Skip to header Skip to main navigation Hyppää pääsisältöön Skip to footer

Main navigation

  • Etusivu
  • Aihealueet
    • Avaruus
    • Tiede
    • Tekniikka
    • Luonto ja ympäristö
    • Terveys ja lääketiede
    • Ihmiset
    • Taide
    • Paikkoja
    • Arvioita
  • Videot ja podcastit
  • Uusimmat jutut listana
  • Jutturuletti
  • Tiedekiinnostavuuskartta
Tiedetuubi

Gaian laukaisu Timo Prustin kokemana

Gaia nousee lentoon
Gaia nousee lentoon
ESA-blogi

Gaian tieteellinen johtaja on suomalainen Timo Prusti, joka kertoo seuraavassa tekstissä kokemuksistaan laukaisun aikaan Kouroussa. Hän esiintyi ESAn suorassa webbilähetyksessä ja oli mukana useissa TV-ohjelmissa heti laukaisun jälkeen, mutta hän ennätti kirjoittaa myös tämä tekstin eilen juuri ennen paluutaan Eurooppaan.

Gaia laukaistiin 19. joulukuuta 2013 kello 9:12:19 UTC. Koko viikon oli ollut useita sadekuuroja, ja sama epävakaa sää jatkui myös laukaisupäivänä, jolloin aikaisin aamulla kuuden maissa paikallisaikaa Kouroussa pyyhkivät useat kuurot laukaisualueen ylitse.

Taivas kuitenkin selkeni juuri ennen laukaisua, ja Gaia nousi matkaan hyvien tähtien merkeissä, sillä laukaisun aikaan aamulla taivaalla ei ollut juuri lainkaan pilviä.

Tänään 20. joulukuuta tätä kirjoitettaessa on taas sadellut, eikä Gaian laukaisusta olisi nähty kuin ehkä 10 sekuntia ennenkuin raketti olisi kadonnut pilviin.

Ennen laukaisua

Kaksi viikkoa Kouroussa on ollut hyvin intensiivistä aikaa. Gaia oli syksyn ajan laukaisukeskuksen S1-rakennuksessa, jossa satelliitit voivat olla niin kauan kun tankkeja ei olla täytetty. Siellä tehtiin myös viimeinen aurinkosuojan avaustesti lokakuussa, kun edellisen kerran olin paikan päällä.

Kun tulin uudelleen paikalle, oli Gaia jo tankattu ja siirretty S5-rakennukseen. Sojuz-kantoraketin yli vaihe Fregat, joka oli itse asiassa alun perin tarkoitettu toiselle satelliitille, oli jo odottamassa S3-rakennuksessa Gaiaa myös tankattuna.

S3 on tila, joka on tarkoitettu kaikkein herkimmin räjähtävien polttoaineiden käsittelyyn. Fregatin vieressä oli jo odottamassa Gaiaa varten erityisesti valmistettu raketin nokkakartio. Koska Gaia täytti melko tarkkaan koko nokkatilan, jouduimme tekemään erikoisen nokkakartion, mistä oli varmuuden vuoksi "kaiverrettu" hieman tilaa lisää reunoista, koska laukaisussa satelliitin ja seinien välissä täytyy olla riittävästi tilaa myös värähtelyille.

Gaia siirrettiin S3-rakennukseen, asetettiin Fregatin päälle ja koko nokkaosa pistettiin nokkakartion sisälle.

Lauantaina 14. joulukuuta Sojuz-raketti vietiin kiskoja pitkin laukaisualustalle. Toimenpide alkoi aamulla kuudelta, kun kokoonpanohallin ovet avattiin ja muutaman tunnin päästä vaakasuorassa rautatievaunun päällä ollut raketti oli siirretty ja nostettu pystyyn. Se oli mielenkiintoinen tapahtuma, etenkin kun sain seurata sitä aivan vierestä.

Samana iltana tuli jo nokkaosa, jossa siis Gaia ja Fregat olivat päällekkäin nokkakartion sisällä. Kahdeksan aikaan illalla venäläinen Soyuzin laukaisusta vastannut henkilökunta ruuvasi käsin nokkaosan kiinni Sojuziin 102 pultilla – he eivät käyttäneen mitään pneumaattisia koneita. Viimeisen kiristyksen teki yksi henkilö, jotta ruuvit ovat samalla voimalla kiinnitettyjä.

Sunnuntaista keskiviikkoon oli rauhallisempaa, koska suurin osa ajasta käytettiin miljoonan ja yhden asian tarkastamiseen.

Gaia lähtee matkaan!

Lähtölaskenta alkoi 13 tuntia ennen laukaisua. Niinpä ESAn insinöörikollegat ja Gaian rakentaneet Astriumin insinöörit istuivat tuoleihinsa Kouroun laukaisukeskuksen lähtövalvontarakennuksen Jupiterin kontrollihuoneessa keskiviikon iltapäivällä kello viiden aikaan. Itse seurasin heidän istumisiaan kun olin samana yönä valmistelemassa Arianespacen suoraa televisiolähetystä laukaisusta. Opettelin toimittaja Joshua Jampolin kanssa TV-maailman kikkoja, jotta pystyin suorittamaan tehtäväni englanninkielisen selostuksen tieteellisenä tukena.

Torstaiaamuna aikaisin ennen laukaisua kaikki olivat pirteitä. Tämä taisi johtua adrenaliinista. Päivä nousi klo 6:12:19 paikallista aikaa, kun seurasin laukaisua Jupiter rakennuksen parvekkeelta. Kuin Aurinko olisi noussut lännestä, mutta pian pystyi huomaamaan, että kyseessä olikin Auringon sijaan kirkkaasti loistanut Sojuz VS06, jonka kärjessä oli Gaia.

Itään päin suuntautunut laukaisu kaartui komeasti parvekkeen yli ja kohti oikean Auringon nousua idän puolella. Ensimmäinen vaihe lopetti toimintansa juuri oikeaan aikaan, jolloin neljä apurakettia irrotettiin raketista. Aamuauringossa ne sitten tuikkivat kuin pienet, alaspäin putoavat tähdet, kun samaan aikaan loppuosa raketista jatkoi kiihdytystä ylöspäin.

