Saturday, 4 May 2013

Kuu taivaalta



Tämä Tommi Laurinsalon oivaltava kuva ei ehtinyt kirjaan, koska se on otettu 25.4.2013 tapahtuneen osittaisen kuunpimennyksen aikaan.

Ensimmäinen kirjoittamani (yhdessä Sakari Mäkelän kanssa) populaari tiedeartikkeli julkaistiin Suomen Kuvalehdessä vuonna 1981 numerossa 33. Teemaa jatkettiin omalta osaltaan tänä vuonna 30 vuoden ikään tulleessa kirjassa Onko pisara pyöreä?  Se käsitteli myös samaa kuu-illuusiota kuin pari vuotta aiemmin ilmestynyt em. artikkeli. Kuu oli jopa kirjan nimenä 1984 ilmestyneessä teoksessa Milloin Kuu on keltaisin ja olipa myös kirjassa Limulintu omat uudet juttunsa Kuusta.  Kun Kuuta on tullut kuvattuakin yli 40 vuotta kestäneen aktiivisen valokuvausharrastuksen ja osittain ammatinkin puitteissa, niin ei ollut ihme, että Tommi Laurinsalon ja Markus Hotakaisen kirja Kuu taivaalta herätti mielenkiintoni.

Tässä pieni arvio kirjasta. Jaoin tehtävän valokuvaaja- ja fyysikkominäni kesken. Tosin eräiden näkemysten mukaan valokuvaajana olen korkeintaan wannabe ja fyysikkonakin enempi poikkitieteilijä. Molemmat määritelmät sopivat minulle mainiosti.

Kuvankäsittelyn keinoin on kohtuullisen helppo istuttaa Kuu suunnilleen kuvaan kuin kuvaan. Näitä kuvia näkee paljon, suurin osa niistä on kerta kaikkiaan kamalia. Laurinsalon kuukuvat ovat luomuja. Se on niiden suuri ansio.  Toisaalta tässä luomulinjassa pysyminen (mikä sinänsä on minusta ainoa oikea ratkaisu) johtaa siihen, että samankaltaisia kuvia on vähän turhan paljon. Kuu Pyynikinharjun yllä on tullut ikuistettua vähintäänkin riittävän monta kertaa.

Ainakin yhtä mielenkiintoisia kuin kuukuvat ovat Laurinsalon kertomukset niiden kuvaamisesta. Omat kokemukseni ja niihin liittyvät ongelmat tulevat monen tarinan kohdalla mieleen. Samanlaista sähläämistä on touhu minullakin usein ollut.

Kirjan tekstien tieteellisemmästä puolesta on vastuussa Markus Hotakainen, ansioitunut tieteen, erityisesti tähtitieteen popularisoija. Joissakin kohdissa Markuksen teksti on hieman vasemmalla kädellä tehdyn oloista. Sen verran epämääräisyyksiä ja suoranaisia virheitä on jäänyt tekstiin.

Kirjassa väitetään, että auringonpimennykset ovat yleisempiä kuin kuunpimennykset. En ole laskenut, mutta NASA on.  Vuosien 2000 eaa. ja 3000 jaa. välillä on ollut ja tulee olemaan 11898 auringon- ja 12064 kuunpimennystä. Siis suunnilleen yhtä paljon. Mikä on varsin ymmärrettävää, sillä pimennykset tapahtuvat silloin, kun Maasta katsoen samansuuruiset Kuun ja Auringon kiekot sattuvat samalle linjalle Maan kanssa.

Kirjan mukaan Kuu on täydenkuun aikana korkeimmillaan - paitsi kesäaikaan. Kuun kierto ei kuitenkaan tee mitään äkillistä hyppäystä talviajasta kesäaikaan, kuten ihmiset "suuressa astronomisessa viisaudessaan" ovat keksineet tehdä. Päivittäisen näennäisen kiertonsa aikana Kuu on aina korkeimmillaan ollessaan etelässä  - ihan kuten Aurinkokin ja riippumatta siitä, mikä Kuun vaihe on menossa. Vuotuisen kierron aikana Kuu on pohjoisella pallonpuoliskolla etelässä korkeimmillaan  talvipäivän seisauksen aikoihin ja vastaavasti matalimmillaan Juhannuksena kesäpäivän seisauksen aikoihin. Jos silloin sattuu olemaan täysikuu, niin nämä tapahtuvat täydenkuun aikaan, ei muulloin.

