Auringon aktiivisuusminimi supistaa ilmakehää

Auringon aktiivisuusminimi lähestyy nopeasti, olemme tällä hetkellä siitä vain muutaman kuukauden päässä! Aktiivisuusminimillä on merkittäviä vaikutuksia maapallolle, yksi merkittävimmistä on yläilmakehän termosfäärin ha mesosfäärin kylmeneminen ja supistuminen.

Ilmakehän ominaisuudet eri korkeuksilla. Lämpötila ja tiheys vaihtelevat korkeuden mukaan ja etenkin termosfäärin lämpötilaan vaikuttaa Auringon emittoiman EUV ja FUV-säteilyn määrä. Nämä aaltopituudet imeytyvät termosfäärin molekyyleihin ja lämmittävät sitä. UV-säteilyn määrä riippuu hyvin voimakkaasti Auringon aktiivisuudesta. Kuva NASA.

Ilmakehän viilenemistä on seurattu NASAn Langleyn tutkimuskeskuksessa (LRC) ja mittauksia on tehty Nasan TIMED-satelliitissa olevalla SABER-laitteistolla. Laitteisto mittaa ilmakehän infrapunaisen säteilyn määrä avaruuteen. Erityisesti tätä säteilyä emittoin hiilidioksidi (CO2 ja typpioksidi (NO), jotka kaasut toimivat merkittävinä tekijöinä 100–300 km korkeudella energiatasapainon kannalta. Tämän termosfäärikerroksen lämpötilan mittaaminen on mahdollista vain avaruudesta.

Termosfääri viilenee aina Auringon aktiivisuusminimin aikana. Viilentynyt ilmakehä supistuu ja aiheuttaa vähemmän kitkaa Maata kiertäville satelliiteille. Kun kitka vähenee, satelliittien radan eivät vajoa aivan yhtä nopeasti kuin aktiivisuusmaksimin aikaan, jolloin satelliitit pystyvät olemaan toiminnallisilla radoillaan aikaisempaa pidempään. Se on hyvä uutinen! Sen sijaan huono uutinen on se, että myös avaruusromu pysyttelee kiertoradalla aikaisempaa pidempään ja aiheuttaa vaaratilanteita, törmäyksiä ja vaurioita kaikkiin avaruudessa lentäviin laitteisiin, myös Kansainväliselle avaruusasemalle.

Termosäärin ilmastoindeksi. Infrapunasäteilyn teho avaruuteen watteina vaihtelee voimakkaasti Auringon aktiivisuuden mukaan. Aktiivisina kausina se on kymmenkertainen minimin säteilytehoon nähden. Kuva NASA/Langley Research Center/Martin Mlynczak & al.

Termosfäärin tutkijat ovat kehitelleet Termosfäärin ilmastoindeksin (Thermosphere Climate Index, TCI), joka kertoo säteilytehon watteina, jonka typpioksidi säteilee avaruuteen. Säteily teho on korkea Auringon aktiivisuusmaksin aikaan ja matala minimin aikaan. Tutkimusryhmän vetäjä Martin Mlynczak kertoo tällä hetkellä termosfäärin olevan kylmä käsillä olevan aktiivisuusminimistä johtuen.

TIMED-satelliitti on toiminut avaruudessa seitsemäntoista vuotta. Tutkimusryhmä on kuitenkin laskenut ja määrittänyt TCIn lukemat aina 1940 lähtien. Tällöin Auringon toiminta oli hyvin aktiivista ja esimerkiksi auringonpilkkujaksolla 19 TCI-lukemat olivat moninkertaisia nykyisiin verrattuna.

Antropogeeninen muutos Van Allenin vyöhykkeissä

Van Allenin vyöt muodostuvat kahdesta tai kolmesta kerroksesta.
Useimmat satelliitit joutuvat lentämään ainakin osan
kierroksesta maapallon ympäri säteilyvöiden alaosassa.
Kuva NASA.

Avaruusajan alussa 1950-luvulla^[1] James Van Allen johti tutkimusryhmää, joka havaitsi maapallo ympäröivät säteilyvyöt. Niitä ryhdyttiin kutsumaan Van Allenin vöiksi. Vyöhykkeillä on runsaasti sähkövarattuja hiukkasia: elektroneja ja protoneja. Tästä syystä vyöhykkeet ovat hyvin vaativia paikkoja esimerkiksi satelliiteille ja jopa miehitetyille avaruuslennoille. Miehitetyt avaruuslennot Kuuhun kulkivat kuitenkin vöiden läpi hyvin nopeasti, joten miehistön saama säteilyannos ei kohonnut kovinkaan suureksi.

