Klikkaa kuvaa!
Dosentti Heikki Nevanlinna esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto
Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa oli vuorossa 13.1.2009 dosentti Heikki Nevanlinna, jonka aiheena on Avaruustutkimuksen vaiheita ennen ja nyt. Esitelmä pidettiin Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa. Helsingin yliopiston Vapaan sivistystyön toimikunta rahoitti esitelmän. Esitelmällä oli 45 kuulijaa.
Klikkaa kuvaa!
Dosentti Heikki Nevanlinna esitelmöi Kirkkonummella. Kuva Seppo Linnaluoto
Esitelmässä tarkasteltiin tähtitieteen ja avaruustutkimuksen vaiheita Aristoteleen ajoista 2000-luvulle. Pääpaino esityksessä oli eräiden keskeisten tutkimus- ja havaintolinjojen muotoutuminen avaruustutkimuksessa ja sen sovelluksissa aurinkokunnan eri kohteiden havannoinnissa. Mukana on myös avaruussään esittely Ilmatieteen laitoksessa tehtävän tutkimuksen näkökulmasta.
Dosentti Heikki Nevanlinna toimii Ilmatieteen laitoksen tutkimuspäällikkönä viestinnässä ja havaintopalvelussa.
Avaruustutkimuksen historiaa
Esitelmöitsijä jakoi esityksensä kolmeen osaan, ensiksi avaruustutkimuksen historiaan, toiseksi nykypäivään ja kolmanneksi avaruussäähän.
Ensiksi esitelmässä pyrittiin määrittelemään se, mitä avaruustutkimus on. Se on maapallon ulkopuolisen avaruuden olosuhteiden tutkimusta erilaisilla mittalaitteilla sekä itse kohteessa että kaukomittauksina maanpinnalta ja avaruudesta.
Kohteina on maapallon lähiavaruus, aurinkokunnan planeetat, Aurinko sekä ulkoavaruuden kohteet kuten tähdet, Linnunrata ja galaksit.
Esitelmöitsijä aloitti aristoteelisestä maailmankuvasta, jonka kehitti kreikkalainen Aristoteles 300-luvulla ennen ajanlaskun alkua. Sen mukaan liikkumaton Maa on maailmankaikkeuden keskus. Pallomaiset taivaankappaleet kiertävät Maata pallopinnoilla(sfääreillä) ympyrän muotoisilla radoilla tasaisella nopeudella. Tähdet sijaitsevat uloimmalla kehällä, jota sanottiin taivaanvahvuudeksi.
Kuunalisessa maailmassa vallitsivat erilaiset luonnonlait kuin sen yläpuolisessa avaruudessa. Kuunalinen maailma oli muuttuvainen. Kuunylinen maailma taas oli muuttumaton, jossa oli vain tasaista liikettä.
Aristoteeliseen maailmankuvaan kuului myös neljän alkuaineen järjestelmä, maa, vesi, ilma ja tuli. Niiden välisiä vuorovaikutuksia säätelivät aineen laadut: kuuma, kuiva, kylmä ja kostea.
Roomalaiskatolinen kirkko omaksui Aristoteleen maailmanjärjestyksen ainoaksi oikeaksi. Aristoteelinen järjestelmä oli voimassa noin 1500 vuotta.
100-luvulla elänyt Klaudios Ptolemaios selvitti sen ongelman, että Maasta havaittuna planeettojen liike ei ole tasaista, vaan edestakaista. Planeetan kiertoliike Maan ympäri on kahden ympyräliikkeen summa, pienempi episykli liikkuu deferenttiympyrällä.
Renesanssiajalla Euroopassa syntyi uudenaikainen luonnontiede. Tieteellisen vallankumouksen tuloksena syntyi aurinkokeskeinen teoria, kokeellinen menetelmä, rationalismi ja metafysiikka uskonnollisten oppien sijaan.
Aurinkokeskisen (eli heliosentrisen) teorian mukaan planeetat ja Maa niiden mukana kiertävät Aurinkoa. Kopernikus julkaisi teorian kirjassaan v. 1543.
Tyko Brahe kehitti havaintotarkkuuden huippuunsa ennen kaukoputken keksimistä. Näiden (Marsin liikkeistä) Tykon tekemien havaintojen perusteella Kepler kehitti planeettojen liikkeitä hallitsevat kolme lakiaan 1600-luvun alussa.
