Aurinko ja kuu

Miksi auringon nousu- ja laskuajat vaihtelevat eri lähteissä?

Auringon nousu- ja laskuaikoja määritteleviä tähtitieteellisiä kaavoja on useita erilaisia. Kaavojen tulokset poikkeavat toisistaan hieman, koska niissä käytettävät vakiot ovat erilaisia. Eroja aikoihin syntyy myös siitä, lasketaanko nousu- ja laskuajat auringon keskipisteen vai yläreunan suhteen.

Pientä eroa syntyy myös sen mukaan, mitä paikkakoordinaatteja (maantieteellinen leveys- ja pituusaste) laskuissa on käytetty, koska kullekin paikkakunnalle ilmoitetut ajat on laskettu yhdelle määrätylle pisteelle.

Kun lopputulos pyöristetään täysiin minuutteihin, erojen ei tarvitse olla suuria. Esimerkiksi jos yhden kaavan mukaan laskettu aika minuuttien ja sekuntien osalta on 10 min 29 sek, lopputulos 10 min. Toinen kaava antaisi arvon 10 min 31 sek, lopputulos 11 min. Vaikka laskuissa ei ollut kuin kahden sekunnin ero, pyöristetyt ajat eroavat täyden minuutin.

Kaamosajan kynnyksellä, nousu- ja laskuaikoihin auringon paistaessa hyvin viistossa kulmassa, pienetkin erot laskukaavoissa korostuvat.

Miten hämärä määritellään?

Hämärä vallitsee silloin, kun aurinko on horisontin alapuolella mutta ei ole vielä – tai enää – täysin pimeää. Illalla hämärä siis alkaa auringonlaskusta, kun auringon yläreuna painuu taivaanrannan taa, ja aamulla päättyy auringon nousuun. Hämärän ja pimeän rajan määritteleminen ei ole yhtä yksinkertaista. Tähtitieteellisessä kielenkäytössä erotetaan kolme hämärän astetta:

Porvarillinen hämärä on silloin, kun aurinko on laskenut, mutta sen keskipiste on enintään kuusi astetta horisontin alapuolella. Silloin ulkona näkee vielä liikkua ja tehdä töitä ainakin selkeällä säällä. Käytännössä porvarillinen hämärä vastaa parhaiten sitä, mitä sanalla hämärä arkikielessä useimmin tarkoitetaan.

Nauttinen eli merenkulkijan hämärä vallitsee, kun auringon keskipiste on 6–12 astetta horisontin alapuolella. Sen aikana kirkkaimmat tähdet ovat jo näkyvissä, mutta merellä erottuu vielä horisontti.

Astronominen eli tähtitieteellinen hämärä on silloin, kun auringon keskipiste on 12–18 astetta horisontin alapuolella. Sen aikana on jo varsin pimeää, ja himmeimmätkin tähdet tulevat näkyviin.

Hämärän pituus aamulla ja illalla on päivittäin sama. Aamu- ja iltahämärän pituus vaihtelee eri vuodenaikoina. Se on myös erilainen maan eri osissa. Tämä taas johtuu maan akselin kaltevuuskulmasta ja sen hetkisestä sijainnistamme aurinkoon nähden.

Maan eteläosissa porvarillinen hämärä kestää syksyisin ja keväisin vain 40–50 minuuttia, sydäntalvella noin tunnin ja keskikesällä jopa yli 1,5 tuntia. Maan keskiosissa hämärää on syksyllä ja keväällä noin 50 minuuttia, sydäntalvella hieman yli tunnin. Kesällä ei ole lainkaan pimeää, vaan silloin maan etelä- ja keskiosissa ilta- ja aamuhämärää on yhdessä yli 4 tuntia. Pimeää ei ole lainkaan. Lapissa hämärän kestoa on syksyisin ja keväisin noin tunnin, sydäntalvella, kun aurinko ei juuri näyttäydy, on keskipäivän aikaan hämärää pari tuntia. Ja keskikesällähän on yötön yö, jolloin on valoisaa myös keskiyöllä.

Onko kuun vaiheilla vaikutusta säähän?

Kuun vaiheilla ei ole vaikutusta säähän. Kuu esiintyy aina 19 vuoden jaksoissa samassa vaiheessa ja samassa kohtaa taivaalla. Vielä 1800-luvulla kansanalmanakassa annettiin vuoden jokaiselle päivälle etukäteen sääennustus, joka perustui tähän Kuun vaiheiden 19-vuotiseen jaksoon. Uskottiin, että vertaamalla vanhoja säätilastoja voitiin kullekin päivälle ennustaa sama säätilanne kuin 19 vuotta aikaisemmin.