Arianespacen osuus Gaian saamisessa avaruuteen on laukaisu, mukaan lukien Fregatin osuus. Gaia tarvitsi kaksi Fregatin moottorin polttoa, joista ensimmäisellä Gaia saatiin ympyräradalle Maan ympärillä ja toisella se sysättiin kohti Lagrangen pistettä L2 vievälle radalle. Tuo piste on Gaian operointipaikka.

42 minuuttia laukaisun jälkeen Fregat oli tehnyt tehtävänsä ja irrottautui Gaiasta. Gaia oli vapaa ja Arianespace otti aplodit vastaan onnistuneesta laukaisusta.

Meillä oli kuitenkin vielä runsaasti töitä, sillä nyt oli Gaian vuoro toimia. Noin tunti ja vartti laukaisun jälkeen Gaian aurinkosuoja, eli "hame", avattiin ja puolitoista tuntia laukaisun jälkeen tiesimme, että Gaia oli saatu havaintokuntoon. Hame oli avautunut.

Tänään 20. joulukuuta olemme tehneet niin sanotun kakkospäivän operaation, missä hienosäädimme rataa kohti L2 pistettä Gaian omilla raketeilla. Tämä onnistui yhtä täsmällisesti kuin kaikki muutkin tähän asti tehdyt operaatiot Gaialla.

Sen jälkeen Gaia käännettiin 45 asteen kulmaan Aurinkoa kohti, eli olemme nyt operaatioasennossa ja vauhdilla menossa 1,5 miljoonan kilometrin päässä olevan L2-pisteen ymparillä olevalle radalle.

Kiitokset kaikille, jotka ovat tehneet mahdolliseksi tämän joulun parhaan lahjan – Gaian!

Timo Prusti

Lue myös Tiedetuubin Gaia-juttuja ja laukaisuseurantaa osoitteessa www.tiedetuubi.fi/gaia

Temerairen auringonlasku

Markus Hotakainen

HMS Temeraire oli Kuninkaallisen laivaston Neptunus-luokan sota-alus, joka oli käytössä peräti 40 vuoden ajan. Se valmistui vuonna 1798 Chathamin telakalla ja purettiin lopulta Rotherhitessa, Thamesin rannalla vuonna 1838. Temeraire oli mukana Trafalgarin kuulussa meritaistelussa ja se seilasi Itämerelläkin vuonna 1809, kun brittisaattueet tarvitsivat järeää suojaa tanskalaisia tykkiveneitä vastaan.

Temerairen vaiheista on tehty lukuisia maalauksia, mutta tunnetuin niistä on Joseph Mallord William Turnerin (1775–1851) The Fighting Temeraire tugged to her last berth to be broken up, 1838 (1839), joka kuvaa laivan viimeistä matkaa. Brittien suosikiksi äänestetyssä maalauksessa purettavaksi määrättyä alusta hinataan pitkin Thamesia. Aurinko on laskemassa osin pilvien peittämään horisonttiin, mutta pilvien lomasta pilkistää vajaa puolikas Kuu. Oliko Turner uskollinen todelliselle tilanteelle?

Ainakaan laivan osalta ei ollut, sillä siitä oli jo ennen hinausta irrotettu mastot, vaikka maalauksessa Temerairen purjeetkin ovat vielä paikoillaan. Kun Turner halusi tallentaa maalaukseen laivaston entisen ylpeyden, mastoton laivanraato ei olisi ollut kovin ylevä näky jälkipolville säilytettäväksi.

Aurinko tai Kuu esiintyy monissa muissakin Turnerin maalauksissa, mutta yleensä niistä on mukana vain jompi kumpi. Lisäksi Kuu on useimmiten täysi ja kumottaa pilvien raosta ainoana taivaalla näkyvänä kohteena, aavemaista kajastusta luovana valonlähteenä. The Fighting Temeraire -maalauksessa on kumpainenkin – sekä Aurinko että Kuu – ja Kuu on vajaa puolikas. Vastaako maalaus taivaankappaleiden osalta todellisuutta? 

Ensimmäinen ongelma on ilmansuunnissa. Temerairea hinattiin pitkin Thames-jokea lopulliselle lepopaikalleen lännestä päin eli kohti auringonlaskua – siis täsmälleen päinvastaisesta suunnasta kuin maalauksessa. Auringonlaskuun hitaasti lipuva laivavanhus olisi ehkä ollut liiankin vertauskuvallinen näky. 

Taistelulaivan tiedetään tehneen viimeisen matkansa 5.–6. syyskuuta 1838. Kuu oli silloin vähenevässä vaiheessa, sillä täysikuu oli ollut aamulla 4. syyskuuta. Siten Kuu ei näkynyt auringonlaskun aikaan ollenkaan, vaan nousi vastakkaisesta horisontista vasta noin tuntia myöhemmin. Maalauksessa Kuu on kuitenkin kasvava, ehkä neljän vuorokauden ikäinen. Kuu on myös Auringon suhteen hyvin korkealla. 

Syksyllä Kuu on tuossa vaiheessa paljon matalammalla, sillä kasvava Kuu näkyy parhaiten keväällä, vähenevä syksyllä. Maalauksessa kuvattu tilanne vastaisi Auringon ja Kuun osalta vuodenvaihteen jälkeistä aikaa, tammi–helmikuuta. Myöhemmin keväällä kasvava Kuu on Lontoon horisontissa vielä korkeammalla.

Miksi Turner päätyi kuvaamaan maalauksessaan näkymän, joka ei vastaa todellisuutta? Samaan tapaan kuin vielä eheän laivan myös Auringon ja Kuun on tulkittu olevan vahvasti symbolisia elementtejä. Horisonttiin painuva Aurinko kuvastaa yhden aikakauden päättymistä Kuninkaallisen laivaston historiassa ja korkealla taivaalla näkyvä kasvava Kuu puolestaan uuden, teollisen ajan alkua. 

