tähtiharrastus

Otsikkokuvassa ei ole kyse kotibileistä Pikku Prinssin asteroidilla (vai oliko se planeetta), vaan pohjoisunkarilaisesta tähtikuvaustapahtumasta Budapestin lähellä. Projektio saa peltomaiseman näyttämään pallolta.

Otoksen yläosassa näkyvät päivän tapahtumat, alla öiset. Pellon valoshow tulee kuvaajien punaisista lampuista - sellaiset kun eivät haittaa pimeänäkökykyä. Tähtien pyörivästä kehästä poikkeava kaari on taivaan kirkkain keinotekoinen kohde, Kansainvälinen avaruusasema.

Kuinka kuva otettiin?

Soponyai kuvasi ihan ensimmäiseksi tähdet, muttei ollut tulokseen tyytyväinen. Aamun sarastaessa hän alkoi kuvata Auringon kulkua taivaalla 20 minuutin välein, läpi koko päivän. Niistäkin otoksista osa epäonnistui.

Seuraavana yönä tähtikuvauksen uusinta onneksi onnistui nappiin, ja toisen aamun aikana mies sai loput Aurinkokuvatkin hoidettua. Koko kuvaussessio kesti yhteensä 33 tuntia.

Tämän jälkeen kuvat liitettiin toisiinsa, projisoitiin ja muokattiin yhdeksi suureksi kollaasiksi.

Tähtikuvaus ei ole hätäisen ihmisen hommaa. Ainakaan tällaisten kuvien ottaminen.

Otsikkokuva on vain osa täysikokoisesta versiosta. Ja kannattaa Soponyain Flickr-tiliä ihastella ihan muutenkin!

Vestan kirkkaus on suurimmillaan 5,8 magnitudia eli se on mahdollista erottaa paljain silmin, jos havaintopaikka on riittävän pimeä. Cereksen kirkkaus jää 6,9 magnitudiin, joten se ei ilman optista apuvälinettä taivaalta löydy. Iso kaukoputki ei ole tarpeen, vaan tavallinen prismakiikari riittää hyvin.

Ceres ja Vesta ovat taivaalla niin lähekkäin – vaikka todellisuudessa niiden välinen etäisyys onkin 65 miljoonaa kilometriä – että ne näkyvät samassa kiikarin näkökentässä. Jos onnistuu löytämään Vestan, on helppo kurkata myös Cerestä. Kevään ja kesän mittaan ne vielä näyttävät lähestyvän toisiaan: heinäkuun 5. päivänä niiden välinen etäisyys on vain 10 kaariminuuttia eli noin kolmannes Kuun näennäisestä läpimitasta. Silloin niiden kirkkaus on kuitenkin jo pienentynyt ja Suomen leveysasteilla lopullinen niitti on kesäyön valoisuus.

Kaksikon voi katsastaa siksikin, että Dawn-luotain tutki Vestaa sitä kiertävältä radalta käsin kesästä 2011 syksyyn 2012, ja tällä hetkellä se on matkalla kohti Cerestä, jonka luokse se saapuu ensi vuoden helmikuussa. Asteroideja on tutkittu jo useilla luotaimilla, mutta Ceres on ensimmäinen kääpiöplaneetta, jota päästään tarkastelemaan lähietäisyydeltä. Hyvänä kakkosena tulee Pluto, jonka New Horizons -luotain ohittaa heinäkuussa 2015.

Kun jalustan on säätänyt oikeaan kulmaan ja kääntänyt kohti pohjoista, kaukoputken tuntiakseli on riittävällä tarkkuudella samansuuntainen Maan pyörimisakselin kanssa. Jos kaukoputken jalustassa on sellainen ylellisyys kuin seurantakoneisto, se kääntyy nyt samaan tahtiin tähtitaivaan pyörimisliikkeen kanssa. Kun haluamansa kohteen on etsinyt kaukoputken näkökenttään, se myös pysyy näkökentässä ilman kaukoputken kääntelyä käsipelillä.