Kuu on korkeimmillaan silloin, kun Kuu on ratasonsa pohjoisimmassa pisteessä, kauimpana Maasta. Helsingin horinsontista katsoen Kuun korkeus on tällöin noin 58,5 astetta. Jotta silloin olisi täysikuu, niin pitää olla talvipäivän seisaus. En löytänyt netistä vähällä etsimisellä, milloin tämä tapahtuu seuraavan kerran. Alla oleva kuva koettaa selkeyttää asiaa Kuun korkeuden vaihteluiden mekanismista.




 Vuoroveden mekanismin selitys ei myöskään mennyt ihan putkeen. Kirjan mukaan vuorovedet maapallon vastakkaisilla puolilla johtuisivat eri mekanismeista. Kuun puolelle Kuun vetovoimasta ja toiselle puolelle keskipakovoimasta. Jätetään nyt huomiotta se, että keskipakovoima on kuin joulupukki. Kaikki ovat sen nähneet ja kokeneet, mutta ihan oikeasti sitä ei ole olemassa. Siitäkään huolimatta kirjan selitys ei päde. Maan ja Kuun muodostaman systeemin liikkumisella noin 1700 kilometriä Maan sisällä olevan painopisteensä ympäri kerran 28 vuorokaudessa ei ole mitään tekemistä vuorovesi-ilmiön kanssa.  Systeemi ei ole mikään pyörivä linko, joka työntäsi vettä maapallon "ulkoreunalle", vaan Maa ja Kuu kiertävät painopistettä, eivät pyöri minkään akselin yhdistämänä. Ihan samalla tapaa kuin Maa kiertää Auringon ja Maan yhteistä painopistettä. Ei siitäkään mitään vuorovettä synny.   Maapalloon vaikuttava "keskipakovoima" Aurinkoa kiertävällä radalla olisi noin 100 kertaa suurempi kuin Kuun kanssa piiriä pyörittäessä.  Onneksi näin ei ole, sillä sen johdosta maapalloa kiertäisi nykyisen aika maltillisen vuoroveden sijasta melkoinen jatkuva tsunami.  Auringon ja Kuun aiheuttaman tulvavuoksen kiihtyvyys on 1.5 × 10−7 g, kun Maan keskeiskiihtyvyys Aurinkoa kiertävällä radalla on  5 × 10−4 g. Tarkemmin vaikka täällä ja vähän syvällisemmin täällä.

Kuuilluusion nimellä tunnettu Kuun näennäinen kasvu lähellä horisonttia oli siis meikäläisen ensimmäinen lehdessä julkaistu populaarifysiikan kirjoitus. Siksi sitä kohtaan tiettyä lukkarinrakkautta, mutta myös silmän tarkkuutta sen selityksiin. Kirjassa ilmiön sanotaan johtuvan ainakin osaksi siitä, että matalalla olevan Kuun kokoa verrataan kaukana oleviin taloihin ja puihin. Tätä voi jokainen testata myös silloin, kun lähellä on puita ja taloja tai horisontti on pelkkää aavaa merta. Tulos on aina sama. Kuu vaikuttaa horisontissa selvästi suuremmalta. 

Toisessa selityksessä kerrotaan, että pään yläpuolella kaartuva taivas hahmotetaan laakeaksi, vaikka se todellisuudessa on puolipallo. Näkyvä taivas onkin päivällä laakea, koska näemme ilmakehän, joka on ihmisen näkövinkkelistä hyvin laakea. Sen sijaan mikään puolipallo ei taivas ole, mutta Kuun näennäinen rata vuorokauden aikana sen sijaan on suunnilleen puoliympyrä. Nämä yhdistämällä saadaan havaintoihin sopiva teoria kuuilluusiosta.

