Kuinka harvinainen ”superkuu” todellisuudessa on?

"Superkuun" ja "hypokuun" välinen näennäisen koon ero
paljastuu valokuvaamalla. Kuvassa esitetyt etäisyydet
ovat toposentrisiä, eli Kuun ja havaitsijan väliset
todelliset etäisyydet kuvaus hetkellä.
Kuva © Kari A. Kuure.

Tänä vuonna ”superkuu” on ollut medioissa todellinen hype. Lähes kaikki mahdolliset tiedotusvälineet ovat asiasta uutisoineet. Uutisointi tosin on ollut hyvin rajallista ja jutut lähes toistensa kopioita. Tiedotusvälineiden mukaan tällä kertaa koettiin äärimmäisen harvinainen ilmiö, joka toistuu vasta 26.11.2034 (UT aikaa). Onko näin?, joten päätin sitä hieman tutkia!

Tällä kertaa ”superkuu”, eli täysikuun ja Kuun radan perigemiumin ajallinen ero oli vain hieman yli 2 tuntia. Tulevina vuosian ajallinen ero on jonkin verran pitempi, mutta vaikuttaako se ja kuinka paljon Kuun näkymiseen?

Asiaa täytyy tarkastella Maan ja Kuun välisen etäisyyden ja ennen kaikkea Kuun näennäisen koon huomioon ottaen. Koska etäisyys on pieni, niin myös havaitsijan paikka maanpinnalla vaikuttaa Kuun näennäiseen kokoon. Tästä päästään eroon jos lähtökohdaksi otetaan Maan ja Kuun välinen geosentrinen etäisyys ja tästä laskettu näennäinen koko. Näennäinen koko toteutuu havaitsijalle, joka näkee täysikuun keskitaivaalla, zeniitissä.

Helpoimmin tulevien vuosien välinen vertailu onnistuu taulukkomuodossa. Alla olevaan taulukkoon kokosin kaikki ne täysikuut, joiden näennäinen koko on yli 33 kaariminuuttia.

Päivämäärä	Geosentrinen etäisyys [km]	Näennäinen koko [kaariminuuttia]
14.11.2016	356 520	33,52
14.12.2016	359 447	33,24
3.12.2017	357 983	33,38
2.1.2018	356 602	33,51
31.1.2018	360 198	33,17
21.1.2019	357 715	33,40
19.2.2019	356 843	33,49
21.3.2019	360 768	33.12
26.11.2034	356 446	33,52

Taulukosta nähdään heti, että 2. tammikuuta 2018 ”superkuu” on aivan hyvin verrattavissa nyt marraskuussa esiintyneeseen. Kokoeroa on vain 0,01 kaariminuuttia, eli 0,6 kaarisekuntia. Kun ilmakehän aiheuttama erotustarkkuuden menetys, 1 kaarisekunti otetaan huomioon, eroa näiden kahden ”superkuun” välillä ei ole.

Sitten helmikuun 19. päivä vuonna 2019 tilanne on lähes sama, Kuun näennäisten kokojen ero on vain 0,03 kaariminuuttia eli 1,8 kaarisekuntia. Tämä ero on juuria ja juuri havaittavissa harrastajakaukoputkilla valokuvatessa, jos Kuu olisi zeniitissä. Muilla korkeuksilla ero peittyy ilmakehän turbulenssin aiheuttamaan erotuskyvyn heikkenemisen alle.

Jos tarkastellaan ”superkuun” havaitsemista ilman optisia apuvälineitä, niin silloin täytyy ottaa huomioon myös ihmissilmän erotuskyky. Kirjallisuudessa sille annetaan arvo 1 kaariminuutti. Todellisuudessa ainakin osalla ihmisistä on jonkin verran tarkempi näkökyky, mutta tarkastellaan ”superkuita” nyt tämän lukuarvon kannalta. Kaikki taulukossa esitetyt ”superkuut” ovat näennäiseltä kooltaan alle yhden kaartiminuutin sisällä samankokoisia.

Päätelmä on siis, että käytännössä ”superkuu” toistuu noin 14 kuukauden välein kahden tai kolmen täysikuun ryppäissä riippumatta siitä, mitä matematiikka kertoo. Kyseessä ei siis ole lainkaan harvinainen ilmiö, vaan hyvinkin tavallinen.