Miten kohteet sitten löytää? Tähtitaivaalla on samanlainen koordinaatisto kuin maanpinnalla: taivaallinen leveysaste on nimeltään deklinaatio ja pituusaste rektaskensio. Jokaisella tähtitaivaan kohteella on omat koordinaattinsa, joiden avulla se löytyy – periaatteessa. Ekvatoriaalikaukoputkien akseleissa on usein asteikkokehät, mutta ne ovat niin pienet ja epätarkat, että niistä ei ole apua kohteiden etsinnässä.

Kuu ja planeetat löytyvät taivaalta helposti, ja muutkin kohteet voi etsiä perinteiseen tapaan tähtikartan ja tähtihyppelyn avulla. Kartan, kirkkaiden tähtien ja etsinkaukoputken avulla lähestytään kohdetta kuin vaivihkaa vaanimalla, kirjaimellisesti tähdestä tähteen hyppien. Silloin on hyvä tuntea etsimen näkökentän koko, jotta kartalta voi valita sopivan reitin tähdestä toiseen ja viimein itse kohteeseen.

Viime vuosina on melko pienissäkin kaukoputkissa yleistynyt "goto", tietokoneohjattu järjestelmä, joka suuntaa kaukoputken haluttuun kohteeseen joko syötettyjen tai muistista löytyvien koordinaattien mukaan. Järjestelmälle on ensin kerrottava missä ollaan suuntaamalla kaukoputki muutamaan kirkkaaseen tähteen, mutta sen jälkeen riittää käsiohjaimen näppäinten painelu.

Kehittyneimmissä laitteissa on gps, joka määrittää havaintopaikan sijainnin satelliittien avulla, ja uusimmissa malleissa riittää käytännössä, että taivaalta tunnistaa yhden tähden: tietokone auttaa eteenpäin. Goto on periaatteessa näppärä, mutta pääsee parhaiten oikeuksiinsa kiinteästi asennetussa kaukoputkessa, sillä kaukoputken siirtäminen vaatii aina uuden suuntauksen.

Goton eräänlainen kevytversio on "hauis-goto". Kaukoputkea käännetään käsin, mutta elektroniikka kertoo mihin se osoittaa ja mihin suuntaan sitä on käännettävä, jotta halutun kohteen saa näkyviin. Tällainen kaukoputki täytyy raskaamman sarjan perus-goton tavoin ensin kohdistaa kahden tähden avulla, jotta järjestelmä tietää, missä asennossa kaukoputki kulloinkin on.

Sitten siihen lämpötilaan, joka on yksi kaukoputken suorituskykyyn oleellisesti vaikuttava tekijä. Jos havaintolaitteen vie leppoisasta huoneenlämmöstä suoraan paukkupakkaseen, okulaarissa näkyvä kuva huojuu, heiluu ja väreilee. Etenkin avoimissa peilikaukoputkissa syntyy häiritseviä putkivirtauksia, kun ulkoilman lämpötilaan jäähtyvä peili ja muut osat luovuttavat lämpöään ja saavat kaukoputken sisällä aikaan pyörteileviä ilmavirtauksia.

Kaukoputken kannattaa antaa jäähtyä kunnolla ennen kuin sillä alkaa katsella taivaalle. Isommissa ja etenkin omatekoisissa kaukoputkissa on toisinaan puhallin, jolla optiikka saadaan jäähtymään nopeammin, mutta yhtä tehokas, joskin hitaampi keino on "passiivinen jäähdytys" eli kaukoputken siirtäminen ulos hyvissä ajoin, esimerkiksi tunnin verran ennen havaintorupeamaa.

