tiistai 21. helmikuuta 2017

Terminaattori verkosta

P.S. 21.2.2017: Bloggerin kätevät ominaisuudet iskivät jälleen, ja blogin etusivulta luettaessa tämä tarina katkeaa ensimmäisen kuvan jälkeen. Loppu pitää lukea erikseen tämän tekstin omalta sivulta, jonne pääsee klikkaamalla kuvan jälkeen ilmestyvää "Lisätietoja"-linkkiä. Bloggerin ylivertainen helppous Wordpressiin verrattuna viehättää, mutta helppouden hinta näinä absurdeina ominaisuuksina on aika kova... Jutun loppuosan asemointikin meni nyt sitten saman tien uusiksi.

Kuu ei ole sitten Galileo Galilein päivien ollut ideaalisen pyöreä pallo, vaan sillä on kaikenlaisia mielenkiintoisia pinnanmuotoja. Yön ja päivän rajan eli terminaattorin tarkalle laskemiselle tämä muhkuraisuus aiheuttaa ymmärrettävästi melkoisia ongelmia, koska siihen tarvitaan tarkkaa korkeusmallia. Kuten aiemminkin on tullut todettua, muutoin niin erinomainen Virtual Moon Atlas (VMA) ei ole parhaimmillaan terminaattoria kuvatessaan. Tämä johtuu nimenomaan siitä, että VMA ei huomioi Kuun korkeuseroja terminaattoriesityksessään. Yleensä tämä ei ole ongelma, koska harvemmin tarkkaa terminaattorin paikkaa oikeasti tarvitsee yhtään mihinkään.

Joskus kuitenkin tulee vastaan tilanteita, joissa pitää esimerkiksi esittää jokin yksityiskohtainen valaistusilmiö, selvittää milloin sellainen on seuraavan kerran havaittavissa, tai tarkistaa jonkin havaitun tai kuvatun erikoisemman kohteen todellinen olemus. VMA ei siis tähän pysty, ja Lunar Terminator Visualization Tool voi jo asennus- ja virittelyvaiheessaan aiheuttaa liiallista hengenahdistusta. Vaan eipä hätää, sillä käytännön tarpeita silmällä pitäen riittävän tarkan terminaattorin paikan kuluvalle vuodelle ja jokuselle menneelle vuodelle saa selville NASAn Scientific Visualization Studion kehittämällä Moon Phase and Libration (tai Dial-A-Moon, en tiedä millä nimellä tuota pitäisi kutsua) -palvelulla.

Dial-A-Moon käyttää Lunar Reconnaissance Orbiterin korkeusmallia ja kuvia, joten lähtökohdat ovat siltä osin kunnossa. Palvelu näyttää paitsi terminaattorin paikan, myös Kuun huojumisen ja nyökyttelyn, joita libraatioksikin kutsutaan. Mielivaltaisille ajanhetkille näitä ei ole tarjolla, mutta vuoden 2011 alusta tunnin välein kuitenkin. Useimpien harrastajien tarpeisiin tämä varmasti riittää.

Palvelua käytettäessä kannattaa heti aluksi panna merkille, että selaimessa näkyy ainoastaan alhaisen erotuskyvyn versio. Kuvaa klikkaamalla pääsee tallentamaan käyttökelpoisemman tiff-kuvan, johon on myös lisätty terminaattorilla olevien suurimpien kohteiden nimistö. Palvelu siis tarjoaa käyttäjälle tallennettavaksi tällaisen tiedoston:

Kuu 21.2.2017 klo 01.00 Suomen aikaa. Kuva: Ernie Wright / NASA Scientific Visualization Studio.

maanantai 20. helmikuuta 2017

Kuun suurimmat kraatterit

Kasaillessani taannoin Ursan Zeniitti-verkkolehden uusimpaan numeroon tavallistakin jäykempää mutta myös kankeampaa juttua Claviuksesta, tuli samalla tarkasteltua suurimpien virallisesti nimettyjen kraatterien jakaumaa. Tällä ei sinänsä ole sen suurempaa merkitystä, mutta aina silloin tällöin asiasta näkee esitettävän virheellisiä näkemyksiä (mm. Wikipediassa) eikä asiasta googlaamallakaan tunnu löytyvän yksiselitteistä listausta.