Superkuu maanantaina 14. marraskuuta

"Superkuu" on 14.11.2016.

Täysikuu näyttää tavallista suuremmalta ja kirkkaammalta maanantaina 14. marraskuuta noustessaan horisontista kello 16.29 Tampereen horisontin mukaan.  Nouseva Kuu näkyy halkaisijaltaan 14 % suurempalta ja noin 30 % kirkkaammalta kuin sellaisen täysikuun aikaan, jolloin se näkyy kaikkein pienimmältä ja himmeimmältä.  Eroa on vaikea huomata muistinvaraisesti, mutta jos olet joskus valokuvannut nousevaa täysikuuta, niin sään salliessa voit uusia valokuvaamisen samalla laitteistolla ja kuvia vertaamalla ero pitäisi olla selvä.

”Superkuu”^[1] jolla nimellä tämä suurikokoinen ja kirkas täysikuu tunnetaan, johtuu Kuun radan soikeudesta. Kuun rata on lähimmillään maapalloa 356 400 km ja etäisimmillään 406 700 km (geosentrisesti). Kuun rata kuitenkin muokkautuu jatkuvasti, joten tällä kertaa perigeumin geosentrinen etäisyys on 356 509 km.

Noin 14 kuukauden välein täysikuu on radan lähimmän pisteen, perigemiumin, läheisyydessä. Tällä kertaa ero näiden kahden tapahtuman välillä on vain hieman yli 2 tuntia, kello 13:36 Kuu on perigemiumissa ennen täysikuuta. Seuraavan kerran yhtä lähellä toisiaan täysikuun ja perigeumin ajankohta on 25. marraskuuta 2034.

Koska täysikuu ja perigeum eivät ole aivan radan samassa pisteessä, Kuun etäisyys poikkeaa hieman lyhimmästä mahdollisesta etäisyydestä. Tällä kertaa etäisyyttä täysikuun hetkellä on 356 520 km, eli noin 11 km perigeumia enemmän.

Jos tarkastellaan Kuun etäisyyttä toposentrisesti, eli havaitsijan kannalta, niin silloin tilanne muuttuu jonkin verran. Kuun ollessa perigeumissa kello 13.36 Kuu ei vielä ole horisontin yläpuolella. Etäisyys Kuuhun on 358 018 km. Täysikuu on kello 15.52, jolloin Kuu on edelleen horisontin alapuolella ja etäisyyttä on 356 970 km. Kuun nousu tapahtuu kello 16.29 jolloin etäisyyttä on 356 575 km. Etäisyys on lyhin 352 374 km, kun Kuu ylittää etelämeridiaanin seuraavan yönä kello 0.35. Kuun lasku horisonttiin tapahtuu seuraavana päivänä kello 9.02 ja etäisyyttä silloin on jo 357 245 km.

Kuun näennäinen koko riippuu Kuun todellisesta etäisyydestä. Perigemiumissa Kuun näennäinen koko on 33,38 kaariminuuttia, täysikuun aikaan 33,47’, noustessa 33,51’, etelämeridiaanin ylityksen tapahtuessa 33,91’ ja laskiessa 33,45 kaariminuuttia.

Alla olevassa taulukossa on nämä numerotiedot helpommin etsittävässä muodossa.

Lue lisää superkuusta artikkelista http://avaruusmagasiini.blogspot.fi/2013/06/mika-superkuu.html

Huomautukset

[1] ”Superkuu” käsite on pompannut suuren yleisön tietoisuuteen ja medioiden otsikoihin parin viimevuoden aikana. Tieteen kannalta tällä ei ole mitään merkitystä, mutta saadaanhan sillä revittyä isoja otsikoita ja luonnollisesti myös yleisön mielenkiinnon Kuun havaitsemiseen. Tämä jälkimmäinen asia on tietysti hieno juttu, sillä oman käsitykseni mukaan Kuu on aikatavalla aliarvostettu havaintokohde jopa tähtiharrastajien keskuudessa. Se, etenkin täysikuun aikaan, koetaan vain häiriötekijäksi ”hienompien” syvä taivaan kohteiden havaintoja tehtäessä. Onneksi tähtitieteellinen yhdistys Ursa on nostanut ”kissan pöydälle” ja kampanjoi Kuun havaitsemisen puolesta.