Tällaisista ennusteista luovuttiin jo 1800-luvulla, koska ennusteet eivät pitäneet alkuunkaan paikkaansa eikä siis Kuulla ole vaikutusta säähän tai ilmastoon. Sama koskee myös planeettoja (esim. Venus, Mars ja Jupiter). Niiden asema taivaalla suhteessa tähtiin tai muihin aurinkokunnan kiertolaisiin ei vaikuta mitenkään maapallon sääoloihin. Korrelaatio planeettojen ja Kuun liikkeiden ja maapallon säätapahtumien välillä on yhtä olematon kuin horoskooppien selitysvoima ihmiskohtaloihin.

Onko auringon pilkuilla vaikutusta säähän?

Kysymys auringon aktiivisuudesta ja sen mahdollisista vaikutuksista maapallon säähän ja ilmastoon on mielenkiintoinen poikkitieteellinen kysymys, jota tutkitaan myös Ilmatieteen laitoksella.

Varmuudella tiedetään, että revontulien esiintyminen noudattaa samaa 11-vuoden rytmiikkaa kuin auringonpilkkujen vaihtelu. Auringonpilkut ovat tummia läiskiä auringon pinnalla, ja niiden lukumäärä vaihtelee 11 vuoden jaksoissa.

Aikaisemmin luultiin, että pilkut vähentävät Auringon säteilyä ja siten maapallon lämpöolot seuraisivat pilkkujen esiintymisen 11-vuotista vaihtelua. Nykyään tiedetään, että pilkkujen ollessa runsaimmillaan, kuten viimeksi vuonna 2000, aurinko säteileekin hieman enemmän kuin vähäpilkkuisina kausina. Sanotaan, että silloin auringon aktiivisuus kasvaa.

Auringon säteilyvoimakkuus vaihtelee auringonpilkkujakson mukana 11-vuoden sykleissä siten, että aurinko on hieman (noin 0.1 %) kuumempi runsaiden pilkkujen aikana verrattuna vähäpilkkuisiin kausiin. Tästä aiheutuu pieni, noin 0.1 asteen, suuruinen lämpötilavaihtelu, joka voidaan ilmastomalleissa huomioida. Kovin suurta merkitystä maapallon ilmasto-oloihin sillä ei ole.

Mikä saa auringon paistamaan?

Auringon säteily perustuu siihen, että aurinko itsessään on jättimäinen ydinvoimalaitos, jonka energiantuotto perustuu fuusioreaktioihin, siis samaan kuin vetypommissa. Kaikki taivaalla tuikkivat tähdet ovat samanlaisia ydinvoimaloita kuin Aurinkommekin.

Fuusioreaktiossa vetyatomit sulautuvat yhteen muodostaen heliumatomeja. Joka sekunti auringossa palaa 600 miljoonaa tonnia vetyä ja suoraan säteilyksi siitä muuttuu noin 4 miljoonaa tonnia materiaa.

Maapallolla elämä ja ilmakehän sääilmiöt saavat viimekädessä käyttövoimansa auringosta. Elämää ylläpidetään siis kosmisella ydinenergialla. Auringon ydinvoimala on ollut toiminnassa suunnilleen 4-5 miljardia vuotta ja tulee olemaan käynnissä vielä saman verran.

Tähtiä on maailmankaikkeuden alkuajoista (noin 15 miljardia vuotta sitten) syttynyt ja sammunut. Näiden taivaallisten ydinvoimalaitosten jätteistä on syntynyt maailmankaikkeuden kaikki heliumia raskaammat alkuaineet. Siis myös se materia mistä ihminen koostuu. Voidaan myös siten sanoa, että ihminen on koostettu ydinjätteistä!

Miten valoisaa on ulkona?

Valaistusvoimakkuuden päiväsaikaan määrää auringon korkeuskulman lisäksi pilvisyys. Aurinkoisena keskipäivänä valaistusvoimakkuus on 10 000 luksi-yksikköä, mutta pilvisellä säällä valaistusvoimakkuus jää 100-1000 luksiin, mikä on samaa luokkaa kuin normaalissa sisävalaistuksessa. Yöaikaan täysikuu valaisee selkeän sään sattuessa 0,1 luksia. Kirkkaiden tähtien valaistusvaikutus on selvästi merkityksettömämpi. Pilvisellä säällä on yölläkin pimeämpää, mutta toisinaan pilvistä heijastuvat kaupunkien valot.