Maalauksen tarkempi analyysi edellyttäisi huolellista arkistojen penkomista ja vanhojen karttojen vertailua, mutta jo tällaisella pikaisella tarkastelulla käy selväksi, että tässä maalauksessa Turner ei ikuistanut luonnonilmiöitä erityisen uskollisesti, vaan valjasti ne symboleiksi kuten taiteessa usein on tapana. Mikä on ihan okei.

The Fighting Temeraire on parhaillaan esillä Lontoossa National Maritime Museumissa, jonka laaja Turner-näyttely jatkuu ensi huhtikuuhun saakka. 

Kuva: National Gallery, London

 

 

 

ISON leikki kohtalollaan, ydin saattoi selvitä

Auringon vaikutukset lähellä
Auringon vaikutukset lähellä
Jari Mäkinen

Kuten nyt tiedetään, ISON ei selvinnyt kokonaisena likiliippauksestaan Auringon ohitse – mutta se ei sinällään ollut yllätys.

Toki toivoimme, että se olisi pullahtanut näkyviin Auringon takaa upeana komeettana, joka olisi komistuttanut joulukuun taivasta, mutta kovin monet aiemmat aurinkohipojat ovat osoittaneet, että ohilento oli kohtalon kanssa leikkimistä. Emme tietäneet millainen ISONin ydin oli, mutta nyt tiedämme hieman enemmän.

Tuoreimmat tiedot (perjantaina aamulla) kertovat, että komeetan ydin, tai osia siitä, olisi saattanut selvitä ohituksesta, mutta Auringon polte olisi kuorinut siitä kaiken höyrystyvän pois päältä. ISONista ei tule suurta komeettaa taivalle, mutta se tosiaan saattaa osoittautua erittäin kiinnostavaksi!

Olosuhteet Auringon lähellä

Lähimpänä Aurinkoa ollessaan ISONin ja kuuman tähden pinnan välinen etäisyys oli noin 1 200 000 km. Nopeutta ISONilla oli silloin huimat 1 351 848,96 km/h (375 kilometriä sekunnissa).

Aurinko kuumensi sitä voimakkaasti, mutta niin se oli tehnyt jo aiemmin: mitä lähemmäksi ISON tuli Aurinkoa, sitä enemmän Aurinko korvensi sitä. Siitä olivat merkkinä paitsi komea pyrstö, niin myös monet vaihtelut komeetan ytimessä ennen Auringon lähelle saapumista.

Ydin todennäköisesti oli alkanut jo hajota osiin, jolloin lähellä Aurinkoa kuumuus käytännössä höyrysti sen. Otsikkokuvanamme on kaavio olosuhteista Auringon luona. Asteikkona on etäisyys Auringon pinnasta Auringon säteinä ja ISONin lähietäisyys on sininen katkoviiva keskellä.

Ensimmäinen palkki kertoo sen, miten nestemäinen kappale ja kiinteä kappale käyttäytyvät Auringon lähellä. Kyseessä on ns. Rochen raja, joka ilmaisee sen, että täysin kiinteä kappale hajoaa osiksi palkin alaosan etäisyydellä ja täysin nestemäinen (jäätä sisältänyt) kappale höyrystyy palkin yläosassa.

Jos kappale on kiinteän ja nestemäisen sekoitusta, se on jossain välissä. ISON oli nähtävästi juuri siinä välissä. Höyrystyminen ilmoittaa kuinka voimakkaasti Auringon säteily kuumentaa kappaletta ja sulamispalkki viittaa siihen, missä alle 1 mikronin kokoiset mikrometeoroidit höyrystyvät Auringon lähellä. Näkyvyys ilmaisee ennen ohilentoa tehdyn arvion siitä miten hyvin komeetasta irtoavien pikkukappaleiden ja pölyn oletettiin näkyvän ultraviolettivalossa.

Olennaisimmat ja yksiselitteisimmät ovat palkeista ensimmäinen ja toinen: ISON oli enemmän vetinen ja Aurinko poltti sitä kuumasti. Ja voi siis olla, että sen kivinen ydin on nyt kiitämässä poispäin Auringosta radallaan, mutta emme vielä ole nähneet sitä kunnolla. Kun pyrstö on poissa, pyrstötähteä on vaikea nähdä.

Jo Merkurius on kova paikka

Auringon kova polte on ongelma jo aurinkokunnan sisimmän planeetan Merkuriuksen luona ja sinne lentäviä luotaimia on jouduttu varustamaan erityisesti Auringon lämmitystä vastaan. Auringosta tuleva lämpövuo on Merkuriuksen etäisyydellä yli kymmenen kertaa suurempi kuin Maan etäisyydellä. Sen vuoksi Merkuriusta kiertävän luotaimen Auringon puoleinen kylki kärventyy noin 360 asteen kuumuudessa.

Eikä varjopuolella ole välttämättä paljoa viileämpää, sillä Merkuriuksen pinta hohtaa lämpöään avaruuteen myös voimakkaasti. Auringon säteilemä energia neliömetrille on noin 15 kilowattia. Lämpöhallinta onkin ollut eräs suurimmista ongelmista BepiColombo-nimisen luotaimen tekemisessä. Kyseessä on Euroopan avauusjärjestön vuonna 2015 laukaistava luotain Merkuriukseen ja sen kanssa tekee työtä mm. suomalainen Harri Laakso.

“Bepin tekeminen osoittautui työn kuluessa paljon vaativammaksi kuin alun perin oletettiin. Merkurius on hyvin vaativa ympäristö, emmekä ole koskaan aikaisemmin Euroopassa tehneet sellaiset vaatimukset täyttävää avaruuslaitetta.”

“Bepi tulee kiertämään Merkuriusta radalla, joka vie sen hyvin lähelle planeetan pintaa, ja silloin planeetan pinnasta hohkaa alukseen yksi kolmasosa Auringon lämpövuosta lisää", kertoo Laakso.