Van Allenin vyöhykkeet sijaitsevat kahdessa kerroksessa: ensimmäinen yli 100 MeV protoneista koostuva ulottuu 640–9600 km välille ja toinen, yli 40 keV elektroneista koostuva 13500–58000 km välille.

Ulomman Van Allenin vyön tiheys kuitenkin vähenee nopeasti ja siihen pääsee tunkeutumaan aurinkotuulen hiukkasia (protoneja, heliumatomiytimiä ja happi-ioneja). Näiden kahden vyön lisäksi ajoittain esiintyy kolmaskin vyöhyke ensimmäisen vyön ja Maan välissä ja se koostuu elektroneista^[3], joka kuitenkin yleensä katoaa hyvin nopeasti.

Van Allenin vöiden uusimmassa tutkimuksessa^[2] paljastui jotakin aikaisemmin tuntematonta. Tutkimuksen mukaan maapallolla ihmiskunnan käytössä olevat VLF-radioaallot^[4] työntävä sisintä Van Allenin vyötä ulommaksi. VLF-radiotaajuuksien vaikutus näyttää ulottuvan Van Allenin vyöhön aina 2,8 maapallon säteen etäisyyteen. MIT tutkija Jan Fosterin mukaan voi olla mahdollista, että emme ole koskaan havainneet Van Allenin vyötä perustilassaan, sillä VLF-taajuudet otettiin käyttöön jo paljon ennen kuin vyöhykkeet löydettiin.

VLF-taajuisia radioaaltoja juurikaan synny luonnollisesti, joten ilmiö on ihmisen aiheuttama (antropogeeninen). Avaruustekniikan kannalta ilmiö voidaan tulkita myönteiseksi asiaksi, sillä säteilyvyöhykkeiden siirtyminen ulommaksi maapallosta vähentää satelliittien vaurioitumista pitkällä aikavälillä.

Huomautukset

[1] Löytö tehtiin vuonna 1958 Explorer 1 ja Explorer 3-sateliiteilla ja jatkotutkimukset tehtiin Explorer 4 ja Pioneer 3-sateliiteilla. Van Allenin vyöt ulottuvat maantieteellisesti noin 65 leveyspiireille.

[2]  Tutkijat T. I. Gombosi (University of Michigan),  D. N. Baker (University of Colorado), A. Balogh (Imperial College), P. J. Erickson (MIT Haystack Observatory),  J. D. Huba (Naval Research Laboratory), L. J. Lanzerotti  (New Jersey Institute of Technology  ja Alcatel Lucent Bell Laboratories) arXiv:1611.03390v3.

Tutkimus on hyvin laaja ihmisen vaikutuksista lähiavaruuteen ja ilmakehän yläosaan, pelkästään raportti käsittää 59 sivua ilman viittauksia ja havaittu VLF-radiotaajuuksien vaikutus vain osa koko tutkimuksesta ja sen tuloksista. Muita tutkimuksen aiheita olivat: Korkealla ilmakehässä tehtävät ydinräjäytykset, keinotekoinen säteilyvyö, Elektromagneettinen pulssi, Satelliittien vauriot (säteilyvyössä), Avaruusromu, Kemialliset päästöt ja HF kuumennus.

[3] Yleensä kolmas, relativistista (lähes valonnopeudella kulkevista) elektroneista koostuva vyöhyke syntyy voimakkaiden aurinkomyrskyjen seurauksena siinä vaiheessa kun myrsky aiheuttaa maapallon magneettikenttään voimakkaan magneettisen myrskyn.

[4] Lyhenne VLF tulee sanoista Very Low Frequency eli erittäin pitkäaaltoinen radiosäteily, jonka taajuusalue on 3 – 30 kHz vastaten 100 – 10 000 m aallonpituuksia. Näin pitkiä radioaaltoja käytetään monissa erityistarkoituksissa kuten sukellusveneiden ja maa-asemien väliseen kommunikointiin. Maailmalla on yli 30 VLF-signaalia lähettävää radioasemaa.

Vuoret tai vuoristot eivät estä näin pitkäaaltoisen radioaaltojen etenemistä, sillä ne heijastuvat ilmakehässä noin 60 km korkeudessa olevasta ionisoituneesta kerroksesta (D-kerros). Näin ollen taajuusalue on erittäin käyttökelpoinen moniin teknisiin tarkoituksiin, joissa signaalinopeus voi olla alhainen. Puhetta VLF-taajuuksilla ei yleensä lähetetä (jos se on edes mahdollista).