Viimeisimpänä ja varmaan vähäisimpänä. Taivaankappaleina Aurinko ja Kuu ovat erisnimiä. Kirjassa on jaksettu muistaa tämä melkein, mutta ei ihan loppuun asti.

Pienistä miinuksista huolimatta kaiken kaikkiaan teos on nautittava niin visuaalinen kuin tiedollinen pläjäys Kuusta. Päätän arvioni samalla tapaa, kuin minun nuoruudessani oli tapana mainostaa tavaroita ja palveluksia. Suositellaan.

Laitetaan tänne loppuun vielä muutama meikäläisen kuukuva. Laiskana tyyppinä en ole viitsinyt vaivautua kiinteistöni ulkopuolelle kuvatessani Kuuta eri vuodenaikoina.


Fly Me to the Moon - tai ainakin Tukholmaan, minne vanan jättävä kone oli I-Padin Flight Radar ohjelman mukaan menossa.  Varjoista näkee, että Aurinko on jo aika matalalla.

Kuun saaminen maisemaan vaatii lievän alivalotuksen ja sopivan hetken. Kuten ikkunan heijastuksesta näkyy, niin lännen horisontti hehkuu vielä punaisena laskevasta Auringosta.

Joulupäivän ja Tapanin välinen yö 2012 oli kylmä ja kirkas. Kuu oli muutamaa päivää vaille täysi. Kuuta ja maisemaa on mahdotonta saada samalla valotuksella kuvaan tämän paremmin. Jos Kuun pintaan halutaan struktuuria kuten Laurinsalon valokuviin, niin maisema alivalottuu väkisin. Tässä valotin maiseman ehdoilla.



Jälkikirjoitus 9.5.2013


Oletetaan, että vesi on maapallon pinnalla 12 metriä, eli 0,0002% korkeammalla kuin navoilla pallon pyörimisestä johtuen. Yllä laskettu ellipsoidin tilavuuden avulla, miten paljon veden pinta nousisi navoilla, jos pallo lakkaisi pyörimästä. Vastaus on kaksinkertaisen määrän siitä mitä se päiväntasaajalla laskisi, eli noin 25 metriä. Helsingin korkeudella lienee jotain 20 metrin huippeilla. Lasku on jo vähän vaikeampi teknisesti.


23 comments:

  1. Pekka Myllyrinne4 May 2013 at 23:30

    Hieno ja tunnelmallinen tuo viimeinen kuvasi! Ei se Laurinsalonkaan kuva huono ole...

    ReplyDelete
  2. Varsinainen pohjanoteeraus valokuvakirjan arvosteluna. Neljä kuvaa näkyvillä. Yksikään niistä ei ole kirjasta ja kolme arvostelijan omia surkeita räpsyjä.

    ReplyDelete
    Replies
    1. Matti Äyräs5 May 2013 at 11:16

      Päinvastoin. Parhaita lukemiani arvosteluja. Arvioija on selvästi paneutunut kirjaan, eikä vain kirjoittanut suoraan takakannesta hampaatonta puffia saamastaan ilmaisesta arvostelukappaleesta. Niitä näkee ihan riittävästi.

      Delete
    2. Jutun hyvyyteen lienen jäävi kommentoimaan, mutta paneutumisen allekirjoitan. Opettajataustani lienee osasyy (kyylämäisen luonteen lisäksi) siihen, että varsinkin fysikaalista tekstiä tulee helposti luettua punakynä kädessä.

      Minustakin arvostelijan paneutuminen kirjaan on kirjailijan ansaitsema huomionosoitus. Kun muutama vuosi sitten tein kirjan Digikuva - myynti, osto & käyttöoikeus, niin silloinen kristillisen kansanopiston kuvajournalismilinjan johtaja, nykyinen lehtikuvaaja emerita Jore Puusa näytti perusteellisessa arviossaan kirjalle ja sen tekijöille kaapin paikan. Se oli nurkassa häpeämässä. Ansioistaan valokuvausammatin tuhoajana kirja sai arvioijalta vielä erityisnimityksen "Kuukauden kärsä", mikä on sialla se syvimmältä kylvävä elin.

