perjantai 20. maaliskuuta 2020

Kevätpäiväntasaus 2020

Tänään on kevätpäiväntasaus eli Aurinko siirtyy vuotuisessa liikkeessään eteläiseltä taivaanpallon puoliskolta pohjoiselle. Kevättasauksen päivämäärä on eri vuosina välillä 19.-21.3., vuonna 2020 Auringon siirtymä tapahtuu 20.3., noin 5.50 aamulla.

Periaatteessa päivän ja yön pitäisi olla kaikkialla maailmassa yhtä pitkiä tasauspisteen ajankohtana, mutta tarkasti ottaen näin ei ole, vaan keväällä tämä hetki on muutamaa päivää ennen kevättasausta, syksyllä taas muutama päivä syystasauksen jälkeen. Tämä johtuu lähinnä Maan ilmakehän valoa taittavasta vaikutuksesta, joka saa kohteet näkymään hieman todellista suuntaansa korkeammalla taivaalla. Enemmän tästä aiemmassa blogikirjoituksessani.

Auringon rata taivaanpallolla leikkaa taivaanpallon ekvaattorin kevättasauspisteessä, josta käytetään samaa symbolia kuin Oinaan tähtikuviosta ja horoskooppimerkistä. Englannin kielessä pisteestä käytetään usein nimitystä First Point of Aries, suomenkielisen Wikipedian Aries-pistettä en muista muualla nähneeni. Miksi yhteys Oinaan tähtikuvioon, kun Aurinko on tänään Kalojen tähtikuviossa, siinäkin lähempänä Vesimiestä kuin Oinasta?

Kevättasauspiste sijaitsee nykyään (sininen nuoli) Kalojen tähtikuviossa, melko lähellä Vesimiestä. Hipparkoksen aikoihin se sijaitsi Oinaan tähtikuvion reunassa (punainen nuoli). Punainen katkoviiva on ekliptika eli eläinrata, joka on Auringon vuotuinen rata taivaanpallolla. Alkuperäinen kuva, johon lisäsin nuolet: Torsten Bronger Creative Commons

Nimi vie meidät yli 2000 vuoden taakse menneisyyteen, suuren kreikkalaisen tähtitieteilijän Hipparkhoksen aikoihin. Tuolloin kevättasauspiste sijaitsi Oinaan tähtikuviossa, sen läntisessä reunassa lähellä Kaloja. Auringon siirtymä Oinaan tähtikuvioon osui lähelle kevättasausta, tästä nimitys First Point of Aries.


Maan akselin prekessio. Robert Simmon, NASA, GSFC.

Mutta miksi kevättasauspiste sitten vaeltaa taivaalla? Tämä johtuu Maan pyörimisakselin kieppumisesta eli prekessiosta. Syynä tähän liikkeeseen on Auringon ja Kuun vetovoimien vaikutus muodoltaan hieman pallosta poikkeavaan Maahan.

Pyörimisakseli osoittaa taivaannavan suuntaan, tällä hetkellä taivaannapa on noin asteen päässä Pohjantähdestä. Hipparkoksen aikoihin tilanne oli kuitenkin toinen, silloin pohjoisen taivaannavan lähellä ei ollut yhtään kirkasta tähteä. Joissakin antiikin lähteissä mainitaankin, että pohjoissuunta määritettiin tähtitaivaalta käyttäen kahta tähteä, Pohjantähteä ja samassa Pienen karhun tähtikuviossa olevaa Kochabia.


Pohjoisen taivaannavan liike prekession vaikutuksesta. Taivaannapa on nyt lähellä Pohjantähteä, mutta Hipparkhoksen aikoihin sen lähellä ei ollut yhtään kirkasta tähteä. Wikimedia Commons: Tau'olunga CC BY-SA 2.5

Maapallon akselin hyrräliike tarkoittaa taivaannavan liikkeen lisäksi myös sitä, että kevättasauspiste siirtyy pitkin eläinrataa eli ekliptikaa, joka on Auringon näennäinen rata taivaalla. Näennäisellä tarkoitan tässä yhteydessä sitä, että kyseinen liike on oikeastaan heijastuma Maan rataliikkeestä Auringon ympäri. Täysi kierros Maan akselin hyrräliikkeessä ei ole kovin lyhyt aika, se vie noin 25 800 vuotta. Vaikka ilmiö vaikuttaakin pieneltä, sen havaitseminen onnistuu ilman moderneja mittausvälineitä - prekession löysi jo aiemmin mainittu Hipparkhos. Hän vertasi omia havaintojaan tähtien sijainnista reilut sata vuotta aiemmin tehtyihin ja huomasi koordinaattien muuttuneen systemaattisesti.

