Unsharp maskia rautalangasta vääntäen

Valokuvissa käytetään näennäisen terävyyden lisääjänä suodinta, jolla on hieman kummallinen nimi "epäterävä maski" ("unsharp mask"). Se lisää kuvassa tummien ja vaaleinen pintojen reunojen välistä kontrastia saaden aikaa illuusion kuvan suuremmasa terävyydestä. Kyseessä ei ole siis mikään poppakonsti, jolla optiikan piirron pehmeyttä tai väärää tarkennusta voitaisiin korjata. 

Varsinkin digipokkarit tekevät automaattisesti kuvan terävöityksen epäterävällä maskilla. Tulos voi olla joskus aika karmivan näköinen. Jos ottaa RAW-kuvia, niin voi olla varma, että kameran prosesseri ei mene ronkkimaan kuvaa ilman kuvaajan lupaa.

Kissamme Helmi on monessakin suhteessa hyvä malli, myös valokuvan teknisiä ominaisuuksia esiteltäessä. Tässä Helmi kuvattuna Canon EOS Mark II kameralla ja 100 mm:n objektiivilla. f:2.8, 1/3200 s ja ISO 800 muita teknisiä arvoja kaipaaville. Lyhyt valotusaika mahdollisti sen, että  kuva ei ole tärähtänyt käsivaraltakaan otettuna, vaan kissan viiksikarvan ovat ns. karvanterävät. 

Tämä kuva on hieman rajattuna suoraan kameran jäljiltä. Sellaisenaan se näyttää hieman softilta myös niiltä osin, jotka saisivat olla terävämmän oloisia. 

Olen terävöittänyt kuvaa alla olevien arvojen mukaisesti. Kuvan koko  2781 x 2781 pikseliä ja sitä on tervöitetty 100 %:n koossa, niin tässä pienennettynä terävöityksen vaikutus on aika vähäistä. Kun kuvat klikkaa yksitellen katsottaviksi, niin voi vertailla muutoksia. Lähinnä viiksikarvoissa näkyy muutosta.

Tässä olen pienentänyt kuvan siten, että voi ladata sen ilman koon muutosta tälle sivulle. Kuvan koko on nyt 640 x 640 pikseliä. Yllä kuva ilman terävöitystä.

Sama alla olevilla arvoilla terävöitettynä. Oikea terävöityksen määrä on kuin kauneus, siis katsojan silmässä. Minä käytän tämän suuruisia arvoja. Jonkun mielestä se voi olla väärin sammutettu. 

Kun muuttujia on tässäkin kolme, niin parhaat arvot löytyvät kokeilemalla. Sen lisäksi kuvan aihe vaikuttaa terävöinnin määrän tarpeeseen. Helpoiten terävöinnin vaikutuksen kuvaruutukuvassa näkee kuitenkin silloin, kun kuva tulee ruutuun samassa koossa kuin mitä se on ollut kuvaa käsiteltäessä.

Yksityiskohta kuvasta. Ylinnä käsittelemätön, alla kerran, kahdesti ja kolmesti terävöitetty versio. Varsinkin 1:1 koossa alin mennyt jo pahasti överiksi. Tätäkin kuvasarjaa on parasta katsoa kuva kerrallaan vertaillen, siis ottamalla ensin yksi kuva hiirellä klikkaamalla näyttöön.

Painokuvaa pitää terävöittää vähän eri periaatteilla kuin kuvaruutukuvaa. Kuvan koko painettuna ja paperin laatu ovat keskeisiä muuttujia terävöinnin määrää säädettäessä. Kun molemmat ovat yleensä tietoa, jota kuvaajalla ei ole, niin painokuvan terävöitys kannattaa jättää kuvan painokuntoon saattajan vastuulle. Valitettavan usein vain näkee kuvia, joille ei ole tehty tätä toimenpidettä, vaikka kuva olisi sen ehdottomasti vaatinut.

Rautalangasta väännettyä

(1)

(2)

(3)

Joskus näkee väitettävän, että unsharp mask tarkoittaa kuvan kontrastin lisäämistä. Se pitää toki paikkansa, mutta ei koko kuvan, vaan paikallisesti. Tässä vielä rautalangasta vääntäen, millainen käsittelemästä kuvasta kuvasta (1) tulee, kun siihen käytetään epäterävää maskia (2) ja kun sen konrastia lisätään. Olen tehnyt kahta viimeksimainittua aika ronskilla kädellä asian havainnollistamikseksi. Taas kannattaa katsella kuvia peräjälkeen, niin näkee muutokset parhaiten. 

(1)

(2)

(3)

Tässä vielä yksityiskohta kuvasta. Ylin kuva (1) on käsittelemätön, alempi (2) unsharp maskilla filteröity ja alimpaan (3) on kasvatettu kuvan kontrastia koko kuva-alalle.

(1)

(2)

(3)

Tässä vielä enemmän suurennettuna.  Kahdessa alimmassa siis kontrasti on kasvanut, mutta eri tavalla. Unsharp mask siis lisää kontrastia tumman ja vaalean pinnan rajalle. Tummaa tummennetaan ja vaaleaa vaalennetaan. Kuinka paljon kontrastia lisätään, miten pitkälle se ulottuu ja kuinka suuri pitää tummuuseron olla ennen toiminnon laukeamista, näitä kolmea asiaa voidaan säätää Amount, Radius ja Treshold säätimillä. Yksikäsitteistä oikeaa yhdistelmää ei ole, vaan kuvan luonne ja jatkokäyttö määrittää sen. 

Miksi revontulet ovat valokuvassa värikkäämpiä

17.3.2105 illan revontulet silmä koki suunnilleen ylemmän kuvan kaltaisena, mutta kameran kennolle ne tallentuivat alemman kuvan mukaisesti.

Eteläisellä taivaalla näkyi upeat revontulet 17.3.2015 iltana. Ei kuitenkaan niin värikkäät, kuin monet ehkä olivat odottaneet. Paitsi sitten valokuvissa, joissa taivaan tulet loistivat ihan eri tavalla väreissä kuin mitä oli omin silmin nähnyt kuvia ottaessaan. Miksi näin.

Syytä on niin sysissä kuin sepissä. Siis valoissa itsessään kuin niiden katsojassa.

Asutuskeskusten lähellä valosaaste peittää tai ainakin häiritsee revontulien näkyvyyttä. Varsinkin silloin, kun näkyvyys ei ole paras mahdollinen, vaan merkittävä osa valosaasteesta heijastuu takaisin maahan ilmassa olevista hiukkasista. Vedestä ja pölystä.

Valosaaste verottaa kuitenkin revontulten kirkkautta suhteellisesti, värien häipymisen syy on pääasiassa fysiologinen. Hämärässä ihminen näkee nimittäin pääasiassa värejä aistimattomilla herkillä sauvasoluilla, joita on paljon enemmän kuin kirkkaassa valaistuksessa toimivia ja "värejä näkeviä" tappisoluja. Lainausmerkit siksi, että näkösolut eivät näe mitään, värit ja kuvat ja muu visuaalinen informaatio muodostuu vasta aivoissa.

Revontulet "loimusivat" eilen illalla täällä noin 100.000 kertaa heikompina kuin mitä pohjoinen sinitaivas on tätä kirjoitettaessa seuraavana päivänä. Valokuvatermein se vastaa noin 20 aukon eroa. Jätän laskelmieni oikeaksi tai vääräksi toteamisen valokuvauksen matematiikasta kiinnostuneille. Alla siihen tarvittava kuvien camera data. 