Jos tarkastelu rajoitetaan kraatteriksi nimettyihin kohteisiin ja niiden kokona käytetään kraatterien virallista läpimittaa, on asian selvittäminen varsin yksinkertaista. Helpoimmin siihen voi käyttää LPI:n Lunar Impact Crater Databasea, mutta toki asian voi selvittää USGS:n ylläpitämällä IAU:n virallisella Gazetteer of Planetary Nomenclaturellakin.1 Edellä mainituin perustein määritellen Kuun kolmenkymmenen suurimman kraatterin lista näyttää tältä:


Nimi
Halkaisija
Leveysaste
Pituusaste
Ikä
Hertzsprung
536
1,37
-128,66
nektariaaninen
Apollo
524
-35,69
-151,48
esinektariaaninen
Korolev
423
-4,19
-157,41
nektariaaninen
Lorentz
378
34,59
-97,19
esinektariaaninen
Poincare
346
-56,86
163,99
esinektariaaninen
Harkhebi
337
40,87
98,74
esinektariaaninen
Birkhoff
330
58,45
-145,65
esinektariaaninen
Mendeleev
325
5,38
141,17
nektariaaninen
Planck
319
-57,27
135,34
esinektariaaninen
Schrödinger
316
-74,73
132,93
varhaisimbriaaninen
Bailly
301
-66,82
-68,90
nektariaaninen
Gagarin
262
-19,66
149,35
esinektariaaninen
Milne
260
-31,00
112,78
esinektariaaninen
Fermi
241
-19,61
123,24
esinektariaaninen
Van de Graaff
240
-27,04
172,01
nektariaaninen
Leibnitz
237
-38,24
179,35
esinektariaaninen
d'Alembert
234
51,07
164,89
nektariaaninen
Pasteur
233
-11,58
104,91
esinektariaaninen
Galois
232
-13,94
-152,99
esinektariaaninen
Clavius
231
-58,62
-14,73
nektariaaninen
Deslandres
227
-32,55
-5,57
esinektariaaninen
Campbell
222
45,57
152,91
esinektariaaninen
Von Karman M
219
-49,44
174,95
esinektariaaninen
Landau
218
42,16
-119,34
esinektariaaninen
Bel'kovich
215
61,53
90,15
nektariaaninen
Poczobutt
212
57,27
-99,23
esinektariaaninen
Schickard
212
-44,38
-55,11
esinektariaaninen
Schwarzschild
211
70,08
121,57
nektariaaninen
Oppenheimer
201
-35,32
-166,03
nektariaaninen
Janssen
201
-44,96
40,82
esinektariaaninen

Taulukossa halkaisijat ovat kilometreissä, leveyasteet positiivisia pohjoiseen ja pituusasteet positiivisia itään. Lihavoidulla kursiivilla on esitetty lähipuolella ja libraatiovyöhykkeellä sijaitsevat eli edes joten kuten Maasta näkyvät kraatterit.

Tuo kolmekymmentä suurinta on sikäli hyvä määrä, että siinä tulee samalla listattua Kuun kraatterit, joiden läpimitta on yli 200 km. Kuun suurin virallisesti hyväksytyn nimen saanut kraatteri on etäpuolella sijaitseva Hertzsprung. Se on nimetty etenkin HR-diagrammista tunnetun tanskalaisen Ejnar Hertzsprungin (18731967) mukaan. Ilmiselviä renkaita 536-kilometrisellä Hertzsprungilla on kaksi, ja on niitä eri tutkijoiden toimesta kartoitettu pari muutakin. Niinpä Hertzsprungia pitäisi mieluummin kutsua törmäysaltaaksi kuin kraatteriksi. No, törmäysaltaan määritelmä on varsin häilyvä, joten sikäli kraatteriksi kutsuminen on varmin valinta.

