Orion, jättiläismetsästäjä ja soturi, oli komeimmista komein ja myös tiesi sen. Rangaistukseksi ylvästelystään jumalat lähettivät skorpionin pistämään häntä kuolettavasti jalkaan. Kumpainenkin päätyi taivaalle tähtikuvioksi, mutta Orionin rakastetun, jumalatar Dianan pyynnöstä siten, että Orion pääsee pakenemaan läntisen taivaanrannan taakse, kun Skorpioni nousee idästä.

Tiimalasia muistuttava Orionin hahmo komeilee talvisella iltataivaalla pystyasennossa suoraan etelässä. Jättiläismetsästäjän ”olkapäällä” on α Orionis, punainen Betelgeuze, joka on satoja kertoja Aurinkoa suurempi jättiläistähti. Betelgeuze on elämänsä ehtoopuolella oleva tähti. Se on kuluttanut ydinpolttoaineensa lähes loppuun ja voi räjähtää milloin tahansa supernovana.

Orionin toisena ”jalkana” on hieman pienempi jättiläistähti Rigel. Vaikka Rigel on tähdistön β-tähti, se on todellisuudessa kirkkaampi kuin α-tähti. Rigel on puolestaan väriltään sinertävänvalkoinen. Sekä Betelgeuze että Rigel ovat niin kirkkaita, että niiden värit erottuvat selvästi paljain silmin.

Keskellä Orionin kuviota on kolmen tähden muodostama Orionin vyö, joka osoittaa vasemmalle alaviistoon lähes suoraan naapuritähdistön, Ison koiran, kirkkaimpaan tähteen Siriukseen. Vyöstä roikkuu Orionin miekka, niin ikään kolmen hieman himmeämmän tähden muodostama jono. Orionin miekan ja vyön muodostamaa kuviota sanotaan suomalaisittain Väinämöisen viikatteeksi, jota se melkoisesti muistuttaakin.

Jo kiikarilla näkyy selvästi, että miekan keskimmäinen ”tähti” onkin jotain aivan muuta: se on tähtienvälinen kaasupilvi, jossa syntyy kaiken aikaa uusia tähtiä kaasusta tiivistymällä. Orionin suuri kaasusumu eli Messier 42 on ainoa Suomen leveysasteilta helposti havaittava kaasusumu.

Kaukoputkella sumun keskellä erottuu neljän vastikään syntyneen tähden muodostama joukko, Trapetsi, ja sumun sisällä on infrapunakaukoputkilla havaittu syntymässä olevia tähtiä. M42 ja sen vieressä oleva himmeämpi M43 ovat näkyvimmät osat valtavasta tähtienvälisestä vetykaasupilvestä, joka kattaa suuren osan Orionin tähdistön alueesta. Kaasusumun vety hohtaa punaista väriä, joka ei kuitenkaan erotu kuin kaukoputkilla otetuissa kuvissa.

Vaikka havaitsemme värit jokseenkin samalla tavalla, määrätty väri voi näyttää eri ympäristöissä erilaiselta. Värien havaitseminen on tieteellisesti ilmaistuna ”kontekstisensitiivinen tulkinta”: tietyn värisävyn mieltämiseen vaikuttavat muut lähettyvillä olevat värit.

Jos rinnakkain ovat sininen ja keltainen tai sininen ja vihreä, sininen näyttää erilaiselta, vaikka kyse olisi täsmälleen samasta värisävystä.   

Ilmiön taustalla on monia syitä, joista osa on vielä hämärän peitossa.

”Osittain se johtuu näkötiedon käsittelyn organisoitumisesta. Signaaleja prosessoivat reseptiiviset kentät ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja siksi värit vaikuttavat toisiinsa”, selvittää  Jukka Häkkinen, joka tutkii Helsingin yliopistossa visuaalista kognitiota eli näköaistiin perustuvaa havaitsemista.

Toistaiseksi ei tiedetä, onko kyseessä vain näköaistiin liittyvä sivutuote vai onko ilmiöllä jokin funktio, tietty tarkoitus.

Joka tapauksessa se tekee saman värin eri sävyjen erottamisen toisistaan joskus hankalaksi. Jos rinnakkain on esimerkiksi viisi vihreän sävyä, jotka poikkeavat vain hyvin vähän toisistaan, kaikki eivät näe viittä sävyä, vaan ainoastaan kaksi tai kolme.

