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.

Schiaparelli näyttää räjähtäneen

MRO-luotaimen ottamat värikuvat laskeutumis-
luotaimen törmäyspaikasta ja laskuvarjosta.
Kuva ESA.

Euroopan avaruusjärjestön Schiaparelli-laskeutumisluotain näyttää räjähtäneen törmättyään Marsin pintaan 19. lokakuuta. Tällaiseen tulokseen ESA on tullut, tutkittuaan marraskuun 1. päivänä Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen ottamia värikuvia.

Värikuvat paljastavat vaaleita kappaleita putoamispaikan ympäristössä ja itse törmäyskohdasta lähtee säteittäisesti tummia juovia, joita tutkijat arvelevat räjähdyksen aiheuttamaksi nokivanoiksi ja siirtyneeksi pintamateriaaliksi. Tutkijat ovat siinä käsityksessä, että luotaimen jarrutus moottoreilla ehti kestää vain kolme sekuntia ennen törmäystä. Suunnitelmissa oli 30 sekunnin jarrutus, joten polttoainetta oli ehtinyt kulua vain noin 10 % joten tömäys 84 m/s nopeudella räjäytti kaiken käyttämättömän polttoaineen.

Noin 900 metrin etäisyydellä törmäyskohdasta etelään on laskuvarjo, jolla luotaimen vauhtia hidastettiin ennen rakettimoottoreiden käynnistystä. Se irrotettiin yhdessä takimmaisen lämpökilven kanssa suunnitelmien mukaisesti. Laskuvarjo putosi Marsin pinnalle ja lämpökilpi on ankkuroinut sen paikoilleen. Itse varjo lepattelee Marsin tuulten osuessa siihen.

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.

Uusi varoitusjärjestelmä varoittaa mahdollisesti vaarallisista asteroideista

Maan ohittaa lähietäisyydeltä päivittäin asteroidi, joka
voisi aiheuttaa suurtatuhoa törmätessään maapalloon.
Kuva Nasa.

Nasa on perustanut uuden varoitusjärjestelmän Jet Propulsion Laboratoryn Maata lähestyvien kohteiden tutkimuskeskukseen. 

Varoitusjärjestelmän ydin on Scout-tietokoneohjelma, joka laskee asteroidin radan ja varoittaa mahdollisista vaarallisista asteroidista lähes reaaliajassa. Scout on vielä testausvaiheessa mutta sen on suunniteltu siirtyvän täyteen toimintaan vielä tämän vuoden puolella.

Tietokoneohjelma saa tietonsa Minor Planet Centerin kokoamasta datasta ja se puolestaan kokoaa tietoja automaattisesti vähintään kolmelta automaattisesti toimivalta asteroidien havaitsemiseen erikoistuneelta observatoriolta. Järjestelmä voi tuottaa ennakkovaroituksen jo kymmenessä minuutissa törmäysvaarassa olevan uuden astroidin löytymisestä.

Dataa järjestelmään syöttää Steward Observatorio^[1], Spacewatch^[2]  ja Tenagra Observatoriot^[3]. Scout-järjestelmä keskittyy kaikkein pienimpiin ja maapalloa lähelle tuleviin asteroideihin, joiden koko on 5–25 metriä. Tälle hetkellä arvioidaan, että tämän kokoluokan asteroideista voidaan havaita vain 25–30 %. Tilanteen kuitenkin uskotaan paranevan siinä vaiheessa kun Chileen rakenteilla oleva Large Synoptic Survey Telescopes^[4] kytkeytyy järjestelmään. Tämän jälkeen tavoite, 90 % tunnistus yli 140 metrin asteroideista, uskotaan saavutettavan.

Asteroidit ovat vaikeita havaittavia

Pienet asteroidit, tai ehkä oikeammin suuret meteoroidit, ovat erittäin himmeitä kohteita. Ne havaitaan tyypillisesti korkeintaan muutama vuorokausi ennen kuin ne ovat maapallon lähietäisyydellä. Ehkä vakuuttavin esimerkki isohkosta meteoroidista saatiin helmikuussa 2013 jolloin Tšeljabinskiin  putosi noin 20 metrinen kappale. Se tuli täysin yllättäen auringonpuolelta, jolloin sen havaitseminen ennen maapallon ilmakehään iskeytymistä oli täysin mahdotonta.

Vaikka törmäysradalla oleva asteroidi havaittaisiinkin ennen törmäystä, aikaa ei ole kovinkaan paljoa käytettävissä määrittämään törmäyskohtaa tai edes harkitsemiseen mitä tehdä. Esimerkiksi vuonna 2008 lokakuussa tutkijat havaitsivat muutaman metrin kokoisen asteroidin tulevan kohti maapalloa. Asteroidi sai luettelotunnuksekseen 2009 TC3. Havainto tehtiin vain 19 tuntia aikaisemmin ennen sen saapumista maapallon ilmakehään. Radan määrittämiseen meni aikaa kuusi tuntia ja kivi mätkähti Maahan onneksi Nubian autiomaahan Sudanissa aiheuttamatta sen suurempaa vahinkoa. Suurakaupunkiin putoaminen olisikin ollut aivan toinen juttu.

Asteroidit ohittavat Maan lähietäisyydeltä joka päivä

Vain reilun Kuun etäisyydeltä Maan ohittaneen
asteroidin rata vie sen kauas Marsin radan ulkopuolelle. 

