maanantai 29. syyskuuta 2014

Harrastajan tähtitaivas: Lokakuu 2014

Syksyisellä iltataivaalla Linnunrta
näyttää kulkevan koillisesta lounaaseen.
Lokakuussa ilta pimenee yöksi jo suhteellisen varhain. Tämä osaltaan helpottaa harrastajia, sillä yövalvomisen määrää voi vähentää. Havaintokelit eivät kuitenkaan iltataivaalta ole kovinkaan kehuttavia, joten jos vain mahdollista, varsinaiset havainnot voisikin siirtää aamuyölle.

Kaikille harrastajille voin suositella iltaisin etsiytymista pimeään paikkaan ihastelemaan Linnunrataa. Se ulottuu koillisesta lounaaseen kulkien keskitaivaan kautta ja näkyy hohtavana utumaisena vyönä. Sen eteläosassa voi tarkkasilmäinen havaitsija tumman vyön ("Suuri repeämä"), joka on spiraalihaaroissa esiintyvää pimeää ja kylmää pölyä ja se estää Linnunradan kirkkaimpien osien näkymisen meille. 

Linnunradan keskustan suunta on Jousimiehen tähdistössä juuri ja juuri sen verran etelässä, että se ei koskaan nouse Suomessa horisontin yläpuolelle. Etelän maissakaan suoraa näköyhteyttä galaksimme keskustaankaan ei ole, sillä sekin peittyy tummiin pölypilviin.

Aurinko on Tampereen horisontin yläpuolella kuukauden alkupuolella noin 11,5 tuntia ja loppupuolella noin 8,5 tuntia. Auringon näennäinen koko on noin 32 kaariminuuttia.

Kuun vaiheet. Kasvava puolikuu 1.10. kello 19.33, täysikuu 8.10. kello 10.51, vähenevä puolikuu 15.10. kello 19.12, uusikuu 23.10. kello 21.57. ja toinen kasvava puolikuu 31.10. kello 2.48.

Merkurius näkyy aamutaivaalla kuukauden jälkipuoliskolla. Aluksi sen nousuaika horisontista on niin lähellä auringonnousua, että havaintojen tekeminen on lähes mahdotonta. Merkurius nousee 19.10. jo puoli tuntia ennen auringonnousua, joten sen havaitseminen lienee mahdollista. 

Kuukauden loppuun mennessä nousuaikoihin kertyy eroa jo 2 tuntia 13 minuuttia. Kuukauden lopulla elongaatio on kasvanut 18,3 asteeseen ja planeetan kirkkaus on –0,2m . Planeetta näkyy tällöin myös suhteellisen suurena kohteena, kulmahalkaisija on 7,4 kaarisekuntia.

Venus näkyy lähellä Aurinkoa ja sen vuoksi näkyvissä vain päiväaikana. Planeetan kirkkaus on ”vain” –3,8m , joten paljain silmin sitä on vaikea havaita. Sen sijaan tietokoneohjatulla kaukoputkella se pitäisi löytyä kuvakenttään suhteellisen helposti.

Kuukauden loppupuolella päivähavainnoissa pitäisi olla erityisen varovainen, sillä Venuksen ja Auringon välinen etäisyys on lyhyimmillään vain 1 aste. Venuksen yläkonjunktio on 23.10. kello 21.36. Suositeltavaa onkin tehdä havaintoja Venuksesta vain valokuvaamalla. Yläkonjunktion aikaan Venus näkyy 9,7 kaarisekunnin kokoisena.

Mars on näkyvissä iltataivaalla, sillä se laskee horisonttiin noin tunnin auringonlaskun jälkeen. Kuukauden loppupuolella planeetta painuu horisonttiin noin kaksi tuntia auringonlaskun jälkeen.  Valitettavasti Mars on hyvin etelässä Jousimiehen tähdistössä, joten sen näkyminen sijoittuu vain lähelle horisonttia, jonka vaalea taivas tekee Marsin näkymisestä lähes mahdottoman. Pienenä kohteena (kulmahalkaisija vain noin 5,8 kaarisekuntia) mitään yksityiskohtia näissä olosuhteissa ei pysty näkemään. Marsin kirkkaus on noin 0,9m.