"Lisähaitta on se, että nämä kaksi lämpövuota tulevat eri suunnista; luotain halutaan pitää koko ajan sellaisessa asennossa, että sen tutkimuslaitteet osoittavat suoraan alaspäin kohti Merkuriuksen pintaa, jolloin lopulta vain yksi luotaimen kuudesta ulkopinnasta voidaan pitää koko ajan varjon puolella. Sinne asennetaan lämmönsäteilin, mihin lämpöä johdetaan erityisillä lämpöputkilla kaikkialta aluksen sisältä, jolloin lopulta voimme pitää mittalaitteet, elektroniikan ja luotaimen sisuskalut jotakuinkin huoneenlämmössä, maksimissaan 40°C:n lämpötilassa. Tämän suunnittelu on ollut haastavaa.”

“Vielä olennaisempi viivytys tuli aurinkopaneeleista. Aioimme käyttää aluksi luotaimessa uudenlaisia yhdistepuolijohdeaurinkokennoja, mutta niiden lämmönkestävyys osoittautui luvattua huonommaksi. Emme voineetkaan käyttää niitä, joten jouduimme suunnittelemaan aurinkopaneelit uusiksi ja se vaikutti moneen muuhunkin asiaan.”

Siinä missä luotaimen runko voidaan suojata hyvin erilaisilla keraamisilla materiaaleilla tai muunlaisilla eristeillä, on aurinkopaneelien tehtävänä osoittaa Aurinkoon. Silloin ne kuumenevat, ja vaikka voimakkaan Auringon paisteen ansiosta paneelit voivat olla pienet ja käytännössä niiden pinta voi olla suurelta osin peilimäinen, silti ne joutuvat suuren lämpörasituksen kohteeksi.

Voimakas Auringon säteily myös heikentää nopeasti paneelien hyötysuhdetta, joten paneelien pitää olla hieman suuremmat kuin teoreettisesti niiden tulisi olla. BepiColombossa käytetään nyt perinteisiä Galliumarsenidi-kennoja, jotka on erikoispinnoittamisen lisäksi käännetty vinoon V-asentoon, eli ne eivät osoita suoraan kohti Aurinkoa.

Paneeleita ja muita BepiColombossa käytettäviä tekniikoita on testattu erilaisissa koepenkeissä koko projektin ajan, mutta vuoden 2011 lopussa ESTECissä alkanut testikampanja oli ensimmäinen, missä koko luotain lopullisessa muodossaan altistettiin todellisille avaruuden olosuhteille. Siksi ESTECin suuri avaruussimulaattori piti virittää uudelleen vastaamaan Merkuriuksen olosuhteita: simulaattorin “Aurinko” muutettiin tehokkaammaksi, jolloin tyhjökammion seinien jäähdytystä piti puolestaan tehostaa. Sekin vaati omat temppunsa...

Vaikka rahaa on palanut ja aikaa on mennyt suunniteltua enemmän, on tästä kaikesta hyötyä vastaisuudessa. ESA on suunnittelemassa luotainta, joka menisi tutkimaan Aurinkoa hyvin läheltä, ja silloin BepiColombon testatut tekniikat ja niiden kanssa kerätyt kokemukset tulevat tarpeeseen.

Luotain Auringon lähelle

ESA ja NASA ovat suunnitelleet jo pitkään yhdessä ja erikseen myös luotaimia, jotka lentäisivät mahdollisesti vain kolmen Auringon säteen päähän Auringosta ja tekisivät siellä mittauksia.

Lopulta vuoden 2012 alussa projekti nytkähti eteenpäin ja Solar Orbiter -niminen ESAn tekemä luotain on tarkoitus laukaista tammikuussa 2017 Nasan rahoittamalla raketilla matkalle kohti Aurinkoa. Luotaimen tehtävänä on mitata heliosfääriä ja aurinkotuulta sekä luonnollisesti kuvata Aurinkoa hyvin läheltä, paljon Merkuriuksen rataa lähempää.

Suunnitelman mukaan luotain uskaltautuu vain 30 Auringon halkaisijan päähän siitä, noin 0,28 AU:n etäisyydelle.

Seitsenvuotiseksi kaavaillun lennon päätteeksi se todennäköisesti ohjataan vieläkin lähemmäksi ja syöstään lopulta Aurinkoon. Se siis pysyttelisi aluksi "turvallisen" matkan päässä, mutta kokisi lopulta ISONin kohtalon: Aurinko höyrystäisi sen.

Tällaisen luotaimen tekeminen on hyvin vaikeaa, sillä lämpötila Auringon lähellä on korkea, yhteydenpito alukseen vaikeaa ja valoa aurinkopanee- leille jopa liikaa. Suunnitelmissa aluksen alla onkin paksu lämpösuoja ja aurinkopaneelit ovat käytännössä peilipintaisia. BepiColombon kanssa kohdatut hankaluudet koituvat nyt hyödyksi, sillä samaa tekniikkaa voidaan käyttää vielä parannettuna aurinkoluotaimessa.

Piirustuspöydällä muotoutuu vieläkin hurjempia aurinkoluotaimia, tosin tässä vaiheessa vasta ideatasolla. Eräs suunnitelma muistuttaa Tähtien sodasta tutun Darth Vaderin kypärää, sillä luotaimen tulee kestää erittäin korkeaa lämpötilaa ja sen on oltava muutenkin erinomaisen tukevaa tekoa.

Luotain tekisi itsemurhalennon Aurinkoon eli se olisi kuin Solar Orbiter, mutta lähestyisi ensin Aurinkoa vain noin neljän säteen etäisyydelle ja siitä sen annettaisiin sitten laskeutua yhä lähemmäs aurinkokuntamme keskustan tulisyöveriä. Sen viimeiset tiedot tulisivat olemaan erityisen kiinnostavia – ne vastaisivat tilannetta, missä ISON oli eilen illalla.