Listaa katsellessa huomio kiinnittyy väkisinkin etä- ja lähipuolien väliseen eroon: suuria kraattereita näyttää olevan merkittävästi enemmän etä- kuin lähipuolella. Koska törmäysten jakauman pitäisi olla satunnainen hyvin vähäisiä taivaanmekaniikasta johtuvia eroja lukuun ottamatta, tuntuu tällainen ero äkkiseltään erittäin merkilliseltä. Erolle löytyy kuitenkin kaksi selittävää tekijää: Kuun etäpuolen merkittävästi paksumpi kuori, ja Kuun pinnanmuotojen nimeämisen pitkä historia. Etäpuolen paksumpaa kuorta eivät suuretkaan törmäykset yleensä ole kyenneet puhkaisemaan, joten kraatterit eivät ole myöhemmin täyttyneet laavalla. Näin hyvin suuret ja vanhat kraatterit ovat etäpuolella pystyneet varsin mallikkaasti säilyttämään kraatterimaisen ulkomuotonsa.

Lähipuolella Kuun kuori on huomattavasti ohuempi, joten lähipuolen suurimmat kraatterit ovat vuosimiljardien kuluessa täyttyneet pohjan rakojen kautta tihkuneella laavalla. Näin syntyivät useimmat lähipuolen tutuista meristä, joista osa on kadottanut alkuperäiset kraatterimaiset piirteensä lähes kokonaan. Eräät meristä sijaitsevat hyvin tunnetuissa törmäysaltaissa, klassisena esimerkkinä vaikkapa Imbriumin törmäysallasta täyttävä Mare Imbrium. Törmäysaltaita ei kuitenkaan mikään virallinen taho nimeä tai luetteloi. Merien listaaminen automaattisesti törmäysaltaissa sijaitseviksi ei sekään ole vaihtoehto, sillä yksimielisyyttä ei vallitse esimerkiksi siitä, onko selväpiirteisenä pyöreähkönä merenä näkyvän Mare Tranquillitatiksen kohdalla törmäysallasta vai ei.

Näistä seikoista johtuen lähipuolen kraattereista suurin, Bailly, löytyy vasta listan sijalta yksitoista. Sen virallinen halkaisija on 301 km. Usein käytetyn keinotekoisen 300 km:n läpimittaan sidotun määritelmän mukaan sekin pitäisi siis automaattisesti lukea törmäysaltaaksi. Baillylla näyttäisi olevan heikkoja viitteitä keskusrenkaasta, joten kaksirenkaisena altaana sitä voi halutessaan suht vapautunein mielin  pitää. Selkeintä kuitenkin olisi Baillyn tapauksessa puhua keskusrenkaallisesta kraatterista, sillä "aidoissa" törmäysaltaissa "ylimääräiset" renkaat syntyvät kraatterin reunan tai päärenkaan ulkopuolelle. 

Kuun lähipuolen kolme suurinta virallisesti nimettyä kraatteria ovat paitsi aakkos-, myös kokojärjestyksessä Bailly (301 km), Clavius (231 km) ja Deslandres (227 km). Kuva: Virtual Moon Atlas / LRO WAC / T. Öhman.
Galileo Galilein Sidereus Nunciuksen kuupiirroksissa
huomiota herättävin etelässä terminaattorilla sijaitseva
kraatteri saattoi hyvinkin olla Deslandres. Pohjoisessa
Imbriumin altaan reunavuoristot ovat helposti tunnis-
tettavissa. Kuva: Galileo Galilei (1610) / Wikipedia.


Lähipuolen kolmen kärki on helppo muistaa, sillä kraatterien kokojärjestys vastaa niiden aakkosjärjestystä. Tuo kärkitrio on Bailly, Clavius (231 km) ja Deslandres (227 km). Näistä Clavius on selvästi näyttävin, sillä Bailly näkyy sijaintinsa vuoksi aina Maasta katsottuna voimakkaasti litistyneenä. Deslandres puolestaan on Claviukseen nähden varsin vanha ja kulunut. Tästä huolimatta Deslandres saattoi ainakin Ernest Cherringtonin perustellun näkemyksen mukaan olla juuri se kraatteri, joka Galileo Galilein varhaisimmissa kuupiirroksissa talvelta 16091610 näyttäytyy hallitsevana eteläisillä ylängöillä. Clavius lienee puolestaan jokin niistä eteläisistä kraattereista, jotka ainakin Galilein viimeisen neljänneksen piirroksessa näkyvät ääriviivoiltaan hahmoteltuina.