Samaan aikaan Galileo Galilei aloitti havainnonteon kaukoputkea käyttämällä. Hän havaitsi auringonpilkut, Venuksen vaiheet ja Kuun pinnanmuodot. Hän havaitsi systemaattisesti Jupiterin neljän kuun liikkeitä planeetan ympäri.
Isaac Newton esitti vuonna 1686 painovoimateoriansa, joka selittää mm. miksi planeetat liikkuvat Keplerin lakien mukaisesti.
Kirkko ei aluksi voimallisesti vastustanut Kopernikuksen hypoteesia aurinkokeskeisestä maailmankuvasta. Paavi piti hyvänä, että asia tutkitaan perusteellisesti niin, ettei kirkon oppien ja uusien luonnontieteellisten tulosten välillä ole ristiriitaa. Myöhemmin kirkon kanta muuttui jyrkemmäksi uskonsotien myötä, jolloin Vatikaanin arvovalta ja suvereenius tuli uhatuksi.
Pohjimmiltaan kysymys Galilein (ja muiden fyysikoiden) ja kirkonvälisessä skismassa oli siitä, että Kirkko katsoi vain sillä olevan yksinoikeussanoa lopullisia totuuksia hengellisten asioiden lisäksi myös maailman ja olevaisen lopullisesta rakenteesta; asia ei kuulu maallikoille. Tilannetta voi pitää valtataisteluna maallisten ja hengellisten auktoriteettien välillä. Kirkko lopulta hävisi, koska se jääräpäisesti kielsi kiistattomia ja ilmiselviä fysikaalisia lainalaisuuksia ja totuuksia.
Planeetta Neptunuksen löytyminen 1846 oli havaitsevan tähtitieteen ja Newtonin mekaniikan riemuvoitto. Planeetan paikka laskettiin Neptunuksen aiheuttamista häiriöistä Uranuksen liikkeisiin. Paikan laskivat ranskalainen Le Verrier ja englantilainen Adams. Neptunus löytyi noin asteen päästä ennustetusta paikasta.
Albert Einstein esitti suhteellisuusteoriansa 1900-luvun alussa. Yleinen suhteellisuusteoria on tarkempi painovoimateoria kuin Newtonin teoria.
Fysiikan tutkimusta hallitsi 1500-1800 Newtonin mekaniikka, taivaanmekaniikka, havaitseva tähtitiede ja optiikka. Fysiikka ja matematiikka olivat läheisessä vuorovaikutuksessa.
Differentiaali- ja integraalilaskenta mahdollistivat astronomiset ratalaskut ja liikeyhtälöt.
Klikkaa kuvaa!
Esitelmällä oli 45 kuulijaa. Kuva Seppo Linnaluoto
Newtoniaaninen mekaniikka ei tuottanut juurikaan käytännön sovellutuksia, mutta sen vaikutus maailmankuvan muodostumiseen oli mullistava. Vallitsi mekanistinen ja ennakoitavissa oleva maailmankuva: annetusta alkuarvotilanteesta luonnonlakien avulla voidaan johtaa systeemien myöhempi tila haluttuna ajanhetkenä.
Merkittäviä uusia tuloksia aurinkokunnan ja planeettojen rakenteesta saatiin 1950-luvulta lähtien, jolloin alkoivat avaruusluotainten lähettäminen muiden planeettojen lähistölle(Venus, Merkurius, Mars jne.) ja laskeutumaan niille (esim. Viking 1 Marsiin v. 1975).
Nykyaikainen avaruustutkimus
Kansainvälistä geofysiikan vuotta vietettiin 1957-58. Neuvostoliitto lähetti ensimmäisen tekokuun, Sputnik 1:n, 4.10.1957. Kuukautta myöhemmin lähetetyn Sputnik 2:n mukana oli Laika-koira. Yhdysvallat lähetti ensimmäisen satelliittinsa 1.2.1958.
Suomessa aloitettiin osana kansainvälistä toimintaa revontulien kuvaukset ja ionosfääriluotaukset Sodankylässä ja Nurmijärvellä.
Juri Gagarin teki ensimmäisen avaruuslennon 12.4.1961. Amerikkalaiset astronautit laskeutuivat Kuuhun 20.7.1969.
1977 lähetetyt Voyager 1 ja 2 -avaruusluotaimet tutkivat jättiläisplaneettoja: Jupiteria 1979, Saturnusta 1981, Uranusta 1986 ja Neptunusta 1989. Ne ovat nyt yli 100 kertaa Maan ja Auringon välimatkan etäisyydellä, noin 13 valotunnin päässä. Ne siirtyvät vähitellen tähtienväliseen avaruuteen ja ovat kaukaisimpia objekteja, joita ihmiskunta on matkalleen avaruuteen saattanut.
