Tähtitaivas on minulla aika oleellinen osa luontokokemusta talvisin. Koska pimeä tulee silloin aikaisin, tähtiä pääsee ihailemaan jo iltalenkillä koiran kanssa.
Aika usein tähtitaivasta silloin katselenkin – siis jos pilvet eivät ole esteenä. Nehän tuppaavat etenkin loppusyksyllä olemaan tässä riesana. Se kun on vuoden pilvisintä aikaa täällä päin. Kevättalvi on sitten onneksi yleensä kirkkaampaa säiden osalta.
Itse olen onnekas, koska saan asua paikassa, jossa tähtiä pääsee ihailemaan melkein koko komeudessaan. Vaikka taivaanrannassa onkin Joensuun kaupungin ja valtatie 6:n aiheuttamaa valosaastetta, niin silti pystyn näkemään Linnunradan. Tuosta valosaasteesta kirjoitinkin jo aiemmin täällä blogissa, joten en siihen sen enempää enää palaa. Vaikka mieli tekisikin.
Tässä tarinassa keskityn tähtiin. Ja vähän kyllä muuhunkin taivaalla näkyvään. Sitten tarkoituksenani on myöhemmin tehdä toinen artikkeli, jossa käsittelen tähtitaivaan kuvaamista.
Avaruuden käsittämättömät mittasuhteet
Tähtiä on taivaalla aika valtava määrä. Paljain silmin pimeässä paikassa niitä voi havaita meilläpäin ehkä noin tuhat. Joka on häviävän pieni osuus siitä määrästä, joka tiedetään olevan olemassa.
Kuten sanoin, pystyn näkemään paljain silmin Linnunradan kotipihalla. Sehän on meidän osa meidän omaa galaksiamme. Näen kuitenkin senkään tähdistä vain pienen osan. Kaiken kaikkiaan Linnunradassa lienee 500 000 miljoonaa tähteä.
Valokuvaamalla pystyn niistä saamaan näkyville hiukan suuremman osan kuin paljain silmin. Mutta silti vain häviävän pienen osan.
Mutta mistä sitten tiedämme, että paljonko niitä tähtiä on, jos emme voi Linnunradastamme laskea? Tässä laskutehtävässä meitä auttavat toiset galaksit. Niitä nimittäin riittää.
Täällä meillä Suomessa olen itse onnistunut näkemään paljain silmin toisen galaksin. Andromedan. Ja kaukoputkella ja valokuvaamalla olen tunnistanut joitain kymmeniä muita ilman sen kummempaa paneutumista asiaan. Eli niitä on siellä. Ja itse asiassa havaintojen mukaan niitä on maailmankaikkeudessa paljon. Ja jokaisessa on tähtiä paljon. Voidaan arvioida, että tähtiä on maailmankaikkeudessa ainakin miljoona miljoona miljoona miljoonaa (= iso luku, jossa on edessä 1 ja perässä 24 nollaa!)
Toisten galaksien havainnointi on itse asiassa jossain mielessä helpompaa kuin oman galaksimme. Täällä kun joudumme olemaan paikallaan yhdessä nurkkauksessa ja tyytymään siihen, mitä lähellä näkyy. Vähän kuin yrittäisi saada selville miltä talo näyttää, mutta ei saa muuta kuin istua yhdessä huoneessa paikallaan tekemässä havaintoja.
Mutta noita galakseja kun on paljon ja ne ovat eri asennoissa, niin voimme vertailla isoa joukkoa galakseja eri suunnista. Ja tehdä sen perusteella johtopäätöksiä siitä, miltä oma galaksimme näyttänee. Toki hyödyntäen samalla myös näitä suoria havaintoja omasta Linnunradastamme.
Koska ne muutkin galaksit ovat yhtä valtavia kuin omamme – ja osa jopa paljon suurempia – mutta näkyvät silti hyvin pieninä ja himmeinä, niin ne ovat kaukana. Otetaan tähän vähän vertailua: Minä ajan vuodessa autolla noin 35 000 kilometriä. Valo kulkee sekunnissa noin 300 000 kilometriä. Eli matkan, jonka ajan autolla noin 8.5 vuodessa.
Meitä lähin tähtihän on Aurinko. Sen etäisyys meistä on noin 150 000 000 kilometriä. Eli sieltä valo tulee maahan reilussa kahdeksassa minuutissa. Seuraavaksi lähin tähti on Proxima Centauri, jonka etäisyys maasta on noin 40 208 000 000 000 km, eli noin 40 208 miljardia kilometriä. Tähän matkaan valoltakin kuluu jo vähän yli neljä vuotta. Siksi sanotaankin, että etäisyys on reilut neljä valovuotta. Tämä etäisyyden mitta siis kertoo, että kuinka pitkä aika valolta kuluu kyseiseen matkaan. Ja tämä on usein käytetty mitta tähtitieteessä.