Valosaastuminen jatkuu yhä Suomessa

Valosaaste on lisääntynyt kuvassa näkyvillä alueilla vuoden 202 joulukuusta vuoden 2016 joulukuuhun.
Kuva © Kari A. Kuure, lähde NASA Earth Observatory.

Nykyteknologian ja elinkeinotoiminnan seuraus on valosaastuminen. Se on voittoisa vitsaus, joka leviää päivä päivältä ja vuosi vuodelta laajemmalle alueelle. Erityisen voimakasta valosaastuminen on Suomessa, ja olemme ainoa maa Pohjois-Euroopassa, jossa valosaaste lisääntyy merkittävästi. Vain Tukholman alue ja pari isompaa kaupunkialuetta Ruotsissa on myös jatkanut valosaastuttamista mutta muualla valosaasteen määrä on jopa vähentynyt neljässä vuodessa.

Lisääntyvän valosaasteen myötä Suomi on hieman erikoisessa seurassa, sillä valosaaste on lisääntynyt merkittävästi vain Intiassa, Kiinassa, Indonesiassa ja joissakin pienissä Aasian valtioissa, Lähi-idässä, muutamissa Afrikan valtioissa, Etelä-Amerikan muutamassa öljyvaltiossa ja Meksikossa. Yhdysvalloissa valosaasteen lisääntyminen on yllättävän vähäistä, kokonaisuudessaan se on suunnilleen Ruotsin veroista.

Mitä valosaaste on?

Valosaaste on kaikessa yksinkertaisuudessaan valoa, joka suuntautuu taivaalle joko vahingossa tai jopa tarkoituksellisesti. Yleensä valosaastetta syntyy yhdyskuntarakentamisen seurauksena valoa ylös suuntaavien valoheittimien ja aluevalaistuksen vaikutuksesta. Pohjoismaissa valoa myös heijastuu taivaalle lumipeitteen vuoksi.

Taivaalle suuntautunut valo heijastuu takaisin maanpinnalle pilvisyyden, ilmassa leijuvien aerosolien sekä (etenkin talvella) jääkiteiden vaikutuksesta. Heijastunut valo muodostaa lähes läpinäkymättömän ”katon”, joka nykyisin on väriltään punaruskeaa runsaan natriumlamppuvalaistuksen käytön seurauksena. Aikaisemmin valosaasteen väri oli vihertävää elohopeahöyrylamppujen käytöstä johtuen.

Valosaasteen vaikutukset

Valosaasteen vaikutuksista on tehty satoja tutkimuksia ja kaikissa niissä se on todettu haitalliseksi niin luonnolle kuin ihmisille. Valosasteisilla alueilla asukkaat oirehtivat mitä ihmeellisimmillä tavoilla, nukkumisongelmat ja stressi ovat niistä pienimmästä päästä.

Yksi valosaasteen merkittävistä seurauksista on tähtitaivaan katoaminen. Kaupunki ja taajama-alueilla asukkaat eivät enää kykene näkemään tähtitaivasta valosaasteen muodostaman ”katon” vuoksi. Elämme sanan mukaisesti kuplassa, joka estää kaikenlaisen informaation pääsyn havaittavaksemme. Ainoa tapa, jolla tästä ”kuplasta” pääsemme, on matkustaa aikanakin tunnin verran asumattomille tai vain vähän asutusta olevalle maaseudulle. Ihmiset, jotka näin ovat pystyneet tekemään kertovat ihastuneena tähtitaivaan ja Linnunradan kauneudesta, kauneudesta joka meille kaupunkien ihmisille on vain kaukainen haave ”jossain toisella planeetalla”.

Valosaaste vuonna 2012. Kuva NASA Earth Observatory.

Valosaaste vuonna 2016. Kuva NASA Earth Observatory.

Valosaasteen määrää seurataan entistä enemmän

NASA laukaisi avaruuteen Maata kiertävälle radalle Suomi NPP-satelliitin^[1]. Sen tehtävänä on valokuvata maapalloa 22 eri aallonpituudella yötä päivää. Satelliitin erotuskyky on huikea ja ajantasaisia maankäytön yksityiskohtaisia karttoja voidaan laatia vaikka päivittäin. Satelliitin käyttö antaa huimasti uusia työkaluja yhdyskuntarakentamisen suunnittelijoille ympäri maapallon.

Suomi NPP laukaistiin avaruuteen lokakuussa 2011. Se kiertää maapalloa aurinkosynkronisella radalla 834 km korkeudella.

