kolmapäev, 26. veebruar 2020

Halodesse mattunud Kuu Kanada taevas

Sellist vaatepilti meile tuttavast Kuust ei kohta just tihti. Õnneks juhtus Kanadast Manitoba provintsist pärit fotograaf Brent Mckeanil ühel talvehommikul tööle suundudes kaamera kaasas olema. Tänu sellele saame tema kolmest kaadrist kombineeritud fotol näha samaaegselt kolme halonähtust ja üht kvantmehhaanilist efekti.

Mitmevärviline koroona või eestipäraselt kroon (Kuu vahetus läheduses) on tekkinud valguse diffraktsioonil läbi Kuu ees lendlevate peenete veepiiskade. Tegu ei ole tehniliselt halonähtusega, vaid ühe vähese looduses esineva ja silmaga nähtava kvantmehhaanilise efektiga. See tekib kui valgus, mis on ühtlasi nii osakene kui laine, levib selle teele jääva takistuse (antud juhul piiskade) taha, kus see omavahel liitudes ja tühistades moodustab iseäraliku difraktsioonimustri (ringid). Nende värvilisus tuleb sellest, et erinevad valguse lainepikkused ehk maakeeli värvid "painduvad" takistuse taha erineva nurga all.
22kraadine halo (välimine ring) on tekkinud kuuvalguse murdumisel ehk refraktsioonil kuuskülgsetes silindrilistes jääkristallides, mis asuvad suvalistes orientatsioonides. Samakujulised, aga horisontaalselt paiknevad kristallid põhjustavad 22 kraadise halo kohal ja all asuvad poolkaared. Viimaks tekitavad õhus hõljuvad kuuskülgsed lapikud ja õhukesed jääkristallid kahel pool nähtavad kõrvalkuud, mida näiteks Päikese puhul nimetatakse parheeliaks või ebapäikesteks.
Autori sõnul kadus selline haruldane vaatepilt loetud minutid peale fotode tegemist ning ta sai rahuliku südamega tööle sõita.
Inglise keele oskajatele soovitame külastada seda suurepärast lehekülge, kus on kõik erinevad halonähtused detailselt lahti seletatud: https://www.atoptics.co.uk/halosim.htm

reede, 21. veebruar 2020

Satelliitide uputus meie orbiidil

See värske animatsioon, mille autoriks on insener Dan Oltrogge, näitab järgneva üheksa aasta jooksul planeeritavate satelliitide paigutust Maa orbiidil. Kokku kavatsetakse neid sinna praeguse seisuga saata ligi 57 000. Seda on peaaegu 25 korda rohkem, kui hetkel aktiivseid tehiskaaslasi meie peade kohal. Kokku on viimase 63 aasta jooksul neid üles lennutatud ligi 10 000.

Juba käivitunud satelliidibuumi taga seisab peamiselt SpaceX, mis kavatseb oma Starlink nimelise armaadaga hakata lähitulevikus pakkuma üleplaneedilist internetiteenust. Juba 302 Starlinki on orbiidil ning iga paari nädala tagant lisandub neid sinna 60. Mõne aasta jooksul peaks see arv ulatuma 12 tuhandeni ning kümnendi lõpuks 42 tuhandeni.
Et teised sarnased ettevõtted ei taha uue kosmoseinterneti võidukäigust maha jääda, plaanivad neist mitmed tuntud ja tundmatud päris enda satelliidilaevastikku. Ettevõtted nagu Amazon, OneWeb, Iridium, Apple, Boeing... Lisaks on Hiina asunud ehitama oma sõltumatuid satelliidivõrgustikke.
Muidugi algselt on tegemist kõigest plaanidega ja päris nii palju neid orbiidile jõuda ei pruugi. Samas on raske ette kujutada, et nõudluse kasv kiire ja globaalse interneti järgi eelseisva kümnendi jooksul aeglustuda võiks. Ei pea olema spetsialist mõistmaks millist hävingut isegi paarkümmend protsenti 57 tuhandest satelliidist meie tähistaevasse külvaks. Seda eriti vaatleva optilise ja raadioastronoomia jaoks.
Paar kuud tagasi kirjutasime pikemalt SpaceX'i satelliitidest ja Kessleri sündroomiks nimetatud olukorrast, mis võib meid sisuliselt enda planeedile sajanditeks lõksu seada:

kolmapäev, 19. veebruar 2020

Nädalapäevad ja taevakehad

Vähe sellest, et astronoomilised rütmid on meile andnud aasta, kuu* ja ööpäeva pikkused, peitub ka meile tuntud seitsmepäevase nädala kestvus otsapidi astronoomias. Õigemini iidses astronoomias, kui maailma parimateks teleskoopideks olid meie endi silmad.
Seitsmepäevane nädal sai alguse peaaegu neli tuhat aastat tagasi iidsest Babülooniast (praegused Iraagi-alad), kus elanud astronoomid jälgisid pingsalt tähistaeva ja selle esiplaanil liikuvate taevakehade poolt tekitatud rütme. Miks just seitse? Sest just nii palju taevakehasid oli võimalik peale tähtede taevas silmaga jälgida - Päike, Kuu, Merkuur, Veenus, Marss, Jupiter ja Saturn.
Fotol 2018. aasta kuuvarjus Šveitsi alpide kohal, kus on lisaks Kuule (vasakul suur) näha veel Marss (Kuu all), Saturn (keskel all) ja Jupiter (all paremal). Autor: Kaustav Ghose
Viiendal ja kuuendal sajandil e.m.a oli Babüloonia õitseaeg ning nende seitsmepäevane nädal (ja ka näiteks 60minutiline tund) levis vaikselt üle kogu Euraasia mandri. Kõigepealt võtsid selle omaks Babüloonia vangistuses olnud juudid, seejärel kreeklased ja pärsialased. Samal ajal kestis Roomas nädal kaheksa ja Egiptuses lausa kümme päeva.
Siis kui Aleksander Suur asus kreeka kultuuri kaug-idasse levitama, jõudis nädal muuhulgas Indiasse. Hiljem tutvustasid indialased seda omakorda Hiina impeeriumile. Lõpuks kui võimas Rooma impeerium hakkas Aleksander Suure alasid vallutama, võtsid ka nemad seismepäevase nädala omaks. Keiser Constantinus kuulutas viimaks 321. aastal seitsmepäevase nädala Rooma ametlikuks ajaarvamise ühikuks ja tegi pühapäevast püha päeva.
Babüloonlaste nädalapäevad vastavad taevakehadele järgnevalt:
  • Esmaspäev - Kuu
  • Teisipäev - Marss
  • Kolmapäev - Merkuur
  • Neljapäev - Jupiter
  • Reede - Veenus
  • Laupäev - Saturn
  • Pühapäev - Päike

Paljudes keeltes on need seosed endiselt säilinud. Näiteks germaani juurtega inglise keeles on esmaspäev monday (Kuu päev), laupäev saturday (Saturni päev) ja pühapäev sunday (Päikese päev).
*kuudega on asjad natukene keerulisemad, kuna kuutsüklite keskmine kestvus (29,53 ööpäeva) ei taha aasta kestvusega hästi klappida. Praegused Gregoriuse kalendri kuud on seepärast oma looduslikest eelkäijatest veidi pikemad.