Komeetan lähiohitus saattaa saada aikaan
Marsin paikallisten magneettikenttien
alueilla revontulien esiintymistä. Kuva
Nasan tuottamasta videosta.
Mars on tässä kuussa erityisen suuren mielenkiinnon kohteena, sillä komeetta C/2013 A1 (Siding Spring) ohittaa 19.10. kello 21:28 planeetan hyvin läheltä. Laskelmat osoittavat ohitusetäisyyden olevan lyhyimmillään vain 132 000 km. Aikaisemmin pidettiin mahdollisena, että komeetta voisi jopa törmätä Marsiin, vaikkakin mahdollisuudet tähän olivat hyvin pienet. Nyttemmin törmäysmahdollisuus on suljettu täydellisesti pois. Komeetan ja Marsin välinen kohtaamisnopeus on 56 km/s.

Jupiter sijaitsee Kravun tähdistössä ja on hyvin näkyvissä aamuyöstä. Kuukauden alussa se nousee noin 1.30 tietämillä ja kuukauden lopulla jo heti kohta kello 23 jälkeen. Jupiterin kirkkaus on –1,8m ja kulmahalkaisija noin 35 kaarisekuntia.

Saturnus laskee horisonttiin noin tunti auringonlaskun jälkeen koko kuukauden ajan. Saturnuksen kirkkaus on noin 0,7m ja kulmahalkaisija 15,4 kaarisekuntia. Saturnus sijaitsee Vaa’an tähdistössä.

Uranus on Kalojen tähdistössä ja horisontin yläpuolella koko yön. Kuukauden loppupuolella Uranuksen lasku horisonttiin tapahtuu noin 2,5 tuntia ennen auringonnousua. Uranuksen kirkkaus on 5,7m ja kulmahalkaisija 3,7 kaarisekuntia. Uranus on suhteellisen helppo kohde havaittavaksi pienelläkin kaukoputkella tai kiikarilla. Tosin planeetan tunnistaminen tähtien joukosta vaatii hyvän tähtikartan tai tietokoneohjatun kaukoputken. Riittävän kirkkaasta kuvasta Uranus on tunnistettavissa sinivihreästä väristään.

Neptunus on Vesimiehessä ja nousee koko kuukauden ajan ennen auringonlaskua. Etelämeridiaanin planeetta ylittää vielä iltayön tunteina, joten parempia havaintomahdollisuuksia voi odottaa vasta vuosien kuluttua. Horisonttiin planeetta painuu aamuyöstä: kuukauden alussa noin 3 tuntia 20 minuuttia ennen auringonnousua ja kuukauden lopulla kello 1 aikoihin. Planeetan kirkkaus on 7,8m ja kulmahalkaisija 2,3 kaarisekuntia.




keskiviikko 24. syyskuuta 2014

Intian Mars-luotain saavutti Marsin

MOM-luotain. Kuva ISRO.
Intian avaruusorganisaation (Indian Space Research Organisation, ISRO) viime marraskuussa matkaan lähetetty Mars Orbiter Misson (MOM) -luotain on asettunut tänään Marsia kiertävälle radalle. Luotaimen tarkoituksena on tehdä havaintoja Marsin ilmakehästä, erityisesti metaanin esiintyvyydestä. Lisäksi luotain tekee havaintoja ja kartoittaa Marsin pinnanmuodoista, rakenteista ja pinnan mineraaleista.

Tieteellisten tavoitteiden lisäksi MOM-luotaimen teknologiset haasteet ovat olleet ISROlle merkittäviä. Etenkin itse luotaimen suunnittelu ja rakentaminen on ollut merkittävä haaste, sen matkaaminen Marsiin yli 300 vuorokautta ja etenkin luotaimen asettuminen Marsin kiertoradalle ovat olleet aivan uusia asioita Intialle. Niinpä onkin merkittävää, että ISROn insinöörit ovat onnistuneet tehtävässään ensimmäisellä kerralla.