Kun kaukoputken tuo takaisin sisään, peiliin tai linssiin tiiviistyy kosteutta. Sitä ei pidä lähteä kuivailemaan paperilla tai pyyhkeellä, sillä kosteus haihtuu itsekseen, kunhan kaukoputki taas lämpiää. Kaikkinaiset pyyhkimiset ovat optisille pinnoille pelkästään haitaksi. Pölyinenkin linssi päästää valoa lävitseen paremmin kuin talouspaperilla naarmutettu lasipinta. Ylipäätään optiikan pitää olla melkoisen likainen ennen kuin sen puhdistamista kannattaa edes harkita. Ja jos hommaan ryhtyy, täytyy tietää tarkkaan mitä tekee.

Okulaarin perusominaisuudet ovat polttoväli millimetreissä ja näkökenttä asteissa. Polttoväli määrää suurennuksen – joka on yhtä kuin kaukoputken polttoväli jaettuna okulaarin polttovälillä – ja näkökenttä kertoo, kuinka laaja alue objektiivin muodostamasta kuvasta ja sen myötä tähtitaivaasta näkyy. 

Suurennusten suhteen kannattaa olla varovainen. Erityisesti niin sanottujen ”markettikaukoputkien” pakkauksissa lupaillaan monisata-, joskus jopa 1000-kertaisia suurennuksia, mutta ilmakehän aiheuttama väreily asettaa järkevän ylärajan noin 200-kertaiseen suurennukseen. Olli Manner suosittelee kirjassaan Kaukoputket – käyttäjän opas (Ursa, 2010) kolmen okulaarin valikoimaa, joilla saadaan kaukoputken polttovälistä riippuen 30–50-, 70–100- ja 130–200-kertaiset suurennukset.

Kaukoputken ja okulaarin yhdessä muodostaman näkökentän saa laskettua jakamalla okulaarin näkökentän sen antamalla suurennuksella. Matematiikkaa ei kannata kavahtaa, koska sen voi halutessaan tyynesti sivuuttaa. Näkökentän astelukua ei ole edes aina merkitty okulaarin kylkeen, mutta koko laitteiston näkökentän voi arvioida esimerkiksi Kuun avulla. Sen näennäinen läpimitta on noin puoli astetta.

Okulaarit kannattaa valita siten, että niiden antamat näkökentät sopivat parhaiten käyttötarkoitukseen. Syvän taivaan kohteiden katselussa on hyötyä laajasta näkökentästä, planeettojen havaitsemisessa sen sijaan riittää pienempikin näkökenttä, mutta suurennusta tarvitaan usein enemmän. 

Olipa kaukoputki ja okulaari millainen tahansa, näkökenttä on aina niin pieni, että kaukoputkea on vaikea suunnata kohteeseensa ilman jonkinlaista tähtäintä. Klassinen ratkaisu on etsinputki eli käytännössä pieni kaukoputki, joka on isomman kyljessä ja osoittaa täsmälleen samaan suuntaan. Etsimessä on pieni suurennus ja laaja näkökenttä, joten sen avulla halutun kohteen saa helpommin näkyviin. Ja kun kohde on keskellä etsimen näkökenttää, se näkyy myös kaukoputken pienemmässä näkökentässä.

Se edellyttää kuitenkin sitä, että etsinkaukoputki tosiaan osoittaa täsmälleen samaan suuntaan kuin varsinainen kaukoputkikin. Suuntauksen voi tehdä hyvin päiväsaikaan, koska yön pimeydessä on hankalaa näprätä etsimen pienten säätöruuvien kanssa. ”Kohteeksi” käy hyvin jokin kiinteä maamerkki, esimerkiksi linkkimaston huippu, lipputangon nuppi tai katulampun kuuppa.

Kaukoputken suurennus kannattaa asettaa mahdollisimman pieneksi, jotta maamerkin saa näkyviin putkea pitkin tähtäilemällä. Kun kohde on keskellä kaukoputken näkökenttää, akselit lukitaan ja etsinkaukoputkea säädetään siten, että kohde on myös etsimen näkökentän keskellä. Yleensä etsinkaukoputkissa on tähtäinristikko, joka helpottaa hommaa. Etsimessä on usein kolme säätöruuvia, joita pyörittelemällä sitä saa käänneltyä. 