Mitä enemmän olemme tehneet havaintoja asteroideista, sitä turvattomalta alkaa olo tuntua. Päivittäin maapallon ohittaa 5–50 metrisiä kappaleita, etäisyyden ollessa yhdestä 25 kuun etäisyyteen. Tätä kirjoittaessani vain muutama tunti sitten maapallon ohitti asteroidi 2016 UR36 vain 1,3 kuun etäisyydeltä. Kokoa kappaleella on 6–26 metriä ja se löydettiin Pan-STARRS 1 teleskoopilla (Halekala, Havaiji) lokakuun 26 päivänä.

Oletko kiinnostunut maapallon lähelle tulevista asteroideista?

Internetissä on runsaasti teitoa lähiavaruuden asteroideista. Tieto on vain kovin hajanaista ja niiden ajantasaisuudesta ei ole juurikaan tietoa. Onneksi tilanne on muuttunut, sillä Minor Planet Center (IAU) julkaisee päivittäin ilmestyvää nettilehteä Daily Minor Planet^[5]. Sen voi tilata sähköpostiinsa lehden nettisivulta.  Lehden julkaiseman asteroiditiedotteen lisäksi, sähköpostitiedotteessa on linkki ajankohtaiseen nettiartikkeliin ajankohtaisista asioista, usein juuri asteroideihin liittyen.

Huomautukset

[1] Steward Observatorio on Arizona yliopiston ylläpitämä satavuotias observatorio, jossa käytetään 0,9 metrin ja 1,8 metrin teleskooppeja Kit Peakillä (Tucson, Arizona).

[2] Spacewatch Arizona yliopiston havainto-ohjelma, jonka avulla pyritään havaitsemaan pieniä asteroideja.

[3] Tenegra Observatoriot on yksityisen yrityksen omistuksessa olevia teleskooppeja. Tällä hetkellä käytössä olevat observatoriot sijaitsevat Etelä-Arizonassa (Rio Rico), Oregonissa, Norjassa ja Länsi-Australiassa.

[4] Large Synoptic Survey Telescopes teleskooppi tulee olemaan 8,4 metriä halkaisijaltaan. Sitä rakennetaan Cerro Pachón huipulle Pohjois-Chileen. Telskoppi varustetaan 3,2 gigapikselin kameralla jonka kuvakentän halkaisija on 64 cm. Kameran kuvapinta muodostuu 189 kpl 16 megapikselin sensoreista.

[5] http://www.minorplanetcenter.net/daily-minor-planet

Schiaparelli törmäsi tonttiin

Ennen ja jälkeen törmäyksen. Kuvat otettiin MRO-luotaimen

matalaresoluutioisella kameralla. 

Kuva NASA/JPL-Caltech/MSSS

Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ja venäläisen RosCosmos:n yhteishankkeen ExoMars suunnitelman ensimmäisen vaiheen Marsiin laskutumaan suunnitellun Sciaparellin-luotaimen kohtallo selkenee vähitellen. Nyt näyttää siltä, että laskeutuminen päättyi luotaimen rysähtämiseen Marsin pintaan melkoisella vauhdilla.

Schiaparellin laskeutumisaluetta on kuvattu Marsin kiertoradalla olevalla Mars Reconnaissance Orbiter -luotaimen matalaresoluutioisella kameralla. Kuvista on löytynyt uusia yksityiskohtia, joita siellä ei ole aikaisemmin ollut. Ensimmäinen yksityiskohta on noin 12 m kokoinen vaalea alue, jota ESAn insinöörit pitävät Schiaparellin laskuvarjona.

Laskuvarjosta pohjoiseen noin kilometrin verran on tumma sumea alue, jolla on kokoa 15×40 metriä. Tämän alueen on tulkittua olevan Schiaparellin törmäyskohta. Ilmeisesti luotain oli vapaapudotuksessa suunniteltua pidemmän matkan. Alun perin vapaa pudotusta oli vain parin metrin verran. Nyt arviot putoamisesta ovat, että se saattoi alkaa jopa 4 km korkeudelta. Törmäysnopeus on voinut olla jopa 80–90 m/s. On myös luultavaa, että luotain räjähti törmäyksessä.

MRO-luotaimen suurtarkkuuskameralla tullaan ottamaan alueesta tarkempia kuvia ensiviikon aikana. Lämpökilven putoamispaikkaa ei vielä ole löydetty, mutta sen uskotaan löytyvän ensiviikolla otettavista kuvista. Törmäyspaikka on noin 5,4 km länteen suunnitellun laskeutumisalueen keskeltä, joka on kooltaan 100×15 km ellipsi.

Aivan hukkaan Schiaparellin kokoamat tiedot eivät sentään joutuneet. Luotain radio mittausdataa reaaliaikaisesti laskeutumisensa aikana ja näitä tietoja tutkijat juuri nyt analysoivat.

ExoMars ohjelmaan kuuluva Trace Gas Orbiter on nyt 101 000 km x 3691 km kiertoradalla ja yhteen kierrokseen kuluu 4,2 vuorokautta. TGO toimii hyvin, sen instrumentit kalibroidaan lähiviikkoina ja ensivuoden maaliskuussa se aloittaan ilmajarrutusten sarjan, jonka tuloksen luotain lopulta pääsee noin 400 km korkeudessa olevalle ympyräradalle. Tieteelliset havainnot tutkimusohjelman mukaisesti aloitetaan vuoden 2018 keväällä, joskin kaikenlaista dataa sitä ennen luotaimesta kyllä saadaan.