3. Tähtitieteen perusteita

3.1 "Tuoll' on iltatähti sille laulan..."

Oletko koskaan pilvettömänä iltana tai yönä katsonut taivaalle? Ensin voi tuntua siltä, ettet erota sieltä mitään. Mutta kun et kohdista katsettasi mihinkään yksittäiseen kohtaan, niin vähitellen erotat enemmän ja enemmän. Erotat kirkkaita pisteitä, joista toiset ovat isompia ja toiset pienempiä. Toiset näyttävät kirjaimellisesti tuikkivan, ja joissakin näyttäisi jopa olevan jotain väriäkin.

Taivaalla on monia taivaankappeleita. Mitä nämä tähdet, planeetat, tähdenlennot, meteoriitit, komeetat ja asteroidit ovat? Esihistoriallisista ajoista lähtien taivaalla tuikkivat kohteet ja sen tapahtumat ovat kiehtoneet ihmistä. Niitä on katsottu pelonsekaisin tuntein. Niistä on ennustettu tulevia tapahtumia.

Tässä luvussa käsitellään tähtitieteen termejä. Voit lukea ensin tiivistelmän ja palata sen jälkeen takaisin luvun tekstiin.


3.2 Peruskäsitteitä

"Avaruus, tuo käymättömistä korpimaista viimeinen". Näillä sanoilla alkaa yksi televisiohistorian suosituimmista tieteissarjoista, joka on Suomenkin tv-kanavilla pyörinyt 1970-luvulta lähtien. Vaikka lähes kaikki planeettamme korpimaat on todennäköisesti tutkittu, niin varmaa on, että avaruus tullee jäämään meille suurimmalta osaksi tuntemattomaksi. Mutta miksi näin sitten on?

Joka vuosi järjestetään Miss Universum -kisat, jossa on aivan liian vähän osallistujia, koska termi universumi tarkoittaa maailmankaikkeutta. Toisin sanoen universumi tarkoittaa avaruuden ja siinä olevan aineen ja energian kokonaisuutta. Nykykäsityksen mukaan se on muodostunut 14 miljardia vuotta sitten tapahtuneen alkuräjähdyksen ja sitä seuranneen laajenemisen seurauksena. Ennen tätä teoriaa maailmankaikkeuden ajateltiin olevan vakaa ja muuttumaton, mutta 1990-luvulla tehtyjen mittausten perusteella havaittiin, että se on kaikkea muuta. Maasta kaukana sijaitsevien supernovien etenemisnopeutta meistä poispäin tutkittaessa todettiin, että niiden vauhti näyttäisi vain kiihtyvän.

Räjähdyksessä syntyneet kaasut alkoivat vähitellen tiivistyä ja muodostaa tähtiä sekä tähtijärjestelmiä eli galakseja. Näitä tähtijärjestelmiä on maailmankaikkeudessa miljoonia ja ne ovat ikään kuin avaruuden valtameressä sijaitsevia pieniä saarekkeita. Pieniä ne ovat siitä huolimatta, että ne muodostuvat miljardeista tähdistä, jollainen myös oma Aurinkomme on. Galaksi-sana tulee kreikankielen maitoa tarkoittavasta sanasta, galaktos. Oma galaksimme on nimeltään Linnunrata ja se muodostuu 100–400 miljardista tähdestä. Sen läpimitta on yli 100 000 valovuotta ja paksuus jopa 10 000 valovuotta. Oma Aurinkokuntamme sijaitsee 26 000 valovuoden päässä sen keskustasta, ja kierrämme sitä samalla tavalla kuin aurinkokuntamme planeetat kiertävät Aurinkoa. Naapurigalaksi Andromeda on meistä 2,2 miljoonan valovuoden päässä. Niin kuin huomaat, avaruudessa etäisyytenä ei käytetä kilometrejä vaan valovuosia.

Valovuotta käytetään etäisyyden määrittämisessä tähtitieteessä, ja se saadaan laskemalla valon vuodessa kulkema matka. Valonnopeus on pyöristettynä 300 000 km sekunnissa, eli Maasta Kuuhun valo kulkee hieman yli yhdessä sekunnissa. Auringosta Maahan valon matka kestää yli kahdeksan minuuttia, lähimpään tähteen yli neljä vuotta ja kaukaisimpiin havaittuihin tähtiin yli kymmenen miljardia vuotta. Vaikka meillä siis olisi alus, joka kulkisi valonnopeudella, se ei juurikaan ratkaisisi avaruuden tutkimisen ongelmaa. Oman aurinkokuntamme tutkiminen onnistuisi kohtuullisen hyvin, ja naapuriaurinkokunnassakin voisimme käydä mutta koko galaksimme saati naapurigalaksin tai universumin tutkiminen olisi mahdotonta.