Lähipuolen muut kookkaimmat kraatterit eivät  sijaitse havaitsemien kannalta aivan täydellisillä paikoilla. Suurelta osin laavojen täyttämä Schickard on hieman turhan syrjässä lounaassa, ja läheisestä vulkaanisesta kompleksista tunnettu Bel'kovich puolestaan todella syvällä koillisella libraatiovyöhykkeellä. Top 30 -listan viimeinen ja havaintokohteena monessa mielessä kiinnostavin eli Janssen sen sijaan on varsin mukavalla hollilla Nectariksen altaan eteläpuolella. Se on niin omituinen ainakin kahden kraatterin muodostama systeemi, että virallisen 201 km:n läpimitan lisäksi useita muitakin kokoarvioita voisi aivan yhtä vakuuttavin perusteluin esittää.

Suurten kraatterien osalta lähipuoli siis kiistatta häviää etäpuolelle. Tämä on kuitenkin pieni hinta maksettavaksi siitä ilosta, että lähipuolen geologian on paljon monimuotoisempaa kuin etäpuolen.

1Tätä kirjoittaessani Gazetteer on kanttuvei, mutta eiköhän se siitä lähiaikoina tokene.

sunnuntai 19. helmikuuta 2017

Miehitettyjen kuu- ja marslentojen hinta ja hyöty?

Ilmatieteen laitoksen ryhmäpäällikkö Ari-Matti Harri väitti Helsingin Sanomien haastattelussa, etteivät miehitetyt kuu- tai marslennot olisi tieteellisesti hyödyllisiä taloudelliseen panostukseen nähden (HS 14.2.2017 s. B6–B7). Samalla hän laski miehitetyn marslennon hinnalla saatavan tuhat Curiosity-mönkijää.1 Tällaiset vuosia toistetut väitteet2 sopivat Suomen kansalliseen avaruusstrategiaan ja Curiosityssakin ansiokkaasti mukana olevan Ilmatieteen laitoksen linjaan. Ne eivät kuitenkaan perustu tutkittuun tietoon.
Kuvat: NASA (ylempi) ja NASA/JPL-Caltech/MSSS (alempi).

Yhdysvaltain Apollo-ohjelman tieteellisen annin on useissa tutkimuksissa osoitettu olevan täysin ylivertainen miehittämättömiin lentoihin nähden. Toisin kuin miehittämättömien ohjelmien kohdalla, Apolloon pohjautuvien tutkimusten määrä kasvaa edelleen jyrkästi. ”Hyötyä” laskettaessa ei myöskään Apollon teknologisia, kulttuurisia ja taloudellisia tuottoja sovi unohtaa. On vaikea kuvitella, että Curiositysta tehtäisiin 25 vuotta myöhemmin elokuva, joka tuottaa yli 350 miljoonaa dollaria voittoa, kuten pelkästään Apollo 13 -elokuva on tehnyt. Väite miehitettyjen kuulentojen heikosta panos/tuotto -suhteesta ei yksinkertaisesti pidä paikkaansa.

Curiosity-mönkijä on maksanut noin 2,5 miljardia dollaria. Suoraan laskien Harrin mainitsemat tuhat Curiositya tekisi siis 2500 miljardia dollaria. Sarjatuotanto tietenkin laskisi kustannuksia. Kannattaa kuitenkin muistaa, että tiedeyhteisö ei olisi halunnut edes toista Curiosityn kaltaista mönkijää, jollainen aiotaan laukaista vuonna 2020. Sarjatuotannosta ei kannata haaveilla.

Miehitetyn marslennon hintaa ei tiedä kukaan. Suurimmat varteenotettavat arviot pyörivät 100–230 miljardin dollarin tienoilla. Nuo rahat käytettäisiin muutaman vuosikymmenen aikana. Jopa marslentojen vastustajat selviäisivät yhdeksästä miehitetystä marslennosta 1500 miljardilla. Vaikka avaruusbudjetit tunnetusti ylittyvät, on tästä pitkä matka 2500 miljardiin. Vertailun vuoksi, kansainvälisen avaruusaseman ISS:n kustannukset ovat 20–30 vuoden aikana olleet sadan miljardin luokkaa. Euroopan avaruusjärjestön osuus tästä on euro yhtä eurooppalaista kohti vuodessa.