Viimeksi kuluneiden 30 vuoden aikana ihmiskunnan tietämys aurinkokunnan rakenteesta, Auringosta, planeetoista yms. taivaankappaleista on moninkertaistunut verrattuna esim. 1900-luvun alun tiedon tasoon. Planeettamissiot ovat antaneet yksityiskohtaista tietoa planeettojen ominaisuuksia, kaasukehien rakenteesta ja koostumuksesta, magneettikentista jne. Tarkat valokuvat ovat mullistaneet käsitykset planeetoista.
Aurinkokunnan tutkimuksesta on kasvanut oma tieteenhaaransa, planetologia, jolla on itsenäinen asema esim. Kansainvälisessä geofysikaalisessa unionissa (IUGG).
Sodankylässä sijaitsevaa Lapin ilmatieteellistä tutkimuskeskusta kehitetään kansalliseksi satelliittipalvelukeskukseksi, joka tarjoaa suomalaisille ja kansainvälisille asiakkaille laajat datan vastaanottopalvelut, prosessointipalvelut ja arkistointipalvelut. Lisäksi keskuksessa tehdään kylmän ilmanalan havaintotoimintaa ja arktiseen globaalimuutokseen liittyvää ilmakehätutkimusta.
Avaruussää
Avaruussää on jokapäiväisen tutun sääkäsitteen laajennus. Avaruussäällä tarkoitetaan maapallon sähkömagneettisen ja hiukkasympäristön muutoksia Maan ioni- ja magneettikehissä noin 80 kilometrin korkeudesta ylöspäin. Avaruussään muutokset, häiriöt ja myrskyt ovat pääasiassa Auringon hiukkaspurkauksien ja muun aktiivisuuden aiheuttamia. Avaruussää voi vaikuttaa avaruudessa ja maan päällä olevien teknologisten systeemien suorituskykyyn ja luotettavuuteen tai uhata ihmisten terveyttä tai elämää. Tavalliselle kansalaiselle avaruussään tunnetuin ilmentymä ovat revontulet.
Klikkaa kuvaa!
Kirkkonummelainen meteorologi Juhani Rinne esitti kommentteja avaruussäästä.
Kuva Seppo Linnaluoto
Aurinkotuulen mukana kulkevat hiukkaset (elektronit ja protonit) joutuvat Maan magneettikentän ohjaamina ja sähkökenttien kiihdyttämänä napa-alueille. Hiukkasten törmäykset ilmamolekyylien kanssa noin 100 km korkeudella synnyttävät valohehkua, revontulia hieman samaan tapaan kuin loistevaloputkissa.
Miksi Ilmatieteen laitos tekee avaruustutkimusta?
Avaruussää ja -ilmasto tarkoittavat Maan lähiavaruudenilmiöitä (esim. revontulet), joita säätelevät avaruuden sähköiset ja magneettiset voimat ja Auringon aktiivisuus. Avaruussäähäiriöillä on merkitystä satelliittien kautta tapahtuvaan kommunikaatioon, GPS-ja kännykkäliikenteeseen. Muiden planeettojen ilmakehien tutkiminen auttaa ymmärtämään maapallon ilmakehän ominaisuuksia, esim. kasvihuoneilmiötä. Marsissa on äärimmäisen heikko kasvihuone-efekti, Venuksessa on taas ns. karannut kasvihuoneilmiö, jonka vaikutuksesta lämpötila on siellä noussut satoja asteita. Suurten planeettojen ilmakehät edustavat alkuperäistä muuttumatonta ilmakehää, maapallon hapellinen ilmakehä ei sellainen enää ole.
Avaruussääaiheista kirjallisuutta: Heikki Nevanlinna: Avaruussää - Auringosta tuulee, Ursa, 125 sivua.
Seuraavana Kirkkonummen Komeetan esitelmäsarjassa on vuorossa dosentti Rami Vainio ja hänen aiheensa on Aurinko, minne sen vaikutus ulottuu? Esitelmä on Kirkkonummen koulukeskuksen auditoriossa tiistaina 10.2. klo 18.30. Vapaa pääsy, tervetuloa!
Seppo Linnaluoto
Heikki Nevanlinna
Klikkaa kuvaa!
Klikkaa kuvaa!