Tähtitiede

Tähtitiede tulee kreikan sanoista” astron ”tarkoittaen ’tähteä’ ja” nomos ” tarkoittaen ’lakia. Se tutkii kaikkea, mitä on maan ulkopuolella. Kyse on oikeastaan valon tutkimisesta. Tutkitpa asiaa tai tuijotatpa vain yötaivasta, kaikki oppimasi tulee valon muodossa. Kirkkaana pimeänä yönä on paljon nähtävää! Kauan sitten tähtitieteilijät yrittivät dokumentoida kaiken paljain silmin. Ihmissilmä ei kuitenkaan ole hyvä näkemään hämärien ja kaukaisten kohteiden yksityiskohtia. On paljon, mitä emme voi nähdä pelkillä silmillämme.

kaukoputki

kaukoputki on työkalu, joka saa kaukana olevat asiat näyttämään läheltä ja kirkkailta. Ensimmäisen kaukoputken keksiminen on hieman summittaista. Useimmat uskovat, että Galileo Galilei keksi ensimmäisen kaukoputken vuonna 1609. Mutta ihmiset osasivat rakentaa kaukoputkia jo ennen sitä. Meillä ei vain ole todisteita ennen Galileoa. Varhaisimmat tuntemamme teleskoopit tehtiin vuonna 1608 eri optisten käsityöläisten toimesta Alankomaissa. Yksi heistä, Hans Lippershey, julkisti hänen suunnitelmansa niin hyvin, että uutinen saavutti Galilein Italiassa vuonna 1609. Kun Galilei kuuli teleskoopin olemassaolosta, hän rakensi omansa. Vuoden sisällä hän oli parantanut Lippersheyn muotoilua. Ja hänen nimensä liitettiin ensimmäiseen kaukoputkeen. Galilei teki kaukoputkellaan havaintoja Jupiterin suurimmista kuista.

Galileo näyttää teleskoopin
Galileo Galilein freskon, jossa Venetsian herttua (Doge) näyttää kuinka hänen teleskooppiaan käytetään (lähde: Giuseppe Bertini Wikimedia Commonsissa).

vuonna 1923 Edwin Hubble käytti maan silloista voimakkainta teleskooppia Andromedan galaksin tutkimiseen. Hän on henkilö, jonka mukaan kuuluisa avaruusteleskooppi on nimetty. Tähtitieteilijät tiesivät, että Andromedan galaksi koostui tähdistä. Mutta juuri Hubble pystyi mittaamaan, kuinka kaukana se on. Tähtitieteilijät olivat jo selvittäneet Linnunradan karkean koon. Hubble laski datan avulla, että Andromedan galaksi oli ainakin kymmenen kertaa kauempana kuin galaksimme reuna. Löytö johti uusiin havaintoihin, jotka auttoivat tähtitieteilijöitä löytämään muita galakseja. Se auttoi myös laajentamaan käsityksiämme maailmankaikkeudesta.

Miten Kaukoputket Toimivat?

Joten miten teleskoopit tarkalleen toimivat? Mietitäänpä perusteleskooppia. Jos etsisit kaukoputkea, Tietäväinen ystävä voisi kertoa, että perusmalleja on kaksi. On taittavat teleskoopit (refractors) ja heijastavat teleskoopit (reflectors).

taittuvat teleskoopit

taittuvat teleskoopit ovat pitkiä, putkimaisia teleskooppeja, joita Galilein voisi kuvitella käyttävän. Taittajat käyttävät linssejä taittaakseen (taivuttaakseen) saapuvan valon putken kautta polttopisteeseen. Taittajilla on tyypillisesti kaksi linssiä. Objektiivi on kaukoputken etuosassa oleva linssi, jonka läpi valo kulkee. Okulaarilla eli linssillä tarkoitetaan objektiivia, joka suurentaa kuvaa.

taittoteleskoopin osat ja toiminta
taittoteleskoopin osat ja toiminta (©2020 Let ’ s Talk Science).

heijastavat kaukoputket

heijastavat kaukoputket käyttävät linssien sijaan peilejä heijastaakseen valoa polttopisteeseen. Heijastimissa on kaksi peiliä. Ensisijainen peili on takana oleva iso kaareva peili,joka alkaa keskittää valoa. Toissijainen peili on pienempi peili edessä, joka ohjaa valoa kohti silmään. Heijastimissa on myös okulaarilinssit.

heijastavan teleskoopin osat ja toiminta
heijastavan teleskoopin osat ja toiminta (©2020 Let ’ s Talk Science).

ei oikein voi sanoa, kumpi teleskooppityyppi on ”parempi”. Molemmilla on etunsa ja haittansa. Riippuu siitä, mitä haluaa katsoa. Haluatko ottaa kuvia, jos haluat siirrettävyys, jne. Useimmat nykyaikaiset observatoriot, jotka ovat teleskooppeja sisältäviä rakennuksia, käyttävät heijastimia. Tämä johtuu siitä, että heidän kaukoputkensa ovat niin valtavia! Niiden koko mahdollistaa sen, että niiden läpi kulkee paljon valoa/ sen kokoisilla kaukoputkilla linssien paino ja putken pituus tekevät taittajista epäkäytännöllisiä.

