Ainutlaatuinen suomalaistutkimus: Näin pakkasen pauke syntyy – jopa 100 desibelin meteli

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 Uudellamaalla.

– 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 tutkimusoloja tiedotteessa.

Kymmenen tuntia äänimateriaalia

Tutkiakseen pakkasen aiheuttamia ääniä Laine teki sekä akustisia että magneettikentän mittauksia.

Kymmenen tunnin äänite tarjosi kaikkiaan noin 300 eri äänitapahtumaa, joita yleisesti kutsutaan pakkasen paukkeeksi.

Laitteisto tallensi yhtäaikaisesti kuutta eri kanavaa, joista neljä tuli mikrofoneista ja kaksi oli maanpinnan suuntaiseen magneettikenttään liittyviä signaaleja.

Tulokset olivat yllätys

Laine havaitsi, että kaikki tutkitut äänet tulivat mikrofonien yläpuolelta – toiset matalammalta, toiset korkeammalta, mutta kaikki avoimelta taivaalta.

– Yllätyin suuresti tutkimustuloksesta, Laine kertoo.

Seuraava tehtävä oli tutkia vielä ääniin liittyvät paikallisen magneettikentän häiriöt.

– Niiden löytyminen vahvisti lopulta, että paukkeet olivat juuri alailmakehän sähköpurkausten, eivätkä esimerkiksi puiden tai rakennusten aiheuttamia.

Lue myös: Tältäkö revontulet kuulostavat? "Kohahtelua, napsahtelua" – tutkimusasema selvittää mysteeriääntä

"Kunnon meininkiä"

Äänilähteitä paikannettiin 80–200 metrin korkeudelta maanpinnasta.

Kovimmillaan pakkasen paukkeen voimakkuus oli Laineen mukaan 60 desibeliä. Se vastaa ihmisen puheäänen voimakkuutta.

– Jos mikrofoni vietäisiin metrin päähän paukkeen lähteestä, voimakkuus olisi arvioni mukaan 90–100 desibeliä. Se on ihan kunnon meininkiä, Laine kertoo MTV Uutisille.

Revontulten ja pakkasen paukahtelun syntymekanismi sama

Uusi tutkimustulos siis osoittaa, että vastoin aiempia käsityksiä valtaosa pakkaspaukkeesta tulee taivaalta ja että sen mekanismi on sama kuin Laineen aiemman tutkimuskohteen, eli revontuliin liittyvissä äänissä.

Laine kertoo olevansa ensimmäinen tutkija maailmassa, joka on äänittänyt revontulen äänet.

Laine kuvaa ääntä poksahteluksi, taputukseksi ja räsähtelyksi.

– Osa on kuin pyssyllä ampuisi.

Niin pakkasen kuin revontultenkin äänien oletetaan syntyvän lämpötilainversiokerroksiin latautuneiden sähkövarausten purkautuessa.

"Jos pauke tulisi metsästä, meillä ei olisi yhtään ehjää puuta"

Laine arvioi olevansa mahdollisesti jopa ensimmäinen akustikko maailmassa, joka on tutkinut pakkasen pauketta.

– En löytänyt ainuttakaan tiedepaperia muualta siitä, että joku olisi tutkinut asiaa systemaattisesti.

Laine viittaa vielä Joensuun metsäntutkijoihin, joita hän haastatteli yli 10 vuotta sitten.  

– He olivat jo silloin sitä mieltä, että jos jokainen voimakkaampi paukahdus merkitsisi sitä, että puu halkeaa jossain, meillä ei olisi yhtään ehjää puuta metsissä. Heidän mukaansa paukkeen siis täytyy tulla muualta.

Tutkimus on julkaistu pohjoismaisessa akustiikkojen BNAM2024-kokouksessa Espoon Hanasaaressa tänään keskiviikkona.

Lue myös: Professoria kehotettiin luopumaan "turhasta" revontulitutkimuksesta – miltei 20 vuoden työ osoitti kriitikoiden olevan väärässä

Juttua täsmennetty 23.5.2023 kello 13.15: Lisätty sana "äänien" lauseeseen "Niin pakkasen kuin revontultenkin äänien oletetaan syntyvän lämpötilainversiokerroksiin latautuneiden sähkövarausten purkautuessa."