Hupaisa seuraus prekessiosta on se, että horoskooppimerkit ovat nykyään suunnilleen yhden merkin verran pielessä verrattuna Auringon sijaintiin taivaalla. Oma merkkini on Neitsyt, mutta syntymäni hetkellä Aurinko oli Leijonan tähtikuviossa.

Auringon näkymistä on seurattu eri kulttuureissa ympäri maailmaa. Monien esihistoriallisten monumenttien on osoitettu luultavasti liittyvän Auringon liikkeen havaitsemiseen, toimien maanviljelyyn ja rituaalien järjestämiseen liittyvänä kalenterina.

keskiviikko 18. maaliskuuta 2020

Kun Mars oli asutettu



Marsilaiset tarkkailemassa Maan asukkaita. Helsingin kuvalehden kuvitusta vuodelta 1909.

Takavuosina uskottiin elämän olevan yleistä koko maailmankaikkeudessa, sitä oletettiin olevan muillakin aurinkokunnan kappaleilla kuin Maassa. Kuuluisa tähtitieteilijä William Herschel, joka vuonna 1781 löysi Uranuksen, ehdotti jopa Auringon olevan asuttu kuuman kaasukerroksen alla!

Tällaisia asioita pohti myös suomalainen Edvard Engelbert Neoviuksella, kun hän vuonna 1875 julkaisi kirjan Vår tids största uppgift. Siinä hän esitti varsin huikean suunnitelman yli 20 000 sähkölampun sijoittamiseksi korkealle vuorelle yhteydenpitoon Marsin oletettujen asukkaiden kanssa. Neovius oli pohdiskeluissaan myös tekniikan eturintamassa, sillä tuossa vaiheessa keinotekoiset valaisimet olivat lähinnä kokeilujen asteella (Neovius käytti ilmeisesti ilmaisua ”galvaniska ljusapparater”), Edisoninkin ensimmäinen hehkulamppua koskeva patenttikin rekisteröitiin vasta 1878. Neoviuksen kirja herätti aikoinaan sen verran huomiota, että se käännettiin myös saksaksi, ranskaksi ja venäjäksi, ei kuitenkaan suomeksi.

Neovius ei tyytynyt vain epämääräiseen visioon, vaan hänellä oli hyvinkin yksityiskohtainen suunnitelma lähetettävän viestin sisällöstä. Seuraava lainaus on Raimo Lehden kirjasta Leijonan häntä, jossa selitetään laajemminkin Neoviuksen ajatuksia: ”Kirjansa loppuosassa Neovius selostaa yksityiskohtaisesti viestiä, jonka hän on suunnitellut valomerkkien avulla Marsiin lähetettäväksi. Viestin perusidea on seuraava: Ensin rakennetaan aritmetiikan yksinkertaisimmista käsitteistä, kokonaisluvuista, peruslaskutoimituksista ja järjestysrelaatioista rakennelma. Tämä laajennetaan seuraavaksi sisältämään alkeisgeometriaa, muodollisen logiikan operaatioita ja lopuksi Aurinkokuntaa sekä viestin lähettävää ihmistä koskevaa reaalitietoa.” Neovius oli siis hyvin samoilla linjoilla kuin SETI-projektin pioneerit lähes vuosisata myöhemmin!

Marsin näkyvyys vaihtelee suuresti oppositiosta toiseen. Kuva Lowellin kirjasta Mars (1896, toinen laitos).
Kun Maa ja Mars kiertävät radoillaan Auringon ympäri, nopeammin liikkuva ja lyhyempää rataa kiertävä Maa ohittaa Marsin noin 780 päivän välein. Tällöin Mars näkyy vastakkaisessa suunnassa kuin Aurinko ja on lähellä Maata. Tälle asetelmalle käytetään nimitystä oppositio. Marsin rata poikkeaa huomattavasti ympyrän muodosta, tämän johdosta sen etäisyys Maasta vaihtelee suuresti oppositiosta toiseen ollen lyhimmillään 56 miljoonaa kilometriä, pisimmillään taas vähän yli 100 miljoonaa kilometriä. Vuonna 1877 oli yksi parhaista oppositioista, jolloin sen pinnanmuodot olisivat poikkeuksellisen hyvin havaittavissa.

Schiaparellin Mars-kartta vuodelta 1877.