Rastita kaksi oikeaa väittämää

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen




Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

3.3 Aurinko

"Tähtiä kuin Otavassa, poikia on Jukolassa...". Kaikki tähdet, jotka näet yötaivaalla, ovat aurinkoja. Ne tuottavat omaa valoaan, kun taas planeetat ja niitä kiertävät kuut heijastavat tähtien valoa.

Planeetaltamme katsottuna tähdet näyttävät muodostavan tähtikuvioita eli tähdistöjä, kun niitä yhdistetään toisiinsa viivoin. Tällainen on esimerkiksi Otavan tuttu kauhakuvio, joka on osa Isoa karhua. Samankaan tähtikuvion tähdet eivät kuitenkaan ole yhteydessä keskenään, sillä ne ovat kaukana toisistaan.

Lähinnä meitä oleva tähti on 4,2 valovuoden päässä sijaitseva Proxima Centauri. Se on kuitenkin liian himmeä, jotta sen näkisi paljain silmin. Taivaan kirkkain tähti on Sirius, joka on 8,7 valovuoden päässä. Kirkkaus johtuu siitä, että se on valovoimaltaan 23-kertainen Aurinkoomme verrattuna.

1600-luvulla elänyt Galileo Galilei esitti ajatuksen, että Aurinko on aurinkokuntamme keskus. Ennen Galileita ajateltiin, että Aurinko ja muut planeetat kiertävät Maata. Galilei joutui katolisen kirkon painostuksesta perumaan oppinsa. Nykyään tiedämme, että aurinkokuntamme planeetat kiertävät Aurinkoa omilla kiertoradoillaan.

Aurinko on läpimitaltaan noin miljoonan kilometrin kokoinen hehkuva kaasupallo, joka sijaitsee meistä 150 000 000 (eli 150 miljoonan) kilometrin päässä. Se on muodostunut vajaa viisi miljardia vuotta sitten, ja sen energiavarojen arvellaan riittävän vielä yhtä pitkäksi aikaa. Kun noin 900 miljoonan vuoden päästä Auringon koko on kasvanut, sen lisääntynyt säteily tulee nostamaan planeettamme pintalämpötilan yli elämälle kriittisenä pidetyn 30 celsiusasteen.

Kun Auringon polttoaine vety loppuu, Aurinko paisuu punaiseksi jättiläiseksi ja nielaisee sisälleen lähiplaneetat Merkuriuksen ja Venuksen, eikä Maalle käy juurikaan paremmin. Kun Aurinko puhaltaa ulommat kerroksensa avaruuteen, se kutistuu vähitellen valkoiseksi kääpiöksi.

Alla olevalla videolla näet Auringon toimintaa. Auringon sisällä tapahtuvat ydinreaktiot tuottavat valtavan määrän energiaa, mikä ilmenee muun muassa suurina roihuina. Video: © NASA.



Mihin tähteen vihje sopii?

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

a) Taivaan kirkkain tähti on

b) 4,2 valovuoden päässä sijaitsee

c) 150 miljoonan kilometrin päässä on

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

3.4 Aurinkokuntamme

Aurinkokuntamme on Auringon ja sitä kiertävien taivaankappaleiden muodostama järjestelmä. Sillä arvioidaan olevan ikää 4,6 miljardia vuotta. Kun avaruudessa ajelehtiva aines kasaantui yhteen, muodostui nykyään kahdeksasta planeetasta koostuva aurinkokuntamme, jonka massasta 99,9 % on Auringossa.

Mikäli Aurinko olisi halkaisijaltaan 10 senttimetriä, niin Maa olisi nuppineulan kokoinen. Maa kiertäisi Aurinkoa 11 metrin etäisyydellä. Kauimpana sijaitsevan planeetan (Neptunus) etäisyys puolestaan olisi yli 300 metriä. Koko aurinkokunta sijaitsee Auringon vaikutussäteen, heliosfäärin, sisäpuolella. Koska Aurinkomme kaltaisia tähtiä on pelkästään Linnunradassakin miljardeja ja galakseja puolestaan maailmankaikkeudessa miljardeja, niin aurinkokuntamme tuskin on ainutlaatuinen universumissa.


Asteroidivyöhyke. Kauempana on lisää asteroideja ns. Kuiperin vyöhykkeessä.