Hankaluuksia tulee myös silloin, jos värejä yrittää tunnistaa ulkomuistista. Rautakaupassa omaa vuoronumeroa odotellessa voi joutua kuuntelemaan sanaharkkaa, kun pariskunta on valitsemassa maalia hyllykköön, jonka taustalla oleva seinä on vaikkapa ruskea.

Ilman värinäytettä yksimielisyyteen ruskean sävystä ja siihen sopivasta uudesta väristä on yleensä hyvin vaikea päästä. Ja vaikka sopu syntyisikin, valittu väri osoittautuu kotona todennäköisesti vääräksi.

Synnynnäistä ja opittua

Musiikin puolella tunnetaan absoluuttinen sävelkorva eli kyky tunnistaa tai tuottaa säveliä pelkästään havaitun äänenkorkeuden perusteella. Onko olemassa vastaavanlaista absoluuttista värisilmää, joka olisi oivallinen ominaisuus esimerkiksi juuri sopivaa maalia valittaessa?

”Epäilen. Uskoisin, että värien ja värisävyjen tunnistaminen perustuu kiinnostukseen ja harjoitteluun. Jos väreihin kiinnittää keskimääräistä enemmän huomiota, ne jäävät myös paremmin mieleen.”

Mielenkiintoinen näköaistiin liittyvä ilmiö on toisaalta värin pysyvyys. Riippumatta siitä, millainen on esimerkiksi tietystä esineestä silmään tulevan valon aallonpituusjakauma, sen väri nähdään samanlaisena.

Osittain kyse on värimuistista. Jos kotisohvalla on sininen ja punainen tyyny, ne nähdään sinisenä ja punaisena valaisipa niitä ikkunasta tuleva auringonpaiste tai lämminsävyinen energiansäästölamppu.

Tyynyjen tiedetään olevan tietyn värisiä.

Värimuisti ei kuitenkaan toimi samalla tavalla oudossa ympäristössä.

”Silloin näköaisti turvautuu diagnostisiin objekteihin, väreiltään tuttuihin kohteisiin. Sellaisia ovat esimerkiksi banaani, mansikka ja kesäinen nurmikko. Väriaistimus kalibroituu niiden perusteella.”

Häkkisen mukaan aivot tekevät myös eräänlaista skaalausta näkymän yleisen aallonpituusjakauman suhteen. Jos kaikki vaikuttaa ylenpalttisen punasävyiseltä, aistimus ”säätyy” siten, että värit asettuvat kohdalleen.

”Näköaisti on kehittynyt havaitsemaan värejä kontekstissa, suhteessa ympäristöön ja muihin väreihin. Jos koehenkilö katselee laboratoriossa pientä tasaväristä lätkää, tilanne on täysin teoreettinen.”

Silti iso osa näkötutkimuksesta on tehty juuri tällä tavoin. Tarkasteltavan kohteen koko vastaa kahden asteen kulmaa eli se näyttää halkaisijaltaan neljä kertaa suuremmalta kuin täysikuu.

Nykyisenä suuntauksena on käyttää yhä enemmän ärsykkeitä, jotka ovat luonnollisia. Sellaisia, joihin törmää jokapäiväisessä elämässä.      

”Tutkimus tuottaa jatkuvasti uutta tietoa, ja värien aistimiseen liittyviä ilmiöitä ja mekanismeja löytyy lisää.”

Ikänäkö ei muuta värejä

Yksi yllättävistä havainnoista liittyy ikääntymiseen. Iän karttuessa näkökyky muuttuu monin tavoin, joista yksi johtuu silmän linssin eli mykiön vähittäisestä sumentumisesta.

Linssi läpäisee valon eri aallonpituuksia eri tavalla lapsuudessa ja nuoruudessa kuin vanhemmalla iällä. Voisi kuvitella, että se vaikuttaa myös värien näkemiseen.

Tutkimusten mukaan ei vaikuta.

Kokeet ovat osoittaneet, että näemme värit samalla tavalla riippumatta kertyneistä ikävuosista. Aivot osaavat kalibroida värit kohdalleen, vaikka verkkokalvolle lankeavan valon aallonpituusjakauma on erilainen.