Eilisistä revontulissa oli vihreä väri nähtävissä tai ainakin aistittavissa. Kuviin ilmaantunut punainen oli varmaan monelle katsojalle yllätys. Sitä kun ei luonnossa näkynyt lainkaan. Tällekin on selkeä fysiologinen selitys. Sauvasolujen herkkyys ei ulotu spektrin punaisessa päässä niin pitkälle kuin tappien. Osa pitkäaaltoisesta valosta on hämäränäön soluille näkymätöntä.

Tappisolujen (cone) ja sauvasolujen (rod) herkkyys eri aallonpituusalueilla. Punainen jää lähes kokonaan sauvojen herkkyysalueen ulkopuolelle, siksi punaiset kohteet häipyvät hämärässä ensimmäisinä. 

Revontulien päävärit, vihreä (557,7 nm) ja punainen (630 nm) tulevat happimolekyylien emissiosta. Kuten kuvasta voi päätellä, niin näistä vain vihreä on nähtävissä sauvoilla. 

Tästä syystä tähtien tarkkailijat käyttävät punaista valoa papereitaan ja muuta vastaavaa tutkiessaan. Kun näköaistilta menee aina oma aikansa adaptaatioon, eli hämärään totutteluun, niin punainen valo häiritsee hämäränäköä paljon vähemmän kuin lyhempien aallonpituuksien valo.

Sen sijaan Lapissa nähdyt kirkkaat ja värikkäät ei ole mikään optinen harha, vaan ne ovat yleensä paljon kirkkaammat kuin etelän revontulet. Se johtuu yksinkertaisesti siitä, että kun Maan magneettikenttä kääntää Auringon hiukkastuulen napoja kohti, niin korkeilla leveysasteilla ilmakehään tulee paljon enemmän revontulet aiheuttavia hiukkasia. Pohjoisen revontulet ovat yleensä niin kirkkaat, että silmä havaitsee ne myös tappisoluilla. Siitä värikkyys. 

Maan magneettikenttä ohjaa suurimman osan aurinkotuulesta Maan ohitse, mutta osa ohjautuu lähelle Maan magneettisia napoja. Voimakas purkaus, kuten nyt 14.3 tapahtunut, voidaan havaita muutaman päivän päästä vähän alemmillakin leveysasteilla. 

Amerikkalaiset tiesivät jo II maailmansodan aikoihin, miten hämäränäköä voi parantaa. Sehän oli tietysti "Popsi, popsi porkkanaa..."

Jos nyt joku sattuisi olemaan kiinnostunut, miten olen kuvannut tämän "loistokkaan" revontulikuvan, niin tässä siihen selitys. Kamerassani, kuten monissa muissakin pokkareissa, on monia erikoisolosuhteiden kuvaustiloja. Yksi on yökuvaus käsivaralta. Siinä kamera ottaa peräkkäin useita kuvia ja rakentaa niistä yhden kuvan. Yöllä kun taivas on täynnä valopisteitä, niin kameran prosessori kohdistaa kuvat niiden avulla. Näin päästään eroon käsien tärinästä ja muusta kameran heilumisesta johtuvasta liike-epäterävyydestä. 

Nämä kameroiden räätälöidyt kuvausohjelmat ovat minusta selvästi mainettaan parempia. Minä käytän niitä paljon nopeassa kuvauksessa. Omasta mielestäni en kuitenkaan ole ulkoistanut ajattelua idiooteille, kuten  Topi-Petteri Ihmisten puolueessa, vaan fiksuille insinööreille.

ps. myöhemmin samana päivänä

Ystäväni Kimmo Kuuren sarja 17.3.2015 revontulista jossain Oulun korkeudella. Kameran arvot ovat koko ajan samat, ISO 12800, 4 s ja f:4.0, joten revontulet ovat kirkastuneet äärikuvien välillä olevan 10 minuutin aikana merkittävästi.

Normeeraan Kimmon kameran arvot siten, että ISO-arvoksi tulee 100. Jolloin ne ovat ISO 100, 8 min, f:4.0. Tämä vastaa EV-arvoa -5.

Oman kuvani vastaava normeeraus antaa arvoiksi ISO 100, 4 min, f:4.0. EV-arvo olisi -4. Minä olen siis valottanut yhden aukkoarvon verran vähemmän kuin Kimmo. Kuvien hyvin karkean vertailun perusteella voisi päätellä, että olosuhteen Kimmon ensimmäisessä kuvassa olivat suunnilleen samanlaiset kuin minulla, koska minun kuvani on selkeästi tummempi kuin Kimmon. Sen jälkeen Kimmon kuvat tulevat aina vain vaaleammiksi ja viimeiset ovat tosiaan selkeästi ylivalottuneet. Veikkaisin oikean valotuksen olevan siinä kuvassa EV-arvolla -3.

Netistä löytää nyrkkisääntöjä revontulten valotuksille. Kirkkaille revontulille EV -4 to -3 ja himmeille -6 to -5. Luvut ovat hyvin linjassa tässä olevien kuvien kanssa. Kun revontulten kirkkaus alkaa vastata EV-arvoa -3, niin värinäkökin alkaa olla mukana kuvassa. 

Betlehemin tähti

Tämä taiteilija on kuvannut Betlehemin tähden pikemminkin kuunalisen kuin kuunylisen maailman ilmiöksi. Mikä se on, siitä varmaan riittää tulkintoja.

Joulun tarinoista Raamatussa minua on aina kiehtonut erityisesti Betlehemin tähti. Oliko sellaista ja jos oli, niin mikä se saattoi olla?  Tähteä ei mainita jouluevankeliumina tunnetussa Luukkaan evankeliumissa, vaan kertomus löytyy Matteuksen evankeliumista.  Alla olevat lainaukset ovat oleellisia tämän jutun kannalta.

Kun Jeesus oli syntynyt Juudean Betlehemissä kuningas Herodeksen aikana, Jerusalemiin tuli idästä tietäjiä. He kysyivät: "Missä se juutalaisten kuningas on, joka nyt on syntynyt? Me näimme hänen tähtensä nousevan taivaalle ja tulimme osoittamaan hänelle kunnioitustamme." Silloin Herodes kutsui salaa tietäjät luokseen ja otti heiltä juurta jaksain selville, milloin tähti oli tullut näkyviin. Sitten hän lähetti heidät Betlehemiin.  Kuninkaan sanat kuultuaan tietäjät lähtivät matkaan, ja tähti, jonka he olivat nähneet nousevan taivaalle, kulki heidän edellään. Kun tähti tuli sen paikan yläpuolelle, missä lapsi oli, se pysähtyi siihen.

Raamattuun voi suhtautua niin kovin monella eri tavalla. Jonkinlaisia ääripäitä varmaan ovat usko siihen, että Raamattu on sanasta sanaan totta tai, että Raamattu on kokoelma pelkkiä satuja ja tarinoita. Kummassakaan ei Betlehemin tähden arvoituksen tieteelliselle pohdinnalle ole juuri sijaa. Raamattuun kirjaimellisesti uskoville Betlehemin tähti on ihme muiden Jumalan ihmetekojen joukossa, skeptisemmin silmin maailmaa katsoville tarina tarinoiden joukossa.

