Shortlista: Vuoden aikakausmediajuttu Repojen konsertti, Suomen Luonto 10/2022

HARRI TARVAINEN REPOJEN KON Revontulet syntyvät, kun aurinkotuulen hiukkaset päätyvät ilmakehään ja virittävät molekyylejä ionosfäärissä. Kun viritys purkautuu, energia vapautuu valona. 16 suomenluonto.fi

DIGITILAAJILLE SERTTI KUUNTELE REVONTULIEN ÄÄNIÄ Äänitteitä jutun nettiversiossa: suomenluonto.fi Tutkija törmäsi luonnonilmiöön, jota ei pitänyt olla olemassa. 20 vuotta myöhemmin moni mysteeri on saanut selityksen. TEKSTI ANNA TUOMINEN KUVAT HARRI TARVAINEN JA RAISA-KYLLIKKI RANTA suomenluonto.fi 17

RAISA KYLLIKKI RANTA nto K. Laineen työhuone Aalto-yliopiston kampuksella näyttää vähän autiolta. 75-vuotias professori valmistautuu luovuttamaan huoneen tarvittaessa eteenpäin, vaikka toivookin saavansa pitää sen vielä jonkin aikaa. Virallisesti Laine on eläkkeellä, mutta revontulien äänten tutkijaa se ei ole pysäyttänyt. Hän istuutuu työpöytänsä ääreen ja alkaa kertoa, miten revontulia on tutkittu Euroopassa jo satoja vuosia sitten. ”Ensimmäinen kunnon tiedepaperi tästä oli jo 1500-luvun lopulla. Siinä käydään läpi, että kuulkaas ihmiset, revontulet ovat normaali luonnonilmiö, eikä niitä tarvitse pelätä. Ne eivät ole jumalallisia ilmestyksiä.” Revontulien äänistä kirjoitettiin ennen luontevasti aihepiirin osana, suomalaisissakin sanomalehdissä. Äänihavainnot olivat harvinaisia, mutta eivät tavattomia. Mitä enemmän revontulia tutkittiin, sitä epätodennäköisemmältä alkoi vaikuttaa, että niistä voisi kuulua ääniä. Tutkijat päättelivät äänilähteen sijaitsevan korvien välissä, ja keskustelu havainnoista tukahtui. Laineella on takana jo yli kaksi vuosikymmentä luonnonilmiön parissa. Päivätyönsä häni teki puhesynteesin ja akustiikan parissa, mutta illaksi hän suuntasi kakkoskotiinsa Fiskariin virittelemään äänilaboratoriotaan revontuliyötä varten. Laine kuvailee itseään helposti innostuvaksi, uteliaaksi kuin lapsi. Jos jokin alkaa kiinnostaa, sitä täytyy lähteä selvittämään. Tarina alkaa vuoden 1990 Saariselän Kaamosjazzeilta. Laineen ja hänen ystäviensä festivaali-ilta jatkui kir- 75-vuotisjuhlansa kunniaksi Laine tilasi muotokuvan, joka henkii hänen edeltäjiensä tyyliä, huumorilla höystettynä. 18 suomenluonto.fi peässä pakkasyössä revontulien näytöksellä, kun joukkion yläpuolelta alkoi kuulua erikoista ääntä. Kummastellen he kuuntelivat hiljaisia suhinoita ja poksahduksia, jotka vaikuttivat olevan peräisin revontulista. Yhdeksän vuotta myöhemmin reissu samalle festivaalille palautti äänet Laineen mieleen. Hän etsi tietoa aiheesta ja alkoi selvittää, mistä on kyse. ”Luin jo silloin, että alkuperäiskansojen historiassa on monia kertomuksia näistä äänistä, mutta tiede pitää niitä tarinoina ilman todellisuuspohjaa.” Perusteena vakiintuneelle käsitykselle oli se, ettei äänten syntyä kyetty selittämään. ”Ja se on kyllä totta, ettei ollut mitään selitystä”, Laine kertoo. “Tunsin piston sydämessäni, kun näin, miten äänten havaitsijoita kohdeltiin. Eihän tämä ole tiedettä, että tutkimatta luokitellaan ihmisiä, että sulla on pipiä päässä.” Miten tutkia ilmiötä, jonka pitäisi olla mahdottomuus? Laine otti yhteyttä Sodankylän geofysiikan observatorion tutkijoihin Esa Turuseen ja Jyrki Manniseen. ”Oli aika ratkaisevaa, että he suhtautuivat myönteisesti. Esa Turunen on hyvin nokkela kaveri, iloinen ja positiivinen. Hänellä ei ole sellaista tulppaa, etteikö jotain asiaa voisi vähän ihmetellä”, Laine naurahtaa. Mysteeri 1: Revontulet ovat liian korkealla Ensimmäiset Sodankylässä äänitetyt yöt eivät tarjonneet vastauksia. Projekti lähti liikkeelle hapuillen. Miten tutkia ilmiötä, jonka pitäisi olla mahdottomuus? Ilmeinen ristiriita oli revontulien korkeus. Laine kertoo norjalaisista tutkijoista, jotka 1900-luvun alussa selvittivät revontulien korkeuksia valokuvien avulla. Hän piirtää käsillään ilmaan puhelinlinjan, jonka päissä tutkijat ottivat kuvat yhtä aikaa. Kuvia taustan tähtiin ja keskenään vertaamalla he laskivat, että revontulet hohtelivat alimmillaan 80 kilometrin korkeudessa. Tuolta korkeudelta valo ennättää maahan alle millisekunnissa, mutta ääniaallolta kestää minuutteja päästä perille. Silti äänet olivat näyttäneet mukailevan revontulien liikkeitä. Tulokset kyseenalaistivat äänihavainnot, joten tutkijoiden keskuudessa niiden olemassaolo kiistettiin. ”Sen jälkeen revontulien äänet pantiin pannaan myös sanomalehdissä, ja lausunnot äänihavainnoista loppuivat.” Toinenkin ongelma revontulien korkeuteen liittyy: Ne loimottavat korkeuksissaan niin ohuessa ilmassa, että ääniaallot vaimenevat nopeasti. Ristiriidoista huolimatta äänet eivät lakanneet kuulumasta. Laine avasi nettiin lomakkeen, johon ihmiset