esmaspäev, 17. veebruar 2020

Lähivõte Betelgeuse pinnast

Sõbrapäeval avaldati aasta lõpus tehtud foto Orioni tähtkujus asuva punase hiidtähe Betelgeuse pinnast. See on viimasel ajal tähelepanu äratanud oma heleduse enneolematu langusega. Võrdlus eelmise aasta alguses tehtud fotoga näitab, et lisaks tumenemisele on midagi lahti ka tähe kujuga, mis on muutunud silmanähtavalt loperguseks.
Vasakul Betelgeus möödunud aasta alguses ja paremal aasta lõpus. Et hiidtähe mõõtmed on tohutud ja ta asub meist "kõigest" 700 valgusaasta kaugusel, on Betelgeus ainus täht peale Päikese, mille pinda suudetakse teleskoopides näha.
Varasemalt tähistaevas heleduselt 11. kohal olnud Betelgeus on paari viimase kuu jooksul langenud madalale 24. kohale ning kaotanud seega peaaegu 2/3 oma heledusest.* Et punase hiidtähena hiiglaslikuks paisunud Betelgeus on kõigi eelduste järgi jõudnud oma elupäevade lõppu, levisid kiiresti kuulujutud, et äkiline muutus võib ennustada tähe peatset supernoovana süttimist. Enamus astronoomidest seda lootust siiski ei jaga, kuna kosmilises mõttes võib "peatselt" tähendada ka 100 000 aastat. Puhtalt tõenäosustest rääkides peaksime me olema õnnega koos elamaks täpselt õigel hetkel, mil selline haruldane (ja vaatemänguline) kosmiline sündmus aset leiab.
Tšiilis Atacama kõrbes paikneva VLT teleskoobiga tehtud fotodelt on näha, et Beteleguse pind näib olevat aastaga oluliselt muutunud. Sellele on välja käidud kaks tõenäolist seletust. Esiteks, kui umbes 1,5 miljonit kilomeetrit laia Päikese pinnal pulbitsevad umbes 1000 kilomeetrised plasmarakud, siis üle miljardi kilomeetri laia Betelgeuse puhul moodustavad need pea 60% tähe laiusest ehk sadu miljoneid kilomeetreid. Võimalik, et mõni nendest tohututest "rakkudest" on viimaste kuuga paisunud, tumendades samas selle jahtunud servi ning põhjustades üldise languse tähe koguheleduses. Teiseks on pakutud, et tormiste protsesside käigus on Betelgeuse endast välja paisanud tohutu gaasi- ja tolmupilve, mis asub meie vaatenurgast tähe ees ning varjutab seega selle endiselt heledat pinda.
Lisaks tähe pinnale jäädvustasid astronoomid ka selle vahetut ümbrust, kus on näha Beteleguse poolt kosmosesse pursatud jahtuva plasma- ja tolmupilvi. Selleks kasutasid nad VLT külge paigaldatud VISIR nimelist instrumenti, mis lubab varjutada tähe heledat pinda, et selle hämaram ümbrus muutuks nähtavaks.
Foto Betelegust ümbritsevatest plasmapilvedest. Suuruste võrdluseks on tumendatud ringi sisse asetatud foto tähe pinnast (kollane täpp keskel). Arvestades, et tähe pind ulatuks Päikesesüsteemis Jupiteri orbiidini, on fotol olevad mõõtkavad tohutud
Betelguse tumenemine näib aga viimaste andmete kohaselt pidurduvat ning mõned amatöörvaatlused näitavad, et ta võib isegi oma endist heledust taastama hakata. Sellisel juhul võib ta juba mõne kuuga muutuda selliseks, nagu ta viimase sajakonna aasta jooksul meile paistnud on. Kahju. Oleks tahtnud supernoovat näha.
*kuna Betelgeus asub meist ligi 700 valgusaasta kaugusel, siis kõik hiljutised muutused juhtusid tegelikult juba 700 aastat tagasi. See tähendab, et nendest peaks rääkima mineviku vormis. Et selline kõneviis oleks kergelt öeldes segadusttekitav, siis kasutavad astronoomid siiski oleviku vormi ehk asjad juhtuvad siis kui me neid oma perspektiivist näeme.

laupäev, 15. veebruar 2020

Lugejaküsimus: Miks Kuu nii hele on?