Ylipäänsä olen ihmetellyt, miksi Raamatussa kerrotuille ihmeille pitäisi löytyä luonnontieteellisiä selityksiä. Minusta se on lähinnä uskon heikkoutta, luonnolliset selitykset pikemminkin latistavat tapahtumien ihmeyttä kuin todistavat niiden historiallisuuden puolesta. Sitä paitsi vaikka jollekin väitetylle tapahtumalle olisi kuinka  järkevä tieteellinen selitys tahansa, niin selityksellä itsellään ei ole kovin hääppöistä todistusvoimaa itse tapahtuman suhteen.  Läheskään kaikkea, mikä olisi voinut tapahtua, ei kuitenkaan ole tapahtunut. Minäkin olisin voinut saada lotossa päävoiton, vaan eipä ole osunut parhaimmillaankaan kuin viisi ja lisänumero.

Monet kuitenkin ajattelevat, että Raamatun kertomukset ovat osin historiallista faktaa, osin useista eri kulttuureista yhdisteltyjä saagoja. Niin ikään monet  uskovat myös, että tieteellisellä tutkimuksella voidaan selvittää ainakin poissulkevasti, kumpaan joukkoon eri Raamatun kertomukset voisivat kuulua.

Joten oletetaan, että suunnilleen ajanlaskun alun aikoihin ainakin Välimeren pohjukassa näkyi taivaalla tavallisuudesta poikkeava valoilmiö, joka opasti idästä tulleita tietäjiä Betlehemiin ihan tiettyyn paikkaan. Mikä se olisi voinut olla?

Erilaisia astronomisia ilmiöitä on ehdoteltu. Supernova, komeetta, planeettojen kohtaaminen eli konjunktio.

Ajanlaskun alun eli Jeesuksen oletetun syntymän aikoihin taivaalla ei tiettävästi näkynyt supernovaa. Sellaisesta ei löydy mitään mainintoja muista aikalaiskirjoituksista, joissa on dokumentoituna tähtitaivaan poikkeavia ilmiötä.

Aurinkokunnan tapahtumien ajankohdat voidaan nykyään laskea hyvin tarkasti tästä sekä eteen- että taaksepäin. Laskelmat komeettojen kiertoajoista eivät ajoita yhtään nykyään tunnettua komeettaa erityisen lähelle ajanlaskun alkua. Komeetoista ehkä tunnetuin, eli Halleyn komeetta näkyi vuonna 12 eaa.

Konjunktiot ovat suhteellisen yleinen taivalla näkyvä ilmiö. Astrologiassa ne ovat tärkeitä ennusmerkkejä, astronomian kannalta ne ovat lähes merkityksettömiä. Konjunktiossa kaksi planeettaa vain sattuvat olemaan Maasta katsottuna suunnilleen samassa suunnassa.

Konjunktiot, jossa kaksi planeettaa näkyvät lähempänä kuin Kuun halkaisija, eli alle 30' (kulmaminuutin) kulmassa toisiinsa nähden, ovat tuiki tavallisia. Sen sijaan kirkkaimpien planeettojen, Venuksen ja  Jupiterin näkyminen yhtenä on jo niin harvinainen ja lyhytaikainen, että sellaista ei suurin osa ihmisistä pääse tai ehdi elämänsä aikana näkemään. Siinä kun täytyy usean asian loksahtaa kohdalleen. Viimeksi Venus ja Jupiter olivat näin lähellä toisiaan vuonna 1859 ja seuraava kerran 2065.

Sisäplaneetta Venuksen rata näkyy Maahan noin 90 asteen kulmassa. Ulkoplaneetta Jupiter on samassa sektorissa Venuksen kanssa vain kolmisen vuotta lähes 12 Maan vuotta kestävän kiertoaikansa kuluessa.

Planeetat eivät saa olla konjunktion tapahtuessa liian lähellä Auringon suuntaa, koska ne eivät näy silloin Maahan. Esimerkiksi, kun nämä planeetat seuraavan kerran näkyvät 2016  elokuun 27 päivänä niinkin lähellä kuin 4' päässä toisistaan, niin ne ovat niin lähellä Aurinkoa, että Suomessa Auringon laskiessa vinosti horisontin taakse tätä konjunktiota ei pysty paljain silmin näkemään. Laulun sanoin "Yö on nopee tropiikin", joten mitä lähemmäksi päiväntasaajaa matkustaa, sitä paremmin pystyy tämän vajaan parin vuoden päästä tapahtuvan konjunktion näkemään.

Mitä lähempänä ollaan Venuksen maksimielongaatiota, eli planeetan ja Auringon Maasta näkyvän kulman suurinta arvoa, 45 astetta, sitä paremmin ja pidempään Venuksen konjunktiot näkyvät ilta- tai aamutaivaalla.  

Kun vielä otetaan huomioon, että ihmisen näkökyvyn resoluutio on noin 1', niin saadaan rajaehto sillekin, milloin konjunktiossa olevat planeetat väistämättä näkyvät yhtenä. Käytännössä raja menee näkökyvystä ja olosuhteista riippuen 5':n tietämillä.

Laskelmien mukaan sellainen tapahtui 17. kesäkuuta vuonna 2 eaa. Venus oli silloin lähes suurimmassa itäisessä elongaatiossa. Venus näkyi läntisellä taivaalla "iltatähtenä" ja Jupiter lähes "törmäsi" siihen ollen lähimmillään 34" (kulmasekunnin) päässä 18:11 UTC, Jerusalemin horisontin mukaisesti paikallista aikaa 20:11.  Tosin sen paremmin koordinoidusta yleisajasta kuin vuorokauden jakamisesta tasavälisiin tunteihin ei siihen maailman aikaan ollut vielä hajuakaan. Juutalaisen ajanlaskun mukaan tapahtuma olisi ajoittunut yön ensimmäiseen hetkeen, koska aurinko oli laskenut vajaat puoli tuntia aiemmin. Kun samaan aikaan sattui olemaan vielä täysikuu, niin sekä itäisellä että läntisellä taivaalla oli näyttävää katseltavaa Auringon laskun aikoihin.

Jos unohdetaan sivuseikka, että tämä konjunktio tapahtui suunnilleen juhannuksena, eli lähes tismalleen toisella puolen vuodenkiertoa kuin milloin me nyt vietämme joulua Jeesuksen syntymäpäivänä, niin tämä kohtaaminen olisi kirkkautensa ja harvinaisuutensa johdosta hyvä ehdokas Betlehemin tähdeksi. Eläkkeellä oleva kirkkoherra ja tähtitieteen harrastaja Risto Heikkiläkin piti tätä konjunktiota varteenotettavana mahdollisuutena Betlehemin tähdeksi kirjoittaessaan aiheesta Helsingin Sanomiin kolme vuotta sitten.

Miten konjunktio muuten olisi sopusoinnussa Matteuksen evankeliumin tekstin kanssa?

"Kuninkaan sanat kuultuaan tietäjät lähtivät matkaan, ja tähti, jonka he olivat nähneet nousevan taivaalle, kulki heidän edellään. Kun tähti tuli sen paikan yläpuolelle, missä lapsi oli, se pysähtyi siihen…"

"Yhdeksi tähdeksi sulautuneena" konjunktiossa planeetat eivät voineet olla useita päiviä, kuten Raamatussa annetaan ymmärtää. Koska Venuksen ja Jupiterin välinen kulma muuttui noin 2' tunnissa, niin yhtenä ne näkyvät vain sen yhden illan, ei missään tapauksessa useita päiviä.