Millaisia ääniä revontulista kuuluu? suomenluonto.fi 19 HARRI TARVAINEN Inversiokerroksessa syntyviä ääniä voi Laineen mukaan kuvailla muun muassa näin: • kaukainen vesiputous kohisee • nippu ohuita tikkuja katkaistaan • vesipisara hyppii kuumalla hellan levyllä • lippu liehuu kovassa tuulessa • ohutta metallilevyä heilutetaan Laine on tutkinut eniten lyhyitä, paukahtavia ääniä, sillä niiden ajoittumista on helpoin tutkia. Usein äänet ovat hyvin hiljaisia, mutta kovimmillaan äänitteelle tallentunut pamahdus on ylittänyt 60 desibeliä, mikä vastaa keskustelun äänenvoimakkuutta. Revontulista itsestään syntyy infraääniä, joita ihminen ei pysty kuulemaan. Ääni on enemmänkin hidasta paineen vaihtelua, joka syntyy, kun revontulet kuumentavat ohutta yläilmakehää. Lämpö synnyttää paineen, joka voidaan mitata myös maan pinnalla. Samalla tavalla salaman kuumuus saa aikaan jyrinän, joskin silmänräpäykseen tiivistettynä.

saattoivat ilmoittaa kokemuksiaan ja havaintojaan. Vastauksissa oli paljon yhteisiä piirteitä: äänten kuvaukset, ajoittuminen yksiin valon tanssin kanssa sekä tyynet ja kirkkaat yöt. Kuinka he kaikki voisivat olla väärässä? Laine kertoo opettaneensa muun muassa psykoakustiikkaa ja sitä, miten kuuleminen tapahtuu. ”Ihmiset ovat havainneet, että ääni tulee ylhäältä. Olen pitänyt sitä aika vahvana argumenttina, kun havainto toistuu niin usein ja tiedän, että meidän suuntakuulomme pystyy aika tarkkaan arvioimaan äänen suunnan.” Epäilijöistä ja pilkanteosta huolimatta Laine oli varma siitä, että äänet olivat todellisia. Ensimmäisten vuosien aikana joitain ääniä päätyi nauhalle, mutta läpimurtoa ei syntynyt. ”Siinä jäi kiistanalaiseksi se, ovatko äänet puussa vai maassa”, hän sanoo. Välillä Laine aikoi jo hylätä projektinsa, mutta kun hän lähti uudelleen liikkeelle, hän päätti, että tutkimukseen on panostettava kunnolla. Hän hankki äänilaboratorioonsa kolme mikrofonia, ja norjalaisten tapaan laski äänilähteen korkeuden. Tulokset osoittivat, että revontulien äänet eivät tarkalleen ottaen johtuneetkaan revontulista. Mittausten jälkeen ei enää tarvinnut pohtia, miten ääni pääsisi revontulista maan pinnalle. Kävi ilmi, että äänten lähde sijaitsi suurin piirtein 70 metrissä 80 kilometrin sijaan. Sellaisen matkan ääniaalto pyyhältää sekunnin murto-osassa. ”Ei ole ihme, että iso osa ei havaitse mitään viivettä”, Laine sanoo. Mysteeri 2: Syntyykö ääni tyhjästä? Laineen mittaustulokset olivat läpimurto, mutta vastaus johti suoraan seuraavaan pulmaan. 70 metrin korkeudella ei näkynyt mitään, mikä voisi aiheuttaa havaitut äänet. Kerta toisensa jälkeen hän haki rahoitusta tutkimusprojektilleen, jotta voisi hankkia parempaa välineistöä ja yrittää ratkaista mysteerin. Vastaanotto pysyi tylyn torjuvana. Laine ihmettelee tiedeyhteisön asennetta ja toteaa, että tieteen tarkoitus on haastaa itseään. Vertauskuvallisesti hän esittää, miten lähtee tunnetun huippututkijan pakeille kysymään, onko revontulissa ääniä. ”Huone on oikein hieno, tumma ja historiallinen, pölyinen vähän.” Omassa työhuoneessaan Unto K. Laine asettuu tunnetun tutkijan rooliin, kurkottaa seuraavaksi kohti kirjahyllyä ja poimii sieltä järkälemäisen kirjan. 