Valon nopeus on nykytietämyksen mukaan suurin mahdollinen nopeus. Ja jos lähetämme matkaan vaikka avaruusaluksen, niin sen nopeus on tätä pienempi. Kauimmaksi maasta päässyt ihmisen tekemä avaruusalus on Voyager 2. Vaikka se onkin jo kaukana Maasta, on senkin etäisyys ”vain” noin 23 miljardia kilometriä, vaikka se on tehnyt matkaa jo 45 vuotta.
Ja tämä matka siis vain lähimpää tähteen. Muut tähdet ovat kauempana. Paljain silmin näkyvät tähdet ovat joidenkin kymmenien tai satojen valovuosien päässä. Eli hyvin lähellä tätä meidän paikkaamme Linnunradassa. Sen halkaisija kun on jo 100 000 valovuotta.
Kuten totesin, pystyn näkemään Andromedan galaksin paljain silmin. Tai oikeastaan paljain silmin vain sen kirkkaan keskustan sellaisena kuin hieman epätarkka tähti. Andromedan galaksi kyllä on taivaalla reilusti suuremman näköinen; se peittää itse asiassa täysikuuta suuremman alueen taivaalta. Mutta sen himmeämpien reunan osien näkemiseen vaaditaan joko kaukoputken. Tai sitten siitä voi ottaa valokuvan.
Andromedan galaksi on jonkin verran suurempi kuin oma Linnunratamme. Ja sen etäisyys meistä on noin 2.5 miljoonaa valovuotta. Eli se valo, jonka minä tallensin valokuvaan, lähti liikkeelle jo 2.5 miljoonaa vuotta sitten.
Ja sitten on valtavat määrät galakseja, joiden etäisyys on tuhansia miljoonia valovuosia. Niistä lähtevä valo, jonka esimerkiksi Hubble teleskooppi on kuvannut, on siis joissain tapauksissa lähtenyt liikkeelle ennen kuin meidän omaa Aurinkoa on edes ollut olemassa.
Tähdet näyttävät suunnan
Taivaalla olevat tähdet ovat aina jo ammoisista ajoista lähtien helpottaneet ihmistä löytämään oikean suunnan. Osa tästä ”oikeasta suunnasta” on ollut silkaa ennustamista, mutta osa sitten ihan tietoon perustuvaa.
Meillä täällä pohjoisella pallonpuoliskolla on siitä hyvä asema, että maapallon pyörimisakseli osoittaa melko lailla kohti selkeästi erottuvaa tähteä taivaalla. Eli kyseessä on Pohjantähti. Niin kuin tuosta joskus kuvaamastani videosta näkee, Pohjantähti pysyy aika lailla paikoillaan taivaalla.
Tarkkaan ottaen Pohjantähti ei osoita täsmälleen Maan pyörimisakselin suuntaan. Mutta riittävän tarkasti esimerkiksi suunnan ottamista varten. Mutta jo tähtivalokuvauksessa käytettäessä tähtiä seuraavaa jalustaa, on tämä pieni poikkeama huomioitava, jos haluaa saada tähdet näteiksi pisteiksi eikä vain epämääräisiksi viivoiksi.
Koska Pohjantähden suunta pysyy paikoillaan, niin se on tarjonnut hyvän keinon tunnistaa, missä suunnassa on pohjoinen. Toki tämä kompassin korvike toimii vain pimeällä, pilvettömällä kelillä. Mutta samalla sen korkeus horisontista kertoo katselijalle, millä leveyspiirillä hän parhaillaan on.
Muiden tähtien liike onkin sitten hiukan monimutkaisempi, mutta silti säännöllinen. Ja se voidaan laskea ja taulukoida. Ja tätä onkin käytetty tuon Pohjantähden korkeuden lisäksi apuna tähtitieteeseen perustuvassa niin sanotussa astronomisessa navigoinnissa. Eli navigoinnissa tähtien avulla.
Käytännössä on katsottu, mihin aikaan joku tietty tähti nousee horisontin yläpuolelle. Ja kun vertailukohtana käytetään jonkun tunnetun leveyspiirin aikaa – vaikka Greenwichin, joka on standardi nollas pituuspiiri – niin on voitu selvittää sijainti. Tämä siis vaatii hyvän kyvyn mitata aikaa. Siksi aikanaan navigoinnissa tärkeimmät työkalut olivat: sekstantti, jolla mitata kohteen korkeus horisontista, tarkka kello, tähtikarttataulukot, kyky laskea, ja tietysti ne tähdet.