Antiikin ajan tähtitieteilijät osasivat jo erottaa tähdet ja planeetat toisistaan. Ei ole kovin uskottavaa, että "Idän tietäjät" eivät olisi ymmärtäneet kirkkaan valoilmiön johtuvan kahden sellaisen planeetan kohtaamisesta taivaalla, joiden toisiaan lähestymistä he olivat voineet seurata jo monen päivän ajan. Välimeren pohjukassa kesäyöt ovat poikkeuksetta tähtikirkkaita.

Kun kulkee metsässä tähtikirkkaana yönä, niin huomaa helposti, miten tähdet seuraavat kulkijaa. Kun kulkija pysähtyy, niin tähdetkin näyttävät pysähtyvän. Toki kyse on vain liikkeen suhteellisuudesta. Kun näemme tähtien paikan muuttuvan ympärillä oleviin puihin, mutta tiedämme puiden pysyvän paikoillaan, niin aivomme tulkitsevat tähtien liikkuvan. Valitettavasti oppaaksi tästä näennäisestä tähtien liikkeestä ei ole. Tähdet kun näyttävät liikkuvan aina samaan suuntaan kuin kulkija ja pysähtyvät kulkijan pysähtyessä, ei ennen pysähtymistä.

Mikään astronominen kohde ei myöskään pysähdy Maasta katsottuna taivalla paikoilleen. Eivät edes planeetat, vaikka niiden näennäinen liike tähtien suhteen saattaa välillä pysähtyä ja kääntää suuntaansa. Maapallon pyöriminen dominoi kaikkien astronomisten kohteiden näennäistä liikettä taivaalla. Jopa Kuun, joka sentään liikkuu noin 12 astetta vuorokaudessa tähtiin nähden.

Antiikin filosofit eivät pohdinnoissaan juurikaan perustaneet empiriaan, mutta tiettyjä periaatteitta heilläkin oli teorian pätevyyttä arvioitaessa. Yksi tällainen oli, että selityksen täytyy säilyttää ilmiö. Esimerkiksi Platon päätteli valon nopeuden olevan ääretön, koska tähdet näkyivät heti, kun suljetut silmät aukaistiin tähtikirkkaan taivaan alla. Vallitsevan käsityksen mukaan näkeminen perustui silmästä lähteviin näkösäteisiin, ei silmään tulevaan valoon. Päteväkin päättely voi johtaa vääriin johtopäätöksiin, jos premissit ovat väärät.

Jos edelleen pysytään antiikin filosofien käsitemaailmassa, niin mikään kuunylisen maailman tapahtuma Betlehemin tähti ei siis ole voinut olla. Niihin perustuvat selitykset eivät kerta kaikkiaan säilytä Matteuksen evankeliumissa kerrottuja ilmiötä.

Entäpä joku kuunalisen maailman ilmiö? Aristoteleen mukaan kuun alisen maailman kappaleet pyrkivät niiden luonnollisille paikoille. Siksi ilmaan heitetty kivi putoaa takaisin maahan. Aristoteelisen tiedekäsityksen mukaan ei olisi mitenkään kummallista, että Betlehemin tähti päätyi lopulta juuri Jeesus-lapsen synnyintallin päälle – luonnolliselle paikalleen.

Tuskin ketään paranormaaleista ilmiöstä kertoviin tarinoihin tutustuneista hämmästyttääkään tieto, että monet UFO-uskovaiset pitävät Betlehemin tähteä avaruusaluksena. Avaruusalus selittäisi myös sen, miten "tähti" on voinut kulkea itämaan tietäjien edellä opastaen heidät lopulta oikeaan päämäärään ja pysähtyä tallin kohdalla.

Todisteet UFO-hypoteesin puolesta ovat suunnilleen yhtä vaatimattomat kuin ylipäänsä todisteet koko jouluevankeliumin tapahtumien historiallisuudesta. Siitä en pääse kuitenkaan mihinkään, etteikö UFO-teoria säilyttäisi Betlehemin tähden kuvailtuja ilmiöitä paremmin kuin mikään astronominen selitys. Tosin toistaiseksi kaikki näkemämi kuunaliseen maailmaan sijoittuvat selitykset löytyvät pääasissa  kirjastoluokista 15.7: rajatieto ja ufot sekä 85: sadut. Mielikuvituksellisin minun silmiini sattunut tarina oli sellainen, jossa Betlehemin tähti ja Petteri Punakuono oli koplattu yhteen. Jos ei Pyhä kolminaisuus niin ainakin Omituinen kaksinaisuus. 

Näkymä länteen Jerusalemin horisontin mukaan näytti jotenkin tältä 17/6/2 eea. klo 19.11 paikallista aikaa. Aurinko on juuri laskenut. Tiukimpaan konjunktioon on vielä tunti aikaa, mutta planeetat olivat koko illan niin lähellä toisiaan, että paljain silmin katsottaessa niitä ei voinut erottaa toisistaan. Niiden yhdessä aikaansaama kirkkaus oli poikkeuksellista ja jätti läntisellä taivaalla alhaalla oikealla samaan aikaan näkyneet Reguluksen ja sen alla olevan Merkuriuksen statisteiksi. Tosin itäisellä taivaalla loistanut täysikuu oli sen hetken taivaan kohteista tietysti valoisuudeltaan ihan omaa luokkaansa. Kuun merkitys yöllisenä valonlähteenä oli siihen aikaan ihan toinen kuin nykyisenä keinovalon aikakautena.  Siksi on todennäköistä, että monet ihmiset olivat vielä ulkona taivaalla olevaa kohdetta tarkkailemassa auringonvalon jo häivyttyä. 

"Betlehemin tähti" seurasi Aurinkoa noin 45 asteen kulmassa ja  näkyi läntisellä taivaalla kolmisen tuntia, noin puoli tuntia ennen ja 2½  jälkeen auringonlaskun. Joten idän tietäjille suunta olisi ollut ainakin karkeasti oikea Juudeaan matkustettaessa. Sen sijaan matkalla Jerusalemista siitä etelään olevaan Betlehemiin ei tätä valotuikkua seuraamalla olisi kyllä päätynyt.

Kuva on kuvaruutukaappaus suositusta netistä ladattavasta ilmaisohjelmasta Stellariumista. Sen avulla voi tutkia tähtitaivaan tapahtumia aikaa ja paikkaa vapaasti vaihdellen. Vaikka jouluevankeliumin tapahtumien paikoilla ja hetkillä. Ohjelmaa käytettäessä on syytä huomata, että ennen ajanlaskun alkua olevat päiväykset syötetään seuraavalla logiikalla 17/6/2 eaa. = -1/6/17.

"Betlehemin tähti" hyvällä teleskoopilla katsottuna 17/6/2 eea. klo 18:11 UTC - jos sellaisia vain olisi sattunut olemaan. Jupiterin kuutkin näkyvät kauempana Jupiterista kuin Venus. Sinänsä paradoksaalista, että Galileo Galilei joutui kahnauksiin kirkon kanssa 1500 vuotta myöhemmin tarkkailemalla kaukoputkella juuri Jupiterin kuita. Myös tämä on kuvaruutukaappaus Stellarium-ohjelmasta.

Suunnilleen tältä olisi koko taivas näyttänyt juuri tiukimman konjunktion aikaan. Täysikuu on nousemassa kaakosta ja yhdessä taivaalla vaeltavat Venus ja Jupiten laskemassa läntisen horisontin taakse. 

Kuvassa liioitellun suuren täysikuun ansioista kyseisenä yönä oli niin valoisaa, että tarinassa esiintyvillä Itämaan tietäjillä olisi ollut mahdollisuus kulkea pimeässä ja löytää Jeesus-lapsi tallista. Pelkästään Venuksen ja Jupiterin valossa se ei olisi onnistunut. Maasto Betlehemin lähellä ei ole mitään pehmeää hiekkaerämaata, vaan todella vaikeakulkuista louhikkoa. 