Lähinnä Aurinkoa sijaitsevat kiviplaneetat. Niillä on metalliydin, kiviaineksista muodostunut sula vaippa sekä kiinteä kuori. Lisäksi ne kaikki kiertävät melko lähellä Aurinkoa, alle kahden AU:n päässä siitä. Järjestyksessä ne ovat Merkurius, Venus, Maa ja Mars. Kaikilla muilla on kaasukehä paitsi Merkuriuksella.

Kiviplaneettojen ulkopuolella sijaitsee asteroidivyöhyke, joka muodostuu tuhansista pikkuplaneetoista. Niistä vain Cereksen katsotaan täyttävän kääpiöplaneetan vaatimukset. Nykyteorian mukaan asteroidit ovat Marsin ja Jupiterin väliin jäänyttä materiaalia. Toinen asteroidivyöhyke ns. Kuiperin vyöhyke, sijaitsee Neptunuksen takana. Monet Kuiperin vyöhykkeen taivaankappaleista ovat niin pieniä, että niitä on mahdoton havaita tarkimmillakaan kaukoputkilla. Yksi suurimmista näistä taivaankappaleista on kääpiöplaneetta Pluto, joka poistettiin planeettojen joukosta vuonna 2006.

Asteroidivyöhykkeen ulkopuolella Aurinkoa kiertävät suuret kaasuplaneetat eli jättiläisplaneetat. Järjestyksessä ne ovat Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus, ja niiden etäisyys Auringosta on 5–30 AU. Niillä on paksu kaasukehä ja kaasumainen pinta. Ne ovat Maata huomattavasti suurempia, niiden ympärillä on renkaita ja kaikilla on useita kuita. Suuren etäisyyden vuoksi Aurinko ei niitä lämmitä. Kaikkien kaasuplaneettojen pintalämpötilat ovat yli sata astetta pakkasen puolella. Koska Uranuksen ja Neptunuksen arvioidaan koostuvan jäästä, niitä kutsutaan myös jääjättiläisiksi. Kaasumaisista ominaisuuksistaan huolimatta kaikki jättiläisplaneetat ovat liian pieniä, jotta niistä voisi muodostua tähtiä.



Aurinko ja planeetat.

3.5 Tähdenlennot ja pyrstötähdet

Oletko koskaan nähnyt taivaalla lyhyttä valoilmiötä, joka on hävinnyt, kun olet räpäyttänyt silmiäsi? Tähdenlennoksi eli meteoriksi kutsutun ilmiön on saanut aikaan asteroideja pienempi kappale, meteoroidi, joka saapuessaan Maan ilmakehään on kuumentunut ja jättänyt taakseen lyhytkestoisen kirkkaan vanan.

Pienimmät meteoroidit eivät pääse maan pinnalle saakka. Isoimmat iskeytyvät maahan meteoriitteina. Maahan arvellaan törmäävän vuorokaudessa jopa sata tonnia avaruudellista ainesta.

Lähihistorian tuhoisin meteori räjähti Venäjän Tsheljabinskissa 15.2.2013. Arvioiden mukaan kyseessä oli läpimitaltaan 15–17 metrin kokoinen asteroidi, joka räjähti ilmakehässä 30–50 kilometrin korkeudessa. Se aiheutti yli 1 000 ihmisen loukkaantumisen ja noin 10 miljoonan euron aineelliset vahingot. Vain Tunguskan vuonna 1908 tapahtunut räjähdys on lähiaikoina ollut voimakkaampi.

Muumilaaksossakin pelättiin pyrstötähteä, mutta mitä pelättiin? Pyrstötähdet eli komeetat ovat jäästä ja pölystä muodostuneita kappaleita, jotka kiertävät Aurinkoa hyvin säännöllisillä radoilla. Niiden paha maine periytyy keskiajalta, jolloin niiden ilmestymistä taivaalle pidettiin tuhon enteenä. Tämä ei kuitenkaan liittynyt siihen, että nykyään niiden ratojen tiedetään mahdollisesti risteävän Maan radan kanssa.

Kun komeetta saapuu Auringon vaikutuspiiriin, aurinkotuuli puhaltaa sen pinnasta irti jopa 150 000 000 kilometrin mittaisen pyrstön. Paljain silmin nähtäviä komeettoja ilmaantuu kerran tai kaksi vuosikymmenessä.

Halleyn komeetta on tunnetuin ja sen kiertoaika on 76 vuotta. Koska se viimeksi kiersi Auringon vuonna 1986, seuraavaa kertaa saamme siis vielä odottaa jonkin aikaa. Viimeisimmät paljain silmin nähdyt komeetat ovat olleet Hale-Bopp vuonna 1997 ja Hyakutake vuonna 1996.

