Karkausvuosi – karkauspäivä

Maapallon kiertoaika on noin 6 tuntia pitempi kuin
kalenterivuoden normaali pituus. Ero joudutaan
korjaamaan lisäämällä karkauspäivä helmikuuhun
joka neljäs vuosi. Myös maapallon prekessiolla on
oma vaikutuksensa kalenteriin ja se täytyy ottaa
huomioon, jotta vuoden ajat pysyisivät
synkroonissa kalenterin kanssa. Piirros
Kari A. Kuure.

Tänä vuonna helmikuussa on 29 päivää. Ylimääräistä päivää sanotaan karkauspäiväksi, syystä jonka harva tietää tai oivaltaa. Karkauspäivällä on vuosituhantiset perinteet, mutta perimmäinen syy on maapallon kierrossa Auringon ympäri ja siinä tapahtuvat muutokset.

Planeettadynamiikkaa

Maapallon vuoden voidaan ajatella alkavan kevätpäiväntasauksesta. Silloin Aurinko näennäisellä radallaan ylittää taivaanekvaattorin ja ”siirtyy” pohjoiselle tähtitaivaalle. Tässä tietysti on kysymys siitä, että maapallon pyörimisakseli ei ole kohtisuorassa maapallon ratatasoon nähden, vaan poikkeaa siitä noin 23,4°. Pyörimisakselin suunta pysyttelee suunnilleen tähtien suhteen samassa suunnassa ja kaltevuuden suunta on kevätpäiväntasauksen aikaan maapallon radan tangentin suuntainen.

Aikaa kevätpäiväntasauksesta seuraavaan kevätpäiväntasaukseen kuluu 365,24219 vuorokautta ja sitä kutsutaan trooppiseksi vuodeksi. Trooppisen vuoden pituuteen vaikuttaa kaksi asiaa: maapallon pyöriminen tähtien suhteen eli sideerinen vuosi (365,2563 vrk) ja maapallon pyörimisakselin suunnan muuttuminen eli prekessio (yksi kierros noin 26 000 vuodessa). Nämä kaksi asiaa kun yhdistyvät, tuloksena on trooppinen vuosi.

Tarkastellaan ensin sideeristä vuotta. Sen 365,2563 vuorokautta on epäsopiva käyttämäämme kalenteriin, jossa eräänlainen perusyksikkö on vuorokausi. Desimaaliosa 0,2563 vastaa karkeasti ottaen 6 tuntia, josta syntyy noin yksi vuorokausi neljässä vuodessa. Näin kalenterimme ilman mitään korjauksia edistäisi maapallon kierrosta Auringon ympäri noin vuorokauden neljässä vuodessa. Ilmiö tunnettiin jo Etelä- ja Väli-Amerikassa eläneiden olmeekkien (1600 eaa – 900 jaa) ja mayojen (noin 2000 eaa – 1500 jaa) eri kulttuureissa.

Juliaaninen kalenteri – askel oikeaan suuntaan

Trooppisen vuoden desimaaliosa 0,29219 vuorokautta antaa neljässä vuodessa 0,96876 vuorokautta. Rooman keisari Julius Caesar kyllästyi sekavaan ja lähes mielivaltaisesti noudatettuun roomalaiseen kalenteriin. Uuden kalenterin laatiminen tuli kreikkalaisen tähtitieteilijän Sosigenes Aleksandrialaisen tehtäväksi. Hän tunsi egyptiläisen ajanlaskun ja vuoden 365,25 vuorokauden pituuden, joten tehtävä oli suhteellisen yksinkertainen. Sosigenesin ehdotuksesta vuoden pituudeksi tuli 365 vuorokautta ja kuukausien pituuksiksi 30 ja 31 vuorokautta. Helmikuu, joka oli siis vuoden viimeisin kuukausi, sai pituudekseen 28 vuorokautta.