 Kaavakuvassa tarinassa esiintyvät taivaankappaleet  ja niiden kiertosuunnat radoillaan 17/6/2 eea. pohjoissuunnasta katsottuna. Lisäksi Maan ja Kuun pyörimissuunnat. Venuksen ja Jupiterin elongaatiot ovat tietysti samat, se kun on keskeinen ehto planeettojen konjunktiolle.

Sisäradalla kiitävä Venus ohittaa Maasta katsottuna ulkoradalla matelevan Jupiterin. Ohitus näkyy Maan taivaalla siten, että Venus siirtyy Jupiterista vasemmalle.

Venuksen ja Jupiterin sijainnit taivaalla Jerusalemin horisontin mukaan 5 päivän välein 17/5-1/8/2 eea. samaan vuorokauden aikaan, eli 19:11 paikallista aikaa. Taivaan kirkkaus tietysti lisääntyi keskikesää kohti tultaessa ja alkoi taas pimentyä sen jälkeen. Kuvan maisema vastaa kesäkuun 17. illan tilannetta, jolloin planeetat "törmäsivät" Maasta käsin katsottuna.  Jupiterin sijainnit kulkevat lähes suoraviivaisesi alas oikealle, Venuksen sijainnit taas kaartavat jyrkästi alas vasemmalle. Venuksen sijainnin ollessa 1. elokuuta tähän kellon aikaan lähellä horisonttia, Jupiter oli jo reilusti horisontin alapuolella.

Venus on jakson alkupäässä itäisen elongaationsa ääriasennossa. Siksi se näkyi suunnilleen samassa suunnassa samaan kellonaikaan Maasta katsottuna. Kesän edetessä se tulee lähemmäksi Maata ja sen liike muuttuu sivuttaisemmaksi Maahan nähden. Sijainnit alkavat poiketa enemmän ja enemmän edellisen illan sijainnista.

Jupiter on Maasta katsoen paljon kauempana ja kiertää Aurinkoa muutenkin hitaammin kuin Venus. Jupiterin liike Maahan nähden on suunnilleen sama kuin kiintotähtien, tässä kiertonsa vaiheessa hieman hitaampi ja eri suuntainen, kuten Jupiterin vieressä näkyvästä sinisestä Reguluksesta voi päätellä.

Betlehemin tähdistökuvioihin nähden. Meille tuttu Otava on osa hännällistä Isoa Karhua. Venuksen ja Jupiterin konjunktio näkyy leijonan vatsan alla. Siitä alaspäin näkyvä Regulus eli "Pieni kuningas" on Leijonan tähtikuvion kirkkain tähti. Leijonan tähtimerkkiä pidetään kuninkaallisena. Siksi Venuksen ja Jupiterin konjunktio juuri Leijonassa on monille astrologeille lopullinen vahvistus siitä, että kyseisellä taivaallisella tapahtumalla 17/6/2 eea. on ollut aivan erityinen merkitys.

2000 vuotta sitten eläneet ihmiset eivät tarkkailleet tähtitaivasta ainakaan vähemmän eivätkä olleet  huonommin loogiseen ajatteluun kykeneviä kuin nykyihmiset, vaikka luonnontieteellinen maailmankuva ei nykytieteen valossa kovin kaksista ollut edes oppineiden keskuudessa. Valosaasteen häiritsemättä taivaalle katsoneet ihmiset eivät ole voineet olla panematta merkille, että ensimmäisinä ilta toisen jälkeen läntiselle taivaalle näkyviin tulevat Venus ja Jupiter olivat  törmäyskurssilla. Kun se lopulta tapahtui, niin ei se minään yllätyksenä tullut, ja tuskin he kuvittelivat uuden tähden syntyneen. 

Varsinkin kun planeettojen liitto päättyi eroon pikaisesti jopa Hollywoodin tähtien mittapuulla. Kumpikin oli jo seuraavana iltana matkalla omiin suuntiinsa – varmaan kuitenkin ystävinä eronneina.  

On hyvin luultavaa, että tätä kirkkaimpien planeettojen harvinaista kohtaamista pidettiin ajalle tyypilliseen tapaan merkkinä jostain epätavallisesta. Oliko se sitä, onkin ihan eri asia. Näihin maailman aikoihin astronomia ja astrologia olivat yhtä ja samaa tähtitiedettä – kuten vieläkin yli 2000 vuotta myöhemmin miljoonille astrologiaan uskoville.

Läntisen taivaan muuttuminen päivän välein keväällä ja kesällä 2 eaa. Jerusalemin horisontin mukaan. Tilanne aina joka ilta samaan aikaan, klo 19.11.  

Kevään aikana muutkin paljain silmin helposti näkyvät planeetat, Merkurius, Venus, Mars, Jupiter ja Saturnus olivat aika näkyvssä läntisellä taivaalla. Eivä kaikki yhtä aikaa, mutta esimerkiksi huhtikuun alussa Venus, Mars ja Saturnus olivat niin lähellä toisiaan, että kukaan kunnon astrologi ei ole voinut olla näkemättä siinä merkkejä vaikka mistä.

Tästä koko taivaankannen näyttävästä animaatiosta nähdään, miten tapahtumat Palestiinassa näkyvällä tähtitaivaalla kehittyivät vajaan kolmen kuukauden aikana kesällä 2 eea. Edelleen tilanne on aina samaan vuorokauden aikaan, eli 19.11 paikallista Jerusalemin aikaa.

Animaatiosta näkyy selvästi Merkuriuksen ja Venuksen vaeltaminen väliin "vastavirtaan" kiintotähtiin nähden. Kuu tietysti on kaikkein "pahin" tässä tapauksessa, joka ei tunnu välittävän lainkaan sovitusta taivaallisesta  liikenteen suunnasta. 

Tähdensiltoja ja revontulia

Kuva: Sakari Mäkelä

Näkymä Peronsaaresta koilliseen käsivaralta otettuna. Oikealla luultavasti Teiskon linkkimaston valot.

Illan päätteeksi Peronsaarella lähdimme saaren pohjoisrannalle katsomaan, näkyisikö tähdensiltoja (vrt auringon- tai kuunsilta). Yö oli tähtikirkas, ja Matti J. oli kuullut sellaisia olevan olemassa. Ei kun tarkkailuasemiin.

Tähdensillan näkeminen ja vangitseminen valokuvaan lienee aika haasteellista. Lähinnä siitä syystä, että tähdet ovat taivaalla pistemäisiä kohteita, niiden heijastus vedestä näkyy vain tiukasti tietyssä kulmassa. Jos vesi aaltoilee, niin pistemäisen heijastuksen paikat vaihtelevat koko ajan. Silmällä tuskin saa näköaistimusta tähdensillasta, tähden heijastus voi korkeintaan levitä vähän, jos aaltoilu on tarpeeksi pientä pintaväreilyä.

Kun valokuvaan näitä tähden peilikuvia voi koota pitkällä valotuksella kumuloituvasti, niin onnistumisen mahdollisuus voisi ollakin. Etenkin, jos käyttää harmaata puolisuodinta, jolla tähtien itsensä valoa voi leikata vähäisemmäksi. Taivaan on syytä olla tumma, Peronsaaren horisontin kaltainen valosaaste varmaan pilaa tämän hankkeen. Myös taivaalla möllöttävä Kuu hankaloittaa onnistumista, näin ainakin luulisin. Jollain syrjäisellä vuoristojärvellä voisin kuvitella olevan parhaat mahdollisuudet, jos yöllä sattuu käymään sopiva tuulenvire.

