Mars-maisemia havaitsijoille 1: Vaiheet
Menneenä kesänä ei voinut välttyä huomaamasta merkittävien avaruustoimijoiden jatkuvaa kiinnostusta Marsia kohtaan. Niin Yhdysvallat, Kiina kuin Yhdistyneet arabiemiraatitkin lähettivät omaa huipputeknologiaansa matkalle, joka päättyy joko Marsin pinnalle tai kiertoradalle ensi talvena.
Harrastajan näkökulmasta Mars on kuitenkin kiinnostavimmillaan jo ennen talvea. Marsin ja Maan rataliikkeistä johtuen tänä syksynä Mars on näkyvissä paremmin kuin vuosikausiin. Pienelläkin kaukoputkella on mahdollista havaita lukuisia geologisesti kiehtovia pinnanmuotoja. Ennen Marsin pinnanmuotojen ja värierojen saloihin uppoutumista lienee kuitenkin paikallaan kirjoittaa muutama rivi Marsissa havaittavasta piirteestä, joka ei liity millään lailla geologiaan, vaan aurinkokuntamme mittasuhteisiin.
Aloitteleville tähtitieteen harrastajille suunnatuissa kirjoissa ja muissa oppaissa kerrotaan yleensä, että Maan radan sisäpuolella kiertävillä planeetoilla – sisäplaneetoilla – on samanlaiset vaiheet kuin Kuulla. Välillä Merkurius ja Venus näkyvät sirppinä tai puolikkaana, välillä taas lähes täysin valaistuna kiekkona. Näitä selityksiä höystetään usein yksinkertaisilla kaavioilla eri vaiheiden geometriasta. Tähän asti kaikki hyvin.
Homma menee pieleen siinä vaiheessa, kun todetaan ylimalkaisesti, että ulkoplaneetoilla ei vaiheita ole. Vain vähän parempi on epämääräinen maininta, että Marsilla voidaan nähdä hieman täysin valaistusta pinnasta poikkeava vaihe. Ongelma piilee siinä, ettei asiaa yleensä selitetä mitenkään.
Jos paperille alkaa piirrellä kuvia Auringon, Maan ja vaikkapa Marsin keskinäisistä asemista ja valaistusolosuhteista, käy äkkiä selväksi, että perinteisessä ”selityksessä”, jonka mukaan vain Merkuriuksella ja Venuksella nähdään vaiheet siksi, että ne kiertävät Maan radan sisäpuolella, ei ole järin paljon logiikkaa. Ulkoplaneetat eivät toki voi näyttäytyä ”uutena”, eli kääntää varjossa olevaa puoltaan kokonaan Maahan päin. Jonkinmoinen vaihe ulkoplaneetoillakin pitäisi kuitenkin nopean piirrosharjoituksen perusteella näkyä. Marsin tapauksessa näin todella onkin.
Marsin vaiheen havaitsemisella on pitkät perinteet. Itse Galileo Galilei (1564–1642) arveli nähneensä Marsin hieman pyöreästä poikkeavana kohteena jo vuoden 1610 lopussa, eli reilu vuosi hänen ensimmäisten kaukoputkella tekemiensä havaintojen jälkeen. Huomattavasti uskottavampi, joskin tiettävästi liioiteltu, oli puolalaisen Johannes Heveliuksen (1611–1687) vaihehavainto vuodelta 1645.
Kun kerran Marsilla havaitaan jonkinmoiset vaiheet, miksi sitten vaikkapa Jupiterin ja Saturnuksen pinnat näkyvät Maasta katsottuna aina käytännössä täysin valaistuina? Ulkoplaneettojahan ne kaikki ovat.
Itselläni keloi kotvan jos toisenkin tyhjää, kun tähtitieteestä innostuneena varhaisteininä 80-luvun loppupuolella yritin ymmärtää ulkoplaneettojen vaiheita ja niiden niin sanottua puutetta. Nykynuoriso on tietenkin fiksumpaa kuin me vanhemmat polvet, tai ainakin nuoret osaavat googlata. Vaan jos Marsin vaiheiden selitystä etsii netistä, törmää turhan usein ”asiantuntijoiden” ihmeelliseen höpötykseen Marsin radan soikeudesta. Lähdekritiikki on tässäkin suhteessa paikallaan, sillä vaikka Marsin rata todella on huomattavan soikea, sillä ei ole asian ytimen kannalta mitään tekemistä.