Kaavio Marsin kiertoradallea
asettumisesta. Kuva ISRO.
MOM-luotain on nyt asettunut Mrasin kiertoradalle, jonka matalin piste sijaitsee vain noin 423 km (suunniteltu 366 km) korkeudella Marsin pinnasta (periapsis). Etäisin piste (apoapsis) puolestaan sijaitsee noin 80 000 km etäisyydellä.

Hieman samanlaista strategiaa käytettiin luotaimen laukaisussa. Laukaisun jälkeen luotain asettui Maata kiertävälle radalle, jonka lähin piste oli noin 250 km ja etäisin piste noin 23 500 km korkeudella.

Kuuden perättäisen ajomoottorikäynnistyskerralla rataa muutettiin niin, että lopulta luotain päätyi hyperboliselle radalle; irtaantui maapallon gravitaation vaikutuksesta (1.12.2013) ja lähti kohti Marsia. Marsin radan saavuttamiseksi, luotaimen rata oli suunniteltu mahdollisimman vähän energiaa eli ns. Hohmannin siirtorataa käyttäväksi. Radan käyttäminen kuluttaa mahdollisimman vähän polttoainetta, mutta se on myös hitain tapa siirtyä planeetalta toiselle [1].

MOM-luotaimen siirtorata Marsiin.
Kuva ISRO.
MOM-luotaimessa on viisi tutkimusinstrumenttia: värikamera (MCC), jolla luotain valokuvaa Marsia; infrapunaisen aallonpituuden lämpökamera ja spektrometri (TIS), jolla tehdään Marsin pinnan mineraalien kartoitusta; metaanitunnistin (MSM) ilmakehässä mahdollisesti esiintyvän metaanin havainnointiin; yläilmakehän havaintolaitteisto (MENCA), jolla havainnoidaan sähköisesti neutraaleja atomeja ja molekyylejä Marsin yläilmakehästä ja Lyman alfa-fotometri, jolla havainnoidaan ilmakehän deuterium/vety-suhdetta. Tällä laitteella pyritään erityisesti selvittelemään Marsin ilmakehän ja veden menetysprosessia vuosimiljardien aikana.

MOM-luotain laukaistiin matkaan Intian kehittämällä nelivaiheisella PSLV-C25-kantoraketilla. Se pystyy viemään matalalle radalle (LEO) noin 3 250 kg ja GTO-radalle noin 1 410 kg kuorman. MOM-luotaimen laukaisumassa oli 1 337 kg. Kantorakettia on käytetty 27 kertaa, joista 25 on onnistunut täysin. Laukaisuista yksi epäonnistui osittain (29.9.1997) ja yksi kokonaan (20.9.1993). Tänä vuonna (2014) Intia on käyttänyt kantorakettia kaksi kertaa vieden avaruuteen yhteensä 6 satelliittia.

Huomautukset

[1] Intian MOM-luotaimelle sopivia laukaisuikkunoita olivat marraskuu 2013 (jolloin luotain laukaistiin), tammikuu 2016, toukokuu 2018 jne. johtuen Marsin radan elliptisyydestä. Laukaisu täytyi tapahtua noin puoli vuotta ennen oppositiota (8.4.2014) ja rata suuntautui Marsin radan pisteeseen, jossa planeetta tuli olemaan noin 300 vrk kuluttua laukaisusta.  Tarkat päivämäärät ja ajoitukset tehdään luonnollisesti kullekin luotaimelle erikseen.

Minimienergiaradat ovat mahdollisia vain noin 26 kuukauden välein toistuvina Marsin opposition aikoihin, jolloin Maan ja Marsin välinen etäisyys on lyhyin. Erityisesti heinä–elokuussa tapahtuvat oppositiot lyhentävät planeettojen välisen etäisyyden mahdollisimman lyhyeksi.

sunnuntai 21. syyskuuta 2014

Harrastajan tähtitaivas: Kuinka monta tähteä?

Etenkin syksyisenä kuulaana yönä tulee helposti mieleen kysymys: kuinka monta tähteä taivaalta on mahdollista nähdä? Niitä tuntuisi olevan miljoonia, mutta järki sanoo, että aivan näin montaa niitä ei voi olla! Siis kuinka monta tähteä voimme yhdellä kerralla nähdä?