NASA Earth Observatorio julkaisi ensimmäisen valosaasteesta kertovan kartan loppuvuodesta 2012. Kartta oli koottu lukuisista Suomi NPP-satelliitin ottamista kuvista, joista oli poistettu pilvisyyden varjostava vaikutus. Samassa yhteydessä julkaistiin monia maaosan kattavia karttoja. Aivan muutama päivä sitten (15.4.) NASA Earth Observatorio julkaisi uuden, viime joulukuulle päivätyn kartan, jota vertaamalla vuoden 2012 karttaan voi helposti päätellä muutokset, jotka johtuvat valosaasteen lisääntymisestä asutuilla alueilla. Muutokset etenkin Suomen osalta on murheellista katseltavaa.

Valosaasteen ehkäiseminen

Valosaasteen ehkäiseminen on periaatteessa helppo juttu. Tosin valaistuksen suunnittelu ja pitkä käyttöikä hidastavat huomattavasti ja merkittävästi valosaasteen määrän kääntymistä alenevaan suuntaan. Tähän vaikuttaa huomattavasti Suomesta puuttuva valosaastetta ehkäisevä lainsäädäntö ja valaistussuunnittelun ohjeistuksen puutteellisuus näiltä osin. Nämä asiat olisikin pikaisesti korjattava nykyaikaiselle tasolle.

Puutuvasta lainsäädännöstä ja puuttuvasta suunnitteluohjeistuksesta huolimatta jokainen meistä voi tehdä omalta pieneltä osaltaan jotakin. Ensimmäinen merkittävä muutos on vaihtaa valoa taivaalle vuotavat valaisimet sellaisiin malleihin, joista näin ei pääse tapahtumaan. Valoa tarvitaan vain kulkureiteillä, ei taivaalla.

Toinen merkittävä muutos on se, että valaistaan kulkureitit vain silloin kun niitä käytetään. Tämä tapahtuu helposti liiketunnistimia käyttämällä. Liiketunnistimia voidaan käyttää niin pihapiiristä kuin teillä ja kaduilla. Niinpä yhdyskuntien valaistuksia suunnittelevien henkilöiden pitäisikin laatia suunnitelmansa myös tämä lähtökohta huomioon ottaen.

Turvallisuus

Turvallisuus sisältää monia tekijöitä, mutta niistä tuskin yksikään toteutuu vain valonmäärää lisäämällä. Tämä pätee niin yhdyskuntarakentamisessa kuin yksityisten asumusten alueilla. Pihoissa näkee usein käytettävän aivan liian tehokkaita aluevalaisimia. Useimmissa tapauksissa ne ovat aivan turhia, sillä häikäisevä valonheittäjä muodostaa pimeitä katvealueita, jotka joskus saattavat muodostaa turvallisuusriskin. Näin etenkin keskikaupungilla, joissa useimmat ryöstöt ja muut rikokset tapahtuvat.

Turvallisuus muodostuu myös turvallisesta liikkumisesta ja ympäristön hahmottamisesta. Kulkureittien riittävä valaistus, korkeuserojen tunnistaminen jne. ovat oleellisia tekijöitä, joiden luominen vaatii oikeanlaista valaistusta. Oikea valaistus ei kuitenkaan merkitse kirkasta ja valomäärältään runsasta valaistusta, jotka luovat helposti valosaastetta, vaan se voidaan toteuttaa valosaasteettomasti käyttäen oikeanlaisia valaisimia.

Huomautukset

[1] Satelliiti tunnettiin laukaisun aikana nimellä National Polar-orbiting Operational Environmental Satellite System Preparatory Project (NPP). Satelliitin omistaa United States National Oceanic and Atmospheric Administration eli lyhyemmin US NOAA. Laukaisunsa jälkeen satelliitti nimettiin uudelleen ja siitä tuli Suomi National Polar-orbiting Partnership eli Suomi NPP.

Sana Suomi saattaa tuntua ihmeelliseltä satelliitilta, jolla ei sinällään ole mitään tekemistä Suomen kanssa. Selitys onkin se, että uudelleen nimeämisellä haluttiin kunnioittaa Verner E. Suomi (1915–1995) nimistä meteorologia, joka toimi Wisconsin-Madison yliopistossa.

Verner E. Suomi syntyi Yhdysvalloissa perheensä kuudentena lapsena, lapsia oli kaikkiaan seitsemän. Hänen vanhempansa olivat John ja Anna Suomi, jotka puolestaan olivat muuttaneet Suomesta Yhdysvaltoihin vuonna 1902. Verner E. Suomen ansioihin kuuluu hänen uraa uurtava työnsä satelliittien käytön kehittäminen säähavainnoissa ja ilmatieteellisessä tutkimuksessa.

