Otsikon takana

Tervetuloa pimeälle puolelle

4.2.2019 klo 11.10, kirjoittaja Anne Liljeström
Kategoriat: Ilmiön takana , Taivashommat , Yleinen

Kuusta on puhuttu viime aikoina paljon, muun muassa kun Kiinan Chang’e 4 laskeutui heti tammikuun alussa Kuun tuolle puolen – kiertolaisemme meille näkymättömälle puolelle. Toisinaanhan haksahdetaan puhumaan myös Kuun ”pimeästä” puolesta, mutta siellä ei ole sen pimeämpää kuin tälläkään puolella Kuuta. Kuun takapuolella on kirkas keskipäivä aina uudenkuun aikaan ja yö, kun me näemme täysikuun. Puoliskon pimeys lieneekin perua pienestä käännösvirheestä: englannin ”dark side” tarkoittaa myös näkymätöntä (”unseen”), ei yksinomaan valotonta puolta.

Mutta takaisin asiaan. Miksei Kuun toinen puoli näy meille? Onko se vain sattumaa?

(Seuraavassa koetan kertoilla hyvin kevyellä kädellä kaiken maailman pyörimis- ja rataliike-energioiden vaihtumisesta ja muuntumisesta kahden kappaleen välillä. Koko tarina ei ole aivan näin yksinkertainen enkä ole tässä selittänyt kaikkea, mutta suunnilleen näin hommat menevät.)

Keskinäistä pullistelua

Maa ja Kuu ovat potria pallukoita: niillä on roimasti massaa, minkä ansiosta niillä on painovoimaa eli gravitaatiota, ja sen ansiosta kappaleiden välille kehittyy erilaisia vuorovesivaikutuksia. Ne taas johtuvat siitä, että Kuun ja Maan kokema, toisen kappaleen gravitaatio on voimakkaampi sillä kyljellä, joka on kaveria kohti, ja vähäisempi toisella puolella.

Tämä aiheuttaa vuorovesivoimia sekä Maahan että Kuuhun: Maan merenpinnat ja maankuorikin pullistuvat kohti Kuuta, ja toisaalta pääsevät vähäisemmän vuorovaikutuksen vuoksi pullistumaan ulospäin myös Maan vastakkaisella puolella. Kuussakin kuori pullistuu kohti Maata ja Kuun takana Maasta poispäin. (Aurinko toki osallistuu myös painovoimallaan vuorovesiin, mutta rajataan se nyt tästä ulos yksinkertaisuuden nimissä.)

Koska Maa myös pyörii akselinsa ympäri nopeammin kuin Kuu kiertää Maan (eli Maan vuorokausi on lyhyempi kuin kuukausi), Kuun nostattama pullistuma Maassa kiertää pois Kuun alta, mikä gravitaation vuoksi hidastaa Maan pyörimistä. Ja koska energiaa ei voi kadota minnekään, Kuun rataliike saa vähän lisää potkua. Avaruudellisten liikelakien nimissä tämä tarkoittaa sitä, että Kuu loittonee Maasta, mutta sen rataliike itse asiassa hidastuu.

Kuun ryövätessä Maalta energiaa planeettamme pyöriminen hidastuu eli päivä pitenee, noin 15 mikrosekunnilla vuodessa. Ja Kuu todellakin loittonee meistä 3,8 senttimetrin verran vuodessa! Tämä on voitu mitata osoittamalla lasersäteitä Apollo-astronauttien Kuuhun jättämiin heijastimiin, joista ne singahtavat takaisin kohti maapalloa. Sitten voidaankin laskea, kuinka pitkään valolta menee menopaluureissuun.

Maan pyöriminen siis hidastuu, mutta vuorovesivoimat vaikuttavat myös Kuun pyörimiseen. Kuu ja Maa vaihtavat keskenään pikku hiljaa fysikaalista suuretta nimeltä pyörimismäärä. Koska Kuu on kevyempi, se kokee suuremman vaikutuksen. Maan suurempi vetovoima saa Kuun pyörimisen hidastumaan siten, että lopulta Kuun pyöriminen tapahtuu samassa tahdissa kuin se kiertää maapallon. Näin se näyttää meille aina saman posken itsestään. Tätä kutsutaan vuorovesilukkiutumiseksi.

Lukkiutuminen on luonnollinen prosessi ja sama on käynyt useille muillekin aurinkokunnan kuille: pikkuiset kuustoset Phobos ja Deimos ovat vuorovesilukossa Marsin kanssa, samaten useat Jupiterin, Saturnuksen, Uranuksen ja Neptunuksen kiertolaisista planeettansa kanssa.

Pitkälti keskenään saman kokoisia olevat Pluto ja Kharon ovat jo kimppalukossa toistensa kanssa: kumpikin näyttää toiselleen vain toisen puolensa. Ja itse asiassa myös Maa-Kuu-kaksikolle on käymässä näin. Jos hommat saisivat kehittyä omalla painollaan eteenpäin, kaukana tulevaisuudessa myös Maa näyttäisi naapurilleen vain toisen puolen itsestään. Ja sillä toisella puolella maapalloa Kuuta ei näkyisi koskaan.

Tähän menee niin kauan aikaa, että Auringon hidas kehittyminen kohti punaista jättiläisvaihetta tulee onneksi (!) apuun: Maa on jo asuinkelvoton tai peräti tuhoutunut kun Maa vuorovesilukkiuu Kuun kiertoaikaan, joten kenenkään täällä ei sitten tarvitse kokea ikuisesti kuutonta ja kurjaa maisemaa. Mikä huojennus.

Vaapunnan seuraukset

Kuun meille näkyvän ja näkymättömän puolen raja ei ole aivan niin tiukka kuin ensi-istumalta kuulostaisi. Kuu hiukan vilauttelee meille tämänpuoleisen ja tuonpuoleisen puoliskonsa reuna-alueita. Vain noin 41 % Kuun pinnasta on oikeasti sellaista, jota voimme nähdä vain avaruudessa lentävien apuvälineiden ansiosta. Kuu nimittäin näyttää huojahtelevan hitaasti taivaalla. Nopeutettuna tämä liike näyttää hauskalta muljahtelulta. Syitä tähän muljuntaan (jolla on myös vakavasti otettava nimi, libraatio) on kolme.

Ensinnäkin Kuun rata on hiukan soikea. Tästä johtuen (ne avaruudelliset liikelait taas takapiruina) Kuun ratanopeus vaihtelee: se liikkuu hiukan nopeammin ollessaan lähimpänä Maata, ja hitaammin ollessaan meistä kauimpana. Tästä syystä edellä kuvattu, tahdistettu pyöriminen falskaa hiukan.

Kun Kuu on meitä lähinnä, näemme hiukan tavallista kauemmas pitkin Kuun oikeaa reunaa (näin pohjoiselta pallonpuoliskolta katsottuna). Kauimpana hituroidessaan Kuu vilauttaa meille vastaavasti vasenta kylkeään.

Vähäisempi vaikutus on Maan pyörimisliikkeellä, joka kuljettaa havaitsijaa kiertolaisemme suhteen. Kun Kuu nousee idästä, näemme hiukan oikean reunan taakse, ja Kuun laskiessa länteen paljastuu taas vasenta reunaa.

Ja kolmanneksi: koska kiertolaisemme rata on paitsi soikea, myös hiukan kallellaan, pääsemme kurkistamaan paremmin sen napaseutuja Kuun ollessa ratansa eteläisellä tai pohjoisella osalla.

Kuun takapuoli onkin siis vajaa puolikas, kiitos kiertoradallisen keikuttelun.