Viime vuosina on etsimen rinnalle ja myös tilalle tullut punapistetähtäin. Se rakentuu lasilevystä, jonka läpi näkyy tähtitaivas (suurennusta siinä ei ole) ja johon heijastuu tähtäimen sisällä olevasta valonlähteestä punainen piste. Tähtäin täytyy säätää kohdalleen samalla tavalla kuin etsinkaukoputkikin: kun valopiste on keskellä lasilevyä, se kertoo, mihin taivaankohtaan kaukoputki osoittaa.

Nyt olemme valmiita suuntaamaan kaukoputken taivaalle. Seuraavaksi käydään läpi erilaisia vaihtoehtoja, joilla kohteen saa pysymään kaukoputken näkökentässä ja joilla suuntauskin hoituu helposti – jopa nappia painamalla.

Atsimutaalijalustalla olevaa kaukoputkea on käännettävä kummankin akselin ympäri, jos sen haluaa seuraavan tähtien näennäistä liikettä. Atsimutaalijalustaa ei juuri näe kuin halvoissa kauppaketjukaukoputkissa, rakenteeltaan yksinkertaisissa dobson-kaukoputkissa ja suurissa ammattilaisten teleskoopeissa, joita ohjaa tietokone.

Dobson-kaukoputken kehitti 1950-luvulla John Dobson ja sen rakenne on äärimmäisen yksinkertainen: jalustana on laatikko, jonka päällä kaukoputki kääntyy eri suuntiin. Etenkin kaukoputkensa itse rakentavat suosivat dobsonia, sillä sen saa suhteellisen vähällä vaivalla tukevaksi ja se on helppo purkaa, kuljettaa ja kasata. Jos kaukoputken joutuu jokaisen havaintorupeaman yhteydessä siirtämään sisältä ulos ja takaisin, sen kuljetettavuuteen kannattaa kiinnittää huomiota. Nykyisin dobson-malli on suosittu myös kaukoputkia valmistavien yritysten tuotevalikoimissa.

Ekvatoriaalijalustalla tähtitaivaan pyörimisliikkeen seuraaminen vaatii kaukoputken kääntämistä ainoastaan toisen, niin sanotun tuntiakselin ympäri. Tuntiakseli on samansuuntainen Maan pyörimisakselin kanssa. Kun kaukoputkea kääntää sen suhteen samalla nopeudella kuin Maa pyörii, mutta vastakkaiseen suuntaan, kaukoputki osoittaa koko ajan samaan kohtaan taivaalla. Kaukoputkea joutuu kääntämään toisen akselin ympäri vain silloin, kun haluaa siirtyä korkeammalla tai matalammalla olevaan kohteeseen.

Ekvatoriaalisessa jalustassa voi olla perinteinen kolmijalka, joka on kuljetuksen kannalta kätevä, koska sen saa kasaan, ja toisaalta se on tukeva myös epätasaisella alustalla: kolmen tukipisteen varassa olevaa rakennelmaa on mahdoton saada keikkumaan.

Kolmijalan monikäyttöisyyden hintana on kuitenkin aika usein huteruus – tai sitten suuri paino, jolla huteruudesta on hankkiuduttu eroon. Tanakampi vaihtoehto on tolppajalusta, jossa akselisto on yhden ainoan jalan varassa. Jalan toisessa päässä on sitten levy tai ulokkeet, jotka pitävät sen pystyssä. Tässä tapauksessa tukevuuden hintana ovat vaatimukset havaintopaikan suhteen: tolppajalusta vaatii tasaisen ja vaakasuoran alustan.