3.6 Kiviplaneetat: yksi on ylitse muiden


Kiviplaneetat: Merkurius, Venus, Maa ja Mars.

Merkurius,
jumalten sanansaattaja. Se on aurinkokuntamme pienin ja lähinnä Aurinkoa oleva planeetta. Tästä syystä sen kiertoaika Auringon ympäri on myös lyhin, 88 vuorokautta. Pyörähtäminen akselinsa ympäri kestää 58 meidän vuorokauttamme. Merkuriuksen ympärillä ei ole kaasukehää. Tästä syystä sen pinta on meteoriittien moukaroima ja sen lämpötilanvaihtelut ovat hurjat. Päivän ja yön lämpöero on lähes 600 astetta (-170–+420 astetta). Sillä ei ole yhtään kuuta.

Venus, rakkauden jumalatar. Planeetan koko ja koostumus muistuttavat Maata. Se on taivaan kirkkain "tähtimäinen" kohde ja se on mahdollista jopa nähdä paljain silmin keskellä päivää. Sen kiertoaika Auringon ympäri on 224 vuorokautta ja pyörähdys akselinsa ympäri 243 vuorokautta. Pintalämpötila on yli lähes 500 astetta. Tämä johtuu sen hiilidioksidipitoisesta kaasukehästä, joka saa aikaan voimakkaan kasvihuonevaikutuksen. Venuksella ei ole yhtään kuuta.

Maa, sininen planeetta. Suurin osa sen pinnasta on nestemäisen veden peitossa, ei höyrynä eikä jäänä. Sillä on ilmakehä ja magneettikenttä, jotka suojelevat sitä avaruuden säteilyltä ja meteoroideilta. Se on ainoa tunnettu planeetta, jolla tiedetään olevan elämää. Kiertoaika Auringon ympäri on 365 vrk ja 6 h. Pyörähdys akselin ympäri kestää 23 h 56 min 4 s. Maanpinnan keskilämpötila on 14 astetta. Maalla on yksi kiertolainen, Kuu.

Mars, punainen planeetta. Väri johtuu sen pinnalla ja ilmakehässä olevasta rautapölystä. Siellä on vettä höyrynä ja jäänä sekä hyvin ohut hiilidioksidipitoinen kaasukehä. Kiertoaika Auringon ympäri kestää 687 vuorokautta ja pyörähdys akselin ympäri hieman kauemmin kuin meillä. Sen pinnan keskilämpötila on - 55 astetta, ja sitä on tutkittu monesti avaruusluotaimilla. Aikanaan planeetalla on ollut laajoja meriä, jotka nykyisin ovat aavikkoina. Vuonna 1976 planeettaa kiertänyt Viking-luotain otti kuvan sen pinnalla sijaitsevista "kasvoista". Marsilla on kaksi kuuta, Phobos ja Deimos.

3.7 Jättimäiset kaasuplaneetat


Kaasuplaneetat: Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus.

Jupiter
, roomalaisten vastine Zeukselle. Se on aurinkokuntamme suurin planeetta. Se on massaltaan yli kaksikertainen kaikkien planeettojen yhteismassaan verrattuna. Tämän vuoksi se vaikuttaa painovoimallaan monien asteroidien ja komeettojen ratoihin. Se koostuu nestemäisestä vedystä ja heliumista, ja sillä on ohuet renkaat, jotka eivät tosin näy maahan saakka. Sen kiertoaika Auringon ympäri on lähes 12 vuotta, mutta akselinsa ympäri se pyörähtää alle 10 tunnissa. Sillä on 67 tunnettua kuuta.

Saturnus, navoiltaan litistynyt. Se on aurinkokuntamme toiseksi suurin planeetta ja rakenteeltaan Jupiterin kaltainen. Saturnuksen vuosi kestää 29,5 Maan vuotta ja vuorokausi noin 11 tuntia. Lämpötila sen kaasukehässä on alimmillaan -180 astetta. Parhaiten se tunnetaan seitsemästä valtavasta renkaastaan. Galileo Galilei havaitsi ensimmäisen renkaan jo vuonna 1610, ja viimeisin löydettiin 2009. Niiden uskotaan syntyneen komeettojen, kuiden ja meteoriittien törmäyksissä syntyneistä kappaleista. Saturnuksella on yli 80 kuuta.

Uranus, ainoana kreikkalaisen jumalan mukaan nimetty. Vaikka sitä sanotaan jääjättiläiseksi, siellä on nykyään hyvin vähän jäätä. Erikoisin piirre planeetassa on sen pyörähdysakselin suuri kallistuma, lähes 98 astetta. Syynä pidetään sen törmäämistä toisen planeetan kanssa aurinkokuntamme syntyvaiheessa. Sen kiertoaika Auringon ympäri kestää 84 vuotta ja pyörähdys akselin ympäri yli 17 tuntia. Sillä on 9 rengasta ja 27 kuuta ja lämpötila yli 200 astetta pakkasen puolella.