Caesarin määräys oli selvä parannus kalenteriin, mutta ei ollut täysin virheetön. Yhden vuorokauden lisääminen joka neljäs vuosi johti pieneen, noin 0,03124 vuorokauden ylikorjaamiseen trooppisen vuoden suhteen. Juliaanisen kalenterin lisäys sääntö johti noin 10 minuutin edistämiseen vuodessa. Kaiken lisäksi korjaussääntöä noudatettiin aluksi virheellisesti siten, että karkauspäiviä lisättiin todellisuudessa joka kolmas vuosi.

Greogoriaanine kalenteri – melkein tarkka

Kymmenminuuttisista kertyi kymmenen vuorokautta 1500-luvulle tultaessa. Tämä ei vielä tunnu kovinkaan paljolta, mutta se johti etenkin pääsiäisen ajankohdan väärään määrittämiseen. Vuonna 1582 paavi Gregorius XIII antoi tehtäväksi tähtitieteilijä Christopher Claviukselle laatia korjattu kalenteri. Uusittu kalenteri, jota nyt kutsutaan gregoriaaniseksi kalenteriksi, otettiin käyttöön syksyllä 1582; silloin lokakuun 4. päivän jälkeen tuli lokakuun 15. päivä.

Gregoriaanisen kalenterin mukaan karkauspäiviä edelleen lisätään helmikuuhun joka neljäs vuosi, mutta joinakin poikkeusvuosina näin ei menetellä. Poikkeukset olivat täysiä satoja vuosia, elleivät ne ole jaollisia luvulla 400. Näin ollen vuodet 1800, 1900 ja 2100 eivät ole karkausvuosia mutta 2000 ja 2400 puolestaan ovat karkausvuosia.

Kaavio vuodenaikojen vaihtelusta kalenterin suhteen. Koska
täydet 100 vuodet eivät ole karkausvuosia muutamaa
poikkeusta lukuun ottamatta, aikaero kalenterin
ja maanradan tasauksien  ja seisauksien välillä
(=vuodenajat) säilyy alle vuorokauden mittaisena.
Kuva Wiki Commons.

Gregoriaanisen kalenteri otettiin käyttöön kaikissa roomalaiskatolisissa maissa samana tai seuraavana vuotena (1582 tai 1583). Sen sijaan protestanttiset maat päätyivät kalenterin noudattamiseen enemmänkin pakon sanelemina ja täysin omaan tahtiin. Ruotsissa kalenteri otettiin käyttöön kahdesti vuonna 1823 ja 1844 kuninkaallisella julistuksella, Suomessa se tuli käyttöön 1869 ja Neuvostoliitossa vasta 1918 tai 1921 (käyttöönotosta on olemassa kahta tietoa, sillä ortodoksisella kirkolla oli ja on edelleen omat käytäntönsä).

Gregoriaanisen kalenterin tarkkuus on hyvä. Eroa syntyy 0,3 vuorokautta tuhannessa vuodessa, sillä vuoden pituus trooppiseen vuoteen nähden on vain 0,00031 vuorokautta liian pitkä. Näin ollen joskus vuoden 4500 tietämillä ero on kasvanut yhdeksi vuorokaudeksi ja silloin viimeistään täytyy jättää joku karkauspäivä pois, jotta synkronisuus vuodenaikojen kanssa säilyisi. Korjaus toki voitaisiin tehdä aikaisemminkin, joskus vuoden 3000 tietämillä, jolloin ero on kasvanut 12 tunniksi.

Miksi karkauspäivä on helmikuussa eikä vuoden lopussa?

Karkauspäivä ja itse asiassa myös karkauskuukausi juontaa juurensa Roomaan ennen Julius Caesarin aikaa. Tällöin käytössä oli jonkinlainen kuukalenteri, jossa vuoden pituus oli vain 355 vuorokautta. Jotta se saatiin pysymään jonkinlaisessa oikeassa rytmissä vuodenaikojen suhteen, kalenteriin lisättiin karkauskuukausi joka toinen vuosi ja helmikuu katkaistiin 23 vuorokauden mittaiseksi. Karkauskuukausi liitettiin kalenteriin helmikuun jälkeen. Uusi vuosi alkoi karkauskuukauden jälkeen maalikuussa.