Hooker telescope
Mount Wilsonin observatoriossa Kaliforniassa sijaitseva 2,54 metrin läpimittainen Hooker-teleskooppi, heijastin, valmistui vuonna 1917 (lähde: NASA).

aukko

kaukoputkissa on kaksi muutakin tärkeää seikkaa. Nämä ovat aukko ja polttoväli (KS.edellä). Kaukoputken aukko on edessä olevan aukon halkaisija. Mitä suurempi aukko on, sitä suurempi on kaukoputkeen pääsevän valon määrä. Pupilli silmässäsi on kehosi aukko. Se voi aueta vain muutaman millimetrin. Optisissa teleskoopeissa on harvoin alle 8 cm: n kokoisia aukkoja. Observatorioiden suurissa kaukoputkissa voi olla halkaisijaltaan yli 10 metriä olevia aukkoja! Koska himmeimmät kohteet maailmankaikkeudessa eivät anna meille paljon valoa työstettäväksemme, tarvitsemme teleskooppeja, joissa on suuri aukko, jotta voimme kerätä kohteesta riittävästi valoa nähdäksemme ne!

Canada-France-Hawaii Telescope
Canada-France-Hawaii Telescope, joka sijaitsee Mauna Kean observatoriossa Havaijilla (lähde: Vadim Kurland Wikimedia Commons-sivuston kautta).

polttoväli

polttoväli on pituus aukosta kaukoputken polttopisteeseen. Mitä pidempi polttoväli, sitä pienemmän laikun taivaalla näkee. Hyvä puoli on se, että pidemmät polttovälit mahdollistavat suuremman suurennoksen. Polttoväli on toinen etu heijastimissa. Koska taittajat taittavat valoa putkeaan pitkin, putken on oltava vähintään polttovälin pituinen. Heijastimissa taas käytetään peilejä heijastamaan valoa. Tämä tarkoittaa, että ne voivat olla polttoväliään lyhyempiä. Valo kulkee edelleen koko polttoväli, mutta itse putken ei tarvitse olla yhtä pitkä. Okulaari on lähellä pääpeilin polttopistettä kuvan suurentamiseksi.

siksi voisi ajatella, että jokaisella kaukoputkella pitäisi olla suurin aukko ja pisin mahdollinen polttoväli. Kustannusten ja säilytystilan kaltaisten rajoitusten lisäksi on muitakin syitä, miksi tämä ei ole hyvä idea. Ensinnäkin aurinkokuntaamme tutkivalle aukko ei ole niin tärkeä. Useimmat planeetat näkyvät pienimmilläkin kaukoputkilla. Kuun kaltaiset kohteet ovat niin kirkkaita, että liian suuri aukko voi olla ongelma. Toiseksi vielä pienemmillä teleskoopeilla, esimerkiksi 20 cm: n aukkoisilla teleskoopeilla, voidaan nähdä satoja galakseja ja tähtisumuja, joista jotkin sijaitsevat lähes sadan miljoonan valovuoden päässä! Galaksit ovat suuria tähtijärjestelmiä, kaasut ja pöly ja sumut ovat tähtienvälisiä pöly-ja vetykaasupilviä. Se voi itse asiassa auttaa käyttämään Alhainen suurennus tämäntyyppisten esineiden. Kohteet, kuten tähtijoukot ja galaksit, voivat olla liian suuria ”zoomattavaksi”. Esimerkiksi Andromedan galaksi näyttää yötaivaalla olevan suurempi kuin täysikuu!

Andromedan Galaksi
Andromedan Galaksi (©2013 Richard Bloch. Käytetään luvalla).

valokeilassa innovaatio

yötaivaan pelastaminen

jos matkustaisi kaupungin ulkopuolelle ja katsoisi sitä taaksepäin, taivaalla voisi nähdä hehkua. Tätä kutsutaan taivaan hehkuksi, joka on esimerkki valosaasteesta. Valosaaste on keinovalon aiheuttamaa yötaivaan kirkastumista. Tutkijat ovat hyvin huolissaan valosaasteen kielteisistä vaikutuksista. Sen on osoitettu häiritsevän villieläimiä ja estävän tähtitieteilijöitä tutkimasta tähtiä, galakseja ja planeettoja. Puhumattakaan siitä, että se estää meitä näkemästä yötaivaamme luonnonkaunista kauneutta!

vuonna 2007 kansainvälinen Dark Sky Association (IDA) perusti maailman ensimmäisen kansainvälisen dark sky reserve-suojelualueen valosaastehuolien vuoksi. Se sijaitsee Mont-Mégantic Parkin ympärillä Quebecin provinssissa. Pimeän taivaan suojelualueen tarkoituksena on suojata tähtimäisiä öitä ja yöllistä ympäristöä. Siellä se myös edistää ja tukee tähtitieteen ja avaruustieteiden tutkimusta. Alue voidaan nimetä tumman taivaan suojelualueeksi, jos se on laaja erittäin tumman taivaan alue, jota suojellaan aktiivisesti tieteellisistä, koulutuksellisista, kulttuurisista ja ympäristöllisistä syistä.

myös Royal Astronomical Society of Canada tunnustaa useita alueita eri puolilla maata tummaksi taivaaksi. Näitä ovat Wood Buffalo National Park (AB), Point Pelee National Park (ON) ja Fundy National Park (NB), vain muutamia mainitakseni.

Composite image of Earth at night showing light pollution
Composite image of Earth at night showing light pollution (Data courtesy Marc Imhoff of NASA GSFC and Christopher Elvidge of NOAA NGDC via Wikimedia Commons).

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.