ISON lähestyy Aurinkoa

Markus Hotakainen

Aurinkoa vauhdilla lähestyvä ISON on näkynyt jo tovin SOHO-aurinkoluotaimen LASCO-instrumentin (Large Angle and Spectrometric Coronagraph) kuvakentässä.

C3-koronagrafi kuvaa Aurinkoa 20 minuutin välein 3,2 Auringon säteen etäisyydeltä 32 säteen päähän, ja C2 – jonka kuvakenttään ISON on kohdakkoin tulossa – noin 2–6 Auringon säteen päähän. Tuoreimmista C3-kuvista koottu animaatio on alla:

ISONin kirkkaus on kasvanut vähintään nelinkertaiseksi, mahdollisesti jopa kymmenkertaiseksi sen jälkeen, kun LASCO/C3 sai sen näkyviin. Komeetan kirkkaus on nyt eri arvioiden mukaan +0,5 – -1 magnitudia eli kenties jopa samaa luokkaa kuin taivaan kirkkaimman tähden Siriuksen.

On mahdollisuuksien rajoissa, että komeetta erottuu päivätaivaalta välittömästi ennen periheliohitusta ja heti sen jälkeen, mutta mikään silmiinpistävä kohde se ei ole.

Jos komeettaa yrittää etsiä Auringon lähistöltä, pitää olla tarkkana, että kiikaria tai kaukoputkea ei suuntaa suoraan Aurinkoon: se tietää vakavia silmävaurioita.

Havaintojen perusteella ISON käyttäytyy kirkkautensa puolesta jokseenkin samalla tavalla kuin aikaisemmatkin auringonhipojat. Se ei kuitenkaan kerro mitään varmaa komeetan selviämisestä hyvin likeisestä Auringon ohituksesta.

Päivän kuva 23.9.2013: Yö on taas päivää pitempi - vai onko?

Toimitus

Näin se taas tapahtui: eilen illalla 22. syyskuuta klo 23.44 taivaalla hiljakseen liikkuva Aurinko siirtyi pohjoiselta pallonpuolelta etelän puolelle, ja näin tästä eteenpäin yöt ovat täällä pohjoisessa päivää pitempiä. Sunnuntain ja maanantain välinen yö on jotakuinkin saman mittainen, 12 tuntia, kaikkialla maailmassa, ja samoin aika auringonnoususta auringonlaskuun on 12 tuntia kaikkialla planeettamme pinnalla.

Maapallon pyörimisakseli on 23° 26′ 21,48″ kallellaan planeettojen ratatasoon nähden, joten maapallon liikkuessa Auringon ympäri radallaan, vaeltaa Aurinko tähtitaivaalla ylös ja alas siten, että syys- ja kevätpäiväntasausten aikaan se on täsmälleen päiväntasaajan kohdalla. Näin Aurinko paistaa tänään päiväntasaajalla suoraan taivaan laelta ja sijaitsee - jos loisteelta tähdet näkyisivät - neitsyen tähtijoukossa. Tämä näkyy myös hyvin kuvassa, missä ovat yön ja päivän alueet sekä Auringon sijainti Maan pinnalle projisoituna jotakuinkin syyspäiväntasauksen hetkellä. Talvella Aurinko painuu (täältä pohjoisesta katsottuna) alas etelään aina Kauriin kääntöpiirin kohdalle, ja kesällä se nousee Kravun kääntöpiirille. Kääntöpiirit ovat saaneet nimensä niistä tähdistöistä, missä Aurinko oli antiikin aikana zeniitissä, eli täsmälleen taivaanlaella.

Vaikka laskennallisesti päivä onkin tänään yötä lyhyenpi, käytännössä päivä tulee lyhyemmäksi vasta parin vuorokauden kuluttua: ilmakehän vuoksi Aurinko näyttää olevan hieman todellista ylempänä, joten päivä on yötä pitempi. Viralliset auringonnousu- ja -laskuajat kerrotaan myös Auringon yläreunan mukaan, mikä sekin tekee päivästä hieman pitemmän. Ja vielä koska päivän ja yön pituuksien ero riippuu leveysasteesta, laskee Aurinko päiväntasaajalla kohtisuoraan taivaanrantaan nähden ja napa-alueilla se liikkuu lähes horisontin suuntaisesti, ja näin tänään päivän ja yön pituuksien ero on pienimmillään päiväntasaajalla ja suurimmillaan navoilla.

Jos ilmakehää ei olisi ja Aurinko näkyisi pistemäisenä kuten tähdet, sekä yön että päivän pituus olisi päiväntasauksen aikaan tasan 12 tuntia.

Lentolinja Etelänavalle

C130 Hercules suksilla
C130 Hercules suksilla
Jari Mäkinen

Tämä lentoyhteys toimii vain kesäisin ja tekee silloinkin ainoastaan etelänmatkoja. Sen koneet ovat kuitenkin varustettu suksilla, eivätkä sen matkustajat siemaile viiniä mukavilla istuimilla, vaan pomppivat metallipalkkien keskellä paineistamattomassa matkustamossa.

Pelastusvarusteet koneessa ovat myös olemattomat, sillä niistä ei olisi apua, sillä jos kone putoaa mereen, tappaa jäätävä vesi joka tapauksessa hyvin pian. Tervetuloa lennolle Etelämantereelle!

Näihin aikoihin, kun täällä pohjoisella pallonpuolella talvi alkaa taittua ja valo voittaa, käyvät yöt pitemmiksi ja pimeämmiksi eteläisellä pallonpuolella. Etelämantereen kiivas kesäkausi lähentelee loppuaan, suurin osa sinne vaeltaneista tutkijoista pakkaa laukkunsa ja sinne jäävät tutkimusasemat valmistellaan pitkää, ankaraa ja pimeätä talvea varten. Osa niistä pysyy miehitettyinä, mutta suurin osa jää tyhjäksi ankaran ja pimeän talven ajaksi.