Neptunus, meren jumala. Se on aurinkokuntamme uloin planeetta eikä näy paljain silmin maasta käsin. Etäisyytensä vuoksi se on kylmin planeetta. Sen pintalämpötila on -220 astetta. Sen pinnalta on havaittu aurinkokuntamme suurin tuulennopeus, 2 000 km/h. Planeetan akselin kaltevuus on lähes sama kuin Maassa. Tästä syystä siellä on myös samanlaiset vuodenajat kuin Maassa. Ne kestävät kuitenkin pidempään, koska sen vuosi kestää 164 meidän vuottamme. Vuorokausi kestää planeetalla yli 16 tuntia. Kuita sillä on 14 ja renkaita viisi.

Kaasuplaneetat - jääjättiläiset

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Valitse oikea planeetta siihen liittyvään vihjeeseen (Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus).

a) planeetan akselin kaltevuus sama kuin maassa
b) tunnetaan valtavista renkaistaan
c) törmännyt toiseen planeettaan syntyvaiheessaan
d) siellä tuulee melko kovaa
e) vastaa massaltaan kaikkia muita aurinkokuntamme planeettoja
f) sen renkaat eivät näy maahan saakka
g) nimen alkuperä poikkeaa kaikista muista

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

3.8 Pluton nousu ja tuho

Pluto, manalan jumala. Se löydettiin 1930 Neptunuksen takana olevalta Kuiperin vyöhykkeeltä. Se oli pitkään aurinkokuntamme yhdeksäs ja samalla uloin planeetta. Vuonna 2006 Kansainvälinen tähtitieteellinen unioni pudotti sen kääpiöplaneetaksi. Sitä on alettu kutsua nimityksellä plutoidi. Pluton kiertoaika Auringon ympäri on 248 vuotta, ja Aurinko onkin sieltä katsottuna vain kirkas tähti taivaalla. Pluton vuorokauden pituus on hieman yli kuusi Maan vuorokautta.

Pluto on elämälle varsin epäedullinen paikka kylmyytensä vuoksi (-230 °C). Pluton kiertorata on erikoinen. Rata on erittäin elliptinen, ja se tulee lähimmillään Aurinkoa Neptunuksen radan sisäpuolelle. Planeetat eivät kuitenkaan voi törmätä toisiinsa kiertoaikojen suhteen ansiosta. Tämä kiertoradan elliptisyys oli yksi syy sen pudottamiseen klassisten planeettojen joukosta.

Plutolla on viisi kuuta, ja sen massa pystyttiin määrittämään vasta, kun sen kuu Kharon löydettiin 1970-luvulla. Pluto on puoliksi kiveä, puoliksi jäätä. Jään alhainen osuus viittaa siihen, että suurin osa mahdollisesta hapesta on todennäköisesti tiivistynyt hiilimonoksidiksi eikä vedeksi niin kuin Maassa.

Pluto - Hessu Hopon koira

Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Mitkä seuraavista asioista pitävät paikkansa Pluton suhteen? Valitse neljä asiaa.





Kirjaudu sisään lähettääksesi tämän lomakkeen

Tiivistelmä

  • Maailmankaikkeus on hyvin, hyvin suuri ja siellä etäisyydet mitataan valovuosina eli valon vuodessa kulkemana matkana.
  • Se muodostuu lukemattomista galakseista eli tähtijärjestelmistä, jotka puolestaan muodostuvat miljardeista tähdistä.
  • Oma tähtemme on nimeltään Aurinko
  • Aurinkoa kiertävät planeetat: Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus.
  • Planeetat jaetaan kivi- ja jättimäisiin kaasuplaneettoihin.
  • Aurinkokuntaan kuuluu Auringon ja planeettojen lisäksi muun muassa kuita ja pieniä asteroideja.
  • Tähdenlento on Maan ilmakehään saapunut meteoroidi ja mikäli se tulee pinnalle asti, kutsutaan sitä meteoriitiksi.
  • Pyrstötähdet eli komeetat kiertävät Aurinkoa ja toisinaan saapuvat planeettamme läheisyyteen, jolloin ne voi erottaa jopa paljaalla silmällä.
  • Avainsanoja ovat: universumi, galaksi, valovuosi, supernova, aurinkokunta, kiviplaneetat, kaasuplaneetat, meteoroidi, meteoriitti, komeetta.