”Asiaa on tutkittu nuorilla koehenkilöillä, joiden silmien edessä oli sumentuneen mykiön vaikutusta simuloiva suodin. Luonnollisessa ympäristössä kalibroituminen tapahtui lähes välittömästi.”

Näkymä oli ensin ruskean- tai kellertävänsävyinen, mutta vain hetkistä myöhemmin värit erottuivat koehenkilöiden kuvauksen mukaan juuri sellaisina kuin ne todellisuudessakin olivat.

Laboratorio-olosuhteissa tilanne on hieman toinen. Kun pimeässä huoneessa heijastetaan seinälle pieni yksivärinen ympyrä, sitä onkin paljon vaikeampi luonnehtia oikein.

”Kun tarjolla ei ole vertailukohtia tai kiintopisteitä, aivojen on paljon vaikeampi kalibroida tietyn aallonpituusjakauman tuottamaa väriä kohdalleen.”

Värit siis vaikuttavat väreihin.

”Yllättävän samalla tavalla”, toteaa Jukka Häkkinen, joka tutkii Helsingin yliopistossa visuaalista kognitiota eli näköaistiin perustuvaa havaitsemista.

Väriaistimuksen synty lähtee liikkeelle siitä, kun silmään päätynyt valo lankeaa mykiön ylösalaisin kääntämänä kuvana verkkokalvolle. Siinä tapahtuu värierottelu.

Useasta kerroksesta muodostuvassa verkkokalvossa on valoa aistivia soluja, sauvoja ja tappeja. Tappisoluja on kolmenlaisia ja ne ovat herkkiä eri aallonpituusalueilla.

Silmässä on noin kuusi miljoonaa tappisolua. Punaiselle herkkiä on noin 3,5 miljoonaa, viherherkkiä vajaat kaksi miljoonaa ja siniherkkiä runsaat puoli miljoonaa.

”Kukin solutyyppi aktivoituu tietyllä tavalla ja se kertoo, mistä väristä on kyse.”

Tappisolut reagoivat valon eri aallonpituuksiin, mutta se ei vielä riitä tuottamaan väriaistimusta. Aivojen pitää saada signaaleja, joita ne pystyvät käsittelemään.

”Tappisolujen aktivoitumisen jälkeen gangliosolut tekevät koodauksen.”

Voisi kuvitella, että nämä koodarit ovat valon kulkusuuntaan nähden tappisolujen jälkeen, mutta niin ei ole: gangliosolut ovat verkkokalvon etupinnalla.

Hermoverkko välittää punaiselle, vihreälle ja siniselle herkistä tappisoluista viestejä, jotka ”sytyttävät” tai ”sammuttavat” gangliosolujen väripareista jomman kumman. Tuloksena on signaali, joka sisältää tiedon havaitusta väristä.      

Punavihreä ei ole väri

Koodaaminen tapahtuu vastavärien pohjalta. Väriparit muodostuvat punaisesta ja vihreästä sekä sinisestä ja keltaisesta. Kolmas koodauspari on musta ja valkoinen.

Gangliosoluissa syntyvät signaalit välittävät tiedon väristä joko-tai-periaatteella. Punainen tai vihreä, sininen tai keltainen.

”Niitä ei voi sekoittaa eli ei ole olemassa punavihreää tai sinikeltaista väriä.”

Värierottelun ja koodauksen tuloksena syntyneet signaalit kulkevat näköhermoa ja -juostetta pitkin aivojen takaosassa sijaitsevaan näkökeskukseen. Siellä tapahtuu signaalien prosessointi, jonka tuloksena näemme värejä. Emmekä pelkästään punaista, vihreää, sinistä ja keltaista, vaan laajan kirjon erilaisia sävyjä.

Verkkokalvolla olevien tappisolujen herkkyysalueissa on yksilöllisiä eroja eivätkä ne kaikilla reagoi samalla tavalla esimerkiksi punaiseen väriin.

Lisäksi tappisolujen määrä vaihtelee huomattavan paljon, mikä puolestaan vaikuttaa väriaistin tarkkuuteen.

”Sensoreissa on vaihtelua, mutta aivot kalibroivat ympäristöstä tekemämme värihavainnot näyttämään jokseenkin samanlaiselta katsojasta riippumatta.”