Verner E. Suomen henkilöhistoriasta voi lukea enemmän

https://earthobservatory.nasa.gov/Features/Suomi/

https://www.nasa.gov/mission_pages/NPP/news/suomi.html

https://fi.wikipedia.org/wiki/Verner_Suomi

https://en.wikipedia.org/wiki/Verner_E._Suomi

Suomi NPP-satelliitista

https://en.wikipedia.org/wiki/Suomi_NPP

http://www.sciencealert.com/nasa-just-released-a-stunning-new-photo-of-the-world-at-night

Nopea muutos Maan magneettikentässä

Maapallon magnettikentän muutos
tammi–kesäkuussa. Sininen
merkitsee heikkenemistä ja punainen
vahvistumista.

Nopea, joskaan ei kovin suuri, muutos Maan magneettikentässä on tapahtunut viimeisen puolen vuoden aikana. Etelä-Atlantin anomaliana tunnettu heikon kentän alue on laajentunut ja Intian valtameren kohdalla oleva alue on puolestaan vahvistunut. Magneettikenttä heikkeni molemmilla Amerikan mantereilla ja näiden lisäksi suurella osalla Tyynen meren itäosaa [1].

Intian valtamerellä magneettikenttä on vahvistunut koko Afrikan itäpuolisella alueella joka ulottuu ekvaattorilta aina Etelämantereelle asti. Muutokset eivät ole suuren suuria, maksimissaan noin 50 nT (nanoteslaa). Vertaamalla muutosta maapallon magneettikentän kokonaisvoimakkuuteen, joka on noin 55 000 nT, todetaan muutoksen olevan noin promillen luokkaa. Muutosvauhti on kuitenkin noin kymmenkertainen aikaisemmin havaittuun verrattuna.

Maapallon magneettisen pohjoisnavan
siirtyminen kohti pohjoista.

Toinen merkittävä muutos maapallon magneettikentässä on pohjoisnavan siirtyminen kohti pohjoista. 1800-luvulla magneettikenttä sijaitsi Kanadan pohjoisella saaristoalueella, mutta nyt napa on siirtynyt huomattavasti pohjoisemmaksi ja sijaitsee nyt noin 87 leveyspiirillä Beringinsalmesta pohjoiseen.  Jos vaeltaminen jatkuu samalla nopeudella ja samaan suuntaan kuin tähän asti, vuosisadan lopulla magneettinen napa on siirtynyt Siperian rannikolle.

Tutkijoilla ei ole varmaa käsitystä miksi magneettikenttä heikkenee. ESAn Swarm-projektin [2] tutkimusjohtaja Rune Floberghagenin mukaan se saattaa olla seurausta maapallon magneettikentän kääntymisestä. Edellisen kerran maapallon magneettikentän suunta vaihtui noin 750 000 vuotta sitten. Aikaa siitä on kuitenkin kulunut jo kolminkertaisesti keskimääräiseen kääntymisväliin verrattuna. Maapallon magneettikentän täydelliseen kääntymiseen näyttäisi kuluvan muutama tuhat vuotta, mutta jos uudet tiedot ovat todellakin enteitä kääntymisestä, muutos voi tapahtua huomattavasti nopeammin.

Maapallon magneettikenttä
syntyy kiinteässä ja sulassa
ytimessä.

Maapallon magneettikenttä syntyy planeettamme ytimessä. Nykyisen käsityksen mukaan perusdipolikenttä syntyy maapallon kiinteässä olomuodossa olevassa ytimessä. Tämä magneettikenttä kuitenkin vaihtelee jostakin tuntemattomasta syystä. Sen ollessa heikoimmassa vaiheessa, sen muodostama kenttä antaa tilaa toiselle, sulassa ulkoytimessä syntyvälle kentälle, jonka suunta poikkeaa perusdipolista. Tätäkään teoriaa ei ole voitu osoittaa kiistatta oikeaksi, joten satelliitein tehtävälle magneettikentän tutkimuksella on tärkeä tehtävä ongelman ratkaisussa. 

Swarmin tuottaman mittausdatan perusteella ei vielä tässä vaiheessa pystytä arvioimaan onko esitetty teoria oikea, vaikka Tanskan Teknillisen yliopiston avaruusosaston (DTU Space) CHAOS-4-tietokonemallin antamat ennusteet eivät juuri poikkea Swarm-satelliittien tekemistä mittauksista. 

