Tutkija selvitti: Pakkasen pauke syntyy pääasiassa taivaalla

Aalto-yliopiston emeritusprofessori Unto K. Laine on onnistunut selvittämään pakkasen paukkeena tunnetun äänen alkuperän. Laine teki mittauksiaan tammikuun 16.–17. välisenä yönä Fiskarsin kylässä, Raaseporissa.

"Tammikuisen yön sää oli tyyni ja kirkas, ja lämpötila laski -25 asteeseen. Ilmatieteen laitoksen ennusteen mukaan magneettikenttä pysyisi rauhallisena läpi yön, eikä ennusteessa näkynyt myöskään revontulia", Laine kuvailee tutkimusolosuhteita.

Tutkiakseen pakkasen aiheuttamia ääniä Laine teki näissä olosuhteissa sekä akustisia että magneettikentän mittauksia. Kymmenen tunnin äänite tarjosi kaikkiaan noin 300 eri äänitapahtumaa, joita yleisesti kutsutaan pakkasen paukkeeksi.

Läpi yön moitteetta toiminut laitteisto tallensi yhtäaikaisesti kuutta eri kanavaa, joista neljä tuli mikrofoneista ja kaksi oli maanpinnan suuntaiseen magneettikenttään liittyviä signaaleja. Laine havaitsi, että kaikki tutkitut äänet tulivat mikrofonien yläpuolelta – toiset matalammalta, toiset korkeammalta, mutta kaikki avoimelta taivaalta.

“Yllätyin suuresti tutkimustuloksesta. Seuraava tehtävä oli tutkia vielä ääniin liittyvät paikallisen magneettikentän häiriöt. Ja niiden löytyminen vahvisti lopulta, että paukkeet olivat juuri alailmakehän sähköpurkausten, eivätkä esimerkiksi puiden tai rakennusten aiheuttamia”, Laine kertoo.

Magneettikentän mittaus antoi lähteelle saman suunnan kuin mikrofonirivistö vahvistaen olettaman, että kyseessä on magnetoakustinen ilmiö eli sähköpurkaus. Magneettikentän pulssien ajallinen muoto myös korreloi hyvin vastaavien äänipulssien muodon kanssa. Äänilähteitä paikannettiin 80–200 metrin korkeudelta maanpinnasta.

Uusi tutkimustulos osoittaa, että vastoin aiempia käsityksiä valtaosa pakkaspaukkeesta tulee taivaalta ja että sen mekanismi on sama kuin Laineen aiemman tutkimuskohteen, eli revontuliin liittyvissä äänissä. Molempien oletetaan syntyvän lämpötilainversiokerroksiin latautuneiden sähkövarausten purkautuessa.

Tutkimus on julkaistu pohjoismaisessa akustiikkojen  BNAM2024-kokouksessa Espoon Hanasaaressa 22. toukokuuta, ja se on luettavissa täällä.