Unto K. Laine istuu järven jäällä ja tähyilee taivaalle. Revontulet loimottavat kaukana ionosfäärissä, mutta taivaan värejä tutkija ei ole tullut ihailemaan. Kolme mikrofonia on suunnattu taivaalle, ja sähkökentän mittausantenni on valmiina. Laine aikoo vangita revontulten äänet.
Kuuluuko revontulista todella ääniä ja kuinka ihmeessä maan kamaralla liikkuva ihminen voisi ne kuulla? Ovatko äänet sittenkin vain kuvitelmaa tai luonnon äännähdyksiä? Muun revontulitutkimuksen ohella tutkijat ovat kiistelleet asiasta halki vuosikymmenten.
1900-luvun alussa norjalainen fyysikko ja revontulitutkija Carl Störmer teki paljon tutkimuksia, joilla hän pyrki selvittämään missä korkeudessa valoilmiöt ovat. Muun muassa kymmeniintuhansiin valokuviin perustuvien mittausten perusteella Störmer sai selville, että valo ei tule koskaan 80 kilometriä alemmaksi.
Äänistäkin keskusteltiin, mutta tutkijoiden mielestä oli käsittämätön ajatus, että ihmiskorva kuulisi niin kaukaa tulevat äänet. Störmer otti kannan, että havaitut äänet kuuluvat joko mittauslaitteiden mastoista, tai magneettimyrsky aiheuttaa ääniä maan pinnalla.
Ennen norjalaisfyysikon tutkimuksia sanomalehdet kirjoittivat usein revontulista, ja palstoilla pohdittiin, kuuluuko niistä ääniä vai ei. Pikkuhiljaa kirjoitukset alkoivat kuitenkin hiipua – eihän kukaan halunnut leimaantua huuhaa-uskovaiseksi.
1960-luvulla aihe nousi kuitenkin uudestaan ajankohtaiseksi, kun alaskalaistutkijat äänittivät talven ajan taivaan ääniä – löytämättä mitään revontuliin viittaavaa. Yhdysvaltain avaruushallinto NASA teki yksioikoisen olettamuksen, ettei revontulten ääniä ole olemassakaan. Viimeistään sen jälkeen äänihavainnoista kertojaa on pidetty jopa hieman pimahtaneena.
Aalto-yliopiston akustiikan emeritusprofessori Unto K. Lainetta kuitenkin vaivasi ihmisten kertomusten ja tieteen välinen ristiriita. Alaskalaistutkijat olivat itsekin todenneet raportissaan, että tulokset ovat vain suuntaa antavia, sillä tutkimustalvena revontulet olivat harvassa. Hän halusi selvittää, mistä tavallisten ihmisten kertomissa äänihavainnoissa oli kysymys. Akustikkona häntä kiinnosti myös, voisivatko äänet todella liittyä esimerkiksi korvien toimintaan magneettimyrskyn aikana. Professori otti yhteyttä Sodankylän geofysiikan observatorioon vuonna 1999 ja aloitti tutkimukset omalla kustannuksellaan.
Äänet ovat voimakkaita, osa jopa sellaisia, että melkein kuin pyssyllä ammuttaisiin. Unto K. Laine
Vuosikymmenten jälkeenkin moni muodosti kannan yhä NASA:n alaskalaistutkijoiden tulosten perusteella ja piti revontulien ääniä hömpötyksenä. "Joutavaa puuhastelua", sai Lainekin kuulla pitkään tutkijapiireissä. Hän ei saanut puolelleen rahoittajia, eikä juuri muitakaan yhteistyökumppaneita. Muut tutkijat uskoivat, etteivät akustikon touhut johda mihinkään.
Lukuisten taivasalla vietettyjen öiden ja monen mikrofonin hajottua pakkasessa Laine sai kuin saikin nauhalle kohinaa, pauketta ja kuiskauksenomaisia ääniä. Kuuntele Laineen tallentamia revontulten ääniä tästä.
17 vuoden tutkimuksen aikana Laine tutkimusryhmineen on saanut selville, että revontulten aikana taivaalta kantautuu hyvin monenlaisia ääniä. Päidemme yläpuolelta voi kuulua pamauksia, jaksottaista rätinää ja teräviä räsähdyksiä. Ihmiskorva saattaa kuulla myös humisevaa, jatkuvaa ääntä.
