Tutkielma revontuliin liittyvistä ääni- ja sähkökenttäilmiöistä

Abstract

Voimakkaiden revontulimyrskyjen aikana on kautta historian tehty havaintoja ääni-ilmiöistä. Koska näitä ääniä ei ole kyetty tallentamaan, on ilmiön todenperäisyys kyseenalaistettu. Toisaalta ääni-ilmiöiden kuulijahavaintoja käsittelevä tutkimus on tullut siihen lopputulokseen, että kyseessä on luultavasti todellinen, fysikaalinen ilmiö.

Useat tutkimusryhmät ovat mitanneet revontulten aiheuttamia infraääniä, joita ihmiskorva ei kykene erottamaan. Harvat yritykset tallentaa kuultavaa ääntä ovat sen sijaan epäonnistuneet. Suurin yksittäinen syy epäonnistumisiin on se, että terve ihmiskorva on ollut yksinkertaisesti parempi väline hyvin heikkojen äänien rekisteröintiin kuin menneiden aikojen teknologia.

Tämä diplomityö luo katsauksen aikaisempaan revontuliin liittyvien ääni-ilmiöiden tutkimukseen, joka on lähes täysin perustunut kuulijahavaintoihin. Työssä käsitellään myös Sodankylän geofysiikan observatorion ja Teknillisen korkeakoulun yhteistyössä järjestämän kuulijahavaintotutkimuksen tuloksia. Lisäksi revontuliin liittyvien ääni- ja sähkökenttäilmiöiden mittaamista varten kehitetty laitteisto esitellään. Mittalaitteiston avulla mitattuja datoja tutkitaan tilastollisten analyysimenetelmien avulla.

Korrelaatiotulokset tukevat aikaisemmin mitattuja revontuliin liittyviä infraäänihavaintoja. Lisäksi mielenkiintoisimman äänitteen geomagneettisesti aktiivisimmassa jaksossa geomagneettinen aktiviteetti ja audiotaajuuksien ääniteho korreloivat, kun geomagneettista dataa on viivästetty suhteessa akustiseen dataan noin 0-70 sekuntia.

Sounds that accompany intense auroral displays have been reported throughout history. Because there has been no instrumental evidence of the sounds, the idea that these sounds are the result of auroral processes has been questioned. At the same time, the research done on the observational material of the sounds has suggested that these sounds are real physical effects.

Infrasound produced by aurora has been registered by a number of research teams. However, the few attempts to record audible aurora related sounds have failed. The biggest reason for the failure is that a healthy human ear has been a more sensitive instrument for the detection of faint sounds than the recording technology of the past.

This thesis gives a review of the previous studies of aurora related sounds, which almost entirely deals with the observational reports. The results of the survey of aurora related sound reports by the public in Finland are presented, arranged as a co-operation between the Sodankylä Geophysical Observatory and Helsinki University of Technology. A measurement system for aurora related sound and electric field effects is introduced. The data collected by the introduced measurement set up is analyzed with the aid of statistical analyses.

The correlation results lend support to the previous findings on auroral infrasounds. In addition, in the geomagnetically most active part of the most interesting measurement, a correlation is found between the geomagnetic activity and acoustic power in audible frequencies when the geomagnetic data is delayed about 0-70 seconds with respect to the acoustic data.