      Valitettavasti Jore on ajanut bloginsa alas jo muutamiakin kertoja tämän kirjoituksensa jälkeen, joten lukijat eivät pääse enää katsomaan, miten kunnon kirja-arvio tehdään – aikaa, vaivaa ja sanoja säästämättä. Vaikka en ollutkaan arvioijan kanssa samaa mieltä läheskään kaikista kritiikin kohteista (en oikeastaan mistään ja varsinkaan en sen merkityksestä valokuva-ammatin tilaan Suomessa), niin arvostin saamani perusteellisen arvion korkealle. Kuten voi päätellä siitäkin, että tuon sen vieläkin esille esimerkkinä hyvästä kritiikistä. Vaikka kirjani haukuttiin siinä pataluhaksi.

      Delete
    3. Muuten hyvä, mutta pitääkö olla muita ja eritoten erästä jatkuvasti nälvimässä? Jos sika nyt jotain maataloushommia kärsällään tekee, tuskin ainakaan kylvää ;-)

      Delete
    4. Väärän todistuksen tulin tosiaan antaneeksi lähimmäisestäni. Kyntää eikä suinkaan kylvä sika sillä kärsällään. Jos annan reilun tunnustuksen paneutuneesta kritiikistä, niin ei kai sitä voida laskea nälvimiseksi. Fair play -henkeen kuuluu myös opponentin arvostaminen, vaikka lausunnot eivät niin kiittäviä olisikaan. Ainakin minun mielestäni näin pitää olla.

      Delete
    5. Onko maalaispojan juuret unohtuneet kaupungin humussa?

      Delete
    6. Tiedä häntä. Lapsuudessani meillä oli Oriveden Opiston oma sikala ihan asuntomme vieressä ja sen takana vielä teurastamo ja makkaratehdas, joten olen kyllä päässyt paljonkin tarkkailemaan sian kärsäelimen käyttöä. Viljelysanasto vain on päässyt ruostumaan vähäisen käytön vuoksi.

      Delete
    7. Yhtä asiaa olen ihmetellyt tuossa 'erääseen' kohdistuvassa kirjoittelussa. Nimittäin se ettei tietääkseni yksikään hänen kymmenistä ellei sadoista oppilaistaan ole ilmestynyt häntä puolustamaan. Tästä ei voi tehdä kuin yhden johtopäätöksen...

      Delete
    8. Minu tietääkseni taas Hotakainen ei ole opettaja.

      Delete
  3. Maapallon pyöriminen työntää valtamerien vesiä kohti päiväntasaajaa. Miksen sama mekanismi toimi Maan ja Kuun pyöriessä toistensa ympäri?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Maa ja Kuu ovat vapaassa putoamisliikkeessä toisiinsa nähden. Ihan samalla tavalla kuin satelliitti, joka kiertää Maata radallaan. Ei satelliitissakaan mitään "keskipakovoimaa" tunnu, päinvastoin siellä ollaan "painottomia".

      Delete
    2. Tajusin, hip hurraa! Tai ainakin kuvittelen niin.

      Delete
    3. Maapallo on tosiaan kuin pallomainen pesulinko. Normaalikiihtyvyys päiväntasaajalla on 0,003g, eli 0,3% painovoiman kiihtyvyydestä. Ei tunnu suurelta, mutta tämän johdosta maapallon säde on päiväntasaajan kohdalta yli 20 km pidempi kuin napojen kohdalla. Ero on, yllätys yllätys juuri 0,3%. Maapallohan on suurimmaksi osaksi sulaa, joten pyöriminen linkoaa paitsi vettä myös sulaa magmaa voimakkaimmin päiväntasaajalla - navoilla ei lainkaan. Kun valtamerten keskisyvyys on noin 4 km, niin linkousefektin johdosta voidaan arvioidan merenpinnan olevan päiväntasaajalla noin 12 metriä korkeammalla kuin navoilla. Jos maapallo lakkaisi pyörimästä, niin merenpinta laskisi päiväntasaajalla ja nousisi pohjoisnavalla. Helsingin leveyspiirillä se pysyisi suunnilleen ennallaan, koska olemme juuri maapallon säteen puolikkaan etäisyydella maapallon pyömisakselista. Siis ei syytä huoleen - kirjoittaa Maakansa ja jatkaa. Suomi on paras paikka asua ja kohta varmaan jääkiekon maailmanmestari.

