Marsin oppositio

Avaruusteleskooppi Hubblen ottama kuva Marsista
toukokuussa 2016. Kuva Nasa/HST.

Näin kesän lähestyessä juuri kukaan ei enää seuraa kovinkaan aktiivisesti tähtitaivaan tapahtumia. Tällä kertaa olisi kuitenkin syytä vielä kerätä havaintolaitteet ja työntyä yöhön sillä vielä viikon voi tehdä havaintoja Marsista paremmin kuin seuraavaan neljään vuoteen.  Syy tähän harvoin toistuvaan tilanteeseen on Marsin oppositio, joka tapahtuu 22. toukokuuta kello 14.10. Suomessa Mars ei ole tietystikään tarkan oppositiohetken aikaan horisontin yläpuolella, mutta muutaman seuravana yönä planeetta voi havainnoida kohtalaisen hyvin.

Kohtalaisen hyvin tarkoittaa sitä, että yötaivas on vaalea ja Mars itse näkyy hyvin matalalla etelämeridiaania ylittäessään kello 1.23. Tampereella Marsin korkeus on vain 6,9 astetta. Vaalealta yötaivaalta planeetta on kuitenkin helppo löytää, sillä sen kirkkaus on suuri, –2,1^m .

Opposition aika Maan ja Marsin välinen välimatka on yleensä lyhyimmillään. Lyhyin hetki ei kuitenkaan ole varsinaisesti juuri opposition aikaan, vaan tällä kertaa se on 29.–30. päivinä. Tällöin etäisyyttä on 75,32 miljoonaa km. Tämä johtuu siitä, että kummankaan planeetan rata ei ole täysin pyöreä ja opposition jälkeen radat vielä lähestyvät toisiaan muutaman vuorokauden ajan. Jokaisen opposition aikana tilanne hieman toisista ja lyhin välimatka voi olla myös ennen oppositiota.

Marsin näennäinen koko on hieman yli 18 kaarisekuntia. Tämä tarkoitta sitä, että planeetta näkyy pienenä levymäisenä kohteena jo tavallisella kiikarilla. Kiikari ei kuitenkaan ole paras mahdollinen havaintoväline, vaan kaukoputki riittävällä suurennuksella on se oikea. Marsin kirkkaudesta johtuu, että olipa kaukoputki minkä kokoinen tahansa, se soveltuu planeetan havaitsemiseen.

Marsin näkyvyyttä ja pinnan yksityiskohtia kuitenkin rajoittaa sen sijainnin korkeus. Lähellä horisonttia havaintokeli on aina turbulenttinen, eli Marsin kuva ”kiehuu” ja on epäselvä. Lisäksi ilmakehä aiheuttaa kromaattista aberraatiota, eli kohteesta tuleva valo hajoaa spektrin väreihin ilmakehän vaikutuksesta. Jos Mars ei näyt terävänä ja lähes piirteettömänä, syy ei aina ole kaukoputkessa.

Historiaa ja tulevaisuutta

Jos olet ollut tähtiharrastajana riittävän pitkään, saatat muistaa vuoden 2003 elokuussa tapahtuneen opposition. Silloin ja vielä seuraavankin opposition aikaan Internetissä liikkui monen moisia huhuja opposition vaikutuksista. Jos olet kiinnostunut näistä jutuista ja jopa valheellisesti levitetyistä tarinoista, löytyvät ne varmasti netistä vieläkin.

Marsin oppositio tapahtui elokuun 28 päivänä kello 20.52. Silloin Maan ja Marsin välinen etäisyys oli historiallisen lyhyt, matkaa oli vain 55,78 miljoonaa kilometriä. Silloin lyhin etäisyys saavutettiin pari vuorokautta aikaisemmin ja se oli 55,76 mil. km. Marsin kirkkaus oli –2,9^m ja näennäinen koko 25,1 kaarisekuntia. Tampereella se oli korkeimmillaan 12,7 asteen korkeudella, eli oli kohtalaisen hyvin havaittavissa.

Vuoden 2003 oppositio oli merkittävä, sillä Maan ja Marsin välinen etäisyys oli lyhin lähes 60 000 vuoteen. Syyskuun 12 päivänä vuonna 57 617 eaa. Marsin opposition aikaan etäisyys oli 55 758 006 km (0,372 719 25 au). Seuraavan kerran ollaan samoissa lukemissa vuonna 2287, jolloin oppositio on elokuun 29 päivänä ja lyhyin välimatka edellisenä päivänä.

Alla olevassa taulukossa on lähivuosien oppositiot Tampereen horisontin mukaan. Taulukkoon merkitsin myös havaittavuudesta kertovia värisymboleja: vihreä kertoo hyvästä havaittavuudesta ja punainen vastaavasti huonosta havaittavuudesta tai asiaa, jolla on suuri merkitys huonoon havaittavuuteen.

Transitaika tarkoittaa kellonaikaa, jolloin Mars kulkee etelämeridiaanin poikki ja korkeus tällöin olevaa korkeutta asteina.

Ratadynamiikkaa

Saatat ihmetellä, miksi Marsin oppositiot tapahtuvat eri aikaan vuodesta ja miksi etäisyys vaihtelee kertoimella 2?

Vastaus on oikeastaan yksinkertainen, sillä opposition ajankohtaan ja planeettojen väliseen etäisyyteen vaikuttaa vain kaksi tekijää, molempien planeettojen ratadynamiikka ja niissä tapahtuvat muutokset.

Marsin ja Maan välinen etäisyys oppositioiden aikana vuoteen 2040 asti. Piiroksesta ilmenee planeettojen ratojen
eroaivuus ja erilaisista kiertoajoista johtuva opposition suunnan kiertyminen vastapäivään. Mars on oppositiossa
keskimäärin 2 vuoden ja 50 vuorokauden välein. Piirros © Kari A. Kuure.

Marsin ja maapallon radat ovat hyvin erilaisia. Marsin rata on soikea (eksentrinen), tällä hetkellä pisin etäisyys (apheli) Auringosta on noin 10 % pidempi kuin lyhyin etäisyys (periheli). Vastaava radan soikeudesta johtuva etäisyyden vaihtelu maapallolla on noin 3 %.  Maapallon radan eksentrisyys vaihtelee noin 100 000 vuoden jaksoissa ja Marsin hieman yli 2 miljoonan vuoden jaksoissa. Rata on soikein noin 200 000 vuoden kuluttua, jolloin vaihtelu on jopa 12 %. Noin 1,1 miljoonan vuoden kuluttua Mars kiertää Aurinkoa täysin pyöreällä radalla.

Molempien planeettojen radan muutokset johtuvat muiden planeettojen, etenkin Jupiterin aiheuttamista gravitaatiohäiriöistä. Vaikka yhden kierroksen aikana gravitaatiohäiriön vaikutus on äärimmäisen pieni, niin vaikutus summautuu (kumuloituu) ja vuosituhansien aikana muutoksista tulee merkittäviä.