Tuulen suunta ei ole kovin kriittinen. Alan perusteoksessa, Minnaertin Maiseman valot ja värit nimisessä opuksessa on pitkät selostukset tästä. Valosilta syntyy myös vinossa sivuaallokossa. Silta vain menee hieman ohi valon lähteestä, koska silmään osuva heijastus syntyy vinossa olevasta pinnasta.

Kirjassa kerrotaan myös tähtien heijastuksista tyynen veden pinnasta, mutta ei aaltoilevan veden. Tästä voisi päätellä, että tähdensilta ei ole ainakaan erityisemmin näyttävä valoilmiö. Niin hyvin Minnaert on valoilmiöiden kivet käännellyt.

Pikaisella haulla netistä ei myöskään löytynyt kuin kuvia tyvenessä vedessä olevista tähtien kuvajaisista. Kun tieteen periaatteen mukaan todistustaakka on väitteen esittäjällä, niin valokuvan tähdensillasta löytäminen tai jopa itse kuvaaminen jää Sakarin vastuulle. Hän kun kommentoi tutkimusmatkaa ja ottamaansa kuvaa: "Öinen tähtienkatseluretki oli sekin mielenkiintoinen. Asia, tähtien sillat, valkeni kyllä niin, että ilmiö on mahdollinen kuvata sopivan säätilan sattuessa: heikko tuulenvire kohti tai poispäin, musta taivas muutoin. Tähtien kuvajaiset olisivat nytkin näkyneet, mutta eihän tyyneen pintaan siltaa muodostu.

Tutiseva kuvaaja sai tähdet piirtämään mielenkiintoisia kuvioita 20 s valotusajoilla"

En sano, että se on mahdoton, mutta enemmän kuin haasteellinen toteuttaa. Sakari lupasi ottaa haasteen vastaan. Perästä kuuluu - tai sitten ei.

Yöllä taitoimme peistä vasemmalla myös näkyvän valoilmiön alkuperästä. Lopulta päädyimme monen vaihtoehdon jälkeen siihen, että sen täytyy olla revontulet. Se on oikeassa suunnassa, eli pohjoistaivaalla ja siinä suunnassa ei ole mitään sellaista asutuskohdetta, joka voisi antaa näin leveän valovyön taivaalle.

Tässä kuvassa valo on vihreää, meille paikalla olleille (ainakin minulle) se näkyi melko värittömänä. Revontulten päävärit ovat vihreä ja purppuran punainen, vihreä on yleisin. Valo oli aika heikko, tässä kuvassa hädin tuskin tähtikirkasta yötaivasta kirkkaampi. Värittömyys johtui luultavasti siitä, että näimme sen lähinnä hämäränäköön erikoistuneilla sauvasoluilla, joilla ei voi erottaa värejä. Kameran kennolla ei tällaista "puutetta" ole.

Tämän kiperän arvoituksen ratkaisemiseksi on olemassa myös mitattua dataa. Revontulet aiheuttavat häiriöitä Maan magneettikenttään, jolloin mittaamalla magneettikentän arvoja voidaan päätellä revontulten aktiivisuutta eri paikkakunnilla. Tampereen kohdalla ei ole tällaista mittausasemaa, mutta Hankasalmella ja Nurmijärvellä on. Tampere on siinä välissä, joten näiden asemien lukemien keskiarvoista voi saada aika hyvän kuvan Tampereen tilanteesta.  Hankasalmen taulukko on täällä

19.9. oli revontulten kannalta otollinen päivä. Ainoa ongelma on ajoitus, sillä häiriöt magneettikentässä päättyvät Hankasalmen mittausasemalla klo 23 (Suomessa kesällä aika on UT +3 h), me olimme katsomassa tähtien kuvajaisia puolen yön jälkeen.

Vaan annapas olla. Revontulten vihreä vyö syntyy 100 - 200 kilometrin korkeudessa. Matalalla horisontissa näkyvä revontulivyö on siis satojen, jopa tuhannen kilometrin päässä. Otetaan tarkasteluun jokin pohjoisempi mittauspiste, vaikka Sodankylä.

  

Voilá. UT-ajan huomioon ottaen magneettikentän häiriöt puolen yön jälkeen olivat aika korkealla tasolla. Näimme siis Pohjois-Suomen revontulien kajoa. Kun valon intensiteetti heikkenee suhteessa etäisyyden neliöön, niin on varsin ymmärrettävää, ettei jossain Sodankylän yllä hehkuvat revontulet voi näkyä enää kovin kirkkaina Tampereen horisontissa. Siitä siis värittömyys.

Tuskin revontulet lauantain vastaisena yönä Sodankylässäkään hirveät kirkkaat olivat. Esimerkiksi viikkoa aikaisemmin lukemat olivat kolminkertaiset.

Joten tämän perusteella voinemme olla vielä enemmän yksimielisiä siitä, että monen muun kokemuksen lisäksi näimme reissun aikana myös revontulet.

Näköhavainto minun sílmiini (en katsonut muilla kuin omillani) näytti suunnilleen tältä, jos jätetään tärinästä johtuva kohteiden kaksintuminen huomiotta. Keinovalossa olevat kohteet näyttivät värillisiltä, muu taas enemmän ja vähemmän harmaalta.

Valokuva: Bob King

ps. Löysin yllä olevan Bob Kingin ottaman kuvan  Astro Bobin ansiokkailta tähtitiedettä käsitteleviltä sivuilta. Vaikka kuva tässä onkin aika heikkolaatuinen, niin minusta se osoittaa selvästi, että jonkinmoista tähdensillantynkää veteen muodostuu. Vaikka vain yksi näistä on tähti, Neitsyen tähtikuvion kirkkain tähti Spica. Kaksi muuta kirkasta kohdetta ovat planeetat Saturnus ja Mars.

Taivaalla näkyvistä kohteista on ainakin kuvan perusteella vaikea päätellä, mikä kolmesta on mikin. Kaikki näyttävät suunnilleen yhtä kirkkailta ja suunnilleen saman värisiltä. Sitä paitsi molempien planeettojen kirkkaudet vaihtelevat. Marsin näennäinen kirkkaus Maasta katsottuna vaihtelee logaritmisella magnitudiasteikolla -3:n ja +1,6:n välillä riippuen siitä, kuinka lähellä Maata se on. Saturnuksen kohdalla suurin muutos tulee siitä, ovatko renkaat Maata vasten kohtisuorassa vai Maan ja Saturnuksen tasossa. Vaihtelua on noin -0,5:stä +1,0:aan. Spican Magnitudi on noin +1. 

Tunnistus tapahtuukin helpoiten kuvajaisen avulla, joka ei ole niin kirkas kuin puhkipalanut valonlähde. Punaisen planeetan Marsin kuvajainen on punertava. Spican pintalämpötila on noin 20.000 kelviniä, joten se on hyvin sininen väriltään. Saturnuksen pinta heijastaa kaikkia värejä aika tasaisesti, joten se erottuu lähimpänä etureunaa neutraalin valkoisena kuvajaisena.  Koska Saturnuksen on kirkkaampi kuin Marsin kuvajainen, niin kuvan oton aikoihin Saturnuksen renkaiden on täytynyt olla hyvin näkyvissä tai sitten Mars on ollut aika kaukana Maasta.

