Tähtitieteellinen yhdistys Ursa

Taivaankappaleiden ilmansuunta, korkeus, nousut ja laskut

Tällä sivulla on esitelty työkalu, jolla tarkastella Auringon, Kuun ja eri taivaankappaleiden ilmansuuntaa ja korkeutta eri vuodenaikoina ja kellonaikoja.  Myös nousun ja laskun ilmansuunnat pystyy arvioimaan kaaviosta.

• Taivaanpallon liike
• Auringon liike
• Kuun korkeimmat ja alimmat liikeradat

Kaaviot on laatinut Mikael Asikainen.

Taivaanpallo-kaavio

Taivaanpallon liikettä kuvaavan kaavion avulla voidaan tarkastella taivaankappaleiden ratoja, nousu- ja laskusuuntia sekä sijainteja eri kellonaikoina. Kaavion alareuna kuvaa horisonttia. Etelä sijaitsee kaavion keskellä ja pohjoinen reunoilla. Pystyakseli kuvaa korkeutta horisontista asteina ja vaaka-akseli ilmansuuntaa eli atsimuuttia. Toisin sanoen vaaka- ja pystyakselin kuvaama, mustilla viivoilla merkitty koordinaatisto merkitsee havaintopaikan horisontaalista koordinaatistoa, joka pysyy taivaalla aina paikoillaan. Kaaviossa käytetty projektio rajaa pois näkyvistä tasan yläpuolella olevan taivaanlaen alueen, joten kaavio soveltuu vain rajallisesti niihin tähtitaivaan kohteisiin, jotka kulkevat läheltä taivaanlakea eli zeniittiä.

Sininen koordinaatisto kuvaa taivaanpallon ekvatoriaalista koordinaatistoa eli koordinaatistoa, joka liikkuu taivaanpallon liikkeen mukana. Ekvatoriaalisessa koordinaatistossa ”leveyspiiriä” eli kuvaa deklinaatio. Taivaankappaleet, joilla on sama deklinaatio, kulkevat samanlaisia reittejä taivaalla, kun niitä havaitaan maapallolla samalta leveyspiiriltä. Nämä reitit on kuvattu sinisin deklinaatioviivoin. Deklinaatio 0° on taivaanekvaattori, joka nousee aina suoraan idästä ja laskee suoraan länteen. Helsingin leveyspiirillä 60°N puolestaan kaikki taivaankappaleet, joiden deklinaatio on esimerkiksi +20°, nousevat jotakuinkin tasan koillisesta, nousevat taivaalla saavuttaen etelässä 50 asteen korkeuden horisontista, ja laskevat jotakuinkin tasan luoteeseen. Esimerkiksi Arcturus-tähden deklinaatio on vähän yli +19°, joten Arcturus kulkee Helsingin taivaalla joka päivä tällaisen reitin.

Ekvatoriaalisen koordinaatiston ”pituuspiiri” on rektaskensio, joka kuvaa sitä, mihin aikaan mikäkin taivaankappale kulkee taivaalla. Koska taivaanpallo liikkuu koko ajan, kaaviossa ei ole kuvattu rektaskensiota, vaan tuntikulmat, jotka kertovat kuinka pitkään taivaankappaleella kestää liikkua korkeimpaan asemaansa vuorokauden aikana. Taivaankappale on korkeimmillaan ollessaan tasan etelässä. Tuntikulman voi laskea kappaleen rektaskension ja tähtiajan avulla. Helpompi tapa on käyttää valmiiksi laskettuja kellonaikoja taivaankappaleen nousu-, lasku- tai etelässäolon hetkelle.

Esimerkki 1

Mihin suuntaan Kuu laskee Helsingissä 10.5.2021? Tähdet-vuosikirjan sivulta 113 nähdään, että Kuu on 10.5. korkeimmillaan etelässä 40 asteen korkeudella. Kaavion keskeltä nähdään, että 40 asteen korkeus etelässä tarkoittaa, että Kuun deklinaatio on +10°. Seuraamalla deklinaatioviivaa +10° oikealle nähdään, että kaikki tällä deklinaatiolla olevat taivaankappaleet laskevat suunnilleen suuntaan 110° eli lännen ja luoteen välille.

Laskusuunta on vain laskennallinen, ja havaittuun laskusuuntaan vaikuttaa säätilan ja havaitsijan korkeuden lisäksi myös ilmakehän refraktio, minkä takia horisontissa olevat kohteet vaikuttavat olevan todellisuutta ylempänä. Kuu myöskin liikkuu taivaanpallolla niin nopeasti, että deklinaatio voi muuttua muutaman asteen yhden päivän aikana.