Täydellinen kuunpimennys

Pimentynyt Kuu voi näkyä punaisenruskeana piemmnyksen
syvimmän vaiheen aikana. 

Täydellinen kuunpimennys on nähtävillä syyskuun 28. päivänä aamuna. Pimennyksen alkaessa kello 4.08 Kuun on horisontin yläpuolella ja hyvin näkyvissä lounaisella taivaalla noin 20 asteen korkeudella pimennyksen alkaessa ja noin 11 asteen korkeudessa syvimmän pimennyksen aikaan.

Pimennyksen kulku on seuraava:

3.11.47 puolivarjopimennys alkaa
4.07.11 puolivarjopimennys on täydellinen ja täysvarjopimennyksen soittainen vaihe alkaa

5.11.10 täysvarjopimennys on täydellinen

5.48.16 pimennyksen puoliväli ja pimennys on syvin

6.23.05 täysvarjopimennyksen täydellinen vaihe päättyy

7.27.03 puolivarjopimennyksen osittainen vaihe alkaa
8.22.27 puolivarjopimennys päättyy

Kuu laskee horisonttiin Tampereen horisontin mukaan kello 7.32.

Tämänkertaiseen kuunpimennykseen liittyy sinällään merkityksetön yksityiskohta, mutta koska se tulee olemaan ”otsikko” tiedotusvälineissä, niin tulkoon mainituksi. Syyskuun 28 päivän täysikuu (kuunpimennykset tapahtuvat vain täysikuun aikaan) on niin sanottu ”superkuu” [1]. Tällä tarkoitetaan täysikuuta, joka näkyy Kuun ollessa ratansa lähimmän pisteen (perigemium) läheisyydessä. Kuun etäisyys voi superkuun aikana poiketa enintään 10 %  perigemiumista lyhimmän ja pisimmän etäisyyden välisestä erosta, eli Kuun täytyy sijaita enintään 361 430 km etäisyydellä Maasta. Tällä kertaa Kuun etäisyys maapallon keskipisteestä on 356 878,2 km (perigeum 356 400 km).

Kuun väri täydellisen pimennyksen syvimmän vaiheen aikana kiinnostaa tähtiharrastajia. Kuun väri johtuu auringonvalosta, joka suodattuu maapallon ilmakehän kautta. Jos maapallolla ei olisi ilmakehää, pimennyksen aikana Kuu olisi täysin pimeänä. Ilmakehän läpi suodattuva auringonvalon väri on punainen samasta syystä kuin auringonlaskut ovat punaisia; valon muut (lyhyemmät) aallonpituudet sirottuvat ja jäljelle jää pitkäaaltoinen punainen valo.

Ilmakehän kunto määrittää Kuun kirkkauden ja värin syvimmän pimennyksen aikana. Jos ilmakehässä on paljon pölyä, esimerkiksi tulivuorten tuhkaa, pimentynyt Kuu näkyy hyvin tummana, sillä pölyhiukkaset estävät myös punaisen valon ilmakehän läpäisyä sitä enemmän mitä enemmän pölyä on.

Kuun kirkkaudelle on kehitetty useita eri asteikkoja, mutta kaikkein yleisin käytössä olevista on Danjon asteikko. Asteikko on viisiportainen seuraavasti:

0  Erittäin syvä pimennys; Kuu ei juuri erotu taustataivaasta.

1  Kuu tummanharmaa tai ruskea. Kuun pinnan yksityiskohdat näkyvät hädin tuskin.

2  Kuu tummanpunainen tai ruosteenruskea. Päävarjon (umbra) keskiosa on tumma, vaikka reunasaattaakin olla kirkkaampi.

3  Kuu tiilenpunainen. Umbran reuna yleensä kirkas tai keltainen.

4  Kuu kirkas, väriltään kuparinpunainen tai oranssi. Umbrassa näkyy kirkas sininen reuna.

Kuun katseleminen ja valokuvaaminen pimennyksen aikana on turvallista [2]. Havaintovälineeksi omien silmien lisäksi kelpaavat kaikki kiikarit, kaukoputket ja kameran erilaiset optiikat. Kiikari olisi järkevä kiinnittää kamerajalustaan etenkin silloin kun samoja kiikareita käyttää useampi henkilö ja etenkin jos mukana on lapsia. Tällöin kiikareita ei tarvitse suunnata erikseen Kuuhun kiikarin vaihtaessa käyttäjää.

