Osittainen kuunpimennys torstai-iltana

Osittainen kuunpimennys on nähtävissä torstai-iltana 25.4.2013, jos sää vain sen mahdollistaa. Pimennys on kylläkin vain juuri ja juuri osittainen sillä todellisuudessa Kuu vain hipaisee Maan kokovarjoa. Osittaisen vaiheen pituus on vain hieman vajaa 27 minuuttia. Lisäksi vain Tampere–Turku-linjan itäpuolella koko pimennys on nähtävissä, muualla Kuu nousee jo pimentyneenä. Osittaisen pimennyksen vaihe nähdään kaikissa Pohjoismaissa (ei kuitenkaan Islannissa), Euroopassa, Afrikassa, Australiassa ja suuressa osassa Aasiaa. Vain Pohjois- ja Etelä-Amerikka ja Tyynimeri ovat alueita, joissa pimennystä ei nähdä.

 

Kuun puolivarjopimennys voi olla myös aivan hyvä havaintokohde silloin, kun puolivarjo himmentää Kuuta selvästi, kuten tässä kuvassa nousevan Kuun ollessa lähellä horisonttia. Kuva © Kari A. Kuure.

 

Pimennys alkaa puolivarjopimennyksellä kello 21.03.38, osittainen vaihe alkaa kello 22.54.08, pimennys on syvin 23.07.30 ja osittainen vaihe päättyy 23.21.02. Puolivarjopimennyskin päätyy jo perjantain puolella kello 01.11.26.

Puolivarjopimennys vähentää Kuun kirkkautta vain vähän, joten sen havaitseminen voi olla vaikeaa. Usein ainoa merkki puolivarjosta on hieman Kuun värisävyn muuttuminen punertavaksi, mutta sitäkin on ilman vertailukohtaa hieman vaikea havaita. Tässä vaiheessa pimentyminen erottuu selvimmin valokuvista.

Osittaisen vaiheen lähestyessä Kuun yläreuna tummuu selkeästi. Tässä vaiheessa pimennys onkin kaikkein selkeimmin nähtävissä. Valokuvatessa kameran asetukset tulisi pitää samoina (manuaalisäätö) koko pimennyksen ajan. Tällöin Kuun kirkkauden muutokset tulevat kaikkein selvimmin esille. Jos valotus tapahtuu automaattisesti, kameran automatiikka korjaa Kuun kirkkaudessa tapahtuvan muutoksen ja pimentymistä ei edes kuvista kovinkaan helposti voi todeta.

Kuviin voi myös keksiä jotakin pientä mielenkiinnon kohottajaa etualalle. Ihmiset havaitsemassa pimennystä on aina mielenkiintoinen aihesommitelma.

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.

 

 

Tähtiharrastajan kaukoputki: Katadioptriset kaukoputket

Katadioptrinen kaukoputki on nykyisin yksi yleisimmistä
tähtiharrastajien käyttämistä kaukoputkityypeistä.
Kuva Kari A. Kuure.

Nimitys ”katadioptrinen” saattaa olla monelle tähtiharrastajallekin tuntematon käsite, vaikka hänellä itsellään saattaa olla tähän kaukoputkiryhmään kuuluva laite käytössään. Nimitys merkitsee yksinkertaisesti kaukoputkea, jossa kuvan muodostamiseen käytetään peilejä ja korjaavia linssejä yhdessä. Tunnetuimmat tämän ryhmän kaukoputket ovat Schmidt-Cassegrain-, Maksutov- tai Maksutov-Cassegrain-kaukoputket, mutta muitakin ryhmään kuuluvia kaukoputkia on olemassa.

Katadioptrisuuteen voi törmätä myös kameroiden teleobjektiiveissa, jolloin usein niitä nimitetään peiliteleiksi. Erityisesti suhteellisen pitkän polttovälinsä ja edullisen hintansa vuoksi niitä käytetään luontokuvauksessa. Tähtivalokuvauksessa ne toimivat lyhyehkön kaukoputken tavoin ja ovat rakenteellisen kentäntasoituksen vuoksi jopa sopivampia valokuvaamiseen kuin varsinaiset kaukoputket.

Jos aivan tarkkana oltaisiin, niin jo aikaisemmin käsitelty perusrakenteinen Newton-kaukoputki kuuluisi myös tähän kaukoputkiryhmään, sillä siinäkin käytetään peilin lisäksi apupeiliä kuvan sijoittamiseen kaukoputken ulkopuolelle. Käytännössä perusrakenteista Newton-kaukoputkea ei kuitenkaan pidetä katadioptrisena kaukoputkena, sen sijaan korjauslinssillä varustetut Newton-kaukoputket kuuluvat tähän ryhmään.

Katadioptrisen kaukoputken perusrakenne koostuu pää- ja apupeilistä sekä korjaavasta linssistä. Pää ja apupeilit ovat yleensä pallopeilejä, jotka kuitenkin aiheuttavat koman lisäksi myös voimakkaan palloaberraation. Nämä korjataan korjauslinssillä, jolloin lopputuloksena on yleensä hyvälaatuinen kuva. Tällainen kaukoputki sopii myös valokuvaamiseen, mutta etenkin järjestelmäkameralla kuvattaessa kuvakentän tasoitusoptiikan käyttö on lopputuloksen kanalta välttämätöntä.

Schmidt-Cassegrain-kaukoputket (SC)

SC-kaukoputken toimintakaavio. Kaukoputkeen tuleva valo
kohtaa ensimmäiseksi korjauslinssin, sen jälkeen
pääpeilin ja apupeilin. Kuvan muodostus tapahtuu
pääpeilin takana.

Kaukoputkityyppi on hyvin yleinen tähtiharrastajien keskuudessa, sillä tarjolla on hyvin runsaasti erikokoisia ja vastaavasti hyvin monen hintaluokan laitteita. Loppujen lopuksi hyvin edullinen hankintahinta voi olla usein se ratkaisevin tekijä tämän kaukoputkityypin valintaan, vaikka laitteen optiset ominaisuudet ovat suhteellisen hyvät.

Kaukoputkessa on kolme optisesti toimivaa ja kuvan muodostamiseen osallistuvaa osaa. Pääpeili sijaitsee kaukoputken takaosassa ja korjaavaa, koko aukon käsittävä korjauslinssi on sen etupuolella. Pääpeilin ja korjauslinssin välissä, yleensä korjauslinssin keskelle kiinnitettynä, on apupeili, joka heijastaa pääpeilin kokoaman valon kaukoputken taakse pääpeilin keskellä olevan aukon kautta. Järjestelmä antaa suhteellisen pitkän polttovälin, vaikka kaukoputken fyysinen rakenne on lyhyt ja jämäkkä. Tyypillinen aukkosuhde on f/10.

Schmidt-korjauslinssi on suhteellisen ohut mutta
tehokas palloaberraation poistaja.

Schmidt-Cassegrain-kaukoputken korjauslinssi on linssiksi hieman erikoinen. Linssin keskiosa on hieman positiivinen ja reunaosa on hiottu negatiiviseksi. Linssi on kuitenkin sen verran ohut, että sisäpinnan kaarevuuksia on vaikea havaita.

Vaikka SC-kaukoputken muodostama kuva visuaalihavaitsijalle on erinomainen, valokuvaamisessa pitäisi käyttää kuvan kaarevuuden poistavaa optiikka. Ollakseen tehokas ja toimiva, kuvakentän oikaisulinssit on valmistettava jokaiselle kaukoputkityypille ja koolle erikseen. Tästä syystä on suositeltavaa hankkia vain kaukoputken valmistajan tarjoamia kuvakentän tasoittavaa optiikkaa jonkin verran korkeammasta hankintahinnasta huolimatta. Yleiskäyttöisiä kuvantasoitus optiikoita kyllä on tarjolla, mutta niiden ominaisuuksiin ennen ostopäätöksen tekoa on syytä kiinnittää erityistä huomiota. Vähintäänkin hankinta on tehtävä niin, että kaukoputken polttoväli ja aukko suhde on kentän tasoitulinssin valmistajan ilmoittamissa rajoissa.

Maksutow-Cassegrain-kaukoputket (MC)

MC-kaukoputken toimintaperiaate. Kaukoputkeen tuleva
valo kohtaa meniskus-korjauslinssin, heijastuu
pääpeilistä ja apupeilistä ja kuvan muodostus
tapahtuu pääpeilin takana.

Alkuperäistä Maksutow-kaukoputkea ei käytännössä valmisteta ainakaan kaupallisesti. Myynnissä olevissa malleissa kuva muodostetaan SC-kaukoputkien tapaan pääpeilin taakse. Tästä nimitys Maksutow-Cassegrain, vaikka tätä kaukoputkityyppiä usein kutsutaankin pelkästään maksutowiksi.

MC-kaukoputken kaikki optiset pinnat ovat pallopintoja. Korjaavan optiikan, joka on suhteellisen paksu (meniskus), pinnat myös ovat pallopintoja ja pintojen kaarevuussäde on sama kuin pääpeilin kaarevuussäde. Rakenteellisesti tarvittava apupeili hiotaan lähes aina korjauslinssin sisäpinnalle, jolloin apupeilin kaarevuussäde on kaksinkertaiseksi pääpeilin säteeseen verrattuina.

Meniskus-korjauslinssi aiheuttaa itsekin palloaberraation, mutta se on suuruudeltaan ja suunnaltaan pääpeilin palloaberraatioon nähden vastakkainen. Näin ollen virheet kumoavat toisensa ja kuvan laatu on erinomainen.

Maksutow-peilitele on erinomainen
väline tähtivalokuvauksessa
kuvakentän tasoituksen vuoksi.
Kuva Kari A. Kuure.

MC-kaukoputket ovat SC-kaukoputkia painavampia, joten niitä valmistetaan yleensä pienikokoisina. Yli 152 mm maksutoweja on vain harvalla valmistajalla valikoimissaan ja niiden listahinnat ovat selvästi korkeammat kuin vastaavan kokoisten SC-kaukoputkien. Tyypillinen aukkosuhde on f/10 – f/8 välillä.

MC-kaukoputken muodostama kuva on myös kaareva ja se tarvitsee kuvakentän tasoittajan. Kaikki mitä edellä kerroin SC-kaukoputken tasoittajasta, pätee myös maksutoweihin. Poikkeuksena on jo mainitut maksutow-tyyppiset teleobjektiivit, sillä niissä kuvakentän tasoitus tehdään rakenteellisena osana objektiivissa. Näin ollen nämä laitteet eivät tarvitse erillistä kentän tasoitusta ja soveltuvat tähtivalokuvaamiseen erinomaisesti.

Kuvavirheet

Katadioptristen kaukoputkien kuvavirheet ovat vähäiset. Komaa ei ole yleensä korjattu, mutta se on huomattavasti vähäisempää kuin Newton-kaukoputkissa. Katadioptristen kaukoputkien kuvakenttä on samaa suuruusluokkaa kuin Newton-kaukoputkienkin, jolloin katadioptristen kaukoputkien koma ei ole häiritsevä edes kaikkein laajimmilla kuvakentillä.

Katadioptristen kaukoputkien tarkentaminen tapahtuu pääpeiliä liikuttamalla. Pienissä kaukoputkissa tämä ei ole ongelma, mutta jo 250 mm kaukoputkissa se voi sitä olla. Pääpeilille tulee massaa merkittävästi joten sen liikuttelukoneisto joutuu lujille. Eri valmistajien erilaiset tekniset ratkaisut tuovat mukaan omat ominaisuudet. Usein pääpeilin liikkuminen voi olla ennakoimatonta ja peili liikahtaa odottamatta kaukoputken asennon muuttuessa. Tästä seuraa vähintään terävyysalueen muuttuminen, mikä voi olla erittäin kiusallista valokuvatessa. Niinpä valokuvaajan tulisikin varmistaa kuvan terävyys hyvin usein ja ainakin kohdetta vaihdettaessaan.

Eräät valmistajat varustavat kaukoputkensa lukitusmekanismilla, joka kiinnittää pääpeilin kyseiseen asentoon, eikä päästä sitä liikahtamaan vaikka kaukoputken asento muuttuisi. Käyttäjälle tämä näkyy valokuvatessakin terävämpänä kuvana vaikka tarkennus olisi tehty eri kohteeseen kuin mitä kuvat otetaan.

Pääpeilin asennon muuttuminen tuo pienen ongelman myös kaukoputken jalustan suuntaamiseen. Liikkuvan peilin optinen akseli ei nimittäin ole aina ortogonaalinen, siis 90° kulmassa deklinaatioakseliin nähden, vaan voi poiketa siitä useita kaariminuutteja. Tämä voi merkitä sitä, että kohde, jalustan huolellisesta suuntaamisesta ja etenkin goto-toimintoa käytettäessä, ei olekaan suuntauksen jälkeen kuvan keskellä. Kirkkaissa kohteissa tämä tuskin on mikään ongelma, kaukoputken suuntausta voi aina hieman muuttaa. Sen sijaan himmeitä kohteita kuvattaessa ensimmäisissä kuvissa kohde voi olla sijoittunut kuvakentän laitaan.

Katadioptristen kaukoputkien muodostama kuva on yleensä hyvä tai suorastaan erinomainen. Ongelmaksi saattaa muodostua pienehkö aukkosuhde (noin f/10), kapeahko kuvakenttä ja jonkin verran alentunut kontrasti. Kontrastin heikentyminen johtuu pääpeilin eteen sijoitetusta apupeilistä, jonka koko on vieläpä suhteellisen suuri (noin 30–35 % pääpeilin halkaisijasta). Näin ollen apupeili varjostaa merkittävällä osuudella pääpeiliä ja vähentää sen valonkeräyskykyä, mutta samalla olemassa olollaan kasvattaa kaukoputken difraktiota. Nämä yhdessä johtavat alentuneeseen kontrastiin.

Katadioptristen kaukoputkien kollimointitarve on yleensä suhteellisen vähäinen. Perinteisiä SC-kaukoputkia käyttöönotettaessa pitää tarkistaa kollimointi, mutta usein se on tehtaan jäljiltä erinomainen. Jos kaukoputkea kuljettaa paljon, kollimoinnin tarkistaminen on rutiininomainen toimenpide joka kerta kun kohteeseen tarkennetaan. Jos apupeilin varjo on symmetrinen kohteen muodostaman epäterävän kuvan suhteen, kollimointi on oikea; epäsymmetrisenä se on merkki kollimoinnin tarpeesta. SC-kaukoputken kollimointi tehdään apupeilin asentoa säätämällä.

Maksutow-Cassegrain-tyypisten kaukoputkille ei kollimointia tarvitse tehdä, ja niissä ei edes ole kollimonnin mahdollistavia säätöruuveja. Tässä suhteessa MC-kaukoputken käyttäjä pääsee vähällä työllä ja tämä kaukoputkityyppi onkin tässä suhteessa linssikaukoputkien kanssa samalla lähtöviivalla.

SC- ja MC-kaukoputket ovatkin suositeltavia vaihtoehtoja aloittelevalle tähtiharrastajalle lähinnä niiden helppokäyttöisyytensä ja edullisen hankintahintansa vuoksi. Lisäksi niitä on saatavissa kaikilta kaukoputkien valmistajilta, joilla on valikoimissaan vaihtoehtoja hyvin runsaasti. Kaukoputkien jälkimarkkinat ovat toimivia. Käytetty laite on suositeltava vaihtoehto ensimmäiseksi kaukoputkeksi, kunhan ensin itse toteaa myynnissä olevan laitteen kunnon.

Komeetta C/2013 A1 (Siding Spring)

Mars-planeetta. Kuva Nasa.

Maaliskuun 28. päivänä kirjoitin artikkelin mahdollisesti Marsiin törmäävästä komeetasta. Tässä artikkelissa syvennän hieman komeetasta saatuja tietoja.

Komeetan C/2013 A1 (Siding Spring) havaitsi ensimmäisenä Robert H. McNaught tammikuun 3. päivänä tänä vuonna. Komeetta oli kylläkin kuvattu jo joulukuun 8. päivänä 2012 Catalina Sky Survey havainto-ohjelman valokuviin. Marsiin törmäämisen havaitsi Leonid Elenin helmikuun 27., jolloin näytti siltä, että Marsin ohitus tapahtuisi noin 41 300 km etäisyydeltä Marsin keskipisteestä mitattuna. Pan-STARRS etsintäohjelman kuvista lokakuun 4. päivältä 2012 komeetta myös löytyi maaliskuu 3. päivänä, joten komeetan rata oli tunnettu jo 148 vuorokauden ajalta. Tässä vaiheessa komeetta oli vielä 7,2 au:n etäisyydellä Auringosta.