20 suomenluonto.fi ”Hän ottaa valtavan teoksen, se on kansainvälinen geofysiikan oppikirja. Hän katsoo täältä, aurora, aurora sounds…” Laine on lehteilevinään hakemistoa. ”Jaaha, ei ole”, hän mäiskäyttää kirjan kiinni. ”Ja pöly lentää. Tieto on joskus meille myös seinä. Oikea tutkimus on sitä, että siihen seinään täytyy porata reikiä. Täytyy uskaltaa ottaa kirja pois ja katsoa sen taakse, mitä siellä näkyy”, Laine kurkistaa kirjahyllyyn. Kun vuosien tutkimisen jälkeen apuraha myönnettiin ja hän sai ostettua tehokkaan tietokoneen, tuki oli ennen kaikkea henkinen voitto. Laine huomasi, että äänet esiintyvät Ilmatieteen laitoksen mittaamien magneettimyrskyjen aktiivisimmissa vaiheissa. Hän alkoi mitata äänten ohella paikallisia, nopeita magneettikentän pulsseja. Kävi ilmi, että pulssit ja taivaalta kuuluvat poksahdukset osuvat yksiin. Tulokset osoittivat, että revontulien äänet eivät tarkalleen ottaen johtuneetkaan revontulista. ”Nyt on niin hauskasti, että ne ovat kyllä yhteyksissä toisiinsa, mutta eivät syy ja seuraus.” Sama aurinkotuuli, joka aiheuttaa revontulet, saa Maan magneettikentän heilahtelemaan. Heiluminen tuottaa sähköisen potentiaalin. Se voisi olla syy äänekkäiden sähköpurkausten takana. Tutkija kertoo, että revontulien äänille oli jo paljon aiemmin ehdotettu syyksi sähköpurkausta, kuten salaman iskussa, mutta sen aiheuttajaa ei tunnettu. ”Tässä on ollut monta isoa mysteeriä. Jälleen yksi on se, että fyysikot olivat jo paljon ennen minua laskeneet, ettei mahtavinkaan magneettimyrsky voi synnyttää niin suuria energioita ja potentiaalia, että kipinöitä voisi syntyä luonnon rakenteissa, kuten puiden latvoissa.” Laineen laskelmat äänilähteen korkeudesta puhuivat myös luonnon rakenteita vastaan. Edes maan pisimmät puunlatvat eivät yllä vastaaville korkeuksille. Mysteeri 3: Miten magneettimyrsky toimii? Avain magneettimyrskyn mysteeriin löytyi lopulta naapurimaassa tehdystä tutkimuksesta. ”Venäläiset ovat löytäneet ilmasta kerroksia, joissa on hurjan isoja jännitevaihteluita”, Laine sanoo. Jännitteet johtuvat sulkukerroksesta eli inversiosta. Inversiokerroksen voi joskus nähdä, kun piipuista nouseva savu alkaa yhtäkkiä levitä kuin törmäisi näkymättömään kattoon. Ilmiö syntyy kirkkaana yönä, kun lämpö karkaa säteilynä taivaalle. Jäähtynyt maa jäähdyttää ilmakehän alaosan, ja kylmä ilma jää nalkkiin lämpimämmän kerroksen alle. Tyynellä säällä kerrokset eivät sekoitu. Jäähtyvä maan pinta luovuttaa kuitenkin hiukan lämpöä suoraan yläpuoliseen ilmaan. Koska lämmin ilma on kevyempää kuin kylmä, se alkaa nousta. ”Maanpinnan tuntumassa on aina negatiivisesti varautuneita ioneja, sillä maassa on aina myös pientä radioaktiivista säteilyä, jonka vaikutuksesta niitä syntyy. Lämmin ilma vie niitä kohti sulkukerrosta.” Laine nostaa kättään kuvaamaan ioneja.