Tutkailin netissä olevasta interaktiivisesta tähtikartasta, miltä taivas näytti vähän auringonlaskun aikoihin  24.8.2012 Spring Lake järvellä Duluthissa Minnesotassa, Astro Bobin kuvauspaikalla. Kartasta voi tutkia myös taivaankappaleisiin liittyviä tietoja. Neitsyen tähtikuviossa olevan Spica-tähden näennäisen kirkkauden ilmaiseva magnitudi-luku on +0.98, mikä tarkoittaa kohtuullisen kirkasta tähteä. Tähti on aika kaukana, 262 valovuoden päässä. RA on ekvatoriaalisen koordinaatiston rektaskensio ja Dec deklinaatio. Asiasta kiinnostuneet voivat seurata linkkejä.

Saturnus on jonkin verran kirkkaampi kuvan ottamisen aikoihin kuin Spica. Saturnus oli noin 10 AU-yksikön eli matkan Maasta Aurinkoon päässä Maasta. Siis noin 1500 miljoonan kilometrin. Valolta matkaan kuluu vaajaat 1½ tuntia.

Mars on suunnilleen yhtä kirkas kuin Spica. Koska etäisyys Maasta on 1,58 AU, niin Mars on Aurinkoa kauempana Maasta. Siksi se on suhteellisen himmeä. Marsin etäisyys Maasta vaihtelee 0,5 AU:sta 2,5 AU:hun. Siksi myös Marsin kirkkaus on eri aikoina hyvin erilainen. Kirkkaimmillaan Mars näyttää noin 25 kertaa niin kirkkaalta kuin himmeimmillään.

Valokuvassa myös Marsin vieressä oleva kohde heijastuu vedestä. Se on niin ikään Neitsyen tähdistöön kuuluva Porrima. Etäisyyttä ei tässä ole kerrottu, mutta se on noin 40 valovuotta. Siis Spica ja Porrima eivät ole lähelläkään toisiaan, vaikka Maasta katsottuna molemmat näyttävät kuuluvan Neitsyen tähtikuvioon. Tosin eivät kaikki maallisetkaan tähdet, tähdenlennoista nyt puhumattakaan taida olla olla neitsyitä, vaikka siltä näyttäsi.

Kuulla, jota siis juuri ja juuri ei kuvassa näy, on myös oma magnitudinsa. Vaikka sitäkään ei tässä mainita, niin tässä vaiheessa olevan Kuun magnitudi on noin -6. Se olisi siis monta kertaluokkaa kirkkaampi kuin muut vedestä heijastuvat kohteet ja häiritsisi varmasti tähdensiltoja, jos olisi näkyvissä.

Laitetaan vielä näkyviin, millaisia tähtikuvioita Perosaaresta olisi näkynyt, jos keinotekoinen ja luonnollinen (reposet) valosaaste ei olisi häirinnyt. Suomessa aika on 3 tuntia edellä UTC-aikaa, siitä kellonaika 21:30. Jos taivaalla näkyi yksi muita kirkkaampi tähti, niin se oli luultavasti Capella. 

Valokuva: Bob King

Tämä niin ikään Bob kingin kuva näyttää, miten tähdet heijastuvat tyvenestä vedestä. Ei näitä oikein tähdensiltoiksi voi nimittää.


Kun näitä yleensä seuraa nimettömät puskista huutelut tekijänoikeuksien perään, niin selvennettäköön tässä lopuksi vielä sitaattioikeuden keskeisiä piirteitä. 

"Tekijänoikeudellisen sitaattikäsitteen mukaan sitaatti on omaan esitykseen liittyvä, esimerkiksi sen väitteitä tukeva tai havainnollistava ote materiaalista, jonka tekijänoikeudet eivät ole sitaatin lainaajalla. Sitaattioikeus on oikeus, jonka mukaan ”julkistetusta teoksesta on lupa hyvän tavan mukaisesti ottaa lainauksia tarkoituksen edellyttämässä laajuudessa”.

Tekijänoikeudellisen sitaattikäsitteen mukaan sitaatti on omaan esitykseen liittyvä, esimerkiksi sen väitteitä tukeva tai havainnollistava ote materiaalista, jonka tekijänoikeudet eivät ole sitaatin lainaajalla. Sitaattioikeus on oikeus, jonka mukaan ”julkistetusta teoksesta on lupa hyvän tavan mukaisesti ottaa lainauksia tarkoituksen edellyttämässä laajuudessa”."

Erityisessä suojeluksessa ovat tieteelliset esitykset, joihin tämä poikkitieteellinen blogi ilman muuta kuuluuu. Kuten tästä voi päätellä.

"Tieteelliseen tai populääritieteelliseen esitykseen (luento, artikkeli, opetusmateriaali, blogikirjoitus) saa ottaa mistä tahansa mitä tahansa valokuvia, valokuvateoksia, piirroksia ja mitä tahansa kuvia, jos kuvan aihe liittyy keskeisesti esityksen aiheeseen. Kuvat eivät voi olla esityksen pääasia, vaan nimenomaan täydentävät itse esitystä. Sekä kuvaajan että teoksen tekijät on mainittava hyvän tavan mukaisesti. Esitystä ei voi hyödyntää kaupallisesti, mutta esimerkiksi jakelu verkossa on sallittua."

Sateenkaaren kaaresta

Hesarin tiedesivuilla oli vastaus Valtteri 4 v:n kysymykseen "Miksi sateenkaari on kaareva?". Päivystävänä dosenttina oli tällä kertaa Hannu Karttunen. Hannu on sen verran vanha kehäkettu näissä populaarifysiikan asioissa, että vastauksesta ei normaaleja virheitä löydy kuin korkeintaan pikkumaiseksi heittäytymällä. Niistä myöhemmin.

Sateenkaaren synnyn ja ominaisuuksien selitykset eivät ole oikein nelivuotiaan ymmärryksen tasolla, mutta parhaansa Hannu yrittää vastauksessaan. Tosin suurin osa vastauksesta on ihan jotain muuta kuin mitä kysyttiin. Itse kysymykseen puututaan vain yhdessä kappaleessa.

Pikkujuttuun tuli yksi kommenttikin.

"Minusta vähän liian yksinkertaistettu vastaus, jopa Valtteri 4v:lle.

Nämä lasten tiedekysymykset ovat ihan hauskoja juttuja, mutta vastaukset saisivat olla vähän tarkempia. Tässä olisi ihan hyvin voinut selittää perusteellisemmin sateenkaaren muodostumisen havainnoijan näkövinkkelistä. Valkoisen valon spektri heijastuu pisarasta muistaakseni noin 42 asteen kulmassa ja tästä johtuen havainnoija näkee vain ne valonsäteet, jotka heijastuvat suoraan pisarasta havainnoijan silmiin. Muut menevät luonnollisesti ihan muualle. Juurikin tästä johtuu se, että sateenkaari yleensä on kaareva. Se voi olla myös täysympyrä, jos sitä tarkastellaan esim. lentokoneesta.

Onko sateenkaari olemassa, jos sitä ei ole kukaan näkemässä? Siinäpä Valtterille purtavaa :)"

Ei nyt ihan viimeisintä päivitettyä tietoa sateenkaaresta tämäkään kommentti sisältänyt. Varsinkin kaarevuuden syyn selitys menee suoraan sanoen ihan metsään.