Kaikki tietävät maapallon magneettikentän suojelevan maapallon elämää ja ilmakehää. Magneettikentän suunnan muutos herättää levottomuutta, mutta tutkijat rauhoittelevat maallikkoja. Maapallon magneettikenttä on vaihtanut suuntaansa kymmeniä tai satoja kertoja muutaman sadan tuhannen vuoden välein ja yhteenkään kentän muutokseen ei ole liitetty massiivista sukupuuttoaaltojen alkuja. Tämä on luonnollista, sillä vaikka suunta muuttuu, kokonaismagneettikentän voimakkuus ei milloinkaan putoa nollaan. Maapallolla on aina jonkinlainen magneettikenttä, jonka voimakkuus on suhteellisen korkea, arviolta heikoimmillaankin noin 10 000 – 20 000 nT.

Havainnekuva Swarm-satelliiteista.

Heikentyvä ja suuntaansa vaihtuva magneettikenttä (jos siitä on kysymys) ei kuitenkaan ole läpihuutojuttu erilaisille Maata kiertäville sateliiteille. Etelä-Atlantin anomalia on alue, jossa nykyisellään suuri osa satelliiteista rikkoontuu tai niissä esiintyy ennakoimattomia häiriöitä. Heikentyvän magneettikentän vaikutus on siis otettava huomioon uusia satelliitteja suunniteltaessa ja löydettävä tekniikoita, jotka eivät ole kovin herkkiä lisääntyvälle kosmiselle säteilylle ja mahdollisesti energeettisille aurinkotuulen hiukkasille. 

Omat ongelmansa suuntaa muuttavasta magneetinkentästä tulee olemaan magneettisiin kompasseihin liittyvissä laitteissa, esimerkiksi tavallisessa suunnistuskompassissa. Magneettista kompassia ei ole kovin helppo korvata millään muulla teknisellä sovelluksella ainakaan yksityishenkilöiden käyttämissä laitteissa. 

Vaikka magneettineulakompassi ei enää olekaan aivan jokamiehen varusteita, niin kännyköiden kompassisovellukset perustuvat edelleen sunnilleen pohjois-eteläsuunnassa olevalle magneettikentälle. Suunnaltaan poikkeava ja heikentynyt kenttä altistaan kompassisovellukset erilaisille paikallisille häiriöille nykyistä helpommin.

Alla olevat videot kertovat hieman yksityiskohtaisemmin mistä oikein on kysymys. Videot ovat englanninkielisiä.

Kaikki kuuvat ja videot: ESA/DTU Space ja ESA/ATG Medialab

Huomautukset

[1] Tutkimus julkaistiin Tanskassa järjestetyssä kolmannessa Swarm-tutkijoiden kokouksessa kesäkuussa (19.–20.6.2014). Kokouksen järjesti Tanskan Teknillisen yliopisto (DTU) avaruusosasto ja sen sponsoroi ESA.

[2] Maapallon magneettikenttää mittaavat Swarm-satelliittit (3 kpl) laukaistiin avaruuteen 22. marraskuuta vuonna 2013. Nyt ESA on julkaissut ensimmäisen puolen vuoden (tammi–kesäkuu 2014) aikana kootun datan tutkijoiden käyttöön.

GOCE ylittää Kangasalan huomenna aamulla?

Taiteilijan näkemys GOCE-satelliitista.
Kuva ESA.

Ennusteiden mukaan GOCE-satelliitti päätyy ilmakehään ensiyönä Suomena aikaa. Jos ennuste toteutuu, niin silloin se on kaukana maamme ilmatilasta.

Jos kuitenkin ilmakehän satelliitin vauhtia vastustava voima on heikompi kuin mitä laskelmissa on otettu huomioon ja tuhoutuminen tapahtuu myöhemmin, niin silloin maanantaiaamuna kello 8.50 aikoihin satelliitin rata vie sen Oriveden, Kangasalan ja Valkeakosken yläpuoliseen ilmatilaan. Radan alin kohta ei kuitenkaan ole pohjoisella pallonpuoliskolla, joten satelliitin tuhoutuminen juuri tähän aikaan on epätodennäköistä.

Satelliitin rataa voi jäljittää Google-kartastosta esimerkiksi seuraavasta linkistä http://www.n2yo.com/passes/?s=34602

Kiertoradalla olevan sateliittin rata alenee ilmakehän vastustavasta voimasta johtuen aluksi hitaasti. Jos rata on soikea (ellipsi), radan vajoaminen on voimakkainta radan kaukaisimmassa pisteessä (apogeum) vaikka lähin piste (perigeum) myös alenee. Toisin sanoen rata muuttuu pyöreämmäksi. Jos rata pääsee vajoamaan tiheämmän ilmakehän alueelle (noin 120 km tai alle) radan muodon muokkaantuminen on hyvin nopeaa ja juuri ennen tuhoutumistaan satelliitin rata voi olla jo lähes pyöreä. Näin ollen tuhoutuminen voi tapahtua lopulta missä radan kohdassa tahansa.