Ankaran harkinnan jälkeen kaukoputkelle on löytynyt jalusta, jolla sitä on näppärä käyttää. Kaukoputken näkökenttä on kuitenkin vaatimattomallakin suurennuksella melko pieni, joten sen suuntaaminen tähtitaivaan kohteisiin vaatii jonkinlaisen tähtäimen. Ja kun oikean kohteen on löytänyt, olisi mukava, jos kaukoputkea ei tarvitsisi alvariinsa käännellä käsin, vaan se seuraisi kohdetta automaattisesti. Ratkaisuja on monia ja niistä kerrotaan sarjan seuraavissa osissa.

Tähtitaivaalta tulevaa valoa voi kerätä joko linssillä, peilillä tai niiden yhdistelmällä. Kupera linssi taittaa valonsäteet polttopisteeseen ja muodostaa siihen kuvan. Ongelmana on, etteivät valonsäteet osu täsmälleen samaan pisteeseen.

Linssi toimii samalla tavalla kuin prisma: se hajottaa valkean valon spektrin väreihin. Syynä on se, että eri värit eli valon eri aallonpituudet muuttavat linssin läpi kulkiessaan suuntaansa hieman eri tavoin. Sinisen valon polttopiste on siksi eri kohdassa kuin punaisen valon polttopiste.

Kokoamalla kaukoputken objektiivi kahdesta tai useammasta, eri lasilaaduista valmistetusta linssistä värivirhe saadaan käytännössä eliminoitua. Samalla instrumentin hinta kasvaa huimasti. Yksinkertaisempi ja edullisempi keino välttää värivirhe on käyttää valon keräämiseen linssin sijasta peiliä.

Kovera peili heijastaa valonsäteet aallon pituudesta eli väristä riippumatta täsmälleen samaan polttopisteeseen, joten peilikaukoputkessa ei värivirhettä esiinny. Se yksinkertaistaa optiikkaa ja alentaa hintaa. Hyvän ja kohtuullisenkokoisen peilikaukoputken hinnalla saa korkeintaan kohtuullisen, mutta paljon pienemmän linssi kaukoputken.

Kaukoputken optiikka voi olla myös linssin ja peilin yhdistelmä. Tällaisen niin sanotun katadioptrisen kaukoputken etuna on pieni koko. Jos linssikaukoputken polttoväli on 200 senttimetriä, putki on kahden metrin pituinen eli hankalasti siirreltävä ja jalustan suhteen vaativa. Jos katadioptrisen kaukoputken polttoväli on niin ikään 200 senttiä, putki on vain puolisen metriä pitkä, sillä valo kulkee sen sisällä edestakaisin ennen päätymistään silmään.

Linssi tai peili ei yksin tee toimivaa kauko putkea: pelkällä suurennuslasilla ei kannata tähyillä tähtiä. Linssin tai peilin polttopisteeseensä kokoamaa valoa täytyy katsella pienemmällä linssillä – käytännössä linssi yhdistelmällä – eli okulaarilla, joka suurentaa muodostuneen kuvan.

Kaukoputkella ei ole tiettyä suurennusta, sillä se riippuu okulaarin polttovälistä. Mitä suurempi on kaukoputken polttoväli – eli linssin tai peilin ja sen polttopisteen välinen etäisyys – ja mitä pienempi on okulaarin polttoväli, sitä isompi on suurennus.

Suurennus on yhtä kuin kaukoputken polttoväli jaettuna okulaarin polttovälillä. Jos kaukoputkeen, jonka polttoväli on 100 senttiä, panee polttoväliltään 10-millimetrisen okulaarin, suurennus on 100-kertainen. Periaatteessa pienelläkin kaukoputkella pääsee siten monisatakertaisiin suurennuksiin, mutta käytännössä suurin mielekäs suurennus on likimäärin sama kuin objektiivin – eli linssin tai peilin – läpimitta millimetreissä.

Suurennuksen kasvaessa ilmakehän väreily alkaa haitata yhä pahemmin ja kohde menee pelkäksi puuroksi – sikäli kuin se enää edes näkyy. Suurennuksen kasvaessa kuvan kirkkaus nimittäin vähenee, koska valo jakautuu laajemmalle alalle.

