Maailmankuvaa avartava tuumausmitta

Maailmankuvaa avartava tuumausmitta

Mittoja pöydällä

Tiedetuubin uusi maailmankuvaa avartava tuumausmitta on varsinainen monitoimityökalu aurinkokuntamme sekä lähitähtien hahmottamiseen. Siihen on pakattu niin paljon tietoa, että informaation määrää kannattaa selvitellä tarkemmin. Moninaisten mittakaavojen hahmottaminen voi viedä hetkosen.

Aurinkokuntapuoli

Aurinkokuntapuolella on kolme erilaista mittakaavaa: Perinteinen mitta-asteikko (A), Aurinkokunnan kappaleiden kokovertailu (B), sekä Aurinkokunnan etäisyyksien mitta-asteikko (C). Tarkemmin katsottuna jokaisesta löytyy enemmänkin tietoa.Mitan etupuoli

1. Perinteinen mitta: asteikko on sekä senttimetreinä (mustalla) että tuumina (valkoisella).

2. Aurinkokunnan suurimpien tunnettujen kappaleiden kokovertailu: Kaikki ovat samassa mittakaavassa (1:4,75 miljardia), joten yksi senttimetri halkaisijassa vastaa 47 500 kilometriä luonnossa. Auringosta näkyy taustalla vain pieni osa, sillä sen halkaisija tässä mittakaavassa on hieman alle 30 cm (tarkalleen 29,3 cm).

3. Viivaimen reiät kuvaavat Aurinkokunnan kahdeksaa planeettaa. Näin ne on helppo piirtää paperille toistensa viereen, tai vaikkapa siten, että niiden välisen etäisyydet ovat oikeassa mittakaavassa (tästä lisää alempana kohdassa 7). Planeettojan vierestä löytyvät niiden suurimmat kuut, joista on merkitty vain nimien alkukirjaimet.

Viivaimeen on merkitty myös Saturnuksen renkaat. Niiden kaltevuus Maasta katsottuna muuttuu koko ajan, joten toisinaan ne näkyvät "avoimempina" ja toisinaan häipyvät näkyvistä kokonaan – silloin näemme ne suoraan sivusta. Kaikilla muiltakin kaasuplaneetoilta on havaittu renkaat.

4. Kääpiöplaneetat: Planeettojen lisäksi mukana kokovertailussa ovat myös kaikki nykyään tunnetut kääpiöplaneetat. Tällä hetkellä niistä vain viisi on virallistettu "kääpiöplaneetoiksi". Nämä ovat Ceres, Pluto, Eris, Haumea ja Makemake. Kuusi muuta odottaa vielä virallista leimaansa, mutta sopivat määritelmään siinä missä virallisetkin. Pluton vieressä näkyy sen suurin kuu Kharon.

5. Aurinkokunnan kappaleiden väliset etäisyydet löytyvät viivaimen alaosasta. Mittakaava on 5000 kertaa pienempi kuin halkaisijoiden kokovertailussa. Tässä skaalassa Aurinko löytyy nollan viivan takaa, vaivaisen 0,06 millimetrin levyisenä.

Mittakaava on nyt 1:23 750 miljardia, eli viivaimen pituus 25 cm vastaa noin 5 915 miljoonaa kilometriä. Näin Plutokin keskietäisyys saadaan juuri ja juuri mukaan. Asteikkona on Astronominen yksikkö (AU, eli Maan ja Auringon välinen etäisyys). Kilometripylväät on merkitty mustalla.

6. Planeettojen etäisyydet (siis keski-sellaiset) on merkitty viivaimeen valkoisella viivalla. Niiden etäisyys Auringosta kuitenkin vaihtelee, ja tuo vaihteluväli on merkitty punaisena alueena viivan molemmin puolin. Kaukaisten kääpiöplaneettojen radat ovat niin soikeita, että niistä mukaan mahtuu vain etäisyysvaihtelun sisempi äärilaita (punainen viiva). Useimpien keskietäisyys olisi kaukana viivaimen ääripään tuolla puolen. Ratojen sisälaidoista näkee hyvin, miksi kääpiöplaneetat ovat aivan oma kategoriansa: Niiden radat risteilevät toistensa kanssa, aivan kuin asteroidivyöhykkeen kappaleetkin paljon lähempänä Aurinkoa.

7. BONUS: Mikäli Aurinkokunnan haluaisi piirtää oikeassa suhteessa 2-kohdan planeettareikien kokojen kanssa (mittakaavassa 1:4,75 mrd), kannattaa tehdä seuraavasti:

Ensin pitää tehdä Auringon 29,3-senttinen kiekko. Suurpiirteisesti se onnistuu käyttämällä apuna vaikkapa tyypillistä 10 litran ämpäriä, ne kun ovat noin 30 cm halkaisijaltaan. Tarkemman version saa solmimalla kynään 14,65 cm pitkän narunpätkän ja kiinnittämällä sen toisesta päästään piirrosalustalle vaikkapa nastalla. Kynä-karu-yhdistelmää harppina käyttäen Aurinko on kohta vallmis.