Oli syy tässä kommentissa tai jossain julkaisemattomassa, joka tapauksessa viikon päästä tuli korjaus tiedesivuille. Siinä väitettiin, että asia oli oheisessa kuvassa selitetty paremmin kuin Karttusen vastauksessa. Ei ollut. Vastauksesta paistaa pitkälle, että tässä ovat diletantit asialla.

Entinen opettajani ja uskallan sanoa myös hyvä ystäväni professori Kaarle Kurki-Suonio ei malttanut olla kommentoimatta tätä Hesarin toimitukselle ja suoraan myös minulle fysiikan opettajien palstan välityksellä. En viitsi siteerata Kaarlen vastausta sellaisenaan, koska se kirjoitettu hieman Kaarlelle tyypillisellä "provosoituneella kun on provosoitu" -tyylillä. Oleellista kuitenkin oli, että Kaarle kommentoi kuvassa olevan Auringon omituista sijaintia katsojaan nähden kuin myös lausumaa, jonka mukaan pisarat heijastavat valoa "erikoisen voimakkaasti ... 42 asteen kulmassa".

Kun vielä toinen vanha ystäväni, Hesarin tiedetoimittaja Timo Paukku kyseli minulta, että miten asia oikein on, niin näyttää siltä, että sateenkaaren selitykset herättävät omassa pienessä piirissään näköjään  yhtä kiivasta polemiikkia  kuin Guggenheim ja pakkoruotsi yhteensä. Joten pakkohan minunkin on ottaa asiaan kantaa. Tässä siis muuta poikkitieteellinen kommentti.

Auringon kuva piirroksessa on tietysti täysin tarpeeton graafinen elementti, joka vie ajatusta korkeitaan harhaan. Suuntanuoli olisi riittänyt.

Ei tekstissä muutenkaan ole hirveästi hurraamista.

"Auringon ja pisaran välissä olevan katsojan näkökulmasta pisarat asettuvat tasaiselle kaarelle, joka muodostaa katsojan näkemän sateenkaaren."

Mitähän tässä on a) ajateltu, b) koitettu sanoa? Sateenkaari ei ole tietyssä paikassa, vaan se muodostuu tietyssä suunnassa olevista pisaroista heijastuvasta valosta. Jos ajatellaan kuitenkin sitä objektia, mikä syntyy sateenkaaren muodostavista pisaroista, niin se ei ole kaari, vaan osa kartiopintaa, jonka kärjessä on katsojan silmä.

Alan perusteoksesta, mainiosta Minnaertin kirjasta "Maiseman valot ja värit" lainattu kaavakuva sateenkaarikartiosta. Katsoja on W-kirjaimen kohdalla. Katkoviiva on Auringon ja katsojan pään kautta kulkeva suora. 

"Kaaren sijainti riippuu katsojan paikasta."

Samat sanat. Kaari ei sijaitse missään paikassa, vaan näkyy tietyssä suunnassa. Toki edellä mainittu kartiopinta on jossain ja riippuu nimenomaan katsojan paikasta. Katsojan on kuitenkin vaikea hahmottaa sateenkaarta kartiopintana, koska sen voi nähdä vain kaksiulotteisena kartiopinnan projektiona.

"… erikoisen voimakkaasti ne heijastavat valoa 42 asteen kulmassa Auringon suuntaan (nähden)"

Vain hyvin pieni osa pisaraan osuneesta valosta heijastuu takaisin. Suurin osa joko heijastuu eteenpäin tai menee pisaran lävitse sen etu- ja takapinnassa taittuen. Sen sijaan takapinnasta heijastuneella valolla on säteiden keskittymä juuri noin 42 asteen ns. minimipoikkeaman kulmassa, mistä syystä pisaroista heijastuva valo on kirkkainta juuri tässä suunnassa. Tässä Kaarle on minusta selkeästi väärässä, sikäli kun ymmärsin mitä hän ajoi takaa. 

Kun sateenkaaren valokuvista otetaan "hämäävät" värit pois, niin kaaren kirkkaus tulee selkeästi esille. Kirkkausero on kaaren yläpuolisen osan ja kaaren välillä paljon suurempi kuin alapuolisen osan ja kaaren välillä. Tämä johtuu siitä, että ns. Aleksanterin mustan vyön suunnasta ei tule pisaroista heijastunutta valoa lainkaan toisin kuin kaaren alapuolella olevista pisaroista. Joskus alapuoli voi olla lähes yhtä kirkas kuin itse kaari.

Kulma katsojan silmästä on pöhkösti piirretty. Toisen säteen pitäisi osoittaa kaariympyrän keskipisteeseen, ei kaareen. Säde myös katkaisee itse sateenkaaren hassulla tavalla.

Jos vielä palataan alkuperäiseen kysymykseen, eli miksi sateenkaari on kaareva. Siihenhän ei vastattu oikeastaan kummassakaan esityksessä. Virkettä "Sateenkaaren kaareva muoto johtuu tavasta, jolla pisara heijastavat niihin osuvaa valoa." en pidä Valtterin kysymystä erityisen hyvin avaavana vastauksena.

Jos yritän itse vastata tavalla, josta nelivuotias voisi ymmärtää jotain, niin ehkä jotain tällaista koittaisin väsätä.

"Sateenkaari on kaari, koska sen muodostavat valonsäteet heijastuvat pinnasta, joka on itsekin kaareva. Nimittäin vesipisaroista."

Jos mielenkiintoa näyttäisi vielä riittävän, niin voisin koittaa jatkaa. Jonkinlainen piirustus olisi kyllä lähes välttämätön puheen ohella.

"Sateenkaari syntyy vesipisaroiden lävitse taittuen ja heijastuen kulkeneesta ja väreihin hajonneesta valosta. Sateenkaari näkyy aina suunnassa, joka on noin 42 asteen kulmassa Auringon ja katsojan pään muodostaman suunnan kanssa. Koska sadepisarat ovat palloja, niin sateenkaari on niiden poikkileikkauksen muotoinen; osa ympyrän kaarta. Itse asiassa sateenkaari kaari ei ole täydellinen matemaattinen ympyrän kaari, koska varsinkin isommat sadepisarat eivät putoa pallon, vaan enemmänkin sämpylän muotoisina. Ero "täydelliseen" ympyrän kaareen on kuitenkin niin pieni, että silmällä sitä ei pysty havaitsemaan."

Itse asiassa jokainen sateenkaaren selitys jättää helposti ilmaan enemmän kysymyksiä kuin antaa vastauksia. Miksi juuri 42 asteen kulma? Miksei koko taivas ole värikäs, vain osa siitä? Sateenkaari on näyttävä ilmiö, jonka salaisuudet ovat kiehtoneet ihmistä siitä lähtien, kun Jumala asetti sen liiton merkiksi vedenpaisumuksen jälkeen. Ainakin, jos uskomme nuoren maan kreationisteja. 

Sateenkaaren teoria on kehittynyt ja tarkentunut pitkän ajan kuluessa. Ensimmäisen kunnollisen selityksen antajana yleisesti pidetään kuitenkin ranskalaista 1600-luvun filosofia René Descartesia. Jo tästä viitekehyksestä voi päätellä, että sateenkaaren kaaren synnyn selvittäminen 4-vuotiaalle lienee aika haasteellista. Vähän vähemmillä virheillä kuin mitä Hesarissa nyt oli voisi kuitenkin yrittää seuraavalla kerralla. Sateenkaarihan on kuitenkin joka kesän vakio tiedepalstoilla.

ps. Sateenkaaresta on netissä tarinaa vähintäänkin riittävästi. Myös poikkitieteellisessä.