Tähtitaivasta

”Tuiki, tuiki tähtönen…”

Joulun aikaan ehtii hyvin tähyillä tähtitaivaalle – jos vain pilvet suvaitsevat väistyä edes hetkeksi. Yötaivasta katsellessa syntyy vahva mielikuva muuttumattomuudesta. Tähdet pysyvät toistensa suhteen samoilla sijoilla ja vain Maan pyöriminen saa taivaankannella aikaan muutoksia: iltayöstä näkyy eri tähtiä ja tähdistöjä kuin aamuyöstä. Liike on kuitenkin niin hidasta, että ainoastaan jonkin kirkkaan tähden sattuessa lähelle pihakuusen latvaa, tv-antennia tai lyhtypylvästä sen vähittäisen siirtymisen huomaa.

Vielä hitaammin tähtitaivas muuttuu Maan kiertäessä Aurinkoa. Keväisellä yötaivaalla näkyy eri tähtiä ja tähdistöjä kuin syksyisellä ja talvisella. Vuodesta, vuosikymmenestä ja vuosisadasta toiseen tähdistöjen ulkonäkö pysyy kuitenkin samana ja niinpä monien tähtikuvioiden nimet ovat peräisin tuhansien vuosien takaa. Vasta kymmenien tai satojen tuhansien vuosien kuluessa tähtitaivaan ulkonäkö muuttuu huomattavasti.

Tarkemmin katsottuna tähtitaivaalla tapahtuu kuitenkin muutoksia, jopa hyvinkin nopeita. Joidenkin tähtien kirkkaus vaihtelee tuntien, päivien, viikkojen tai kuukausien jaksoissa; joko epäsäännöllisesti tai tarkan säntillisesti. Yleensä kirkkaus muuttuu kuitenkin niin vähän tai niin hitaasti, että sen huomaa ainoastaan seuraamalla tähteä hyvin tarkkaan ja säännöllisesti pitkiä aikoja.

Jos jokin kirkas tähti sattuu näkymään lähellä taivaanrantaa, sen kirkkaus näyttää kuitenkin muuttuvan kaiken aikaa: tähti tuikkii. Tiuhaan tahtiin tähti himmenee ja kirkastuu, ja vieläpä täysin epäsäännöllisesti. Tähden värikin näyttää vaihtelevan. Välillä se voi näyttää siniseltä, välillä punaiselta, välillä puhtaan valkoiselta. Miten tähden ulkonäkö voi vaihdella niin nopeasti?

Ei mitenkään. Tähtien tuikkiminen johtuu pelkästään Maan ilmakehästä. Tähden vakaa valo on saattanut matkata avaruuden tyhjyydessä vuosien, vuosikymmenien tai vuosisatojen ajan, ja taittaa tuhansien ja taas tuhansien miljardien kilometrien matkan. Kohtalokkaaksi osoittautuvat pitkän taipaleen viimeiset kymmenet kilometrit, kun tähdestä tuleva valo kulkee Maan ilmakehän tiheiden osien läpi.

Maan ilmakehä on jatkuvassa myllerryksessä. Tuulet ja ilmavirtaukset pitävät ilmakehän kaiken aikaa liikkeessä ja lämpötilaerot saavat aikaan tiheyden vaihtelua. Kun avaruudesta tuleva tähden valo kulkee tällaisen ”kiehuvan puuron” läpi, sen kulkusuunta vaihtelee hivenen hyvin nopeaan tahtiin. Paljaalla silmällä tämä vaihtelu näkyy kirkkauden jatkuvana muuttumisena – tuikkimisena.

Tähtien värejä on paljain silmin yleensä vaikea erottaa. Silmän verkkokalvon solut vaativat väriaistimuksen synnyttämiseen enemmän valoa kuin useimmista tähdistä silmiin lankeaa. Vain kaikkein kirkkaimpien tähtien värit voi erottaa öiseltä taivaalta. Sama pätee tähtien tuikkimisen aiheuttamaan värien vaihteluun.

Samalla kuin tähden valon kulkusuunta Maan ilmakehässä vaihtelee, se hajoaa erilämpöisten ja -tiheyksisten ilmakerrosten rajapinnoilla väreihin – samaan tapaan kuin prismassa tai sadepisaroissa, jotka voivat leimauttaa taivaalle upean sateenkaaren. Värien vaihtelu ei kuitenkaan erotu, jos tähti on liian himmeä.

Koko taivaan kirkkain tähti on Ison koiran tähdistön Sirius. Se näkyy talvisella taivaalla matalalla eteläisessä horisontissa. Satunnaisetkin taivaalle tähyäjät huomaavat usein Siriuksen kimaltelevan kaikissa sateenkaaren väreissä. Samalla sen kirkkaus vaihtelee. Kumpikin ilmiö erottuu selvästi, koska Sirius on niin kirkas.

Tähtien tuikkiminen on voimakkainta lähellä horisonttia. Silloin tähden valo joutuu kulkemaan pisimmän matkan Maan ilmakehässä ja sen kulkureitille ehtii osua paljon ilman pyörteilyä ja erilämpöisiä kerroksia. Mitä korkeammalla tähti on, sitä vähäisempää on sen tuikkiminen ja suoraan pään yläpuolella tuikkimista on käytännössä mahdoton havaita.

Jos matalalla olevaa kirkasta tähteä katselee kiikarilla tai kaukoputkella, tuikkiminen ja värien vaihtelu voimistuu entisestään. Jos ilmakehä on erityisen levoton, tähti voi näyttää jopa hyppelehtivän ja huojuvan edestakaisin havaintolaitteen näkökentässä.

Kyse ei siis ole tähden kirkkauden, värin tai paikan todellisesta vaihtelusta, vaan syypäänä on Maan oma ilmakehä. Tähtien tarkkailun kannalta siitä onkin pelkkää riesaa, erityisesti pilvisellä säällä. Muuten ilmakehä on toki ihmisten ja kaikkien muidenkin elollisten olentojen kannalta hyvä asia.

Kuva: ESO/Y. Beletsky