      Delete
    4. Onko tuo päättely ihan paikallaan? Helsinki toki on säteen puolikkaan etäisyydellä akselista, mutta jos meren pinta tasoittuisi, vesi tasaantuisi pinta-alan mukaan eikä niinkään akselista mitatun etäisyyden suhteen.

      Delete
    5. http://www.esri.com/news/arcuser/0610/nospin.html

      Tätä on joku toinenkin poikkitieteilijä pohtinut - ja selvästi meikäläistä perusteellisemmin.

      Sakarille sen verran periksi, että sentrifuugivaikutus Helsingin korkeudella on pienempoi kuin puolet päiväntasaajalla olevasta vaikutuksesta. Gravitaatio ja pyörimisen keskeiskiihtyvyys kun vaikuttavat eri suuntiin. Keiskeiskiihtyvyyteen tulee termi cos^2, joten vaikutus hesan korkeudella on vain 25% verrattuna vaikutukseen päiväntasaajalla. Pinta-ala kommenttia en ymmärrä.

      Delete
    6. Tarkoitin pinta-alalla sitä, että 60 asteen pohjoispuolinen kalotti on alaltaan pieni verratuna 0-60 asteen alueeseen. Jos vesi laskee pienillä asteilla vähän, se nousee suurilla enemmän.

      Delete
    7. Sakarille hyviä ja huonoja uutisia. Aloitetaan hyvillä. Yllä oleva pitää paikkaansa. Jos planeetta olisi kokonaan veden peitossa, niin pyörimisen lakattua vesi nousee navoilla kaksinkertaisesti sen määrän minkä se laskee päiväntasaajalla. Laskelma varsinaisen tekstin lopussa.

      Huono uutinen on se, että Sakarin kotitalo mahdollisesti jäisi veden alle, minun tönöni ei. Siuntion korkeuskoordinaatteja kun en tiedä.

      Hyvä uutinen on taas se, että maapallo ei taida ihan lähiaikoina pysähtyä. Ellei sitten Jumala taas pysäytä Aurinkoa taivaalle, että Israelin kanssa saisi taas valoisan aikaan kurittaa vihollisiaan (palestiinalaisia, jos parempia kuritettavia ole tarjolla), kuten aikoinaan Joosuan kirjaan mukaan tapahtui.

      Delete
    8. Toivotaan tosiaan, ettei pysähdyksiä satu. Meillä tuo saunalaituri on 3 m merenpinnasta (4 m tulva-aikaan), ja saunan kynnys taas noin 3 m siitä. Kuuden metrin nousu tuo siis veden lattialle.

      Delete
  4. Asiaan liittymätön kysymys: Kommentit eivät usein näy. Onko asetuksissani jotain vikaa vai mistä on kysymys?

    ReplyDelete
    Replies
    1. Samaa olen itsekin ihmetellyt. Jos joku tietää vastauksen, niin se otetaan mielihyvin vastaan.

      Delete
  5. minäkin yritin samaa.
    kuvailin kuuta ja huomasin, että lentskarit menevät siitä sivusta.
    mutta yksikään ei lentänyt "kuuhun".
    Linnutkin lentelivät siinä , mutta nekin halusivat pysyä maassa :-)


    hyvä että toisilla on ollut parempi tuuri.

    ReplyDelete
  6. Carpe diem. En minäkään ollut tätä suunnitellut. Kuvailin pihalla ihan muita juttuja, kun huomasin lentsikan ja Kuun olevan "törmäyskurssilla". Odotin, että lentokone tulee sopivasti puiden väliin ja otin yhden kuvan. Sitten ryntäsin sisälle ja kasoin IPadista, mikä kone oli kyseessä.

    ReplyDelete