Kaukoputken ominaisuuksista merkittävä on myös erotuskyky, joka mahdollistaa Kuun kraattereiden, planeettojen yksityiskohtien ja kaksoistähden komponenttien erottumisen. Myös erotuskyky paranee kaukoputken koon kasvaessa, mutta rajan asettaa ilmakehän rauhattomuus. Vaikka 20-senttisen kaukoputken erotuskyky on teoriassa puoli kaarisekuntia, mikä vastaa noin kilometrin läpimittaisen Kuun kraatterin kokoa Maasta katsottuna, käytännössä on vaikea päästä paria kaarisekuntia parempaan erotuskykyyn.

Näillä tiedoilla on kaukoputken hankintaa koskevissa mietiskelyissä kenties päädytty mieleiseen ratkaisuun. Jos Kuu ja planeetat kiinnostavat, linssikaukoputki saattaa tuntua sopivalta vaihtoehdolta. Tähtijoukot, kaasusumut ja galaksit sen sijaan näkyvät paremmin peilikaukoputkella. Ja jos kaukoputkea pitää kuljetella, niiden yhdistelmä eli katadioptrinen kaukoputki olisi kooltaan näppärin.

Tähtikaukoputki tarvitsee alleen kuitenkin tukevan jalustan ja jotta valintaprosessi ei olisi liian helppo, niissäkin on tarjolla useita vaihtoehtoja. Sarjan kakkososassa kerromme, miten kaukoputkelle kannattaa valita käytännöllisin jalusta.

Käärmeenkantajan tähdistö on vielä laajempi kuin Käärme ja se onkin koko taivaan 88 tähdistöstä 11. laaja-alaisin. Vaikka siinä on melko kirkkaita tähtiä, ne ovat niin etäällä toisistaan, että tähtikuvion hahmottaminen on hieman hankalaa. Tähdistön eteläiset osat ovat myös hyvin matalalla ja jäävät pohjoisimmassa Suomessa taivaanrannan taakse. Hahmon "päälaella" oleva tähdistön kirkkain tähti on nimeltään Rasalhague, mikä tulee arabiankielestä: raʾs al-ḥawwἄ tarkoittaa kirjaimellisesti "käärmeenkerääjän päätä". Käärmeenkantaja kuvastaa kreikkalaisten lääkintätaidon jumalaa, Asklepiosta. Hänellä oli hallussaan rohtoa, jolla pystyi herättämään kuolleista. Kuoleman jumala Hades ei ollut iloinen Asklepioksen puuhista ja pyysi ylijumala Zeusta puuttumaan asiaan. Zeus surmasi Asklepioksen ukonvaajalla, jonka takoneet kykloopit Asklepioksen isä Apollo puolestaan tappoi kostoksi. Lepytelläkseen Apolloa Zeus herätti Asklepioksen kuolleista ja sijoitti hänet taivaalle tähtikuvioksi. Käärmeenkantajan tähdistössä on useita pallomaisia tähtijoukkoja, joista kirkkaimmat jäävät kuitenkin hyvin matalalle. M10 ja M12 ovat melko kirkkaita joukkoja; ne ovat keskellä tähdistöä ja siten myös kohtuullisella korkeudella myös Suomen horisontissa. Kiikarilla kumpikin näkyy pienenä utuisena läikkänä.

Syksyn tähtitaivas -sarjan muut kirjoitukset:

Syksyn tähtitaivas: Andromeda, Kassiopeia ja Kefeus Syksyn tähtitaivas: Vetiset kuviot Syksyn tähtitaivas: Kolme pientä eläintä Syksyn tähtitaivas: Sankari ratsuineen Syksyn tähtitaivas: Joutsen Syksyn tähtitaivas: Kotka Syksyn tähtitaivas: Lyyra