Punainen on punaista ja vihreä vihreää. Kiistelyä aiheutuu yksityiskohtaisemmasta tulkinnasta eli mikä on värin sävy. Onko suosikkimuki tai kulunut kesäpusakka sinivihreä, petroolinsininen vai turkoosi? Mielipiteitä voi olla yhtä monta kuin katsojiakin.

”Toisaalta siihen vaikuttaa harjaantuminen. Treenaamalla värisävyjen hahmottamista oppii näkemään pienetkin erot.”

Se ei silti takaa yksimielisyyttä. Vielä suurempaa yksilöllistä vaihtelua on nopeudessa: kuinka pikaisesti pystyy erottamaan värisävyjä toisistaan. Ja siihen taas vaikuttavat kulttuurierot.

Jos kielessä on siniselle ja vaaleansiniselle omat nimityksensä, ne kuuluvat väriaistimuksen kannalta eri kategorioihin, ja silloin sävyjen erottaminen käy sujuvammin.

Ei nimi väriä pahenna

Värien näkeminen ei siis ole pelkästään fysiologinen ja neurologinen prosessi, se on myös kulttuurisidonnainen ilmiö. Väreillä täytyy olla nimityksiä, jotta pystymme kommunikoimaan.

Värien havaitsemisen ohella oleellinen tekijä onkin niiden nimeäminen, ja siinä tulee esiin selviä eroja. Eri kulttuureissa värit nimetään eri tavoin ja värejä kuvaavia sanoja on myös erilainen määrä.

Joissakin kielissä esimerkiksi sinisellä ja vaaleansinisellä värillä on omat nimityksensä toisin kuin vaikkapa suomessa, missä käytetään paljon johdoksia: vaaleanvihreä, tummanpunainen, rikinkeltainen.

Toisaalta mekin kutsumme sinipunaista väriä violetiksi. Vähemmän toisistaan poikkeavien värisävyjen kohdalla näkemyserot kasvavat entisestään.

”Selkeiden värien raja-alueilla esiintyy paljon tällaista hajontaa. Siihen vaikuttaa varmasti oppiminen, mutta myös mielenkiinto värejä kohtaan.”

Kuvataiteista kiinnostuneet ja etenkin taidealaa opiskelevat omaksuvat helposti hyvin toisenlaisen väripaletin kuin värien kanssa vähemmän tekemisissä olevat.

Värien havaitsemista on kohtalaisen hankala tutkia, sillä toisen ihmisen silmän tai pikemminkin pään sisään on mahdoton päästä.

Väri- tai ylipäätään näköaistimus kun ei synny silmässä: se on vain instrumentti, joka kerää valon ja syöttää sen edelleen aivojen muodostamaan tietojenkäsittelyjärjestelmään.

Huimasti kehittyneillä aivokuvantamisen menetelmillä, eritoten toiminnallisella magneettikuvauksella, pystytään tutkimaan, mitä aivoissa tapahtuu, kun ihminen saa erilaisia aistiärsykkeitä.

Toistaiseksi ei vielä kyetä määrittämään, mitä väriä koehenkilö kulloinkin katselee, mutta se on jo hyvin tiedossa, mitkä aivojen alueet aktivoituvat, kun näköhavainto syntyy. Ja näkeekö koehenkilö värejä.

”Sekä tappi- että gangliosolujen toimintaa pystytään selvittämään jo yksittäisten solujen tasolla. Niihin voidaan kiinnittää elektrodeja, jotka välittävät tietoja siitä, miten solut reagoivat erilaisiin ärsykkeisiin ja millaisia signaaleja ne saavat aikaan.”

Tulokset ovat kuitenkin usein ristiriitaisia eikä läheskään kaikkea väri- tai ylipäätään näköaistimuksen synnystä vielä tiedetä.

Tähdet ovat erivärisiä ja tarkkaan katsoen sen huomaa jo paljain silmin. Tähden väri kertoo sen lämpötilan, mutta toisin kuin vesihanasta tuttu värikoodi: kylmimmät tähdet ovat punaisia ja kuumimmat sinisiä.

Todellisuudessa kaikki tähdet säteilevät kaikkia spektrin värejä, mutta tähden pinnan lämpötila määrää, millä aallonpituuksilla se säteilee voimakkaimmin. Siksi tähden väri riippuu sen lämpötilasta.