Vastauksen saamiseen voisimme yrittää laskea näkemämme tähdet. Tämä on kuitenkin aivan toivotonta monestakin syystä joten yritetäänpä keksiä muita keinoja. Kaivoin kirjahyllystäni tähtiluettelon nimeltään ”Sky Catalogue 2000.0”. Se kertoo tähtitaivaalla olevan 8 479 tähteä, joiden kirkkaus on suurempi kuin 6,5m [1]. Tämä on siis paljain silmin näkyvin tähtien yhteismäärä molemmilta tähtitaivaan pallonpuoliskoilta.

Luonnollisesti emme voi nähdä horisontin alapuolelle jääviä tähtiä, joten äkkiseltään voisimme puolittaa yhteismäärän, jolloin jäljelle jäisi runsas 4 000 tähteä. Todellisuudessa meidän tulisi vielä ottaa huomioon ne tähdet, jotka eivät nouse horisonttimme yläpuolelle lainkaan, siis eteläisen taivaanpallon napa-alueen tähdet. Nyt täytyisi siirtyä laskemaan yksittäisiä tähtiä tähtikartastosta, mutta jos laskemme niiden määrän olevan noin (1/6) 1 500, niin eiköhän olla aika tavalla oikeassa ainakin pilkun paikan suhteen. Jos joku laskee nämä tähdet, niin voi kommentissa ilmoitella tuloksen.

Vähennämme arvioimamme eteläisen napa-alueen tähdet kokonaismäärästä, jolloin pääsemme noin 7 000 tähden lukumäärään. Teoriassa siis voisimme nähdä yhdellä kertaa noin 3 500 tähteä. Tämä kuitenkin edellyttäisi sitä, että näkemämme tähtitaivas olisi näkyvissä horisontista horisonttiin ja että koko tähtitaivas olisi täysin pimeä tai oikeammin, olisimme maapallolla, jolla ei olisi ilmakehää. Ilmakehällä kun on sellainen ikävä ominaisuus, että se himmentää avaruudesta tulevaa valoa. Tätä himmenemistä kutsutaan ekstinktioksi.

Ilmakehän himmentävä vaikutus on yllättävän voimakas jopa suhteellisen suurilla korkeuksilla. Zeniittietäisyyden ollessa 40° (korkeuskulma 50°) kirja ”Tähtitieteen perusteet” antaa ekstinktiolle arvon 0,9m, ja zeniittietäisyydelle 70° jo 1,17m. Näin ollen näyttää siltä, että lähtökohtaisesti 6,5m kirkkaus paljain silmin näkyvälle tähdille on väärä ja oikeampi lukumäärä olisi ainakin magnitudia kirkkaammat tähdet. Kirkkaampia kuin 5,5m tähtien määrä on 2 873 ja eteläisen napa-alueen tähdet pois lukien noin 2 400 tähteä. Tästä määrästä näkisimme noin puolet eli noin 1 200 tähteä.

Voimme kuitenkin korjata tätä lukumäärää hieman ylöspäin pienillä zeniittikulmilla olevien tähtien suhteen (kirkkauteen 6,5m). Korjaus ei kuitenkaan voi olla kovin suuri, sillä pienen zeniittikulman (mikä se sitten onkaan?) rajoittama tähtitaivaan ala on suhteellisen pieni koko horisontin rajoittamaan puolikkaaseen verrattuna.  Loppupäätelmänä voimme ajatella näkevämme noin 1 500 tähteä yhdellä kertaa jos tähtitaivas on täysin selkeä ja valosaatetta ei ole lainkaan.

Tilanne muuttuu kaupungeissa ja muilla valosaasteisilla alueilla. Voimme olla tyytyväisiä jos Tampereen Keskustorilla voimme nähdä puolenkymmentä kirkkainta tähteä selkeänä iltana.


