa pintaa) viilentäen. Kun auringonsäteilyn vuoksi lämmennyt ilma ylöspäin kohotessaan jäähtyy, ei tarpeeksi viileä ilma enää pystykään sisältämään kosteutta näkymättömässä kaasuolomuodossa, vaan kosteus alkaa tiivistyä pieniksi pilvipisaroiksi. Tiivistymisessä olomuoto muuttuu vastakkaiseen suuntaan eli kaasusta nesteeksi. Jotta tiivistymistä voi tapahtua, ilmassa on oltava pieniä hiukkasia, aerosoleja, jotka pystyvät vastaanottamaan tiivistymisessä syntyvän lämmön eli toimimaan ns. tiivistymisytiminä. Myöskään jää ei synny ”tyhjästä”, vaan prosessi vapauttaa lämpöä, vaikkei sitä arkielämän kokemuksen kautta välttämättä ole helppoa uskoa. Talvipuolen lähestyessä rajaan tässä tarkasteluni jään muodostumiseen etenkin ajokelin kannalta.

Huurretta ei sanonnasta huolimatta juurikaan ole ainakaan oluttuopissa, ja pakastimesta otetun jäätelöpaketinkin pinnalle muodostuu kuuraa, ei huurretta. Luonnossa huurre muodostuu yleensä pakkasella oleville pystypinnoille säätilanteissa, missä on alijäähtynyttä sumua. Ilman kosteus on siis ensin tiivistynyt nestemäiseksi vedeksi, joka sitten pienen pieninä pisaroina jäätyy kohdatessaan samalla pinnan, johon takertua. Sopivissa oloissa huurretta voi kertyä jopa vaarallisia määriä laivojen rakenteisiin tai tuntureilla oleviin erilaisiin mastoihin.

Kuuraa syntyy luonnossa varsinkin vaasuorille pinnoille kuten vaikka maanteille etenkin selkeinä öinä, jolloin yöllinen ulossäteily (auringosta ei tule lämmittävää säteilyä, mutta maanpinta säteilee lämpöä avaruuteen) jäähdyttää ensin maanpinnan ja sitten vasta maanpinnan läheisiä ilmakerroksia. Kuura muodostuu niin, että ilman kaasumaisena oleva kosteus härmistyy suoraan kiinteään olomuotoon eli jääksi. Kuurassakin lopputulos on valkeita, usein aamuauringossa vielä kimaltelevia muodostelmia ohuena kerroksena tienpinnassa. Ajoneuvoliikenne vielä erikseen muuttaa tämän jääkerroksen rakennetta entistä liukkaammaksi ja niin, että erityisesti risteyspaikoista (ajoneuvot myös pysähtyvät) voi tulla hyvinkin liukkaita, kunnes auringonsäteily lämmittää tienpinnan nollan yläpuolelle. Kannattaa aivan erikseen muistaa, ettei ilman lämpötilan vaikkapa auron korkeudella tarvitse olla pakkasen puolella, vaan kuuraa syntyy sitä enemmän, mitä lämpimämpää ja kosteampaa ilma on tienpinnan ollessa kuitenkin pakkasella.

”Musta jää” tarkoittaa mustalle tai hyvin tummalle asfaltille muodostunutta jääkerrosta, joka on itsessään väritön, korkeintaan samalla tavalla kiiltävä kuin märkä tienpintakin. Näköhavainto ei siis kerro, onko kyseessä märkä tienpinta vai jäinen tienpinta. ”Musta jää” siis muodostuu ennestään märkien tai kosteiden tienpintojen jäätyessä esim. jo mainitun yöllisenulossäteilyn seurauksena. Kannattaa sopivana yönä katsoa taivaalle: pilvisyys pitää tienpinnan lämpimämpänä kuin mitä se olisi selkeässä säässä. Ja tässäkin tulee muistaa, että tienpinta voi olla pakkasella, vaikka lämpötila auton korkeudella olisi korkeampi.

Syksy on alun perin tähtitiedettä eli maapallon pyörimisakselin kaltevuuskulman muuttumista auringosta tulevaan sähkömagneettiseen säteilyyn nähden siten, että aurinko kiertää taivaalla päivittäisen aamun ja illan välisen kierroksensa vähitellen yhä lyhyempänä ja lähempänä etelähorisonttia. Päivät lyhenevät öiden kustannuksella, ja nopeimmin juuri syksyllä; talvella päivien lyheneminen hidastuu. Tarkkaan ottaen maapallo samalla lähestyy aurinkoa ja on ellipsiradallaan pohjoisen pallonpuoliskon talvella lähempänä aurinkoa kuin kesällä.

Tämä oli kirjoitettava tähän alkuun, jotta muistaisimme vuodenaikojen olevan tähtitiedettä ja sään vasta seurausta muuttuvista auringonsäteily- ja ilmakehän virtausolosuhteista. On sitten eri asia lähteä keksimään uusia vuodenaikamääritelmiä lämpötilatilastojen pohjalta (ns. terminen syksy, talvi jne.). Vuotuisessa kierrossa olemme täällä Suomessa syksyllä siinä kohtaa, missä lämpötila vähitellen väistämättä laskee auringonsäteilyn vähentyessä. Myös ne ilmakehän rakenteet, jotka vastaavat päiväntasaajan lämmön siirtämisestä kohti napoja (esim. matalapaineiden reitit), muuttuvat tämän seurauksena. Emme elä vain suoran auringonsäteilyn varassa, vaan kuten tiedämme, keskitalven kaamoksessakin voi olla suojasäätä. Vuodet eivät kuitenkaan ole veljeksiä eivätkä syksyt sisaruksia; Suomessa säät voivat myös syksyllä vaihdella hyvin paljon. Alkusyksy voi olla toisinaan lähes kesäisen lämmin, kun taas joinakin syksyinä jopa ensimmäiset lumisateet tulevat Etelä-Suomea myöten aikaisin. Syksy voi olla sateinen tai kuiva, mikä puolestaan vaikuttaa vaikkapa pohjavesivarantoihin ja tietysti ainakin Pohjanmaan jokien tulviin.

Syyshallat, elleivät ala kovin aikaisin, eivät tehne ainakaan keskimäärin yhtä paljon tuhoa kuin keväthallat, mutta satokauden ne viimeistään tehokkaasti lopettavat. Toisaalta esim. karpalot ja puolukat vasta kypsyvät pakkasen niitä nipistäessä, ja joitain sieniä, ainakin suppilovahveroita, kasvaa vielä myöhään syksyllä. Pakkasöitä tarvitaan myös ruskaan, joka väriloistollaan saa luonnon vielä kerran säihkymään. Kasvit varastoivat lehtivihreänsä, tuon yhteyttämisen ja siten planeettamme elämän mahdollistavan todellisen ihmeen, juuristoonsa odottamaan uutta kasvukautta ja kesää. Syksyyn sisältyy näin suuri lupaus elämän jatkumisesta. Syksy ei suinkaan ole kaiken lakastumista, vaan valmistautumista uuteen. Syksyssä on sitä jotain, mihin tarttua ja saada siitä sykettä aloittaa jotain uutta.

Syksy tunnetaan myös sateistaan, mutta sademäärällä mitattuna sateisin kuukausi on jo kesän puolella, elokuu. Tällöin ilman vesisisältö on ilman syksyä korkeammasta lämpötilasta helposti suurempi. Lämmin ilma pystyy sisältämään paljon enemmän vettä (näkymättömänä vesihöyrynä) kuin kylmä. Syyssateet ovat vähitellen yhä selvemmin kesän kuurosateita jatkuvampia, kunnon matalapainesateita, ja myrskyt merellä yleistyvät keskimäärin selvästi lokakuun puolivälissä. Eli se on vähän niin kuin meidän ”hurrikaanikautemme” alku. Samantyyppisistä laajoista ilmapyörteistähän on meidän matalapaineissammekin kyse, kuten satelliittikuvista näemme. Meillä nämä pyörteet, matalapaineet, vain ovat rauhallisempia.

Maanpinta-ilmakehäsysteemi jäähtyy nopeammin kuin meremme, jotka muuttuvat suhteellisesti lämpimiksi alustoiksi kylmeneville ilmavirtauksille. Tämä lisää selvästi syystuulten puuskaisuutta erityisesti merellä verrattuna kevätpuolen tasaisempaan tuuleen. Suhteellisesti lämpimät meret myös antavat niiden yli kulkeville matalapaineenalueille lisäpuhtia niin satamiseen kuin tuulemiseenkin. Kosteudesta kertovat myös maa-alueilla yleistyvät aamusumut.

Syksyn muutokset ovat hyvin moninaisia ja vaihtelevia, eikä niitä voi nopeasti seikkaperäisesti eritellä. Mutta omaa kieltään puhuvat vaikkapa lämpötilatilastot.  Syyskuun alkupäivinä voi olla vielä jopa hellettä, mutta tavanomainen päivälämpötila muuttuu syyskuun kuluessa Vantaalla 17 asteesta 12 asteeseen, Jyväskylässä ja Oulussa 15-> 9 ja Sodankylässä 13 -> 6 asteeseen.

Kun on eletty myös lokakuu, tavanomainen päivälämpötila on  Vantaalla +6, Jyväskylässä +3, Oulussa +2 ja Sodankylässä -0 astetta. Eri vuosien välisistä vaihteluista kertoo hyvin, että vastaavat päivälämpötilaennätykset (1.11.) ovat Vantaalla +12, Jyväskylässä +10, Oulussa ja Sodankylässä +9 astetta.

Joulukuun alussa mahdollisimman ”normaali” päivälämpötila on +2, Jyväskylässä ja Oulussa -1 ja Sodankylässä -5 astetta. (Lähde lämpötilatietojen osalta: Ilmatieteen laitos)

Lähipäivien säätä voidaan toki jo ennustaakin, ja melko hyvältä näyttää: lauantaina maan etelä- ja keskiosassa saadaan vielä paikallisia sadekuuroja, muuten sää muuttuu aurinkoisemmaksi ja lämpimämmäksi. Tosin sunnuntaina Lappiin levinnee lännestä jo heikkoja sateita, ja niinkin voi käydä, että yläpilvisyys äityy sunnuntaina runsaaksi eritoten lännessä, missä muuten saatetaan päästä lähelle 20 astetta. Maanantaina ilmamassa on tätäkin lämpimämpää, mutta samalla voimistuu etelänpuoleinen tuuli. Pilvisyys lisääntyy viimeistään tiistaiksi, jolloin maan länsiosassa satelee. Ensi viikon loppupuolella maan etelä- ja keskiosa kylpisivät tietokoneen mukaan matalapaineen sateissa. Muuten ilmamassa ei olisi viilenemässä.