Revontulet ovat oulunsalolaiselle Harri Tarvaiselle tuttu ja mieluisa kuvauskohde. Eräänä talvena ennusteet hyvin voimakkaasta valonäytöksestä houkuttelivat hänet lähtemään Kaffe-koiran kanssa yön selkään tutulle ulkoilureitille meren jäälle. ”Sanottiin, että silloin oli nähty revontulia Tanskassa asti. Muistan hyvin, että sinä yönä kuulimme, mitä nyt itse omassa päässä yhdisti revontulien ääneksi. Se kuulosti joko niin kuin kaukaa tulevalta bassorummulta tai naisen kuiskailuääneltä.” ”Yöllä revontulien loisteessa meren jäällä se oli hyvin voimakas kokemus ja vähän jopa pelottava.” ”Koirakin pyöritteli päätä ja katsoi ylös ja alas ikään kuin tarkentaakseen sitä kuulohavaintoa.” suomenluonto.fi 21 HARRI TARVAINEN Harrin tarina

HARRI TARVAINEN Laineen työ on herättänyt kiinnostusta taiteilijoissa. Hänen äänitteensä voi kuulla muun muassa Von Hertzen Brothersin uudelta levyltä. Toisen kätensä hän tuo ylhäältä kohti toista ja kertoo, että yläilmakehästä valuu hiljalleen positiivisesti latautuneita ioneja. Myös ne pysähtyvät sulkukerrokseen. Syntyy jännite-ero, joka ei pääse purkautumaan. ”Varmaankin siellä jotain pientä purkausta voi tapahtua, mutta ilma on aika hyvä eriste.” Vaikka magneettimyrsky ei saa puiden latvoja kipinöimään, se riittää laukaisemaan inversiokerrokseen latautuneet varaukset. Seurauksena on ääni. Vertailu säätietoihin paljasti, että Laineen laskelmat äänten korkeudesta täsmäsivät mitattujen inversiokerrosten ja niiden korkeuksien kanssa. ”Tämä selittää, miksi sähköpurkauksia tapahtuu kerroksissa, joissa ei näy mitään.” Muilta ihmisiltä kerätyt havainnot vahvistivat ajatusta, sillä niissä toistuivat kuvaukset tyynistä ja kirkkaista pakkasöistä. Sellainen oli myös yö, jolloin tutkija itse kuuli revontulien äänet ensi kertaa. Tutkijan perintö Tutkimuksen alussa Laine äänitti valtavia määriä tyhjää saadakseen ääniä nauhalle. Osumatarkkuus on tiedon myötä kasvanut ja työmäärä vähentynyt. Loppuvuosi on säiden vuoksi tutkijalle rauhallisempaa aikaa. Pilvisellä ja tuulisella säällä inversiokerrosta ei synny, eikä siis ääniäkään kuulu. Auringon aktiivisuus on kuitenkin nousussa, joten alkuvuosi lupaa hyvää öisten äänitysten suhteen. Tut- 22 suomenluonto.fi kijalla riittää edelleen intoa virittää mikrofonit käyntiin yötä vasten. ”Seuraavana päivänä äänitteet täytyy katsoa läpi. Vähän kuin kalastaisi. Tulikohan katiskaan mitään? Etenkin jos löytyy jotain erikoista, se on pieni juhlan hetki.” Kysymyksiä riittää vielä, ja vastauksiakin. Hiljattain Laine havaitsi, että paukahdusten rytmi vaikuttaa osuvan yksiin ilmakehässä syntyvien sähkömagneettisten Schumann-resonanssien tuottamien rytmien kanssa. Tällä erää tutkija kokee, että hänen keskeisimmät läpimurtonsa on tehty. Seuraavaksi täytyisikin paketoida tehty työ: luokitella kertyneet äänitteet ja saada aineiston analyysissä käytetyt algoritmit julkaistavaan, käyttökelpoiseen muotoon. Se on helpommin sanottu kuin tehty, sillä kahden vuosikymmenen aikana materiaalia on kertynyt valtavasti. Läpimurroksi voi kutsua myös tiedemaailman suhtautumisen muutosta. ”Polkeminen on nyt näissä asioissa ainakin loppunut. Olen suunnattoman onnellinen, että äänistä kertoneet ihmiset ovat saaneet kunnianpalautuksen.” Kun keskustelu työn paketoimisesta jatkuu, väliin hiipii yhä useampi haave ja mieltä askarruttava kysymys. Laine haluaisi päästä lähemmäs inversiokerrosta selvittämään, mitä siellä tarkalleen ottaen tapahtuu. Suunnitelmissa on myös matka pohjoiseen, missä olosuhteet äänille ovat erilaiset. Portti uusille mysteereille on siis yhä auki.