Huomautukset

[1] Kirkkausluokkaa 6,5pidetään yleisesti paljain silmin näkyvien tähtien rajana. Raja on kuitenkin yksilöllinen silmien kunnosta ja ominaisuuksista johtuen. Myös havaintopaikalla on merkitystä; korkealla vuoristossa voimme nähdä helposti paljon himmeämpiä (jopa 7,5m) tähtiä kuin merenpinnantasolla.

keskiviikko 17. syyskuuta 2014

Philae laskeutuu J-alueelle

Kuvassa on Philaen laskeutumispaikka.
Kuva ESA.
Komeettaluotain Rosettan laskeutumisosa Philae tulee yrittämään laskeutumista komeetta 67P/Churyumov–Gerasimenko’n pinnalle marraskuun 11. päivänä. 

Laskeutumisesta perinteisessä mielessä tuskin voidaan puhua, sillä pysyäkseen komeetan pinnalla Philaen pitää kiinnittyä siihen jääruuvein. Kiinnittymisen tekee välttämättömäksi komeetan heikko gravitaatio ja ilman sitä laskeutumisluotain voisi lennähtää hallitsemattomasti takaisin avaruuteen pienimmästäkin häiriöstä.

Alue J komeetalla on suhteellisen tasainen, vaikkakin siellä on suurehkoja kiviä ja muita epätasaisuuksia aivan riittävästi suunnitelman epäonnistumiselle. Varalle on valittu paikka C.

Rosetta tai edes Philae eivät ole ensimmäisiä luotaimia, jotka ovat onnistuneet päästä vaurioitta komeettaytimen tai asteroidin läheisyyteen. Vuonna 1986 komeetta Halleyta havaitsi viiden avaruusluotaimen parvi, joista ESAn Giotto-luotain lähestyi komeettaa vain 600 km etäisyyteen. Giotton kuvasaalis jäi vähäiseksi, mutta osoittautui hyvin merkittäväksi. Kuvausten lisäksi Giotto  teki koko joukon merkittäviksi osoittautuneita mittauksia, joten kameran menettäminen ei tieteellisesti ollut kovinkaan merkittävä asia.

Giotton jälkeen tärkeimmäksi asteroidiluotaimeksi muodostui Nasan Near Earth Asteroid Rendezvous, joka lähestyi ja lopulta laskeutui Eros-asteroidille vuonna 2000. Laskeutuminen onnistui hyvin vaikka luotainta ei ollut tällaiseen toimintaan suunniteltukaan.

Seuraava yritys lähestyä komeettoja tehtiin vuonna 2004, jolloin Nasan Stardust-luotain ohitti komeetta Wild-2:n keräten pölynäytteitä aerogeelinäytekehräimeen. Näytteet tuotiin Maahan tammikuussa 2006.

Nasan Deep Impact -luotain ja sen törmäysosa saavuttivat komeetta Tempel 1:n heinäkuussa 2005. Itse luotain keräsin pölynäytteitä ja törmäysosa aiheutti komeetan pinnalla törmäysräjähdyksen, joka kaivoi useiden kymmenien metrien kokoisen kraatterin. Suurin osa kraatterin aineesta sinkoutui ja höyrystyi avaruuteen; pilveä havaittiin itse luotaimesta ja myös maanpinnalla olevissa observatorioissa.

Japanin Hayabusa-luotain lähestyi ja jopa kosketti kahdesti asteroidi 25143 Itokawa’a marraskuun 12. ja 25. päivinä vuonna 2005. Luotaimessa esiintyi teknisiä ongelmia, mutta niistä huolimatta pieni määrä näytteitä saatiin kerättyä ja jopa tuotua Maahan vuonna 2010. 

Monet muutkin avaruusluotaimet ovat ohi mennessään tehneet havaintoja ja ottaneet valokuvia asteroideista. Niistä havainnoista on muodostunut tärkeä tietokanta tutkittaessa niin asteroidien kuin komeettojenkin ominaisuuksia; mitään selkeää rajaa näiden kahden kohderyhmän välille ei voidakaan vetää, sillä asteroideissa on havaittu komeettamaisia ominaisuuksia ja päinvastoin.

Katso myös ESAn tiedotustilaisuus laskeutumispaikasta: