Ihminen ja Kuu

Vähenevä Kuu aamuyöllä 24.7. (Pertti Rautiainen)

Kuu kiertää täyden kierroksen Maan ympäri 27,3 vuorokaudessa, mutta koska Maan ja Kuun muodostama järjestelmä kiertää samaan aikaan Auringon ympäri, aika täysikuusta seuraavaan on vähän pidempi, 29,5 vuorokautta. Kuun liikkeeseen liittyvää jaksollisuutta on seurattu jo jääkauden aikana ja se toimi myös ensimmäisten kalenterien pohjana. Myöhemmin kehitetyssä aurinkokalenterissakin on edelleen kuukausi mukana, joskaan ei enää Kuun vaiheisiin sidottuna.

Kuun synnyttämät vuorovedet liikuttavat meriä ja jopa maankuorta – entä ihmistä? Toisin kuin usein väitetään, Kuun vaiheilla tai sijainnilla taivaalla ei näytä olevan suoraa vaikutusta ihmisen toimintaan tai fysiologiaan. Meidän kohdallamme vuorovesivoimien fyysisen vaikutuksen voi unohtaa, sillä Kuun vetovoima ei merkittävästi muutu ihmisen kokoisen kappaleen alueella. Liikkuvat vesimassat ovat sitten kokonaan toinen juttu.

Kuu on vaikuttanut etenkin aiempina aikoina ihmiseen valonsa kautta. Täysikuun aikana on helpompi liikkua öiseen aikaan ulkona, tätä ovat käyttäneet hyväkseen metsästäjät, rikolliset, salaseurat ja rakastavaiset. Kuun vähän kaksijakoinen maine liittyy osin tähän. Kuu ei ole omavaloinen kappale, vaan se heijastaa Auringon säteilyä. Se ei ole kovin tehokas heijastamaan saamaansa valoa, täysikuunkin tarjoamassa valossa maisema näyttää väriköyhältä, vähän aavemaiselta, ja varjoihin voi helposti kuvitella yhtä jos toista. Kuun valaisema maisema onkin kauhuelokuvien vakiokuvastoa. 

Lähes täysikuu. (Pertti Rautiainen)

Vuorovesivoimien vuoksi Kuun pyöriminen akselinsa ympäri ja sen kiertoliike Maan ympäri ovat lukkiutuneet: Kuu kääntää meihin aina saman puoliskonsa. Meiltä näkymättömiin jäävä etäpuoli ei ole mikään Kuun pimeä puoli, vaan se saa auringonvaloa siinä missä meihin kääntynyt lähipuolikin. Meihin kääntyneellä puolella Kuuta näkyy paljain silmin tummempia ja vaaleampia alueita, on olemassa pari kivikautista piirrosta, jotka mahdollisesti esittävät näitä piirteitä.

Aristoteleen filosofiassa Kuu on muodoltaan täydellinen pallo, jonka kiertorata tai sfääri erotti kahta erilaisia lakeja noudattavaa osaa maailmasta. Kuun tummat alueet olivat hänellekin tutut, mutta hän piti niitä ilmeisesti jonkinlaisena pintakuviona. Eräät muut antiikin oppineet puolestaan ehdottivat kyseessä olevan Maan merien ja mantereiden heijastumisen peilin tavoin toimivasta Kuusta – käsitys siitä, että Kuu ei ole omavaloinen on siis hyvin vanha.

 

Roomalainen Plutarkhos kirjoitti Kuun kasvoista ja oli sitä mieltä, että tummat alueet olivat rotkoissa ja laaksoissa olevia varjoja. Noin tuhat vuotta sitten elänyt arabioppinut al-Haitham puolestaan esitti Kuun paitsi heijastavan auringonvaloa, niin myös varastoivan ja lähettävän sitä uudelleen. Hän esitti tummien piirteiden vastaavan alueita, joiden kyky tehdä näin oli huonompi.

1500-luvun alussa Leonardo da Vinci teki piirroksia Kuusta. Hän kritisoi näkemystä tummista piirteistä Maan pinnanmuotojen heijastumana: jos näin olisi, niin miksi Kuun piirteet näyttävät oleellisesti samanlaisilta riippumatta siitä, missä suunnassa näemme sen taivaalla? Noin sata vuotta Leonardon jälkeen teki William Gilbert Kuusta kartan, jossa hän nimesi joitakin tummia piirteitä, nämä nimet eivät kuitenkaan jääneet käyttöön.

Ensimmäiset kaukoputken avulla tehdyt piirrokset Kuusta teki Thomas Harriot kesällä 1609. Hän ei kuitenkaan julkaissut niitä. Seuraavana vuonna Galileo esitteli kaukoputkella tekemiään tutkimustuloksia yleistajuisessa kirjassaan Sidereus Nuncius, Tähtimaailman sanansaattaja. Kuuta käsittelevässä osuudessa hän kuvailee taivaankappaletta, joka on kaikkea muuta kuin Aristoteleen filosofian sileä pallo: Kuussa oli vuoria, pyöreitä kraattereita ja monenlaisia muita piirteitä.

Galilein Kuuta koskevat havainnot oli jokaisen helppo toistaa kaukoputken avulla, eikä katolinen kirkkokaan puuttunut hänen tutkimustensa tähän puoleen. Jesuiittaoppinut Riccioli julkaisi vuonna 1651 kirjan Almagestum Novum, jonka kuukartassa käytetty nimistö on pohjana nykyisellekin. Häntä aiemmin kuukartat julkaisseiden Langrenuksen ja Heveliuksen ehdottamat nimet, joista monet vastasivat tuon ajan merkkihenkilöitä, jäivät kuriositeeteiksi.

Ricciolin kuukartta teoksesta Almagestum Novum.

 

Riccioli hylkäsi ptolemaiolaisen version maakeskisestä järjestelmästä, mutta hän ei hyväksynyt myöskään kopernikaanista aurinkokeskistä järjestelmää. Niiden sijaan hän suosi Tyko Brahen ehdottamaa mallia, jossa planeetat kiersivät Aurinkoa, joka puolestaan kiersi Maata. Ricciolin avarakatseisuutta osoittaa se, että hän nimesi Kuun näyttävimpiä kraattereita paitsi oppi-isänsä Tykon, niin myös Kopernikuksen ja Keplerin mukaan. Itse asiassa hän sijoitti Kuuhun merkittävän osan kreikkalaisista, arabialaisista ja muista oppineista.

Leonardo da Vinci oli pitänyt Kuun kirkkaita piirteitä merinä, Galilei puolestaan oli sitä mieltä, että tummat piirteet voisivat olla veden peittämiä. Jälkimmäinen käsitys elää Ricciolin käyttöön ottamassa nimistössä, Kuusta löytyvät mm. Mare Crisium (Vaarojen meri), Mare Imbrium (Sateiden meri) ja Mare Tranquillitatis (Rauhallisuuden meri). 

Moni oppinut oli myös sitä mieltä, että Kuussa täytyi olla kasveja ja eläimiä, ehkä myös älyllistä elämää. Väittipä Franz von Gruithuisen vuonna 1822 havainneensa kaupungin lähellä Schröterin kraatteria! Vähitellen kuitenkin yleistyi näkemys Kuusta elottomana ja kaasukehättömänä kappaleena. Mutta voisiko ihminen käydä Kuussa? Kirjallisuudesta löytyy kuvauksia kuumatkoista jo antiikista lähtien, siellä ovat käyneet mm. kreikkalaisen kirjailija Lukianoksen sankarit, Cyrano de Bergerac ja seitsemän veljeksen Simeoni. 1900-luvulla nämä fantasiat muuttuivat todellisuudeksi.

Lähteet

Galileo Galilei, Sidereus Nuncius

Raimo Lehti, edellisen kirjan esittelevän osan luku Kuu ennen Galileita

David Whitehouse, Kuun elämäkerta

Kuun synty ja vaikutus maapalloon

Kuu kameran taltioimana (Pertti Rautiainen).

Lauantaina 20.7. tulee kuluneeksi 50 vuotta siitä, kun ihminen ensimmäisen kerran laskeutui Kuun pinnalle. Mutta miten Maan uskollinen seuralainen on syntynyt ja mikä on sen vaikutus maapalloon ja sen elämään?

Nykyisin suosituimman käsityksen mukaan Kuu syntyi noin 4,5 miljardia vuotta sitten, kun suunnilleen Marsin kokoinen kappale, jolle on annettu nimi Theia, törmäsi alkumaapalloon. Törmäyksen jälkeen Maata ympäröi räjähdyksessä singonneesta materiasta muodostunut kiekko, josta syntyi vähitellen Kuu. Tämä malli selittää useita Maan ja Kuun yhteneväisyyksiä ja eroja, esimerkiksi sen, että vaikka Maan ja Kuun kivien isotooppikoostumus on samanlainen, niin Kuun keskitiheys on paljon alhaisempi kuin Maan. Yksinkertaistetusti Kuu syntyi lähinnä Theian ja Maan vaipoista, Maan raskaimmat alkuaineet olivat jo suurelta osin päätyneet ytimeen. 

Kuun vaikutuksista Maahan tutuin ovat vuorovedet: vuoksiaalto nousee kahdesti vuorokaudessa. Tämä tapahtuu paitsi samalla puolella Maata kuin Kuu, niin myös vastakkaisella puolella. Kuu on meitä niin lähellä, että sen aiheuttaman vetovoiman suuruus eroaa merkittävästi Maan eri osissa: Kuuta lähempänä olevassa osassa vetovoiman aiheuttama kiihtyvyys kohti Kuuta on suurempi kuin maapallon keskipisteen kohdalla, toisaalta vastakkaisella puolella se on taas vähäisempi kuin Maan keskipisteessä. Jos Kuun aiheuttamasta kiihtyvyydestä kussakin Maan pinnan pisteessä poistetaan Kuun aiheuttama kiihtyvyys Maan keskipisteessä, niin jäljelle jää vain vuorovesivoiman aiheuttama kiihtyvyys (kts. oheinen kuva).

Kaavakuva vuorovesivoiman aiheuttamasta kiihtyvyydestä. Vedenpinta nousee paitsi Kuun puoleisessa osassa maapalloa, niin myös vastakkaisella puolella (Pertti Rautiainen).

Vuorovesillä on voinut olla ratkaiseva vaikutus siihen, että elämä siirtyi merestä maalle: rannikon vuorovesivyöhykkeessä elävät kasvit ja eläimet jäivät kahdesti vuorokaudessa kuiville, mikä edisti erilaisten selviytymismekanismien kehitystä päätyen lopulta siirtymään pois merestä. Voisiko muuten Maan kaltaisella planeetalla, jolta puuttuu massiivinen seuralainen, tapahtua vastaava siirros? Toki Auringon vetovoimaankin liittyy vuorovesivoima, mutta Auringon suuremmasta etäisyydestä johtuen sen voimakkuus on paljon pienempi.

Varhaisvaiheessa Kuu kiersi Maata paljon nykyistä lähempänä ja Kuun nostattamat vuorovesivoimat olivat paljon nykyistä voimakkaampia. Niiden ansiosta Kuun pyörimis- ja kiertoajat ovat lukkiutuneet, Kuu kääntää meihin aina saman puoliskonsa. 

Maan pyörimisen johdosta vuorovesiaalto edistää verrattuna Kuun sijaintiin. Wikimedia Commons: AndrewBuck CC BY-SA 3.0

Maan pyörimisen ansiosta vuoksiaalto edistää verrattuna Kuun sijaintiin (kts. kuva), tämä jarruttaa Maan pyörimistä ja samalla Kuu etääntyy Maasta. Fysiikan kielellä Maan pyörimiseen liittyvää liikemäärämomenttia siirtyy Kuun rataliikkeeseen. Nykyään Kuu etääntyy Maasta keskimäärin 3,8 cm vuodessa. Tämä on mitattu lähettämällä lasersäteitä astronauttien Kuuhun asentamiin peileihin. 

Kuun vetovoimalla on voinut olla vuorovesivyöhykkeen ohella toinenkin ratkaiseva vaikutus Maan elämään, sillä se stabilisoi Maan akselikallistuman (suhteessa Maan ratatasoon) vaihtelut melko kapealle välille, noin 22 - 24,5 astetta. Tätä suurempi akselikallistuman arvo tarkoittaisi nykyistä isompaa eroa vuodenaikojen välillä, millä olisi mahdollisesti epäsuotuinen vaikutus elämän kehitykseen. Suuret muutokset akselikallistuman arvossa ylipäänsä puolestaan muuttaisivat rajusti ilmastoa.

On myös esitetty, että ilman Kuuta Maassa ei esiintyisi laattatektoniikkaa, ts. kuuttomana planeetallamme ei olisi lainkaan mantereita. Laattatektoniikalla on myös monenlaisia vaikutuksia maapallon ilmakehään ja ilmastoon, joten sitäkin kautta massiivinen Kuu voi olla olemassaolomme kannalta välttämätön. Vaikka tiedämme Linnunradassa olevan paljon muita tähtiä kiertäviä eksoplaneettoja, niin kuinka monella on vastaava kiertolainen kuin meillä? 

Kuu onkin keskeisessä roolissa ns. harvinaisen maan hypoteesissa, jonka esittäjät Peter Ward ja Donald E. Brownlee ovat väittäneet monimutkaisen elämän synnyn olevan hyvin poikkeuksellinen tapahtuma. Riippumatta siitä, ovatko he oikeassa, kiertolaisemme on joka tapauksessa kiehtova ja vaikuttava taivaankappale.

Lähteitä

Karttunen et al., Tähtitieteen perusteet
Ward, P. & Brownlee, D.E., Rare Earth
Whitehouse, D., Kuun elämäkerta
Kuuta ja Milankovichin syklejä käsittelevät englanninkieliset Wikipedia-artikkelit