Itse en ole navigointia tehnyt tähtien avulla sen tarkemmin. Mutta hyvin usein tulee katsottua kuitenkin se pohjantähden suunta.
Pohjantähti ei itse asiassa ole aina ollut Maan akselin suunnassa. Maapallo pyörii kuin hyrrä, ja sen akseli kääntyy samalla tavalla pyöriessä. Siten akselin suunta suhteessa tähtiin muuttuu hitaasti. Esimerkiksi vuonna 13727 Maan akseli osoittaa Lyyran tähtikuvion kirkaan Vega-tähden suuntaan.
Tähti, mutta mikä niistä?
Itse siis katselen tähtiä mielelläni vaikka koiran kanssa lenkillä. Nehän eivät itsessään ole mitään kovin erikoisia, näkyvät vain pisteinä, joilla on erilaiset kirkkaudet. Ja aavistuksen toisilla erilainen väri.
Mutta ne yksittäiset pisteethän muodostavat ihmisten mielessä kuvioita. Ja taivaalta onkin nimetty tähtikuvioita. Ja nimet perustuvat siihen, mitä ihmiset kuvittelevat näkevänsä. Esimerkiksi Otava on osa Ison Karhun tähtikuviota. Ja kyllä pimeässä paikassa siinä voi nähdä hyvällä mielikuvituksella eläimen. Olkoon se sitten karhu. Sellainen karhu, jolla on pitkä häntä. Joka kertoo sen, että tämä nimi ei ole peräisin täältä meiltä Suomesta.
Nämä kuviot sitten helpottavat löytämään kohteita taivaalta. Esimerkiksi jos haluan nähdä Andromedan galaksin tai ottaa kuva jostain tietystä kohteesta, niin nämä kuviot auttavat löytämään oikean kohdan. Moni minuakin kiinnostavista kohteista on sellainen, että en näe sitä paljain silmin, joten minun on tiedettävä, mihin suuntaan minun pitää se kaukoputkeni kääntää.
Esimerkiksi tämä Kolmion tähtikuviossa oleva galaksi. Sen kerrotaan olevan kaikkein kaukaisin kohde, jonka voi paljain silmin nähdä. Itse en ole sitä paljain silmin erottanut. Mutta kun tiedän tähtikartan avulla, että missä suunnassa se on, niin voin sitten sen avulla suunnata kaukoputken oikeaan suuntaa. Ja sen jälkeen pienellä hakemisella ottaa siitä valokuvan.
Miten sitten oppii tuntemaan tähtikuvioita? Ei se loppujen lopuksi ole vaikeaa. Ei vaan kannata yrittää oppia kaikkea kerralla. Kannattaa aloittaa helpoista. Kuten tuo Otava. Ja sen jälkeen ottaa joku toinen helppo kuten vaikka Kassiopeian helposti tunnistettava W-muoto.
Ja näin voi pikku hiljaa lähteä laajentamaan. Tähtikartta on tällaisessa hyödyllinen työkalu. Etenkin kännykässä mukana kulkeva. Näistä voi katsoa vaikka sen, miten Pohjantähti löytyy, kun lähtee Otavan reunimmaisten tähtien linjaa pitkin siirtämään katsetta. Ja kartasta voi arvioida, että montako kyseisten tähtien väliä pitää siirtyä.
Tai miten Andromedan galaksi löytyy, kun ensin etsii Kassiopeian, lähtee siitä oikean viivan suuntaan. Ja sitten sieltä löytyy Andromedan tähtikuvio. Ja edelleen siltä poimii oikeiden tähtien linjan. Ja siltä se galaksi sitten kiikareilla tai kaukoputkellä löytyy. Tähtiharrastajat kutsuvat tätä ”tähtihyppelyksi:” edetään siis tunnistetusta tähdestä johonkin toiseen selkeään kohteeseen, kunnes päästään määränpäähän.
Pikku hiljaa sitten alkaa ajan kanssa tähtitaivas hahmottua. Sieltä löytyvät Ajomies, Kaksoset, Härkä, Orion, ja niin edelleen. En itsekään kaikkia tunne tai muista. Mutta sitten kun joku kohde mietityttää, niin kaivan sen kännykän esiin ja tarkistan.
Kun sitten tunnistaa kuvion, niin voi jo alkaa katsoa, että mistä se nimi tulee. Ehkä alkaa nähdä sen, miten Orion jahtaa pienen koiransa kanssa Härkää. Orionilla on jousipyssy kädessään ja miekka vyöllään. Vai onko sillä kädessään kuitenkin miekka? Vai onko se kilpi? Sen saa sinun oma mielikuvituksesi ratkaista.