Planeettojen kuvat piirretään viivaimen reikien kokoisiksi, ja sijoitetaan eri etäisyyksille Auringosta: Merkurius 12,2 m, Venus 22,8 m, Maa 31,5 m (Kuun voi sijoittaa 8 cm päähän Maasta), Mars 45,0 m, Jupiter 163,9 m, Saturnus 299,9 m, Uranus 605 m ja Neptunus 947,6 m etäisyydelle. Pluto pitää kipaista viemässä 1,25 kilometrin päähän Auringosta.

Sisemmän Aurinkokunnan saa siis mahdutettua varsin näppärästi pihapiiriin tai vaikkapa koulun jumppasaliin, mutta sitä laajemmalti katsottaessa kokonaiskuvaa on jo vaikeampi saada. Kannattaa myös muistaa, että planeetat kiertävät koko ajan radoillaan. Siksi ne ovat aina aivan eri suunnissa Auringosta katsottuna, eivätkä suorassa linjassa toistensa kanssa.

Lähin toinen tähti, punainen kääpiö Proxima Centauri, olisi tässä skaalassa halkaisijaltaan vain 4,13 cm ja sijoitettaisiin 8500 kilometrin päähän. Se vastaa matkaa Kuopiosta San Franciscoon, Sallasta Havannaan, Hyvinkäältä Antananarivoon, tai Oulusta Ho Chi Minhiin (Maapallon pintaa pitkin kuljettuna). Proximan takana, hieman yli 100 km päässä, olisi Alfa Kentaurin pääkaksikko, 35,9- ja 25,3-senttiset tähdet. Niiden etäisyys toisistaan vaihtelisi tässä skaalassa 300 ja 1000 metrin välillä.

Tähtipuoli

Tähtipuolella on kaksi erilaista mittakaavaa: Valovuosiasteikko (A) sekä tähtien kokovertailu (B).

Tähtipuoli

1. Asteikko valovuosissa näyttää Auringon lähiavaruuden. Mittakaava (1:0,946 triljoonaa) on valittu niin, että sen valovuodet ovat tasan senttimetrin pituisia. Vasempaan laitaan merkitty Oortin pilvi on Auringon viimeisiä vaikutusalueita avaruudessa. Kukaan ei tiedä, kuinka pitkälle pilvi todellisuudessa ulottuu, mutta mallit ja arviot vaihtelevat tyypillisesti 0,5 ja 2 valovuoden välillä.

Tässä skaalassa Linnunradan keskus olisi Auringosta 259 metrin päässä, mutta väliin mahtuisi miljoonia ja taas miljoonia tähtiä. Linnunadan läpimitta olisi pyöreästi 1 km. Lähimmät kääpiögalaksit, Magellanin pilvet, olisivat vain 1,5 ja 2 km etäisyydellä Auringosta. Andromedan spiraaligalaksiin olisi matkaa 29 kilometriä.

Valovuosiasteikolla etäisyydet näkyvät lähes tasan 40 000 kertaa kääntöpuolen aurinkokuntaskaalaa pienempinä.

2. Lähitähdet: Valkoisella merkityt tähdet ovat eräitä taivaan kirkkaimmista tähtistä, sinisenharmaat taas hyvissä olosuhteissa paljain silmin näkyviä tähtiä. Kummastakin kategoriasta on merkitty kaikki tähdet lähimmän 25 valovuoden etäisyydeltä. (Viimeinen tähti, Vega, tosin sijaitsee 25,05 valovuoden päässä, mutta mitäs pienistä.) Mustalla merkittyjä tähtiä ei voi erottaa ilman apuvälineitä, ja mitan selkeyden vuoksi niistä onkin merkitty vain kaksi kaikkein lähintä. (Jos kaikki merkittäisiin, ei asteikosta saisi mitään selvää enää 15 valovuoden toisella puolen.) Kolmas musta symboli, Luhman 16, ei olekaan tähti, vaan kaksi toisiaan kiertävää ruskeata kääpiötä, planeetan ja tähden välimuoota.

3. Eri tähtien kokojen vertailu suhteessa toisiinsa. Mittakaava on nyt 1: 0,9705 biljoonaa. Sentti läpimitassa tarkoittaa vajaata 10 miljoonaa kilometriä.