Komeetta C/2013 A1 (Siding Spring) etäisyys Marsiin tulee olemaan lyhin vuonna 2014 lokakuun 19. päivän iltana Suomen aikaa. Nyt kun havaintoja on kertynyt 185 vuorokaudelta (13.4.2013) komeetta ohittaa Marsin 107 712 km etäisyydeltä. Epävarmuus on edelleen suuri, joten laskennallisesti rata sijoittuisi johonkin 8 976–299 200 km väliin Marsin keskipisteestä. Etäisyys olisi lyhin kello 18.51 UT aikaa. Silloin Suomessa ollaan vielä kesäajassa, joten kello näyttäisi 21.51 aikaa.

Suurta mielenkiintoa on herättänyt kysymys siitä, mitä tapahtuisi Marsissa jos komeetta todella törmäisi Marsiin? Törmäys aiheuttaisi uuden kraatterin syntymisen, Marsin ilmakehään kohoaisi melkoinen määrä höyrystynyttä kiveä ja pölyä, jonka vaikutuksia on hieman hankala arvioida. Arviot vaihtelevat laaja-alaisesti lähes olemattomasta aina voimakkaisiin ilmastollisiin vaikutuksiin asti. Huomattavasti helpommin arvioitavissa on törmäyskraatterin koko.

Netistä löytyy laskuri (http://impact.ese.ic.ac.uk/ImpactEffects/), jolla kraatterin kokoa voi laskea, jos olettaa joitakin arvoja. Ensimmäinen näistä arvioista on etäisyys törmäyspisteeseen. Tämä voi valita mielivaltaisesti, sillä tuskin siellä kukaan on paikanpäällä katselemassa törmäystä. Valitaanpa arvoksi vaikkapa 100 km.

Seuraavakin arvo täytyy arvata, siinä kun tarvitaan törmäävän kappaleen koko. Komeetat ovat kooltaan yleensä muutaman kilometrin luokkaa, joten voimme hyvänä arvauksena heittää tähän kohtaa vaikkapa 3 km. Komeettojen tiheys on pieni, onhan suurin osa aineesta vesijäätä. Siihen on sekoittuneena jonkin verran kevyempiä ja herkemmin haihtuvia kaasuja mutta vastapainoksi myös kiviaineista pölyä. Joten arvioidaan komeetan tiheydeksi sama kuin vedellä, siis 1 000 kg/m³.

Ratalaskelma antaa komeetalle Marsin kohtaamisnopeudeksi 56 km/s.

Edetään laskentakoneen syötössä kohtaan iskeytymisen kulmasta. Ratalaskelma on jonkin verran epävarma, mutta todennäköisyys sille, että komeetta meneekin Marsin ohi, on hyvin suuri. Tästä voimme tehdä sen päätelmän, että jos komeetta törmää Marsin pintaan, niin iskeytymiskulma tulisi olemana hyvin pinnan suuntainen. Näin ollen 5° voisi olla aika lähellä totuutta.

Lopuksi laskentakone haluaa tietää, millaiseen maastoon komeetta törmäisi. Marsin pinta on mitä ilmeisimmin tiheydeltään maapallon sedimenttikiveä vastaavaa, joten valitaan se. Muut vaihtoehdot olisivat olleet vesi tai kiteytynyt kallio kuten basaltti tai graniitti. Tämän jälkeen laskenta voidaan käynnistää.

Tulokset ovat suuntaa antavia Maassa, joten Marsissa ne eivät voi olla sen tarkempia, pikemminkin päinvastoin, johtuen Marsin paljon pienemmästä koosta ja massasta.

Vapautuva energia olisi noin 5,3 biljoonaa tonnia TNT-räjähdettä. Maassa vastaavia törmäyksiä esiintyisi kerran kymmenessä miljoonassa vuodessa. Mars-planeettaan vaikutukset olisivat hyvin minimaalisia, joten sen radalta suistumista (tarkemmin ratamuutosta) ei tarvitse pelätä!

Kaavio törmäyskrraaterien muodonmuutoksesta
törmäyksen jälkeen. Kuva on artikkelista Gareth S. Collins,
H. Jay Melosh ja Robert Marcus: Earth Impact Program:
A Web-based computer program for caculating
the regional environmental consequences of
a meteoroid impact on Earth. Artikkeli on julkaistu
Meteoritics & Planetary Science 40, Nr 6, 817–840 (2005)
lehdessä.