Lugejaküsimus, muutmata kujul:
Tere. Üks küsimus hakkas vaevama ... kuidas on võimalik, et tolmuga kaetud kivine kuu pinnas valgust nii hästi tagasi peegeldab? Maa peal on selleks küll vaja spets töötlusega helkureid.
Väga huvitav küsimus, aitäh!
Kuu on ülekaalukalt eredaim objekt meie öötaevas, olles 1500 korda heledam, kui järgmine heledaim keha – Veenus ja 27000 korda heledam kui Sirius, helededaim täht öötaevas.
Küsimus puudutab tavakehade albeedot ehk ise mitte kiirgavate taevakehade omadust peegeldada talle langevat päikesevalgust hajutatult ruumi tagasi. Valemina:
Albeedo = Peegeldatud valgus / Langev valgus
Tulemuseks saame suhtarvu nullist üheni, kus 0 on must keha, mis neelab kogu talle langeva kiirguse olenemata kiirguse nurgast ja 1 on valge keha, mis peegeldab ühtlaselt kõigis suundades tagasi kõik talle langevad kiirguse.
Maa ja Kuu heleduse võrdlus.
Astronoomid on kindlaks teinud meie plaanetide albeedod järgnevalt: esimene koht läheb Veenusele, albeedo 0.65, see tähendab, et 65% päikesevalgusest peegeldub Veenuse tihedalt pilvkattelt tagasi ja ülejäänud 35% neeldub ja soojendab planeeti. Kuigi enamus kiirgusest peegeldub tagasi, siis kasvuhooneefekti tõttu on pilvkatte all umbes 470 kraadine temperatuur. Merkuuri näit on 0.11, mis annab talle planeetide seas viimase koha ja põrguliku päevase pinnatemperatuuri näiduga 430 kraadi Celsiust. Atmosfääri puudumise tõttu langeb öine temp. -180 kraadi peale. Aga temperatuur on natuke teine teema ja ajab praegu ainult sauna kütma, las ta praegu olla. Maa albedo 0.37, Mars 0.15, Jupiter 0.52, Saturn 0.47, Uraan 0.51, Neptuun 0.41, Pluuto jäine pind kõigub 0.5...0.7 vahel. Kuu albeedo sarnane Merkuuriga, 0.12.
Need näidud on keskmised. Maa albeedo kõigub oluliselt sõltuvalt pilv- ja lumekattest ning päikesevalguse langemise nurgast, nurk on eriti oluline ookeanide puhul – kui Päike on seniidis, siis on sügava vee albeedo 0.02, ehk suur enamus neeldub ookeanisügavustesse, kui aga nurk on suurem siis võib kuni 80% valgusest neeldumata peegelduda. Pilvkatte tüübist ja tihedusest olenevalt on pilvede albeedo 0.4...0.8 vahel, lumi sarnaselt 0.4...0.85, metsad 0.04...0.1, muru ja hein umbes 0.15. Maal on head helkurmaterjali päris palju. Muideks, Maalt peegeldunud valgust on näha ka Kuu pinnal näiteks noore Kuu ajal, kui Maa valgustab tuhmilt ka Kuu tumedat osa.
Kuutolm maises laboris.
Seega võib öelda, et Kuu pole sugugi nii hele. Kuu tundub hele oma näiva suuruse ja oma läheduse tõttu. Kuu pinda katab suures osas mõne sentimeetri paksune meteoriitide ja kosmilise kiirguse mõjul väga peeneks jahvatatud süsimusta tolmu kiht - regoliit (Pilt 1). Leidub ka suuremate kokkupõrgete järel tekkinud klaasistunud kivimeid, enamasti küll kraatrite põhjas, seega peegeldumise teemas seda oluliselt ei arvestata, kuna sinna üldiselt valgus ei paista ja kogus on ka võrdlemisi väike.
Päikesesüsteemi kuude suuruse edetabelis on meie naturaalsatelliit viiendal kohal. Kui võrrelda suurust taevas nähtava kettana, siis on meie Kuu Maast 3.7 korda väiksem, kogupindala saab võrralda Aasia pindalaga, mass aga kõigest 1,2% Maa massist. Lisame veel võrdluseks Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) satelliidi Earth Polychromatic Imaging Camera (EPIC) pooleteist miljoni kilomeetri kauguselt tehtud foto sellest, kuidas Kuu liigub Maa ja kaamera vahelt läbi. Päikesevalgus langeb foto tegemise suunast, valgustades Kuu nn pimedat külge ja andes antud teemasse suurepärase visuaalse võrdluse kahe keha näivast heledusest. (Pilt 2.)