Suurimmat jättiläistähdet ovat niin laajoja, ettei niistä mahdu viivaimeen kuin pieni siivu. Kannattaa huomata, etteivät tähden läpimitta ja massa kulje täysin käsi kädessä: Laajimman merkityn tähden huimasta halkaisijasta huolimatta sen massa on vain 30–40 -kertainen Aurinkoon nähden. Ja toisaalta massiivisin tunnettu tähti, toisessa kulmassa, on vaivaiset 30 kertaa Auringon läpimittainen.

Myös pienimpien tähtien kaarti on intuitiivisesti oudon kokoista: Punaiset kääpiötähdet voivat olla läpimitaltaan Jupiterin kokoluokkaa (ja sama pätee ruskeisiin kääpiöihin), vaikka massa olisi kymmeniä tai satakin kertaa suurempi. Pienimpien tähtijäänteiden, kuten valkoisten kääpiöiden ja neutronitähtien, halkaisijat ovat vieläkin pienempiä, eivätkä ne enää tässä mittakaavassa todella erotu. Esimerkkinä on Siriuksen seuralainen (Sirius B), joka löytyy viivaimesta liioitellun kokoisena. Sen läpimitta on todellisuudessa pienempi kuin Maan, mutta massaa löytyy lähes Auringon verran.

Jos tähdet siirrettäisiin kääntöpuolen planeettojen halkaisijoiden skaalaan, kuvat pitäisi suurentaa noin 200-kertaisiksi.

4. Reiät kuvaavat muutamia erilaisia tähtiä samassa mittakaavassa kuin ympärillä näkyvät piirroksetkin. Achernar on soikein tunnettu tähti; se pyörii akselinsa ympäri niin vinhaan että se on navoiltaan voimakkaasti litistynyt. Viivaimen suurin reikä taas kuvaa Neitsyen tähtikuviossa olevaa sykkivää W Virginis -tähteä, joka kuuluu ns. Kefeidien toisen tyypin muuttuviin tähtiin. Sen koko vaihtelee suuresti 17 vuorokauden jaksolla, ja vaihteluväli on merkitty viivaimeen. Sen vieressä on Linnunradan keskustasta löytyvän jättimäisen, neljän miljoonan Auringon massaisen mustan aukon tapahtumahorisontti. Se ei varsinaisesti ole tähti, vaan lukemattomien tähtien yhteinen jäänne.

Aurinko on viivaimen vasemmassa laidassa, lähitähtiemme ympäröimänä.

5. Useamman tähden systeemit: Varsin monet taivaalla tuikkivat tähdet ovat todellisuudessa joko kaksoistähtiä tai moninkertaisia tähtiä. Niissä kaksi tai useampi tähti kiertää yhteistä massakeskipistettä. Capella on esimerkki vielä monimutkaisemmasta systeemistä, jossa kaksi tähtiparia kiertää toisiaan. Viivaimella on monia muitakin tähtisysteemien esimerkkejä. Kunkin systeemin tähtikomponentit merkitään aina isoilla kirjaimilla (tai hierarkisissa systeemeissä ison ja pienen kirjaimen yhdistelminä).

6. Tähtien seuralaiset: Muutamat tähdet ovat mukana planeettojensa vuoksi. Jupiter on esimerkiksi pieni piste Auringon vieressä, suurin piirtein oikeassa koossa. Kepler-62:n ja HR 8832:n kiertolaiset ovat kooltaan hieman liioiteltuja; kummallakin on havaittu mm. maankaltaisia seuralaisia.

7. BONUS: Jos lähitähdistä haluaa tehdä viivaimessa näkyvillä tähtien halkaisijoilla oikean kokoluokan pienoismallin, on oltava valmis menemään kauas. Pluton keskietäisyys on 6 m päässä Auringosta, Oortin pilvi taas alkaa vasta 300 m päästä ja voi ulottua jopa 30 km etäisyydelle. Tähtien etäisyydet: Proxima Centauri 41 km, Alfa Centauri 42 km, Barnardin tähti 58 km, Luhman 16 (rusk. kääpiöt) 64 km, Sirius 84 km, Epsilon Eridani (jolta on havaittu planeetta ja asteroideja) 102 km, Procyon 112 km, Altair 163 km, HR 8832 (planeettakunta) 208 km, Beta Hydri 237 km, ja Vega 244 km.

Viivainta voi käyttää myös kirjanmerkkinä!

Koska viivotin on tehty ohuesta – mutta varsin kestävästä – muovista, toimii se myös kätevänä kirjanmerkkinä: päinvastoin kuin monet pienemmät kirjanmerkit, on sen 25-senttinen olemus juuri sopiva pokkarikokoa suuremmille opuksille. Ja mikä ettei pokkareillekin, jos pitää siitä, että merkki näkyy hyvin.