Kun oppositio pari vuotta myöhemmin koitti, monet tähtitieteilijät ja tähtitieteen harrastajat (1800-luvulla ero käytettävissä laitteissa ei ollut vielä niin suuri kuin nykyään) tekivät havaintoja Marsista. Suurinta huomiota herättivät italialaisen Giovanni Schiaparellin havainnot, jotka hän julkaisi kartan muodossa seuraavana vuonna. Schiaparelli havaitsi Marsin pinnalla suoria kapeita piirteitä, joista hän käytti italian sanaa canali, joka voi tarkoittaa niin keinotekoista kun luonnollistakin muodostelmaa. Oikea englanninkielinen käännös olisi ollut channel (esim. The English Channel), mutta se käännettiin sanalla canal, joka tarkoittaa nimenomaan keinotekoista kanavaa. Vaikka useimmat saman opposition aikaan Marsista havaintoja tehneet eivät moisia piirteitä havainneet, niin nämä eivät saaneet läheskään vastaavaa huomiota. Tämä johtui siitä, että Schiaparelli oli jo tuolloin hyvin arvostettu aurinkokunnan tutkija, osa vähän epämääräisempiä havaintopiirroksia tehneistä amatöörejä.

Marsin kartta Flammarion kirjasta La planète Mars et ses conditions d'habitabilité, 1892.


Havainnot Marsista saivat muiden planeettojen asukkaita pohtineiden mielikuvituksen suorastaan laukalle. Vaikka Schiaparelli ei alunperin esittänyt suorien linjojen olevan keinotekoisia, monet muut tutkijat ja etenkin lehdistö ja suuri yleisö tekivät tämän johtopäätöksen. Ehkä eniten Mars-huumaa levittivät hyvin vaikutusvaltainen tähtitieteen popularisoija Camille Flammarion ja itseoppinut amerikkalainen tutkja Percival Lowell.

Lowellin Mars-piirroksessa näkyy monimutkainen kanavien verkosto (Lowell, Mars 1896, toinen laitos).

Lowell perusti Arizonan Flagstaffiin observatorion nimenomaan Mars-tutkimuksia varten. Hän ja hänen yhteistyökumppaninsa julkaisivat sillä tekemiensä havaintojen perusteella hyvin yksityiskohtaisia karttoja Marsista, kartoissa kanavat näkyivät usein kahtena rinnakkaisena viivana. Viivat muodostivat myös eräänlaisen verkoston solmukohtineen. Lowell levitti karttojaan ja ajatuksiaan Marsin sivilisaatiosta kirjoittamissaan yleistajuisissa kirjoissa.


Kaikki tutkijat eivät kuitenkaan kanavia nähneet, vaikka heidän käytössään oli vastaavan tasoisia tai parempi kaukoputkia kuin Lowellilla. Lowell puolustautui sillä, että ehkä kaikilla ei ollut yhtä tarkka näkö kuin hänellä, toisaalta Flagstaffin sijainti korkealla vuoristossa mahdollisti paremmat havainto-olosuhteet kuin lähempänä merenpinnan tasoa. Kirjoissa ja lehtiartikkeleissa suorastaan korostettiin Lowellin ja hänen kilpailijansa William Pickeringin havaintojen vaatimaa karskia, lähes herooista, löytöretkeilijämeininkiä. Tämän lisäksi piirrosten ja karttojen yksityiskohtaisuus loi myös vaikutelman suuresta tarkkuudesta.

Lowellin vuoden 1908 kirjassa Mars As the Abode of Life kanavaverkostot muuttuivat yhä monimutkaisemmiksi. Tässä teoksessa Lowell esittää myös yksityiskohtaisia vertailuja havaitsemansa kanavaverkoston ja ihmisten rakentamien verkostojen, kuten rautatielinjojen, välillä.

Mutta epäilijöitä siis riitti. Esimerkiksi William Pickeringin veli Edward Pickering, tähtien spektroskopian uranuurtaja ja Harvardin observatorion johtaja, oli raivoissaan siitä, että hänen pikkuveljensä haaskasi Andeille suuntautuneella matkalla arvokasta havaintoaikaa tekemällä piirroksia Marsista! 

Kreikkalainen Eugené Antoniadi oli aluksi innostunut Flammarionin kirjassa olleista kanavakartoista niin paljon, että oli valmistanut niiden avulla pallokartan Marsista. Tekemällä enemmän havaintoja itse, hän kuitenkin alkoi epäillä kanavien todellisuutta. Hän teki sarjan kokeita, joissa hän osoitti ihmismielen voivan luoda illuusion kuvassa, joka oikeasti koostui eri kokoisista läiskistä (tämä ei kuitenkaan estänyt häntä piirtämästä Merkuriuksesta karttoja, jotka perustuivat jokseenkin yhtä paljon mielikuvitukseen).