Lisää aiheesta löytyy aikaisemmasta artikkelista

http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2013/11/goce-tuhoutuu-viikon-kuluessa.html

Tähtiharrastajan kaukoputki: Mitä kaukoputkella ei näe?

Edelleen jatkuvassa kirjoitussarjassa "Tähtiharrastajan kaukoputki" on syytä tässä vaiheessa käsitellä hieman sitä, mitä todellisuudessa kaukoputkella ei voi nähdä. Hienot kuvat aikakausilehdissä ja kirjoissa antavat helposti lukijalleen aivan väärän käsityksen siitä, mitä tähtiharrastajan kaukoputkella voi nähdä. 

 

Kuu on aloittelevan tähtiharrastaja ensimmäinen kohde ja erittäin hyvä siihen. Se löytyy taivaalta helposti ja kiikari tai kaukoputki on helppo suunnata siihen. Lisäksi kyse on kokonaisesta maailmasta, josta löytyy paljon uusia ja erittäin mielenkiintoisia yksityiskohtia. Jotkut kokeneet tähtiharrastajat tekevät vain ja ainoastaan havaintoja Kuusta, joten sen havaitseminen aloittelevallekin harrastajalle on mitä suositeltavinta. Kuva © Kari A. Kuure.

 

Valitettavasti maallikoilla odotukset ovat hyvin korkealla ja pettymys voi olla melkoinen, kun komeista kohteista ei ole jälkeäkään ja hyvälläkin havaintokelillä kaukoputkessa saattaa näkyä villisti kiehuva epäselvä läikkä, jonka tähtiopas kertoo olevan Mars-planeetta. Nämä samaiset harhakäsitykset kaukoputken suorituskyvystä aiheuttanee hyvin suurelta osin myös kaukoputki-kuumeen, ja se jos mikä harmittaa, kun näkymät kaukoputkessa eivät vastaakaan odotuksia.

Tulen käsittelemään yksityiskohtaisesti erilaisien kohteiden näkymistä tulevissa artikkeleissa, mutta aloitan kuitenkin siitä mitä kaukoputkella ei näy. Varmasti lukijoillani voisi olla monia muitakin kaukoputkella näkymättömiä kohteita mielessään, mutta tässä käsittelemäni ovat ne kaikkein yleisimmin tähtitornilla kysytyt kohteet.

Tämä on aivan yhtä tärkeä kysymys kuin se, että mitä näkyy. Kaukoputkella ei näy värejä, sillä silmän värinäkeminen on valomäärästä kiinni. Tästä syystä kaikki kohteet, kirkkaimpia tähtiä lukuun ottamatta, näkyvät kaukoputkessa harmaan sävyisinä. Sen sijaan valokuvatessa värit tulevat esille, sillä kameran sensorilla (tai filmin emulsiolla) ei ole mitään kynnysarvoa värien esille tulemiselle.

Kaukoputkella ei näe Kuusta amerikkalaisten Apollo-alusten laskeutumisosia. Sellaisen näkemiseen tarvittaisiin vähintään 20 metrin peilillä varustettu kaukoputki.

Kaukoputkella ei myöskään näe mustia aukkoja. Niitä tiedetään varmasti olevan vain galaksien keskustan alueilla, ja lähin sellainen on Linnunradan keskustassa, johon emme voi nähdä näkyvän valon aallonpituuksilla. Muut galaksit ovat aivan liian kaukana pienten kohteiden (kuten mustat aukot) näkymiseen muutoin kuin ammattilaisten laitteilla, jos silloinkaan.

Yksittäiset mustat aukot eivät säteile valoa, joten näemme ne vain siinä tapauksessa, että sinne putoaa ainetta kertymäkiekosta. Kertymäkiekko säteilee kuumentuessaan voimakkaasti valoa kaikilla mahdollisilla aallonpituuksilla.

Kaukoputkella ei voi havaita meteoreja, vaikka vahingossa joskus sellainen kuvakenttään saattaa osuakin. Meteorit ovat aivan liian lyhytaikaisia ilmiöitä, jotta kaukoputkea ehtisi suunnata sellaiseen. Sama ongelma pätee kiikariin, vaikka sen laajempi kuvakenttä salliikin kaukoputkea useammin satunnaisen meteorin näkemisen.

Kaukoputkella ei myöskään voi tehdä havaintoja revontulista. Vaikka olisi käynnissä voimakaskin revontulinäytelmä, kaukoputken kuvakentässä voisi korkeintaan näkyä hieman vihertävää utua.