Vaikka Donald Trumpin arvoituksellisista avaruuslinjauksista Ari-Matti Harrin tapaan pitäisikin, ”vaihtoehtoisten tosiasioiden” soisi kuitenkin pysyvän kotimaisesta tiedekeskustelusta kaukana.3


1Harrin lausuntoja on Hesarissa alkuperäisen jutun jälkeen nykyiseen orwellilaiseen tapaan muuteltu. Alkuperäisessä artikkelissa kirjoitettiin mm. näin (sitaatti HS:n mukaan Harrilta):

"Joku Trumpin tiimissä totesi, että Nasan tehtävänä ei ole tutkia maapallon ilmakehää. Olen tästä samaa mieltä." 

Nasan budjetista noin kaksi miljardia dollaria on nyt suunnattu Earth science -ohjelmiin eli geotieteisiin ja ilmakehän tutkimukseen. Rahat saatetaan siirtää ilmakehän ja valtamerten tutkimuksen laitokseen (NOAA).

Nyt artikkelissa lukee jo huomattavasti järkevämmin näin:
”Joku Trumpin tiimissä totesi, että Nasan tehtävänä ei ole tutkia maapallon ilmakehää. Tätä voisi yrittää tulkita positiivisesti uutena työnjakona keskusvirastojen välillä.”

Nasan budjetista noin kaksi miljardia dollaria on nyt suunnattu Earth science -ohjelmiin eli geotieteisiin ja ilmakehän tutkimukseen. Tämän osuuden pitäisi siirtyä sää- ja valtamerentutkimushallitus NOAA:lle, jos Nasa keskittyisi tulevaisuudessa vain avaruuteen.

”Mutta tietysti, jos tuo raha vain häviäisi Nasalta, niin se olisi huono juttu”, Harri lisää.


Tästä nyt on tietenkin ullkopuolisen mahdotonta tietää, kuka oikeasti sanoi mitä, ja mitä sillä mahdettiin tarkoittaa. Miehitettyjen kuu- ja marslentojen perustelematon kritisointi ja älytön heitto tuhannesta Curiositysta on kuitenkin edelleen paikoillaan:

”Miehitetty kuulento ei kuitenkaan ole tieteellisesti hyödyllinen suhteessa panostukseen, puhumattakaan Mars-lennosta, jonka hinnalla saisi tuhat Curiosity-mönkijää”, Harri sanoo.

2Linkitetyssä Ylen tv-haastattelussa joulukuulta 2013 tosin keskitytään Chang'e 3:n ja Yutun merkityksen vähättelyyn ja toimittajan yllyttämänä väitetään täysin virheellisesti Kuusta tuodun tonnikaupalla näytteitä. Kuudella Apollo-lennolla tuotiin 382 kg kuukiviä Maahan, ja kolmella miehittämättömällä Luna-lennolla muutama sata grammaa. Näiden lisäksi tällä hetkellä tunnetaan noin 280 Kuusta peräisin olevaa kiveä, jotka tosin edustavat huomattavasti vähäisempää määrää erillisiä meteoriitteja. Ylen haastattelussa toistettiin sekin virheellinen väite, että Chang'e 3:lla olisi tehty ensimmäiset tähtitieteelliset havainnot Kuussa. Jo Apollo 16 -lennolla huhtikuussa 1972 kuitenkin oli mukana ultraviolettialueella toiminut kamera/spektrografi, joka kuvasi niin Maapallon ja sen lähiavaruuden kuin syvän avaruudenkin kohteita. 

3Tässä voi tietenkin kysyä täysin perustellusti, enkö tee kenties jälleen kerran kärpäsestä härkästä. Näin voi olla, mutta en vaan voi sille mitään, että kun johtavassa asemassa oleva valtion virkamies esittää toistuvasti täysin perustelematta väitteitä, jotka eivät alkuunkaan pidä paikkaansa, nousee väkisinkin mieleeni kysymyksiä siitä, mikä tämän kaiken tarkoitus oikein on. Olettaisin, että virkamiehetkin saavat ilmaista julkisuudessa omia mielipiteitään, mutta asiantuntijalaitosten edustajien soisi virkatehtävissään pysyvän kuitenkin tosiasioissa.