Laineen teorian mukaan revontulten äänet syntyvät inversiokerroksessa noin 70 metrin korkeudessa – paljon matalammalla kuin itse valoilmiö. Siksi pimeältä taivaalta kantautuvista mystisistä äänistä ollaan huhuttu ja niitä säikähdetty maapallolla halki historian.
“Taisi tämä työ jäädä tähän”
Takaisin vuosituhannen vaiheeseen, jolloin Laine vasta aloitteli tutkimustaan. Miten ongelmaa pitäisi lähteä ratkomaan, tutkija pohdiskeli. Olemassa ei ollut ainoatakaan äänitettä, vaan pelkästään kertomuksia. Varmaa ei ollut edes se, mitä etsitään, sillä erilaisia hypoteeseja oli monia.
Joku uskoi, että äänet kuuluvat oikeastaan puista, kun oksat napsahtelevat pakkasen vaikutuksesta. Toisaalta useimmat väittivät, että äänet ovat oikeastaan kuvitelmaa ja korvien välissä.
– Kuulin jopa sellaista, että magneettimyrsky vaikuttaa aivoihin ja aivot tuottavat ääniä, jos jollakulla on niin herkät aivot.
Kolme mikrofonia kertoivat suunnan ja magneettikentän sysäykset paljastivat, että äänilähde on päidemme yläpuolelle. Unto K. Laine
Laine aloitti tutkimukset yhdellä mikrofonilla ja omatekoisella sähkökentän mittausantennilla. Hän suuntasi järven jäälle tai peltoaukealle – paikkaan, jossa ainakaan puut eivät napsahtelisi. Yhden mikrofonin nauhoituksissa oli kuitenkin se ongelma, että sen tallentamat äänet voitaisiin helposti todeta vain tuulen suhinaksi tai eläimen aiheuttamaksi ääneksi.
– Minulla oli hypoteesi, että jotenkin sähkö- ja magneettikentän täytyy liittyä myös revontulten ääniin. Halusin todistaa, että äänet eivät ole tavanomaisia ympäristön ääniä, vaan niiden täytyy liittyä sähkömagneettisiin kenttiin.
Vaikka Laine sai ääniä talteen, hän ei kuitenkaan voinut laitteistollaan todistaa äänilähteen paikkaa. Hanke ajautui kriisiin vuonna 2005 ja koko tutkimus oli tauolla pitkän aikaa.
– Tein hyvin vähän mitään ja jossain vaiheessa mietin jo, että taisi tämä työ jäädä tähän. Rahoitusta eikä yhteistyökumppaneita ei ollut, ja jäin aikalailla yksin koko homman kanssa.
Luonto kuin elokuvateatteri
Laineen tutkimus sai kuitenkin uutta pontta, kun Tiede-lehti otti yhteyttä ja pyysi häntä kirjoittamaan lehteen artikkelin. Sen jälkeen Laine hankki kaksi mikrofonia lisää ja otti käyttöön uuden magneettikenttää mittaavan laitteen, jolla hän kykeni mittaamaan äänen etäisyyden.
Laitteen avulla tutkimus nytkähti ratkaisevasti eteenpäin.
– Kolme mikrofonia kertoivat suunnan ja magneettikentän sysäykset paljastivat, että äänilähde on päidemme yläpuolelle. Myöhemmin osoittautui, että siellä on inversiokerros.
Idea äänten ja lämpötilainversiokerroksen yhteydestä kypsyi hiljalleen eteenpäin. Laineen mukaan ionosfääristä kantautuvat positiiviset varaukset ja maanpinnalta nousevan lämpimän ilman kuljettamat varaukset kohtaavat lämpötilainversiokerroksessa. Energia latautuu ja revontulimyrskyn aikana oikeissa sääolosuhteissa sähkövaraus purkautuu. Reaktiosta syntyy voimakkaita ääniä, jotka voivat kantautua maahan asti.
– Nyt alkaa olla sellainen käsitys, että jos erittäin voimakkaan revontulimyrskyn aikana on rasvatyyni sää ja inversiokerros syntyy, se ääni on siellä. Se on melkein satavarmaa. Mutta silti näitä huippuolosuhteita esiintyy harvoin.