Tähtikuvio katsojan kulttuurin mukaan
Normaalisti meillä käytetään tähtikuvioista nimiä, jotka ovat peräisin eteläisesen Euroopan vanhoista kulttuureista. Sieltä on peräisin esimerkiksi tulkinnat Orion ja Härkä. Ja kuten voi arvata, eri kulttuureissa on näkymää tulkittu eri tavalla.
Esimerkiksi Orionin tähtikuviossa ovat suomalaisen nähneet Väinämöisen viikatteen, joka koostuu yllä olevan kuvan tähdistä kirkkaista tähdistä ja alareunan Orionin sumusta. Norjalaisille Orion on näyttäytynyt kalastajana tai koukkuna. Eli tulkinta on syvin tiukasti ollut sidoksissa perinteiseen kulttuuriin.
Tämä on luonnollista, koska tähdet ja niiden muodostamat kuviot ovat olleet pään päällä näkyvissä jo kauan ennen kuin tieto eteläeurooppalaisista kulttuureista on meillekään kantautunut.
Ja on tietysti saamelaisillakin omat tarinansa. Siellä on käynnissä ison hirven metsästys.
Ja sitten loppuun palanen tiedettä…
Otetaan loppuun hiukan asiaa tähtien valosta. Ja sitä voimme tietysti lähestyä Auringon kautta – tähtihän sekin on.
Aurinkohan on valtavan suuri ydinreaktori. Siellä tapahtuu fuusioreaktiota, jossa kevyemmät atomit yhdistyvät muodostaen raskaampia alkuaineita. Vuosikymmenet on yritetty ihmistenkin toimesta saada kyseinen reaktio valjastettua energian tuotantoon. Kehitys on kuitenkin ollut hidasta. Reaktiossa tarvitaan hyvin korkeaa lämpötilaa, jolloin atomien hallinta on haastavaa.
Auringossa tuo tapahtuu helposti: Vetovoima puristaa ainetta kasaan Auringon sisällä valtavalla paineella, jolloin kyseinen ydinreaktio pääsee tapahtumaan. Ja samainen painovoima pitää sen koko Auringon kasassa, vaikka tapahtuma vapauttaa valtavat määrät energiaa.
Vapautunut energia ei kuitenkaan ole sitä valoa, jonka me näemme. Siellä Auringon ytimessä kyllä syntyy säteilyä ydinreaktiossa, mutta se ei oikein hyvin pääse ulos Auringon sisältä. Energia kuitenkin siirtyy ulospäin, ja lämmittää myös Auringon uloimpaa osaa. Täällä ei tapahdu fuusioreaktiota, koska Auringon pinta on liian kylmä siihen.
Mutta se pinta on sisältä tulevan lämmityksen johdosta kuitenkin kuuma. Pintakerroksissa lämpötila on noin 5000 astetta. Ja noin kuuma aine säteilee valoa. Itse asiassa kyse on samanlaisesta lämpösäteilystä kuin mitä hehkulampun lanka tai seppä Ilmarisen takoma kuuma rauta säteilee. Ja säteileepä ihminenkin samanlaista lämpösäteilyä infrapuna-aallonpituuksilla. Siksi eksyneiden retkeilijöiden etsinnöissä voi hyödyntää lämpökameraa.
Auringon lämpö on sen verran korkea, että valo on aika lailla kellestävän valkoista. Itse asiassa vastaavanlaisissa lämpösäteilijöissä säteillyn valon väri riippuu lämpötilasta. Sepän takoma rauta hehkuu punaisena, koska se on kylmempää. Valkoinen hehku on kuumempaa. Ja jos mennään vielä kuumempaan, niin väri muuttuu siniseksi.
Siksipä voitkin ensi talvena ottaa tavoitteeksi ensin löytää taivaalta Orionin tähtikuvion. Sen jälkeen opettelet tähtikartan avulla tunnistamaan sen tiimalasimuodon vastakkaisissa nurkissa olevat kirkkaat tähdet Betelgeuze ja Rigel. Ja kun ne tunnistat, niin vertailet näiden väriä. Betelgeuze on selvästi punainen, Rigel puolestaan sininen. Ja tämä värin – tai tarkemmin spektrin – mittaaminen on paras keino selvittää tähden pinnan lämpötila.
Sitten jos tarkemmin analysoi, että millainen se spektri on, niin saa jopa selville, että mitä alkuaineita tähdestä löytyy. Meidän omassa Auringossa yleisin alkuaine on vety. Seuraavana Helium, jota siellä ydinreaktiossa syntyy vetyatomien yhdistyessä.