Maaliskuussa viimeiset laivat purjehtivat pois, lentokoneet lentävät yhtä harvemmin ennen lentojen loppumista ja lopulta radio sekä pätkittäinen satelliittiyhetys jäävät ainoiksi yhteyksiksi muuhun maailmaan. Vaikka sähköposti toimii ja televisio näkyy, on Etelämanner siksi käytännössä eristyksissä kaikesta muusta maailmasta noin kahdeksan kuukauden ajan joka vuosi.

Melkein kuin avaruudessa

Etelänapamanner on joka suhteessa äärimmäinen paikka. Se on ensinnäkin niin etelässä kuin vain saattaa, pitkien meriyhteyksien takana. Toiseksi se on kokonainen manner, joka kooltaan on suurempi kuin Australia ja lähes niin suuri kuin Eurooppa kärjestä kärkeen.

Siinä missä pohjoisnavan kohdalla karttapallolla on pelkkää jään peittämää merta, on pallon toisella puolella etelänavan ympärillä paksun jään peittämää maata. Mantereen jääpeitto on keskimäärin kaksi kilometriä paksu, mutta etelänavan tuntumassa paksuutta on nelisen kilometriä. Siellä täällä jäästä puskee ylös myös vuoria, jotka ylettyvät nekin kilometrien korkeuteen.

Etelämantereen reunoilla myös itse maaperä pilkahtaa näkyviin ainakin kesän aikaan. Tosin monissa kohdissa rantaa jää työntyy paksuna mattona suoraan mereen ja pulpauttaa itsestään irti jäävuoria, jotka osaltaan tekevät merenkulusta Etelämantereen luona haastavaa.

Etelämantereen talvi on rajumpi kuin talvi Arktiksessa, pohjoisen navan ympärillä. Talvi keskeyttää koko laiva- ja ilmaliikenteen mantereelle, koska lumi ja jää valtaavat kaikki paikat, lämpötila putoaa liian alas ja pimeys on totaalista. Lapin kaamos on pientä etellänavan tiukkaan mustuuteen, mitä pahimmillaan viiteenkymmeneen pakkasasteeseen laskeva lämpötila korostaa. Järeimmätkään jäänmurtajat eivät mahda talvelle mitään.

Ja koska mantereen keskellä etelänavalla jään päällä ilmanpaine vastaa vuoren huipulla olemista ja tuuli puhaltaa myrskyn voimalla, ovat olosuhteet lähes mahdottomat jopa parhaimmille lentokoneille: talvisten lentojen riskit ovat suuret ja niihin ryhdytään vain todella pakoittavista syistä erikoisen hyvässä säässä.

Pelastuslento pimeään

Etelämantereen suurimmat asutukset ovat amerikkalaisten tukikohdat McMurdo mantereen rannalla jotakuinkin Uuden-Seelannin alapuolella ja Amundsen-Scottin asema etelänavalla. Jopa navan asemalla yöpyy talven ylitse yli 30 ihmistä, joista osa on tutkijoita, mutta suurin osa asemaa ylläpitäviä henkilöitä. Eräs heistä oli tohtori Jerri Nielsen, joka löysi keskellä vuoden 1999 talvikautta rinnastaan kyhmyn. Ironisesti juuri lääkäri sairastui, ja jos kyseessä oli epäilyjen mukaisesti syöpä, oli aika kallista.

Uskalias pelastuslento oli siten välttämätön. Pimeys ei varsinaisesti estä lentämistä, vaan ongelmana on pakkanen: lentokoneiden polttoainesysteemit ja hydrauliset laitteet jäätyvät alle 50 asteen lämpötilassa. Siksi asemalle voitu mitenkään laskeutua ennen kuin lokakuussa 1999, joten ensin Nielsenille lennätettiin tutkimus- ja hoitotarpeita heinäkuussa ilmavoimien erikoiskoneella, joka pudotti lastinsa ilmasta laskeutumatta asemalle.

Varsinainen pelastusoperaatio käynnistyi lokakuun puolivälissä, kun kaksi suksilla varustettua Hercules-kuljetuskonetta nousi ilmaan Christchurchista, Uuden-Seelannin eteläosasta. Ne lensivät ensin 3 900 kilometriä jäätävän ja myskyävän meren yläpuolella, ennen kuin saapuivat McMurdon asemalle Etelämantereen rannalle. Odotettuaan jonkin aikaa hyvää säätä koneista toinen nousi viimeiselle 1 400-kilometriselle osuudelleen ja laskeutui onnellisesti pimeyden sylissä hytisevälle asemalle. Nielsen nostettiin sisään ja vaihtolääkäri jäi pois kyydistä lentokoneen moottorien käydessä koko maassaolon ajan. Vain 22 minuuttia myöhemmin kone kiihdytti taas kohti rannikkoa.

Nielsen näytti voittaneen syöpänsä, mutta se uusiutui vuosikymmentä myöhemmin ja hän kuoli kesällä 2009 57 vuoden ikäisenä; ilman vaarallisia lentoja Antraktiksen talvessa hän olisi todennäköisesti menehtynyt jo paljon aiemmin – kenties vielä asemalla ollessaan.

Yli meren ja jään

Hyvin aikainen pelastuslento oli poikkeus, mutta jo paria-kolmea viikkoa myöhemmin keliolosuhteet olivat paremmat ja reitti Christchurchista Amundsen-Scottin asemalle muuttui lähes päivittäiseksi. Etelämanner herää henkiin yleensä marraskuun alussa, jolloin maailman eteläisin lentoreittikin käynnistyy.

Lennon olemus tosin poikkeaa tavallisimmillaankin kovasti normaalista lentomatkasta: lentokoneena on usein pelastuslennollakin käytetty Hercules C130 -rahtikone, jonka alle ruuvattu sukset. Sen matkustamona on sen metallipalkkeja pursuava rahtitila, lentoruoan sijaan lennolla tarjolla on lähinnä tärinää ja kylmyyttä, eikä sisään astuta lyhythihaisessa, vaan napaolosuhteisiin tehdyissä haalareissa. Hyvissä olosuhteissa lentoihin käytetään nykyisin myös muita koneita, jopa A320-liikennelentokonetta, mutta Suksi-Hercules on edelleen varsinainen työhevonen.