Jos haluat valokuvat kuunpimennystä, tarvitset yleensä järjestelmä- tai superzoomilla varustetun puolijärjestelmäkameran. Lisäksi tarvitset kamerajalustan ja etä- tai lankalaukaisimen. Kameran herkkyydeksi olisi valittava suhteellisen suuri ISO-arvo, esimerkiksi ISO 500 – 1250 voi olla sopiva, sillä täysin pimentynyt Kuu on suhteellisen himmeä kohde ja pienillä herkkyyksillä valotusaika kasvaa niin pitkäksi, että seuranta voi osoittautua välttämättömäksi. Seurannan tarve riippuu kuitenkin valotusajan lisäksi käytetyn optiikan polttovälistä. Kameran herkkyyttä ei kuitenkaan pidä valita tarpeettoman suureksi, sillä kyseessä on sähköinen vahvistaminen ja se vahvistaa myös kohinaa. Toisin sanoen, suuret ISO-arvot tuovat kennon kohinan näkyville kuvaan. Kuunpimennys etenee kuitenkin niin hitaasti, että useita eri herkkyyksiä voi kokeilla kunkin pimennysvaiheen aikana.

Kuunpimennys näkyy matalalla länsitaivaalla. Tämä antaa valokuvaajille mahdollisuuden sommitella kuvaan muutakin kuin pelkästään Kuun. Tällöin pitää käyttää joko lyhyttä tai enintään keskimittaista teleobjektiivia, jotta kuvakenttä olisi riittävän laaja esimerkiksi etualan mielenkiintoisille yksityiskohdille ja maisemalle. Samalla myös törmätään kuvan syväterävyysalueeseen: syväterävyys on kapea ja samaan kuvaan ei saa hyvin lähellä kameraa olevia kohteita ja Kuuta terävänä. Jos etualalla on jotakin yksityiskohtia, niiden tulisi olla teräviä ja pimentynyt Kuu taka-alalla ”pehmeä”.  Tosinkin päin voi kokeilla tai etsiä sopivaa sommitelmaa.

Nasa on julkaissut pdf-sivun pimennyksen yksityiskohdista. Se löytyy osoitteesta

http://eclipse.gsfc.nasa.gov/LEplot/LEplot2001/LE2015Sep28T.pdf

Huomautukset


[1] Superkuu käsite ei liity mitenkään tähtitieteeseen vaan on astrologi (=tähdistäennustaja) Richard Nolle'n vuonna 1979 lanseerama ja siihen liittyy uskomuksia siitä, että Kuun ja Auringon ollessa samalla linjalla vuorovesivoimat ovat niin voimakkaita, että ne aiheuttavat maanjäristyksisä ja tulivuorenpurkauksia tavallista enemmän ja neovat tavallista voimakkaampia. Sanomattakin on selvää, että mitään tieteellistä näyttöä väitteiden tueksi ei ole.

[2] toisin kuin Auringon katseleminen auringonpimennyksen aikana, jolloin tarvitaan riittävä suodatus.

Mikä superkuu?

Kuun näennäisen koon vaihtelu
etäisyyden muutoksesta johtuen on
luokkaa 12 %. Tätä on mahdoton havaita
muistinvaraisesti, mutta valokuvaamalla
samalla laitteistolla aina täysikuun
hetkellä, vertailun voi helposti tehdä.
Kuva Kari A. Kuure.

Medioissa on jälleen hypetetty – tällä kertaa superkuusta! Useimmissa jutuissa on kerrottu vain osa Kuun näkymiseen vaikuttavista tekijöistä, kuten Kuun sijainti maapalloa lähinnä olevalla radan osalla ja täydenkuun esiintymisestä samaan aikaan.

Täysikuuhun liittyy kuitenkin ilmiö, josta ainakaan minun silmiini tai korviini ei ole kantautunut yhtään mainintaa. Se on oppositioefekti, joka jo pelkästään selittää suurimman osan superkuuksi nimetystä ilmiöstä.

Kuun etäisyys vaihtelee sen kiertäessä Maata kerran kuukaudessa lyhimmän (perigemium) ja pisimmän (apogemium) etäisyyden välillä. Kuun etäisyys on lyhimmillään 356 400 km ja pisimmillään 406 700 km, keskietäisyyden ollessa 384 400 km [¹].