Rooman paikallishallinto ei kuitenkaan ollut kovinkaan välkkyä porukkaa ja niinpä hallinnon johtavat virkamiehet päättivät lisäillä karkauskuukausia milloin mitenkin (oman etunsa mukaisesti) ja lopputulos oli selvä: kalenteri meni aivan sekaisin. Tässä vaiheessa Julius Caesar puuttui peliin ja uudisti roomalaisen kalenterin.

Julius Caesar määräsi karkauspäivän paikaksi helmikuun 23. päivän jälkeiseksi päiväksi eli saman päivän, jolloin aikaisemmassa roomalaisessa kalenterissa oli lisätty karkauskuukausi. 

Mielenkiintoista asiassa on, että tämä sama karkauspäivä oli käytössä aina 1900-luvun loppuun asti. Suomessa karkauspäivä siirrettiin helmikuun 29. päiväksi vasta vuonna 1998. Ero muihin vuosiin ei ollut suuren suuri, sillä vaikka karkauspäivä oli 24. helmikuuta, loput helmikuun päivistä numeroitiin siitä eteenpäin aivan normaalisti 29. päivään asti. Ainoastaan nimipäivät siirtyivät päivällä eteenpäin.

Tähtitieteelliset vuodenajat

Jotta uusi juliaaninen kalenteri olisi sopinut vuoden kiertoon ja vuodenaikoihin, Caesar joutui lisäilemään vuoteen 46 eaa jopa kolme karkauspäivää: yksi helmikuuhun ja kaksi marraskuun ja joulukuun väliin. Lisäksi vuoden alkamisen hän määräsi tapahtuvan tammikuun alussa. Näillä säädöillä mukaiset vuodenaikojen alut sopivat yhteen kalenterin vuosineljännesten kanssa (maaliskuun 25. , kesäkuun 24. , syyskuun 24. ja joulukuun 25. päivät).

Nykyisin tähtitieteellinen kevät alkaa kevätpäiväntasauksena 20.3., kesä 21.6. (kesäpäivänseisaus), syksy 22.9.(syyspäiväntasaus) ja talvi 21.12. (talvipäivänseisaus). Ero roomalaisten käyttämiin vuodenaikojen alkuihin johtuu jo mainitusta maapallon prekessiosta, joka siirsi tasaus- ja seisauspäiviä aikaisemmaksi ennen gregoniaanisen kalenterin käyttöön ottoa.

Tästä vuodesta (2016) eteenpäin kevätpäiväntasaus on joka vuosi maaliskuun 20. päivä aina vuoteen 2052 asti, jolloin se on 19.3. ja sen jälkeen vaihdellen 19. ja 20. päivien välillä. Näin mennään aina vuoteen 2100 asti, jolloin ei ole karkausvuosi ja kevätpäiväntasaus siirtyy takaisin 20.3. ja 21.3. päiviksi. Kaikki annetut päivämäärät ovat laskettu Suomen aikavyöhykkeellä noudatetun kalenterin mukaisina. Muilla aikavyöhykkeillä päivämäärät voivat vaihdella.

Kesäpäivänseisaus tänään

Kesä on edennyt jo pitkälle. Tänään on kesäpäivänseisaus, tarkkaan ottaen kello 13.51. Tämä merkitsee sitä, että Aurinko näennäisellä vuotuisella radallaan on saavuttanut pohjoisimman pisteensä tähtitaivaalla. Sanomattakin on selvää, että kyse on näennäisestä radasta ja se johtuu maapallon todellisesta radasta ja ennen kaikkea maapallon pyörimisakselin kallistumisesta ratatason kohtisuorasta (noin 23,5°).  Kesäpäivänseisauksen aikaan pyörimisakselin pohjoisnapa on kallistunut mainitun kulman verran kohti Aurinkoa.