Satelliittien näkeminen kaukoputkella on mahdollista, ja usein jotakin kohdetta havaittaessa kuvakentän ylittääkin nopeasti liikkuva valopiste – siis satelliitti. Vain muutamista maapallon kiertolaisista tehdään tarkoituksellisesti kaukoputkihavaintoja. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi Kansainvälinen avaruusasema, joka silloin tällöin muutamana iltana on näkyvillä Suomenkin horisontissa Lappia lukuun ottamatta. Aseman liikkuminen kuitenkin on sen verran nopeaa, että vaatii kunnollista kaukoputken käsittelytaitoa, jotta sitä voisi seurata muutamaa sekuntia pitempään.

Kaukoputkella ei myöskään näe ufoja, jos niillä ymmärretään avaruuden syvyyksistä kotoisin olevien muukalaisten avaruusaluksia. Sellaisia ei tiedetä koskaan maapallolla vierailleen päinvastaisista väitteistä huolimatta. Tähtien väliset etäisyydet ovat aivan liian pitkiä, että ne olisivat ylitettävissä millään ajateltavissa olevalla nopeudella, ei edes lähes valonnopeudella, ja millään ajateltavissa olevalla todellisella tekniikalla tai menetelmällä. Nämä rajoitukset koskevat niin ihmistä kuin mahdollisia avaruuden muukalaistakin. 

Sää

Hyvin yleinen harhaluulo on, että tähtikaukoputkella voisi nähdä pilvien lävitse. Tai ehkä kysymys on siitä, että ihmiset eivät vain kiinnitä huomiota tähtitaivaan näkymiseen – se kun ei oikein ota onnistuakseen keskikaupungin valoissa edes täysin kirkkaana iltana tai yönä. 

Pilvien läpi tähtitaivaalle ei tietystikään voi nähdä, vaan päinvastoin. Kaukoputkella havaitsemista haittaa tai jopa estää sellaisenkin vähäinen pilvisyys, joka ei vielä paljain silmin tai kiikarilla havaittaessa aiheuta suurtakaan haittaa. Ainoastaa kaikkein kirkkaimpia kohteita voidaan nähdä todella ohuiden cirrus-pilvien läpi.

Ilmakehän rauhattomuus (turbulenttisuus) aiheuttaa tähtien vilkkumista. Mitä huonompi keli sitä voimakkaammin ja ylempänä horisontista tähdet vilkkuvat. Huono keli merkitsee myös huonoa kuvan laatua kaukoputkella havaittaessa. Näin etenkin, kun havaittava kohde on lähellä horisonttia.

Kelin aiheuttaman huonon kuvanlaadun tunnistaa siitä, että keskitaivaalla olevat tähdet voi helposti tarkentaa ”neulan teräväksi” mutta horisontin lähellä oleva kohde ei tunnu tarkentuvan lainkaan. Lisäksi kohteen kuva näyttää ”hyppivän” tai ”kiehuvan” kuvakentässä, ja kohteen ylä- ja alareunassa näkyy värihajontaa.

Parempaan kuvanlaatuun

Vuorokauden ajoista aamuyö on ehdottomasti parasta havaintoaikaa kelin suhteen. Usein ei kuitenkaan viitsi kaivautua lämpimästä vuoteesta ja lähteä yöhön pakkaseen havaintojen tekemiseen. Tästä syystä useimmat havainnot tehdään iltayöstä, jolloin pitää nähdä hieman vaivaa paremman kuvanlaadun saamiseksi.

Ehkä tärkein toimenpide ennen havaintoja on viedä kaukoputki ulos jäähtymään. Sisällä lämpimässä säilytetyn kaukoputken lämpö alenee ympäristön lämpötilaan noin tunnissa tai parissa, jolloin kuvan laatua huonontavat putkivirtaukset heikkenevät ja katoavat kokonaan. Aika riippuu hieman kaukoputken koosta ja tyypistä, pienimmät kaukoputket jäähtyvät nopeammin kuin suuret. Kaukoputken jäähtymiseen kuluvan ajan voi hyödyntää esimerkiksi kaukoputkenjalustan suuntaamiseen, joka ei aina ole niitä nopeimmin tehtyjä valmisteluja.

Jos teet havaintoja pihalla, rakennusten yläpuolella on yleensä kerros erittäin turbulenttisia virtauksia. Tämä johtuu rakennuksista tulevasta lämmöstä ja tuulen aiheuttamista epätasaisista ilmavirtauksista. Rakennuksen yli havaittaessa kuvan laatu voi heiketä tästä syystä. Samasta syystä elokuussa kuuma asfaltti aiheuttaa ilman väreilyä ja keli huononee merkittävästi alkuillasta.