Talvella valoisuus riippuu lisäksi lumiolosuhteista. Puhdas, kuiva lumi lisää valoisuutta, koska se heijastaa 80-90 % saapuneesta valosta. Toisin sanoen valon määrä lähes kaksinkertaistuu. Siksi syksyn hämärää lievittää huomattavasti mustaan maahan satanut uusi lumi. Vastaavasti keväthanki häikäisee, koska valon määrä lähes kaksinkertaistuu, kun auringon säteet heijastuvat lumipinnalta. Lumen vesipitoisuuden kasvaessa sen heijastusominaisuudet muuttuvat, ja märkä lumi heijastaakin vain noin puolet saapuneesta valosta. Sulan maan heijastuskyky on enää vain 10 %.

Miten kuu voi näkyä taivaalla päivällä?

Kuu heijastaa auringonvaloa niin tehokkaasti, että sen kirkkaus voittaa päivänvalon ja siksi Kuu näkyy päiväsaikaankin taivaalla. Kuu on kirkkain taivaankappale auringon jälkeen. Kolmanneksi kirkkain on planeetta Venus, jonka myös voi nähdä valoisaan aikaan, jos osaa kohdistaa katseensa oikeaan kohtaan. Tähdetkin ovat taivaalla päiväsaikaan, mutta niiden vähäisestä valovoimasta johtuen emme näe niitä muulloin kuin yöllä pimeään aikaan. Osa kirkkaimmista tähdistä tosin näkyy päivällä kaukoputkien avulla. Kysymys on siis vain siitä, kuinka kirkas kohde on suhteessa päivänvaloon.

Miksi vuorovesi-ilmiö ei esiinny järvissä?

Kyllä Kuun ja Auringon vetovoiman aiheuttama vuorovesi-ilmiö esiintyy myös järvissä. Sen vaikutus veden pinnan korkeusvaihteluihin on vain niin pieni, ettei sitä voi silmin havaita. Vuorovesi on suurimmillaan suurten valtamerien reunoilla, jonne vuorovesiaallot pakkautuvat kaksi kertaa vuorokaudessa.

Suomenkin järvistä voidaan tarkoilla mittalaitteilla erottaa vuorovesi-ilmiö. Suomenlahdella vuorovesi tuottaa noin 15 cm korkeusvaihtelun, joten sitäkään ei silmin voi erottaa aaltojen loiskeiden seasta. Ilmatieteen laitoksen mareografit (merenpinnan korkeusvaihteluja rekisteröivät laitteet) pystyvät havaitsemaan nämäkin muutokset. Maankamarakin liikkuu vuorovesivoimien mukana, koska maa on hiukan elastista eli joustavaa ainesta. Kyse on vain millimetrien muutoksista, mutta mitattavista kuitenkin.

Miten täysikuu merkitään kalenteriin? Eli onko valkoinen pallo kalenterissa täysikuu vai musta pallo täysikuu?

Kalenterimerkeissä täysikuu on merkitty valkoisella kokoympyrällä, jollaiselta Kuu taivaallakin suunnilleen näyttää. Uusikuu on kokomusta ympyrä. Kuunkierron ensimmäinen neljännes (puolikuu) on ympyrä, jonka vasen puoli on musta (niinkuin taivaallakin näkyy) ja viimeinen neljännes on ympyrä, jonka oikea puoli on mustalla.

Miten auringon lasku määritellään?

Ilmatieteen laitoksen ilmoittamat auringon nousu- ja laskuajat perustuvat yleisesti käytössä oleviin tähtitieteellisiin kaavoihin ja niistä johdettuihin laskuohjelmiin. Niissä alan kansainvälisen käytännön mukaan ajat lasketaan auringon yläreunan suhteen. Siten auringon nousu on se kellonlyömä, jolloin auringon yläreuna tulee esille horisontin takaa. Vastaavasti laskuaika on silloin, kun yläreuna häviää paikkakunnan horisontin taakse. Suomen viralliset auringon nousu- ja laskuajat määritetään samalla tavalla Helsingin yliopiston julkaisemassa almanakassa ja Ilmatieteen laitoksen ilmoittamat ajat ovat lähes identtisiä virallisen almanakan aikojen kanssa.

Nousu- ja laskuajoissa eri paikkakunnilla ei voida ottaa huomioon mahdollisia korkeuseroja, vaan laskelmat on tehty olettamalla, että horisontti on kaikkialla sama eli merenpinnan taso. Todellisista korkeuseroista johtuen auringon havaittu lasku- tai nousuaika voi hieman poiketa ilmoitetusta ajasta.

Lisätietoa auringon ajoista saa mm. täältä http://fi.wikipedia.org/wiki/Auringonnousu ja http://fi.wikipedia.org/wiki/Auringonlasku.Virallinen almanakka löytyy täältä: http://almanakka.helsinki.fi/.