Törmäyskraatterin koko olisi noin 13,2 km ja syvyys 4,67 km. Tällaisena kraatteri ei kuitenkaan säily, vaan heti kun lämpö- ja painevaikutus katoavat, kraatterissa tapahtuu muodonmuutoksia. Sen reunavalli romahtaa sisäänpäin ja kraatteri laajenee 18,6 km kokoiseksi. Kraatteri mataloituu reunavallien täyttäessä sitä ja lopulliseksi syvyyseksi tulisi noin 713 metriä. Rakenteellisesti kraatteri olisi kompleksi, jossa on keskusvuori ja reunat terassimaisia.

Törmäys tuottaisi sulanutta ja höyrystynyttä kiveä noin 11 km³ verran. Noin puolet tästä kiviaineksesta putoaisi kuitenkin kraatteriin ja sulakivikerros muodostuisi noin 81 metrin vahvuiseksi. Toinen puoli leviäisi heitteenä kraatterin ympäristöön kymmenien tai satojen kilometrin etäisyyteen saakka.

Marsin ja Maan väliset erot niin rakenteessa, koossa kuin ilmakehän tiheydessä ovat niin suuria, että laskurin antamat tiedot eivät ole kovinkaan tarkkoja. Jokainen voi itse käydä tekemässä vastaavat laskelmat ja lukea seurauksista – maapallolla!

Avaruus, ihmiskunnan pelastusko?

Siirtokunnat Kuussa ja Marsissa voivat

olla ihmiskunnan pelastus.

Kuva Kari A. Kuure.

Stephen Hawking on lehtitietojen mukaan esittänyt ajatuksen, että ihmiskunnan ainoa pelastus tulevilta uhkilta on siirtokuntien perustaminen Kuuhun, Marsiin tai muualle aurinkokuntaamme ja myöhemmin lähitähtien sopiville eksoplaneetoille. Uutinen sinällään ei ole uutinen, sillä Hawking on tällaisia lausuntoja antanut ennenkin.

Ajatuskaan ei ole ainutlaatuinen, sillä siirtokuntia on esiintynyt sci-fi-kirjallisuudessa ja -elokuvissa jo genren ensi-ilmaantumisesta lähtien. Lähtemättä ruotimaan syvällisemmin lehtien toimitusten aivoituksia ja ”uutisten” ponnahtamista säännöllisesti 25 vuoden välein otsikoihin (jokainen voi tehdä analyysinsä itse), tarkastelun kohteeksi otan siirtokuntien tarpeellisuuden.

Ihmiskunnan pelastuminen siirtokuntien avulla johtaa tietysti siitä ajatuksesta, että maapallolla ihmiskuntaa uhkaa totaalinen tuho väistämättä jossakin vaiheessa tulevaisuudessa. Hawking katsoo tämä ajan koittavan lähimmän tuhannen vuoden aikana, sillä ihmisen ympäristöään pilaava vaikutus kumuloituisi kestämättömäksi tällä aikavälillä. Luultavasti Hawking varoittaisi myös muista ihmiskuntaa uhkaavista vaaroista, jos vain kykenisi sairaudeltaan kommunikoimaan nopeammin.

Vielä varmempi ihmiskuntaa uhkaava tekijä kuin ympäristön tuhoutuminen, on maapallon lähettyvillä kiertävät asteroidit. Kirjoitin aiheesta tässä blogissani jo aikaisemmin. Kymmenistä- tai sadoistatuhansista asteroideista joku tulee törmäämään varmasti maapalloon pitkällä aikavälillä. Oortin pilvestä lähtöisin olevien komeettojen laita voi olla vielä uhkaavampi; jonakin yönä joku tähtiharrastaja tai automaattinen etsintäkaukoputki (PanSTARRS, ISON jne.) panee merkille himmeän pilvimäisen kohteen lähestyvän aurinkokunnan sisäosia.

Näin käy tosielämässä kymmeniä kertoja vuodessa. Ne ovat komeettoja, jotka lähestyessään erittäin soikeilla radoillaan aurinkokunnan sisäosia, saavat vesihöyrystä ja pölystä ympärilleen koman ja hieman myöhemmin pyrstön. Muutaman kerran vuosikymmenessä komeetan koko ja etäisyys maapallosta ovat sellaisia, että komeetta tulee näkyväksi myös paljain silmin. Tänä vuonna (2013) näin on käynyt jo yhden kerran ja odotukset ovat suuret joulukuussa näkyvän ISON-komeetan suhteen, jota on jo nyt kuvattu ”vuosisadan komeetaksi”.