Paitsi lentokoneeseen ja sen mukavuuteen, pitää myös aikatauluun suhtautua ymmärtäväisesti. Koska perillä Etelämantereella ei vaihtoehtoisia laskeutumispaikkoja ole kovinkaan paljon, ovat sääkriteerit matkaanlähtöön hyvin tiukat. Jos itsepintaiset matalapaineet ovat asettuneet reitin varrelle, saattaa matkaan lähtö ja/tai jatkoyhteys McMurdolta Etelänavalle tökkiä pahastikin. Joskus matkaan tuhrautuu toista viikkoa, vaikka periaatteessa lentoyhteys on lähes päivittäinen.

Kun sääennuste lupaa minimit täyttävää lentosäätä niin matkan varrelle kuin perillä McMurdossa, alkaa lento aamutuimaan Yhdysvaltain sotilastukikohdasta Christchurchista. Ennen koneeseen astumista katsotaan turvavideo ja pukeudutaan paksuihin haalareihin. Sen jälkeen matkustajat viedään pelkistetyllä sotilasbussilla koneeseen ja he saavat asettua siellä mukavasti kaiken muun rahdin sekaan. Pian Hercules nousee päristen ja täristen ilmaan, imaisee renkaat suksien sisään ja pilotit suuntaavat laiskasti nousevan raskaan koneensa lähes suoraan etelään, meren päälle. Ja merta riittää, sillä lento Uudesta-Seelannista Etelämantereen rannalle vastaa lentoa Ivalosta Malagaan, mihin potkurikoneen nopeudella kuluu yli seitsemän tuntia.

Vaikka kesäinen päivä on pitkään valoisa ja navalla Aurinko paistaa koko ajan, ei kone jatka yleensä suoraan McMurdosta Etelänavalle. Osa lennoista ei jatka lainkaan eteenpäin, vaan palaa takaisin Christchruchiin.

Navalle jatkava kone odottaa yön yli – joskus päivän parikin hyvää säätä – ja kömpii vasta sitten alaspäin kartalla: nyt edessä on hyisen meren sijaan loputon jäälakeus, tuulta ja sumua, pilvikerroksen läpi puhkova Trans-Antarctic –vuorijono sekä viimein jäinen kiitotie. Tällä kertaa lento kestää “vain” kolmisen tuntia, minkä aikana matkustajat värjöttekevät miltei ikkunattomassa matkustamossaan ja ramppaavat mahdollisuuksien mukaan katsomassa ulos koneen muutamista ikkunoista tai käyvät ihmettelemässä jäistä maisemaa Herculeksen ohjaamosta.

Operaatio Syväjäädytys

Yhdysvaltain tiedesäätiön tutkimusasemien Etelämantereen liikenteestä on vastannut jo vuosikymmenen ajan New Yorkin kansalliskaartin kuljetuslentolaivue, joka on siviilimäisempi organisaatio kuin aikaisemmin tehtävää hoitanut Yhdysvaltain ilmavoimat.

Sotilaat valtasivat Etelämanteretta ensimmäisen kerran kunnolla vuonna 1946, kun napatutkija-amiraali Richard Byrdin johtama operaatio “High Jump” kartoitti manteretta ja pohti laajemmin sen sotilaallista merkitystä.

Seuraavan kerran amerikkalaiset sotilaat temmelsivät Etelämantereella kesäkautena 1954-55, jolloin operaatio Deep Freeze 1:n kuljetustehtävät oli annettu Marylandissa sijaitsevan laivaston Kuudennen ilmakuljetusyksikön tehtäväksi. Tämän VX-6 –lennoston tehtävänä oli tukea sotilastoimien lisäksi Yhdysvaltain siviilien etelämannertutkimusta, mikä tarkoitti alusta alkaen tutkimuslentojen lisäksi rannalla sijaitsevan aseman (silloin nimeltään Pieni Amerikka, Little America) sekä Etelänavan tutkimusaseman huoltolentoja.

Operaation päätyttyä mantereen lentoliikenteen hoitaminen jäi VX-6:n huoleksi, ja se hoiti homman (myöhemmin VXE-6 –nimellä) kaikkiaan 45 vuoden ajan. Tuona aikana sotilaiden koneet kuljettivat virallisen historiikin mukaan 195 000 matkustajaa, 108 miljoonaa kiloa rahtia ja 908 miljoonaa litraa polttoainetta Etelämantereen eri kohteisiin.

Kaikkein dramaattisimmat lennot ovat olleet luonnisesti erikoisia pelastuslentoja, joista haastavin tehtiin huhtikuussa 1961. Talven pimeys oli laskeutunut jo yli kuukautta aikaisemmin, kun Bydrin nimeä kantaneella amerikkalaisella asemalla vieraillut venäläinen tutkija sairastui. Silloin VX-6:n koneet tekivät ensimmäisen pimeälentonsa Etelämantereelle ja pelastivat miehen. Toisen kerran amerikkalaiskoneet pelastivat venäläisiä, kun vuonna 1978 heidän Iljushin Il-14 –koneensa syöksyi maahan Prinssi Olavin rannikolla Molodeshnaian aseman luona. McMurdosta lähteneet koneet tekivät yli 24 lentotuntia kestäneen matkan McMurdosta ja toivat viisi kriittisesti loukkaantunutta kollegaansa turvaan.

Suurin osa liikenteestä oli – ja on edelleen – kuitenkin arkista puurtamista, eli reittiliikenteen tapaan lentämistä eri Etelämantereen kohteisiin, viimeisinä aikoina ennen kaikkea McMurdoon, mantereen suurimpaan asutuskeskukseen, sekä Etelänavan asemalle.

Uusi, uljas Etelänapa-asema

Kesäkautena 1998-99 Herculekset tekivät ennätykselliset noin 500 lentoa Etelämantereelle, joista 320 suuntautui Etelänavalle saakka. Suurin syy runsaaseen lentomäärään oli navalle rakennettu uusi asema, jonka valmistui vuonna 2005.