reede, 14. veebruar 2020

Kahvatu Sinine Täpp

Selle legendaarse ja hiljuti tänapäevase tehnoloogia abil uuendatud foto Maast pildistas kosmosesond Voyager 1 täpselt 30 aastat tagasi, hetkel kui see asus meie planeedist 6,4 miljardi kilomeetri kaugusel. 
Foto NASA lehel: https://www.jpl.nasa.gov/spaceimages/details.php?id=PIA23645
Astronoom Carl Sagani nõudmisel pöörati toona juba oma missiooni lõpetanud kosmosesond ümber, et pildistada nii-öelda perepilt kõigist Päikesesüsteemi planeetidest. Tegemist oli teaduslikus mõttes küllaltki kasutu sammuna (millele hakati ka esialgu vastu), aga Sagan väitis kangekaelselt, et inimesed peavad nägema oma planeeti kaugusest, et seda tõeliselt hinnata. Foto kaugest Maast sai nimeks Pale Blue Dot ehk Kahvatu Sinine Täpp. Oma samanimelises 1994. aasta raamatus kirjutas Sagan selle foto kohta järgmist:
"Sellest kaugest vaatepunktist ei pruugi Maa tunduda eriti huvipakkuvana, aga meie jaoks on see eriline. Mõtle veelkord sellele täpile. See on siin. See on kodu. Siin oleme meie. Selle peal iga inimene, keda sa armastad, keda sa tunned, kellest sa kuulnud oled, iga inimene kes eales on olemas olnud, elas oma elu siin. Iga meie naudingu ja kannatuse põhjus, tuhanded enesekindlad religioonid, ideoloogiad, majanduslikud doktriinid, iga kütt ja korilane, iga kangelane ja argpüks, iga tsivilisatsiooni looja ja hävitaja, iga kuningas ja talupoeg, iga armunud noorpaar, iga ema ja isa, lootusrikas laps, leiutaja ja avastaja, iga moraalijünger, iga korrumpeerunud poliitik, iga "superstaar", iga "suur juht", iga pühak ja patustaja meie liigi ajaloos elas siin - tolmukübemel hõljumas päikesekiires.
Maa on väga pisikene lava kosmilisel areenil. Mõtle kõigile neile verejõgedele, mida on valatud kõigi kindralite ja keistrite poolt, et nad saaksid korraks murdosa täpi valitsejateks. Mõtle nendele lõpututele julmustele, mida ühe selle piksli nurgas elavad inimesed on põhjustanud teises nurgas elavatele inimestele. Kui arvukad nende eksimused, kui innukad on nad üksteist tapma, kui tulihingeline nende viha. Meie seisukohti, meie enesetähtsustamisi, meie luulusid, et meil on mingisugune eeliskoht universumis, pannakse proovile sellesama kahvatusinise täpi poolt. Meie planeet on üksildane kübe suures kõikehõlmavas pimeduses. Meie tühisuses ja meid ümbritsevas mõõtmatuses ei ole isegi mitte vihjet selle kohta, et abi võiks saabuda kusagilt mujalt päästmaks meid meie endi eest.
Maa on ainus paik, vähemalt siiamaani, mis suudab hoida elu. Pole ühtki teist kohta, vähemalt mitte lähitulevikus, kuhu meie liik võiks migreeruda. Külastada - jah. Asustada - ei veel. Meeldib või mitte, praegu on Maa koht, kus me peame vastu pidama. On öeldud, et astronoomia on alandlikkusele sundiv ja iseloomu kasvatav kogemus. Pole ilmselt paremat demonstratsiooni inimliku upsakuse rumalusest kui see kauge kujutis meie pisikesest maailmast. Minu jaoks rõhutab see meie kohust suhtuda üksteisesse lahkemalt ning säilitada ja hoida seda Kahvatut Sinist Täppi - ainsat kodu, mida me tunneme."
Foto 30ndaks juubeliks otsustasid NASA ja Jet Propulsion Laboratory vana fotot värskendada. Selleks kasutas JPL-i tarkvarainsener Kevin Gill 1990. aastal Voyagerilt saadud toorandmeid ning töötles nendest tänapäevaste meetodite abil kokku täitsa "uue" vana foto.
1977. aasta sügisel Maalt startinud ja siiani töökorras Voyager 1 on tänaseks meist 22,2 miljardi kilomeetri kaugusel - peaaegu 150 korda kaugemal kui Maa Päikesest. See on kaugeim inimkätega valmistatud objekt ning sond jääb kosmosesügavustesse kihutama ilmselt kümneteks miljarditeks aastateks - ammu peale seda kui Päikesesüsteem ja Maa on hävinud.