Kaavio esittää tapahtuneiden
sukupuuttoaaltojen esiintymistä
ja niiden voimakkuutta hävinneiden
lajien osuutena kaikkien
ennen sukupuuttoa elossa
olleiden lajien määrästä.
Asteikon pykälien väli on noin
5 %. Kuten kaaviosta havaitaan,
sukupuuttoon kuolemisia
tapahtuu kaiken aikaa, sillä
nollaa ei esiinny lainkaan. Lähde: David Raup ja
J.John Sepkoski /
Lawerence Berkeley National Lab.

Joskus tulevaisuudessa tilanne voi olla toisenlainen. Lähestyvän komeetan rataa laskettaessa havaitaankin hyvin pian, että komeetta on törmäyskurssilla maapallon kanssa, eikä vain vaarattomalla ja näyttävällä vierailulla aurinkokunnan sisäosissa.

Tarkistuslaskelmat ja uusien havaintojen avulla tehdyt uudet ratalaskelmat vahvistavat tulevan törmäyksen tapahtuvan viimeistään neljän kuukauden kuluttua. Lisähavainnot kertovat lähestyvän komeetan kooksi viitisen kilometriä ja törmäysnopeudeksi 50 km/s. Siis aivan toista luokkaa kuin helmikuinen Tseljabinskin asteroidi.

Törmäyskurssilla olevan kappaleen koko, nopeus ja aika rajoittavat torjuntaan käytettävissä olevat keinot vähiin. Toisin sanoen, torjuntakeinoja ei ole! Törmäys tapahtuu, ja sen seuraukset ovat ihmiskunnalle tuhoisia. Jos joku onnistuisikin itse törmäyksestä selviämään, niin maapallolla tapahtuvat ilmastolliset muutokset pitävät huolen siitä, että ihmiskunnan tie on saanut päätepisteensä. Näin on käynyt muille eläimille aikaisemmin ja tutkijat ovat määritelleet yksittäisen nisäkäslajin olemassaolon pituudeksi keskimäärin viitisen miljoonaa vuotta. Ihminen ei tule tekemään tästä mitään poikkeusta, ellei se keksi keinoa, jossa "kaikki munat eivät ole samassa korissa".

Tässä tulee mukaan kuvaan se siirtokunta-ajatus, kuka sen sitten lieneekään ensimmäisenä keksinyt. Maapallolla tapahtuvat olosuhteiden muutokset eivät tietystikään vaikuttaisi Kuussa ja Marsissa olevien siirtokuntien olemassa oloon. Jos niissä olisi riittävä populaatio, ihmiskunta voisi uudistua ja muuttaa takaisin tuhon jälkeen, kun ilmastolliset muutokset ovat palauttaneet maapallon elinkelpoisiksi.

Se mitä Hawking ja muut tutkijat pyrkivät viestittämään esittämällä erilaisia skenaarioita maapallon tulevaisuudesta on, että nykyisen ihmiskunnan pitäisi valmistautua tulevaan tuhoon. Ensimmäinen tehtävä on tietysti ryhtyä siirtokuntien perustamiseen, ensin Kuuhun ja sen jälkeen Marsiin. Teknisesti olemme niin edistyneitä, että toimivat siirtokunnat molemmissa paikoissa olisivat mahdollisia noin sadan vuoden kuluessa. Noin kahden sadan vuoden kuluessa siirtokuntien väestöpohja alkaisi olla riittävän suuri uudistaakseen maapallon asuttamisen tarvittaessa.

Törmäävä asteroidi tai komeetta ei ole ainoa ihmiskuntaa uhkaava vaara, vaan on paljon välittömämpiäkin uhkia.  Uhkakuvien lista tuntuu tutulta: ydinsota, tappavat tautiepidemiat, ympäristön tuhoutuminen, äärimmäinen ilmastonmuutos (joka ei välttämättä ole lämpenemistä), supertulivuoret ja monet muut uhkat voivat taannuttaa ihmiskunnan kivikaudelle tai tuhota sen kokonaan. Jälleen kerran siirtokunnat voivat olla ainoa keino ihmiskunnan totaalisen häviämisen estämiseksi. ”Tarttis tehdä jotain!”