Kuun etäisyyden vaihtelu tuo mukanaan kaksi ilmiötä. Ensimmäinen on tietysti näennäisen koon vaihtelu. Lähimmillään ollessaan Kuun näyttäisi olevan noin 11–12 % suurempi kuin ratansa kaukaisimmassa pisteessä ollessaan. Toinen tekijä on, että täysikuu heijastaa auringonvaloa ja kun heijastava pinta on lähempänä, valaistus kasvaa tietysti jonkin verran, mutta ei vielä 30 %:a, kuten medioissa on kerrottu.

Suuremman kirkastumisen aiheuttaa oppositioefektiksi kutsuttu ilmiö, joka esiintyy jokaisen täysikuun aikana muutaman tunnin ajan. Efekti itsessään on helppo nähdä vaikkapa hiekkarannalla: katsottaessa myötävaloon (Aurinko katsojan selän takana) hiekka näyttää hyvin kirkkaalta verrattuna siihen, että katsottaisiin katsojan sivulla olevaa hiekkaa. Kirkastumisen saa aikaa varjojen siirtyminen hiekanjyvien taakse ja katsoja näkee vain täysin valaistunutta pintaa. Sivulle katsottaessa noin puolet nähdystä pinnasta on varjossa ja näin ollen selvästi himmeämpi kuin täysin valaistu pinta. Valokuvaamalla samalla valotusasetuksella molempiin suuntiin, voi ilmiötä tutkia hieman perusteellisemmin.

Kun oppositioefektin vaikutus lisätään Kuun näennäisen koon suurentumiseen ja heijastava pinnan siirtymiseen hieman lähemmäksi kuin keskimäärin, saataneen suunnilleen tuo medioissakin kerrottu 30 % kirkkauden kasvu. Tosin silloinkin pitää vertailukohtana pitää täysikuuta, joka tapahtuu apogemiumin aikoihin.

Tällä kertaa Kuun etäisyys oli lyhyimmillään täysikuun aikaan 23.6. kello 11.32 (geosentrisesti laskettuna), jolloin etäisyyttä oli 356 991 km ja Kuu näkyi (maapallon toisella puolella) 33,04 kaariminuutin kokoisena. Tampereella täysikuu laskennallisesti tapahtui vasta kolmisen tuntia myöhemmin. Jos asia ei aivan heti valkene, niin 3D-ajattelun harjoittaminen voi tuoda hieman valaistumista asiaan.

Mutta ja jotta asia ei olisi aivan näin yksinkertainen, täysikuun kirkkauden arvioinnissa täytyy ottaa huomioon ilmakehässä tapahtuva valon absorptio. Toisin sanoen, täysikuun näkyessä matalalla horisontin läheisyydessä, ilmakehä himmentää (ekstinktio) sitä (yl. minkä tahansa kohteen) merkittävästi, jopa 1,5 magnitudia. Tarkkaa arvoa on vaikea laskea, sillä muuttuvia tekijöitä on runsaasti.

Loppuyhteenvetona päättelen, että meillä Suomessa superkuu ei ole mikään ”super”, vaan hyvinkin tavallinen kesäinen täysikuu, joka sinällään on hieno, katsomisen ja valokuvaamisen arvoinen hämärässä kesäyössä.

Huomautus

[1] Kuun rata maapallon ympäri ei ole mitenkään helppo laskettava, sillä siinä tapahtuu useita hyppäyksenomaisia muutoksia. Niinpä ei olekaan ihme, että eri tietokoneohjelmat antavat monille Kuuhun liittyville tapahtumille hieman toisistaan poikkeavia arvoja ja ajanhetkiä. Tyypillinen virhe voi pienimmillään olla minuutin luokkaa, mutta esimerkiksi nousu- ja laskuajoissa voi hyvinkin suuria eroja tai virheitä. Usein ne riippuvat siitä, miten pitkän ja tarkan proseduurin ohjelmoija on ohjelmaan kirjoittanut. Olen jostakin saanut tiedon, että tarkin mahdollinen proseduuri Kuulle olisi 40-sivuinen. Vertailun vuoksi Jupiterin rata samalla tarkkuudella selviää yhden A4-kokoisen sivun proseduurilla.