Yllätysten joulukalenteri 2024: Punainen taivas ja sininen auringonlasku

Tästä alkaa Tiedetuubin Yllätysten joulukalenteri 2024. Luvassa on eri tyyppisiä juttuja kummallisista aiheista, ja tästä ensimmäisestä luukusta tunkevat esiin punainen planeetta ja sen sinertävät auringonlaskut.

01.12.2024

Punainen on joulun ja punaisen planeetan Marsin väri.

Lämmin ja leppoisa punainen väri yhdistetään jouluun pyhän Nikolauksen punertavan asun ja siitä Coca-Cola -yhtiön 1930-luvulla mainoksiinsa ottaman, Haddon Sundblomin piirtämän punapukuisen joulupukin vuoksi.

Marsissa syy punerrukseen on sen sijaan ruoste eli rautaoksidi. Planeetan pinnalla on paljon rautapitoista hiekkaa, joka on hapelle altistuttuaan muodostanut rautaoksidia. Sitä on nykyisin kaikkialla Marsissa, pinnalla ja ilmassa.

Pinnalla hiukkaset heijastavat punaista valoa ja absorboivat muita värisävyjä, jolloin tuloksena punaisuutta.

Marsin kaasukehä on paljon ohuempi kuin maapallon ilmakehä – paine pinnalla Marsissa on noin sadasosa Maan pintapaineesta. Se koostuu myös pääosin ( noin 95 %) hiilidioksidista, joka yhdessä ilmassa olevan pölyn kanssa saa aikaan sen, että taivas Marsissa näyttää pääasiassa punertavalta.

Täällä maapallolla taivas on sininen ns. Rayleigh-hajonnan vuoksi. Kun eri värejä sisältävä Auringon valo törmää ilmakehän molekyyleihin, siroaa juuri sininen valo ilmamolekyyleistä tehokkaasti ja sitä näyttää tulevan joka puolelta suorastaan ylitsepursuavasti. 

Marsin ohuessa kaasukehässä tapahtuu vähemmän Rayleigh-sirontaa, mutta se vähä mitä tapahtuu, toimii juuri päin vastoin: yhdessä suurehkojen, valmiiksi punertavien pölyhiukkasten kanssa kaasukehän hiilidioksidi sirottaa valoa niin, että punaisen ja oranssin sävyt tulevat näkyvimmiksi.

Vaikka monissa kuvissa Mars näyttää suorastaan hersyvän punaiselta tai oranssilta, useimmiten värit ovat oikeasti aika laimeita.

Punainen auringonlasku Pariisin lentoasemalla

Myös auringonlaskut ja -nousut ovat erilaisia maapallolla ja Marsissa.

Kun täällä kotiplaneetallamme ne voivat olla romanttisen punaisia, on Marsissa pääasiallinen väri viileän sininen.

Olennaista on se, että valo kulkee Auringon ollessa matalalla taivaalla pidemmän matkan ilmakehän läpi kuin silloin, kun se on korkealla taivaalla.

Valon sironta tapahtuu voimakkaammin lyhyille aallonpituuksille, kuten siniselle valolle, joka siroutuu pois valon reitiltä ilmakehän läpi. Pidempiä aallonpituuksia, kuten punaista valoa, siroutuu vähemmän, jolloin ne pääsevät läpi ja värjäävät taivaan punaisen sävyiseksi.

Matalalla on valon edessä myös enemmän pölyä, savua ja aerosoleja, jolloin tapahtuu myös niin sanottua Mie-sirontaa. Tämä sironta on tehokkaampaa kaikille valon aallonpituuksille, mutta sillä on vähemmän aallonpituuteen liittyvää valikoivuutta kuin Rayleigh-sironnalla. Mie-sironta lisää usein juuri punaisen ja oranssin valon määrää.

Marissa ohuemman ja pääasiassa hiilidioksidia sisältävän kaasukehän sekä suuren pölymäärän vuoksi tapahtuu juuri päin vastoin: horisontin yläpuolella oleva Aurinko näyttää sinertävältä.

Muuten: kenties punaisin kohde avaruudessa on punainen jättiläistähti Betelgeuse. Se sijaitsee Orionin tähtikuviossa ylävasemmalla ja on paljain silminkin katsottaessa hyvin selvästi punertava. Tämä ylijättiläinen on spektriluokaltaan M1–M2 eli sen pintalämpötila on luokkaa 3 600 K.