Laineen teorian mukaan revontulten äänet syntyvät siis vain 70–80 metrin korkeudessa eli paljon matalammalla kuin missä revontulet lyövät värikkäitä lieskojaan. Valoilmiö tapahtuu 80–300 kilometrin korkeudessa.
– Maailma ja öinen luontomme on mielenkiintoinen elokuvateatteri: valkokangas on sadan kilometrin yläpuolella, mutta kajarit ja äänentoisto ovat lähempänä. Tästä johtuen äänet esiintyvät lähes samanaikaisesti valoissa tapahtuvien muutosten kanssa, mitä on aiemmin pidetty hyvin outona asiana.
Pohjoisessa äänet hennompia
Revontulten äänistä saatiin alustavia tutkimustuloksia jo vuonna 2012. Yle uutisoi tutkimuksen edistymisestä myös vuonna 2014. Kesällä 2016 julkaistut tulokset vahvistavat näitä tietoja.
Tutkimuksen kannalta olennaisimmat lyhyet ääninäytteet Laine nauhoitti Fiskarsin Ruukkikylän liepeillä maaliskuussa 2013. Hän valikoi sadoista näytteistä 60 laadukkainta. Niitä kuunnellessaan hän ymmärsi myös saamelaisten vanhoja tarinoita, joissa ihmisistä tuntui revontulten alla, että aivan kuin taivas ääntäisi "klip klap".
Kuulin jopa sellaista, että magneettimyrsky vaikuttaa aivoihin ja aivot tuottavat ääniä, jos jollakulla on niin herkät aivot. Unto K. Laine
Tieteellisin metodein nauhoitettujen äänten voimakkuus on hämmästyttänyt tutkijoita.
– Äänet ovat voimakkaita, osa jopa sellaisia, että melkein kuin pyssyllä ammuttaisiin. Laboratoriomittauksissa on todettu, että ei tarvitse olla kummoinenkaan kipinä, että siitä lähtee erittäin kimeä ääni, kertoo Laine.
Suurimman osan äänistä Laine on tallentanut aivan eteläisessä Suomessa, Uudellamaalla. Yllättävää on, että vaikka revontulia näkyy enemmän pohjoisessa Suomessa, aiheuttavat etelässä näyttäytyvät revontulet ääniä todennäköisemmin.
– Näyttää siltä, että pohjoisempana äänet ovat vaimeampia ja siksi hankalampia havaita, mutta silloin harvoin, kun myrsky on energeettinen, se siirtyy etelään ja äänetkin ovat voimakkaampia, selittää professori
Ei sittenkään kuvitelmaa
Laine esitteli uudet tulokset kansainvälisessä akustikkojen kokouksessa Tukholmassa kesällä 2016. Vastikään hän esitteli samoja tuloksia revontuliseminaarissa Kuhmossa. Ennakkoluuloista huolimatta muut tieteilijät ovat ottaneet Laineen tutkimustulokset hyvin myönteisesti vastaan.
Suomen kulttuurirahastoltakin Laine sai tukea, tosin vasta nyt, kun työ on likimain tehty. Laine on kuitenkin tyytyväinen, että nyt hänellä on paremmat mahdollisuudet jatkaa työtä. Hän aikoo jatkaa mittalaitteiden kehitystä ja viedä superherkkien mikrofonien lisäksi maastoon myös taivaankantta kuvaavan kamerajärjestelmän.
Minulla oli hypoteesi, että jotenkin sähkö- ja magneettikentän täytyy liittyä myös revontulten ääniin. Unto K. Laine
Tutkija on hyvillään, että ihmisten kertomukset ja tiede ovat viimein kohdanneet, eikä revontulien äänistä kertojaa pidetä enää kahjoina. Akustikkona hän oli valmistautunut myös siihen, että ihmisen kuulon toiminnasta löytyisi jotakin uutta ja jännittävää. Ratkaisu löytyi kuitenkin fysiikasta, eikä esimerkiksi kuulojärjestelmän häiriötilasta saati kuvittelusta.
Tiedepiirien myönteisen vastaanoton lisäksi myös yleisöltä tullut palaute on lämmittänyt mieltä.
– Jotkut ovat olleet jopa vaikeuksissa kertoa kenellekään äänihavainnoista, ettei leimaudu pöhelöksi. Monet ovat olleet helpottuneita ja kiitollisia, että näistä asioista voi nyt puhua, eikä ole havaintojen kanssa enää yksin.