Esimerkki 2

Menet katsomaan Jupiteria Helsingissä illalla 21. syyskuuta 2021 kello 20 ja haluat tietää, mistä planeetta taivaalla löytyy. Vuosikirjan sivulta 121 nähdään, että Jupiter on etelässä klo 23 ja tällöin 15 asteen korkeudella horisontista. Kaavion keskeltä nähdään, että Jupiterin deklinaatio on siis –15°. Kello 20 on tasan kolme tuntia ennen etelässäolon hetkeä, joten Jupiterin tuntikulma on –3 tuntia. Jupiter on siis siellä, missä deklinaatioviiva –15° ja tuntikulmaviiva –3 h kohtaavat. Mustalla merkitystä horisontaalikoordinaatiosta voidaan lukea, että Jupiterin atsimuutti on n. 317° eli planeetta on jotakuinkin tasan kaakossa, ja korkeus horisontista on n. 7 astetta.

Esimerkki 3

Missä Arcturus on Helsingin taivaalla 15.4.2021 klo 21? Vuosikirjan lisämateriaaleista Ursan internetsivuilta löytyy kirkkaimpien tähtien koordinaatit, ja listasta nähdään, että Arcturuksen deklinaatio on +19° 11’ ja rektaskensio on 14 tuntia 16 minuuttia. Tämä tarkoittaa, että Arcturus on etelässä aina sillon, kun paikallinen tähtiaika on 14.16. Vuosikirjan sivulta 110 nähdään, että samana yönä keskiyöllä 16.4. tähtiaika on 12.17, eli Arcturus on korkeimmillaan sinä yönä kaksi tuntia puolenyön jälkeen. Toisin sanoen kello 21 tähtiaika on 9.17, joten Arcturuksen tuntikulma on noin 9–14 = –5. Seuraamalla deklinaatioviivaa +20° ja tuntikulmaviivaa –5 h nähdään, että Arcturus on suunnilleen tasan idässä ja korkeus horisontista on noin 25 astetta.

Huom. Tähtiajan tunnit ovat lyhyempiä kuin ”tavallisen” kellonajan. Tähtivuorokausi on yhteensä noin neljä minuuttia ”tavallista” eli aurinkovuorokautta lyhyempi. Yhden vuorokauden sisällä laskiessa päästään riittävän tarkkoihin tuloksiin, vaikka tähtiajan ja tavallisen ajan tunteja pidettäisiin yhtä pitkinä.
 

Auringon liike -kaavio

Kaavio pohjautuu suoraan koko taivaanpalloa kuvaavaan kaavioon, mutta siihen on poimittu Auringon radat eri kuukausina. Auringon deklinaatio vaihtelee vuoden aikana välillä -23,4° ja +23,4°. Jokainen keltainen viiva kuvaa Auringon päivittäistä rataa taivaalla kyseisinä vuorokausina. Kuten tasaus- ja seisauspäivien päivämäärät, myös muiden kaaviossa kuvattujen hetkien tarkat päivämäärät vaihtelevat eri vuosina päivällä tai parilla.

Koska kellonaikamme perustuu Auringon liikkeeseen, Aurinko on etelässä ja korkeimmillaan aina paikallisen puolenpäivän aikaan. Tarkka keskipäivän hetki kuitenkin vaihtelee vuoden mittaan Auringon epätasaisen liikkeen vuoksi, minkä lisäksi maantieteellinen sijainti aikavyöhykkeellä vaikuttaa keskimääräisen puolenpäivän hetken ajankohtaan 4 minuuttia pituusastetta kohden. Myös kesäaika siirtää etelässäolon ajankohtaa tunnilla. Käytön helpottamiseksi taulukossa on listattu keskipäivän hetkien kellonaika Helsingissä (60°N, 25°E) samoille päiville, kuin mille Auringon reitti on kuvattu.  Ajat voi tarkastaa myös Tähdet-vuosikirjan kalenteriosasta.

Kuun korkeimmat ja alimmat liikeradat -kaavio

Kuun korkeus taivaalla vaihtelee jatkuvasti. Kuu vaihtaa paikkaansa pohjoisimmasta sijainnista eteläisimpään ja takaisin kerran kuukaudessa, täsmällisemmin sideerisessä kuukaudessa, joka on 27,3 vuorokautta.

Koska Kuun rata on kallellaan suhteessa Maan ratatasoon Auringon ympäri, Kuun pohjoisin ja eteläisin deklinaatio voivat olla noin viisi astetta vähemmän tai enemmän kuin Auringolla. Kuun kiertoradan hitaan kiertymisen vuoksi pohjoisimman ja eteläisimmän sijainnin välinen väli vaihtelee 18,6 vuoden jaksossa, joten eri vuosina Kuu voi nousta korkeammalle kuin toisina.

Harmaat viivat kuvaavat Kuun päivittäistä liikettä taivaalla niinä vuorokausina, kun Kuu on kuukauden taivaanpallolla korkeimmassa tai alimmassa sijainnissa.