Maapallon vuosi

Prekessio muuttaa pitkällä aikavälillä
maapallon pyörimisakselin suuntaa.
Yhteen prekessiokierrokseen
kuluu aikaa noin 26 000 vuotta.
Piirros Kari A. Kuure

Moni on varmaan pohtinut mitä kesäpäivänseisaus merkitsee. Näennäisesti se on vuoden pisin päivä pohjoisella pallonpuoliskolla, kuten olemme tiedotusvälineistä lukeneet tai kuulleet. Taustalla on kuitenkin hieman enemmän, nimittäin maapallon vuosi ja sen kierto.

On tietysti aivan makuasia mihin kohtaan maapallon vuoden alun sijoittaa, joka tapauksessa se poikkeaa käyttämästämme kalenterista. Itse lasken maapallon vuoden alkavan kevätpäivänseisauksesta. Silloin Aurinko näyttää sijaitsevan tähtitaivaan ekvaattorilla. Tästä samasta pisteestä aloitetaan myös tähtikarttojen rektaskension laskeminen, joten kevätpäiväntasauksessa Auringon koordinaatit ovat RA 0 h 00’ 00” ja DEC 0° 00’ 00”.

Tiedotusvälineet rakastavat tasauspäiviä. Silloin saamme kuulla ja lukea, että koko maapallolla päivä ja yö ovat yhtä pitkiä. Todellisuudessa väite ei ole oikea, vaan perustuu toistoon vuodesta toiseen. Väitteen alkuperää en tunne, joten en lähde sen suhteen mitään arvailemaankaan.

Tasauspäivinä päivä ja yö olisivat yhtä pitkiä, jos maapallolla ei olisi ilmakehää. Ilmakehän olemassa olo kuitenkin muuttaa avaruudesta ilmakehään tulevan valon rataa niin, että juuri ja juuri horisontin yläpuolella olevat kohteet (kuten Aurinko) onkin todellisuudessa vielä tai jo horisontin alapuolella. Valon reitti on siis taittunut hieman yli puoli astetta ja horisontin lähellä olevat kohteet näyttävät olevan sen verran ylempänä kuin ovatkaan.

Edellä kuvattu ilmakehän aiheuttama refraktio muuttaa päivän pituutta, sillä nousun ja laskun ajanhetket lasketaan Auringon ja Kuun näkyvän kiekon yläreunan mukaan. Tämä aiheuttaa päivän pituuteen muutaman minuutin ”virheen”.  Todellisuudessa yö ja päivä ovat yhtä pitkiä muutamaa vuorokautta aikaisemmin (keväällä) tai myöhemmin (syksyllä), riippuen paikkakunnan leveyspiiristä – mutta yllättävää kyllä – myös pituuspiiristä, jos vaatimuksena on sekunnilleen tai edes minuutilleen yhtä pitkä päivä ja yö.

Toinen poikkeaman yhtäläiseen vuorokausien osien pituuteen syntyy molemmilla maantieteellisillä navoilla. Siellähän päivän pituus on hieman yli puoli vuotta. Meille suomalaisille tämä ei ole mitenkään uutta, sillä olemmehan tottuneet valoisiin kesäöihin ja Lapissa jopa ympäri vuorokausien kestävään auringonpaisteeseen (silloin kun ei sada). Asian tekee kuitenkin vielä mielenkiintoisemmaksi se seikka, että kevätpäiväntasauksen aikaan Aurinko on horisontin yläpuolella samanaikaisesti molemmilla maantieteellisillä navoilla, toisella navalla se on juuri noussut ja toisella navalla se on laskemassa.

Maapallon vuoden seuraava merkkipaalu on päivänseisauksien ajankohdat. Tällöin maapallon pyörimisakseli on kallistunut kohti Aurinkoa noin 23,5° ratatason kohtisuorasta. Kesäpäivänseisauksena pohjoinen pallonpuolisko on kohti Aurinkoa ja eteläinen siitä poispäin. Talvipäivänseisauksena asetelma on päinvastainen. Kallistumisen suunta kuitenkin pysyttelee tähtien suhteen lähes muuttumattomana vuoden kuluessa, joten erisuuntaiset kallistumiset johtuvat maapallon kulusta kiertoradallaan Auringon ympäri.