Maapallon pyörimisakselin suunta ei juuri muutu tähtien suhteen, joten akselin kallistuminen johtuu maapallon sijainnista radallaan niin, että kallistuminen on kohti Aurinkoa. Talvella, talvipäivänseisauksen aikaan kallistumissuunta on poispäin Auringosta. Tällöin Aurinko näyttää edenneen näennäisellä radallaan eteläiselle tähtitaivaalle ja meillä Suomessa se merkitsee kaamosta sanan laajemmassa merkityksessä. Tarkkaan ottaen ”kaamos” vallitsee vain napapiirin pohjoispuolella, jossa Aurinko ei nouse horisontin yläpuolelle keskipäivälläkään.

Kesäpäivänseisauksen aikaan eteläisen Suomen yöt ovat valoisia, onhan Aurinko vain muutaman asteen horisontin alapuolella keskiyönaikaa. Tässä keskiyöllä tarkoitan hetkeä, jolloin Aurinko on pohjoismeridiaanin kohdalla. Napapiirin pohjoispuolella Aurinko näkyy kuitenkin horisontin yläpuolella ja siellä vallitsee ”yötön yö”. 

Viime vuonna kirjoitin tässä blogissani maapallon vuodesta [1]. Siinä käsittelin suhteellisen perusteellisesti maapallon vuoden tapahtumia. Kerroin vuoden 2013 kesäpäiväseisauksen tapahtuneen kello 8.03. Tänä vuonna (2014) se tapahtuu kello 13.51, ensivuonna kello 10.37 ja vuonna 2016 kello 1.33 jne. Kesäpäivänseisaus on kuitenkin aina 21. kesäkuuta.

Kesäpäivänseisauksen ajankohdan hyppinen saattaa tuntuu hieman ihmeelliseltä! Miksi se ei voisi olla esimerkiksi kello 12 UT aikaa? Syy hyppimiseen on maapallon vuoden pituudessa, joka ei ole tasan 365 vuorokautta, vaan hieman pidempi. Tarkkaan ottaen maapallon sideerisen vuoden pituus on 365,2564 vuorokautta, siis lähes 6 tuntia pidempi. Tämä merkitsee sitä, että kesäpäivänseisaus on ensivuonna noin 6 tuntia myöhemmin kuin tänä vuonna jne. Jos tätä tietoa vertaa edellä esitettyjen kesäpäivänseisauksen kellonaikoihin, niin aika nopeasti tulee päätelleeksi, että vuoden 2016 seisaushetki pitäisi olla 22. kesäkuuta eikä 21. päivä?

Jälleen syy on jo mainittu kuusituntinen. Jos sitä ei otettaisi huomioon, ensin pienet asiat kuten nyt esimerkiksi tämä kesäpäivänseisaus siirtyisi kalenterissa pois paikaltaan. Mitä pidempään se jätettäisiin huomiotta, sitä suurempi kalenterin ja esimerkiksi vuoden aikojen välille syntyisi. Näinhän on ihmiskunnan ajanlaskussa tapahtunut monta kertaa, ja niinpä Rooman keisari Julius Caesar määräsi käyttöön karkauspäivän helmikuun 24 päiväksi joka neljäs vuosi vuodesta 46 eaa alkaen. Käytäntöä on noudatettu siitä lähtien pienin korjauksin ja karkauspäivä (helmikuun 29. 2016) siirtää eteenpäin siirtyvän ja vuorokautta vaihtavan kesäpäivänseisauksen takaisin 21. päivälle.

Ihmiskunnan kalenterin ja ajanhistoria ei suinkaan ole aivan näin yksinkertainen. Jos olet kiinnostunut aiheesta, niin etsipä käsiisi Heikki Ojan kirjoittama ”Aikakirja”. Se löytynee edelleen ainakin suurimmista kirjastoista, sillä kirja on painettu vuonna 1999 ja on jo ”ajat sitten” myyty loppuun. Kirja valottaa hyvin perusteellisesti kaikkea sitä mikä liittyy aikaan ja kalentereihin.

Huomautukset

[1] Maapallon vuosi

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2013/06/maapallon-vuosi.html