Syvänpunaisten tähtien pinnalla lämpötila kipuaa hädin tuskin 2 000 celsiusasteeseen. Punaiset tähdet ovat joko hyvin pieniä kääpiötähtiä tai valtavan suuria, kymmenien tai satojen miljoonien kilometrien läpimittaisia jättiläistähtiä. Niiden sisuksissa ydinreaktiot ovat hiipuneet ja ulko-osat ovat laajentuneet harvaksi kaasukerrokseksi.

Punainen jättiläistähti löytyy esimerkiksi Orionin tähdistöstä. Betelgeuze on elinkaarensa loppuvaiheissa oleva tähti, joka voi räjähtää supernovana milloin tahansa. Betelgeuze on läpimitaltaan satoja kertoja Aurinkoa suurempi: jos se olisi Aurinkokunnan keskustähti, sen viileä pinta olisi Marsin radan tuolla puolen.

Oranssi väri kertoo hieman kuumemmista oloista, noin 4 000 asteen pintalämpötilasta. Myös oransseja tähtiä löytyy kokoskaalan kummastakin päästä, sekä paljon Aurinkoa pienemmistä kääpiötähdistä että paljon Aurinkoa suuremmista jättiläisistä.

Oranssia tähteä voi katsella esimerkiksi Härän tähdistössä. Sen kirkkain tähti Aldebaran on läpimitaltaan ”vain” nelisenkymmentä kertaa Aurinkoa suurempi jättiläistähti.

Keltaiset tähdet, joiden pintalämpötila on noin 6 000 astetta, ovat tutuimpia, sillä Aurinko on yksi niistä. Ajomiehen kirkkain tähti Capella on puolestaan kahden kaksoistähden muodostama järjestelmä. Kirkkaampi kaksoistähdistä muodostuu kahdesta keltaisesta jättiläistähdestä, jotka ovat kooltaan noin kymmenen kertaa Aurinkoa suurempia.

Aurinkoa kuumempien, noin 7 500-asteisten tähtien väri on kellanvalkoinen tai vaaleankeltainen. Ne ovat kooltaan usein samaa luokkaa kuin Aurinko, mutta matkalla kohti jättiläisvaihetta. Vaaleankeltainen tähti on esimerkiksi Pienen koiran Procyon. Se on noin kaksi kertaa Aurinko suurempi, mutta useita kertoja kirkkaampi.

Tähdet, joiden pintalämpötila on noin 10 000 astetta, ovat valkoisia. Huomattava osa paljain silmin näkyvistä tähdistä kuuluu tähän ryhmään. Syynä on niiden kirkkaus: kirkkaat, valkohehkuiset tähdet näkyvät kauempaa avaruudesta kuin himmeät, punaiset kääpiötähdet, jotka ovat Auringon lähiympäristön tyypillisimpiä tähtiä.

Koko taivaan kirkkain tähti, Sirius, on väriltään valkoinen. Se ei ole poikkeuksellisen kirkas, ainoastaan noin 25 kertaa Aurinkoa kirkkaampi, mutta se on viidenneksi lähin tähti ja loistaa siksi kirkkaasti öisellä talvitaivaalla.

Vielä kuumemmat tähdet hehkuvat sinertävänvalkoista valoa. Niiden pintalämpötila on peräti 20 000 astetta. Esimerkiksi Orionin tähdistön Rigel on superjättiläinen, jonka kirkkaus on noin 40 000 kertaa suurempi kuin Auringon.

Toisaalta sinertävänvalkoisia, voimakkaasti säteileviä tähtiä on myös nuorissa, vain kymmenien tai satojen miljoonien vuosien ikäisissä tähtijoukoissa. Esimerkiksi Härän tähdistössä sijaitsevassa Plejadien tähtijoukossa on sinertävänvalkoisia tähtiä.

Kaikkein kuumimmat tähdet on väriltään sinisiä. Ne ovat niin ikään superjättiläisiä, jotka voivat säteillä miljoona kertaa voimakkaammin kuin Aurinko. Korkean lämpötilan takia suuri osa säteilystä on silmille näkymätöntä ultraviolettisäteilyä. Orionin tähdistössä on useita jättiläistähtiä ja siitä löytyy myös sinisenä loistava tähti: Alnitak on Orionin ”vyön” vasemmanpuoleinen tähti.