Avastati regulaarselt korduv raadiopurse

Alates 2007. aastast on raadioastronoomid kaugetest galaktikatest vastu võtnud kiireteks raadiopurseteks (FRB) nimetatud raadiosignaale, mille tekkemehhanism on vaatamata arvukatele hüpoteesidele siiani tundmatu. Osad pakuvad, et tegemist võib olla kõigest põrkuvate tähtede tekitatud müraga, teised fantaasiarikkamad (või siis hoopis lootusrikkamad) süüdistavad maaväliseid tsivilisatsioone.
Igatahes me teame, et murdosa millisekundist kuni mõne millisekundini kestvad signaalid peaksid oma tekkepaigas olema tohutult energeetilised, sest muidu me ei suudaks neid tuvastada mitmete sadade miljonite ja isegi miljardite valgusaastate kaugusel asuvatest galaktikatest. Samas meie raadioteleskoopidesse jõudva raadiosignaali tugevust on võrreldud püüdega mobiiltelefoniga Kuult Maale helistada - ainult 1000 korda nõrgem.
Vastavastatud korduva kiire raadiopurske asukoht poole miljardi valgusaasta kaugusel asuvas galaktikas.
Senituvastatud signaalid on jagunenud kaheks - ühekordsed ja korduvad. Kusjuures korduvaid on suudetud leida vaid kümmekond ning nende kordumisperiood on olnud pealtnäha juhuslik. Just signaalide lühikene kestvus ja juhuslikkus on teinud nende uurimise väga keeruliseks.
Nüüd on aga Kanadas asuva raadioteleskoobiga (CHIME) universumi paisumist ja tumeda aine olemust uuriv töögrupp avastanud esimese regulaarselt korduva kiire raadiopurske. Poole miljardi valgusaasta kaugusel asuvast spiraalgalaktikast pärinev signaal näib järgivat 16,35 päevast tsükklit - ligi neli päeva korduvad signaalid umbes iga tunni tagant, siis 12 päeva vaikust ja jälle otsast peale.
CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) teleskoop Kanadas.
Selline regulaarsus näib viitavat, et signaali teke võib olla seotud mingi taevakehaga, mis tiirleb ümber teise. Näiteks vaikusperioodi ajal varjutab üks taevakeha signaale saatva keha. Või siis on tegemist ühe pöörleva kehaga, mis saadab signaale mingist punktist või piirkonnast oma pinnal, mis perioodiliselt meie suunas osutab. See aga ei seleta miks nelja päeva jooksul signaal iga tunni tagant kordub.
Kuna avastatud FRB pärineb 500 miljoni valgusaasta kaugusel asuvast galaktikast lahkusid praegu vastuvõetavad signaalid sellest ajal kui Maa ürgookenides siblisid enamuses ringi putukalaadsed lülijalgsed ja dinosaurusteni oli veel pikk maa minna. Nüüd oleme loodetavasti meie esimene liik siin planeedil, mis nende signaalide mõistatuse lahendab või siis vähemalt seda teha üritab.
Hubble kosmoseteleskoobile avaneb universumist selline vaatepilt - miljardid galaktikad igas suunas.