Kuten kaikki Douglas Adamsin (1952–2001) Linnunradan käsikirjan liftareille lukeneet tietävät, ”avaruus on iso paikka. Tosi iso.” Ihmisen mittakaavassa tämä pätee jo aurinkokuntamme kaltaisessa mitättömän pikkuriikkisessä lähiympäristössä. Pohjimmiltaan juuri se, että avaruus on iso paikka, selittää niin ulkoplaneettojen vaiheet kuin niiden puutteenkin.
Helpoimmin ulkoplaneettojen vaiheet on ainakin omasta mielestäni hahmotettavissa, kun siirtää näkökulmansa Maan ulkopuolelle. Maan keskietäisyys Auringosta on yksi tähtitieteellinen yksikkö eli yksi au (nykyinen tähtitieteellisen yksikön lyhenteen kirjoitusasu on harvinaisen typerä, mutta minkäs teet). Mars on nyt lokakuun alkupuoliskolla vain reilun 0,4 au:n päässä Maasta, Jupiter kymmenen kertaa kauempana. Saturnus taas on yli tuplasti Jupiterin etäisyydellä.
Valtavasta etäisyydestä johtuen vaikkapa Saturnuksen radalta katsellen Maa on jatkuvasti erittäin lähellä Aurinkoa. Näin on riippumatta siitä, missä kohdissa ratojaan Maa ja Saturnus sattuvat olemaan. Aurinko, Maa ja Saturnus ovat siis aina lähes samalla suoralla.
Melkein sama pätee Jupiteriin. Koska valo osuu aina jättiläisten pintaan liki samasta suunnasta kuin mistä katselemme niitä, ovat Jupiter ja sitä kaukaisemmat planeetat Maasta nähtynä aina käytännössä ”täysiä”.
Kuvassa oikeastaan mikään ei ole oikeassa mittakaavassa.
Kuva: Hannu Karttunen, Ursa ja Tuorlan observatorio
Mars on kuitenkin niin lähellä Maata, että Marsista katsottuna Auringon ja Maan välinen kulma (eli ns. vaihekulma) voi olla jopa 41°. Tämä johtaa siihen, että Maasta katsoen Marsista on pienimmillään valaistuna vajaat 85 %. Tämä oli tilanne viime kesä–heinäkuun taitteessa.
Nyt syyskuun alussa Marsin vaihe on kasvanut jo 92 %:iin. Se vastaa Kuuta muutamaa päivää ennen tai jälkeen täysikuun, joten ero täysimarsiin on helposti nähtävissä kaukoputkella.
Mars on Maasta katsottuna tarkalleen Aurinkoa vastapäätä eli oppositiossa 14. lokakuuta (ratatasojen erilaisista kaltevuuksista johtuen saivartelijat tosin pääsevät sanomaan, ettei reaalimaailmassa tuolloinkaan olla täysin samalla suoralla). Tuolloin Marsin Maahan näkyvä kiekko on täysin valaistu, eli vaihe on 100 %. Tämän jälkeen vaihe alkaa jälleen hiljalleen pienentyä, ollen vuoden lopussa 89 %.
Vaiheen muuttumista syksyn mittaan on hauska tarkkailla muiden Mars-havaintojen lomassa. Oman kaukoputken puuttuessa vaihetta voi hyvin seurailla vaikka Ursan Taivaanvahti-palveluun tallennetuista harrastajien huikeista Mars-kuvista.
Kuvista voi katsella myös napajäätikön koon muutoksia. Marsin napaseutujen kiehtovaan ja kummalliseen glasiologiaan ja glasiaaligeologiaan palataan luultavasti seuraavalla kerralla. Tuota odotellessa kannattaa havaita Marsia aina kun mahdollista, sillä näin hyviä Mars-vuosia ei liian usein ole.