Amerikkalaiset tutkijat (ja aluksi myös sotilaat) ovat asuttaneet etelänavan asemaansa vuodesta 1956 ja sen ydinasema on rakennettu vuonna 1975. Varsinaisen ympäri vuoden käytössä olevan aseman lisäksi kokonaisuuteen kuuluu myös vain kesäisin tutkijoiden majoittamiseen käytettävä ns. kesäleiri sekä erillinen hätätilassa käytettävä asema. Kesäleiri on sananmukaisesti leiri, missä telttojen sijaan tosin on parakkeja, mutta lämmitys hoidetaan usein kamiinoilla. Uusin osa asemaa on majoitustila, "elevated dormitory", joka nimensä mukaisesti on tolppien päällä pinnan yläpuolella oleva asuntorakennus.

Suurin osa aseman rakennuksista ja rakennelmista on kuitenkin erilaisia tieteellisiä tutkimuksia varten tehtyjä. Ja tutkittavaa riittää, sillä paitsi että Etelämanner sekä etelänapa ovat sinällään erikoisia paikkoja, tarjoavat ne myös hyvan ympäristön kaikkeen sellaiseen tutkimukseen, missä pitää olla kaukana kaikesta. Niinpä kesäisin asemalla vilisee pitkälti yli sata ihmistä, joista suurin osa on ilmakehää, jäätä, astrofysiikkaa, tähtitiedettä, geofysiikkaa, biologiaa ja luonnollisesti monenmoista tekniikkaa testaavia tutkijoita ja insinöörejä.

Tutkimus toki jatkuu läpi vuoden, mutta kun talvi taas koittaa, niin kolmisenkymmentä kovanahkaista pitää aseman toiminnassa ilman fyysistä kosketusta muuhun ihmiskuntaan helmikuun puolesta välistä lokakuun loppuun, vaikka rannikolla kesäkausi kestää hieman pitempään. Se on fyysisesti ja henkisesti kovaa aikaa, ja kunhan talvikauden ensimmäinen Hercules ilmestyy lumisen taivaanrannan takaa, on aika juhlaan.

Etelänavan asemalle Suksi-Hercules on kevään ensimmäinen pääskynen ja niillä lentävä Maailman eteläisin ilmalinja on sen elinehto.

Värikkäitä varjoja

Markus Hotakainen

Valon ja varjon vaihtelu helpottaa ympäröivän maailman hahmottamista – tai oikeastaan tekee sen ylipäätään mahdolliseksi. Jos katselee vaikkapa korkealta kukkulalta notkelmassa kasvavaa tiheää metsää siten, että aurinko paistaa suoraan selän takaa, puustosta on vaikea erottaa yksityiskohtia: tummat varjot jäävät auringon valaisemien puiden taakse piiloon. Varjot ovat tosiaan aina tummia, mutta ne eivät aina ole samanvärisiä.

Jos kävelee kuutamoiltana lumisella tiellä, jota valaisevat harvakseltaan sijaitsevat katulamput, lankeaa maahan kaksi varjoa. Toinen niistä on kellertävä ja toinen sinertävä. Värieron syynä on se, että Kuun valon langettamaa varjoa valaisee keltainen katulamppu. Katuvalojen luomia varjoja puolestaan valaisee Kuusta heijastunut auringonvalo. Se ei ole sinistä vaan valkoista, mutta silmä tulkitsee kontrastin takia näkemänsä sinertäväksi, ja maassa näkyy kaksi selvästi eriväristä varjoa.

Päiväsaikaan auringon synnyttämät varjot sen sijaan ovat todellisuudessakin sinisiä. Mistä niitä valaisevat vähäisempi valo on peräisin? Siniseltä taivaalta. Kun auringosta tuleva valkoinen, kaikista eri väreistä koostuva valo etenee Maan ilmakehässä, sinisen valon kulkusuunta muuttuu eniten, punaisen vähiten. Sinistä valoa leviää ympäri taivasta ja siksi sinitaivas on todellakin sininen. Samasta syystä nouseva ja laskeva aurinko on punainen: suuri osa sinisestä valosta on sironnut taivaalle.

Aurinkoisena päivänä varjot eivät välttämättä näytä sinisiltä, sillä valon ja varjon kirkkausero on niin suuri, että silmä ei erota sinistä väriä. Sinisten varjojen näkeminen on helpompaa lumen peittämässä talvimaisemassa ja erityisesti auringon ollessa matalalla – mikä Suomessa on sydäntalven päivinä vallitseva tilanne. Paitsi että yleensä aurinko on pilvien takana…

Jos aurinko kuitenkin sattuu paistamaan matalalta talviselta taivaalta, valo lankeaa maanpintaan hyvin viistossa kulmassa. Silloin lumi ei hohda yhtä kirkkaasti kuin keskellä aurinkoista kevättalven päivää. Matalalla olevan auringon valon väri on lisäksi hieman punertunutta, mikä entisestään lisää valon ja varjon kontrastia. Kun silloin tarkastelee hangen pinnalle heittyviä pitkiä varjoja, ne ovat voimakkaan sinisiä, lähes yhtä sinisiä kuin yllä kaartuva sininen taivas.

Sivutus

  • Edellinen sivu ‹‹
  • Sivu 9
Tilaa aihepiirin aurinko RSS-syöte

AIHEALUEET

Avaruus ja ilmailu
Tiede ja tekniikka
Luonto ja ympäristö
Lääketiede ja terveys
Ihmiset ja paikat
Kirjat, elokuvat ja taide

ERIKOISTA

Tiedekiinnostavuuskartta
Jutturuletti
Suorana labrasta
eTuubi
Videot

TIEDETUUBI

Tiedetuubin esittely
Toimitus
Tiedetuubi ja tekoäly
Yhteistyökumppanit
Mediakortti
Information in English

Copyright © 2012-2026 Tiedetuubi - All rights reserved