Maapallon vuoteen sisältyy vielä kaksi merkkipaalua, joita todella harvoin noteerataan missään tiedotusvälineessä. Nämä merkkipaalut ovat maapallon sijainnit ratansa Aurinkoa lähimpänä olevassa pisteessä (periheli) ja kaukaisimmassa pisteessä (apheli).  Joillekin saattaa tulla yllätyksenä se, että nykyisin apheli saavutetaan heinäkuun ja periheli tammikuun alussa. Tarkka kalenterin mukainen ajanhetki hieman vaihtelee vuosittain, riippuen kalenterimme tasauspäivistä. Pitkällä aikavälillä myös maapallon pyörimisakselin suunnan muutos tähtien suhteen (prekessio) noin 26 000 vuoden jaksoissa muuttaa näiden ajankohtien kalenterinmukaista päiväystä.

Tänä vuonna (2013) olivat ja ovat

·         kevätpäiväntasaus 20. maaliskuuta kello 13.01

·         kesäpäivänseisaus 21. kesäkuuta kello 8.03

·         apheli 5. heinäkuuta kello 17.42 (etäisyys Aurinkoon 152 022 236 km)

·         syyspäiväntasaus 22. syyskuuta kello 23.43

·         talvipäivänseisaus 21. joulukuuta kello 19.10

·         periheli 4. tammikuuta (2014) kello 14.00 (etäisyys Aurinkoon 147 104 780 km).

Kellon ajat on ilmoitettu noin minuutin tarkkuudella ja niissä voi olla pientä vaihtelua riippuen käytetystä lähteestä ja tehdyistä pyöristyksistä.

Aika vuorokausina eri vuoden aikoina vaihtelee seuraavasti:

·         kevätpäiväntasauksesta kesäpäivänseisaukseen on 92,751 389 vrk (tähtitieteellinen kevät)

·         kesäpäivänseisauksesta syyspäiväntasaukseen on 93,652 778 vrk (kesä)

·         syyspäiväntasauksesta talvipäivänseisaukseen on 89,636 805 vrk (syksy)

·         talvipäivänseisauksesta kevätpäiväntasaukseen (2014) on 89,205 556 vrk (talvi).

Aikaero syksyn ja talven sekä kevään ja kesän välillä kertovat maapallon radan soikeudesta ja siitä, että kesäaikana planeettamme ratanopeus on hieman talvikauden nopeutta hitaampi. Prekession vaikutuksesta vuodenaikojen pituudet eivät kuitenkaan pysy vakioina, vaan muuttuvat ja ovat noin 13 000 vuoden kuluttua juuri päinvastoin kuin mitä nykyiset pituudet ovat.

Jos joku laski vuodenaikojen pituudet yhteen, hän varmasti huomasi, että luvut eivät anna tulokseksi 365 vuorokautta, vaan hieman enemmän (365,246528 vrk). Summattu aika onkin maapallon trooppisen vuoden (kevätpäiväntasauksesta seuraavaan) pituus, jonka keskimääräinen pituus on 365,2422 vrk.

Pieni ero syntyy planeettojen, Kuun ja Auringon aiheuttamista häiriöistä, jotka kuitenkin tasoittuvat pitkän aikavälin tarkastelussa. Vastaavia lukuarvoltaan hieman poikkeavia aikaeroja vuoden pituuteen syntyy jos tarkastellaan sideeristä (tähtien suhteen) vuotta (365,2564 vrk), anomalistista (perihelistä periheliin) vuotta (365,2596 vrk), gregoriaanisen kalenterin vuotta (365,2425 vrk) ja juliaanista vuotta (365,25 vrk).