Hugo Gernsbackin Electrical Experimenter -lehdessä esitettiin visio siitä, miten marsilaiset voisivat kanaviaan rakentaa.
Epäilyksiä herätti myös se, että eri havaitsijoiden samalla havaintogeometrialla piirtämät kuvat kanavista saattoivat erota suurestikin yksityiskohdiltaan. Ja vuonna 1911 uutisoitiin marsilaisten rakentaneen kaksi jättimäistä kanavaa kahdessa vuodessa, näin paljon näytti kanavarakenne muuttuneen edellisestä oppositiosta. 1900-luvun alussa suurin osa tähtitieteen ammattilaisista olikin epäilevällä tai kielteisellä kannalla kanavien suhteen.

Havainnot kanavista olivat melkein pelkästään ihmissilmällä kaukoputken läpi tehtyjä. Suomalaisessakin lehdistössä tietoja, joiden mukaan kanavat oli saatu kuvattua Lowellin observatoriossa. Lehdissä ja kirjoissa julkaistut valokuvat olivat kuitenkin melkoista suttua, mikä sai Lowellin puolustautumaan, että kanavat näkyivät paremmin alkuperäisillä negatiiveilla. Valitettavasti läheskään kaikki eivät voineet niilläkään kanavia erottaa. Kysymys jäi tältä osin ratkaisematta myös siksi, että tuon aikaisella tekniikalla valotusajat olivat sen verran pitkiä, että ilmakehän aiheuttamat häiriöt sumensivat kuvia, periaatteessa paljain silmin pystyi erottamaan lyhtyaikaisen rauhallisuuden hetkinä pienempiä yksityiskohtia, kuin valokuviin oli mahdollista ikuistaa.

Marsilaiset varokaa! Täältä tulee T.A. Edison!

 Sensaatiomaisten lehtijuttujen ohella Marsin kanavien herättämä huuma inspiroi populaarikulttuuria. H.G. Wellsin klassikkoromaanissa War of the Worlds (1898) marsilaiset hyökkäävät Maahan, tästä Orson Wellesin ”uutislähetyksen” muotoon tekemä kuunnelma herätti pienimuotoista paniikkia vuonna 1938. Tätä paniikkia tosin liioiteltiin huomattavasti tuonaikaisessa lehdistössä. Garrett P. Servissin Edison’s Conquest of Mars (1898) käänsi asetelmaan tavallaan päälaelleen. Kirjassa tuolloin elossa ollut Thomas Alva Edison ja muut Maan merkkihenkilöt käynnistävät vastahyökkäyksen ja valloittavat Marsin!

Marsilaiset olisivat epäilemättä halunnet ostaa Kirkin saippuaa.

Ehkä hienoin kuvaus Marsin asukkaista oli kuitenkin Edgar Rice Burroughsin Barsoom-sarja, jonka ensimmäinen teos Princess of Mars ilmestyi vuonna 1912. Siinä John Carter siirtyy Marsiin eli Barsoomiin eräänlaisella teleportaatiolla. Marsin alhaisemman painovoiman ansiosta hänestä tulee supersankari, joka tietenkin pelastaa prinsessa Dejah Thorisin ja menee hänen kanssaan naimisiin. Se, että prinsessa muiden barsoomilaisten tavoin munii munia, ei millään tavalla hidasta heidän lisääntymistään.

Olikohan kappaleen A Signal From Mars (1901) tekijä Raymond Taylor kuullut Neoviuksen ajatuksista?

Hubble-avaruusteleskoopin kuvassa Marsista ei kanavia näy. (NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), J. Bell (ASU), and M. Wolff (Space Science Institute))

Tiedeyhteisön kanavia kohtaan tuntema mielenkiinto alkoi hiipua viimeistään Lowellin kuoleman jälkeen 1916. Tosin vielä 50-/60-lukujen vaihteessa esitettiin, että jotkut Marsin pinnalla havaitut vuodenaikojen kuluessa vaihtelevat piirteet voisivat liittyä kasvillisuuteen. Viimeistään luotainlennot kuitenkin osoittivat, että Mars oli hyvin eloton kappale, jos siellä on elämää, niin se lienee mikrobien kaltaista ja todennäköisesti syvemmällä maaperässä, vai pitäisikö sanoa marsperässä.

Luovaa ja vähän villiäkin mielikuvitusta käytetään kuvaillessa ja kuviteltaessa eksoplaneetoilla vallitsevia olosuhteita. Voin kuvitella Lowellin, Antoniadin ja Neoviuksen myhäilevän jossakin kaukana...

Lähteitä ja lisälukemista

Ginström, Martin: blogikirjoitus På bibliotekets hyllor: Vår tidsstörsta uppgift
Karttunen, Hannu: Vanhin tiede
Lane, K. Maria D.: Geographies of Mars
Lehti, Raimo: Leijonan häntä
Rooney, Anne: Mapping the Universe