Kuu

Kuun synty. Kuu on saanut syntynsä Aurinkokunnan aikojen alussa, suuressa katastrofissa, kun peräti Marsin kokoinen kappale on törmännyt Maahan. Tämän törmäyksen seurauksena avaruuteen on lentänyt valtavat määrät maapallon kiveä ja tästä kivestä on syntynyt Kuu. Kuulla on saman verran ikää, kuin Maallakin, eli 4,6 miljardia vuotta. Ensimmäiset 200 miljoonaa vuotta Kuu on ollut sulassa tilassa, mutta pintaosat jäähtyivät nopeasti ja kiinteytyivät suunnilleen 4,4 miljardia vuotta sitten. Sen jälkeisen ajan Kuu oli kiivaan pommituksen kohteena, kun siihen kohdistui Aurinkokunnan muodostumisen jäännösten pommitus.

Viimeiset 3,2 miljardia vuotta Kuu on ollut hyvin kuollut ja vähän muutoksia kokenut paikka. Suurimmat ja hyvin näkyvät muutokset tältä ajalta ovat eräiden suurten meteoriittien aikaansaamat kraatterit, kuten Tychon ja Kopernikuksen kraatterit. Näiden meteoriittien ohella ainutta "toiminnallisuutta" ovat edustaneet muutamat, vähäiset kaasunpurkaukset.

Muitakin teorioita Kuun synnystä on. Maahan törmännyt kappale ei välttämättä ollutkaan erityisen suuri, vaan se saattoi olla massaltaan vain noin kymmenesosa Maan massasta. Kuu ei välttämättä ole edes syntynyt yhden törmäyksen seurauksena, vaan simulaatioiden mukaan joukko pienempiä törmäyksiä, jotka olivat todennäköisiä aurinkokunnan alkuaikoina, olisivat voineet räjäyttää ilmakehään niin paljon kiviä ja hiekkaa, että se olisi muodostanut sopivan alkion Kuulle.

Darwinin möykky. Englantilaisen luonnontieteilijän Charles Darwinin (1809 - 1882) poika George Darwin (1845 - 1912) oli astronomi, matemaatikko ja fyysikko. Hänen teoriansa mukaan Kuu on aikanaan irtaantunut "möykkynä" Maasta, ja tällä irtaantumispaikalla on nykyisin Tyynimeri. Näin suuren luonnontieteilijän suuri tiedemiespoika kehitti teorian, joka nykyisin on virheellisenä ja mahdottomana tyystin hylätty.

Maan parina. Kuu on Maan ainoa kiertolainen ja sitä lähinnä oleva taivaankappale. Maa ja Kuu muodostavat parin, joka kiertää yhdessä Aurinkoa. Koska Kuu on niin suuri verrattuna emäplaneettaansa Maahan, on katsottu oikeutetuksi laskea myös Kuu kuuluvaksi maankaltaisten planeettojen joukkoon. Siksi näistä kahdesta on puhuttukin "planeettaparina". Vaikka Kuu ei olekaan planeetta.



Maatamo - Kuun kirkas sirppi hohtaa Auringon valossa ja muu osa Kuusta heijastaa himmeää valoa Maasta.

Creative Commons - Sinulla on vapaus: kopioida, levittää, näyttää ja esittää teosta.
*Kuva - Copyright © Rob Pettengill

Kuunvalo eli kuutamo ja maatamo. Valtaosa Kuusta näkyvästä valosta on heijastunutta Auringon säteilyä, kuunvaloa eli kuutamoa. Toisinaan kuitenkin, Kuun näkyessä kapeana sirppinä sen pinnan pimeäkin alue näkyy Maasta heijastuvan auringonsäteilyn vuoksi heikosti valaisevana. Tätä osaa kutsutaan maatamoksi.



Päiväkuu.

Päiväkuu. Kuu on riittävän kirkas siihen, että kun se on kylliksi kaukana Auringosta, se näkyy myös päivätaivaalla.

Lämpötila. Kun Kuulta puuttuu suojaava kaasukehä, niin lämpötila sen pinnalla vaihtelee rajusti +123 ja -233 celsiusasteen välillä. Kuun kaksiviikkoisen päivän aikana pintalämpötila kohoaa päiväntasaajalla +130 celsiusasteeseen ja laskee öisin noin -200 celsiusasteeseen. Mainitut lämpötilat koskevat aivan Kuun pintaa. Jo noin metrin syvyydellä pinnan alla lämpötila pysyy ympäri vuorokauden samana, sillä Kuun pintakerrokset ovat huonoja lämmönjohtajia.

Kaasukehän puuttumisen vaikutuksia. Kaasukehän puuttuminen Kuussa ei vaikuta vain lämpötilaan, vaan siitä johtuu mm. varjojen teräväpiirteisyys ja mustuus. Varjoja ei Kuussa pehmennä ilmakehän heijastama hajavalo, kuten tapahtuu Maassa.

Kaasukehän puuttumisesta johtuu myös yön ja päivän - eli valaistun ja pimeän rajan, terminaattorin, terävyys sekä se, että tähtien valo ei siroa mitattavissa määrin. Kuun peittäessä jonkin tähden näkyvistä, tähden valo sammuu aivan yht'äkkiä, tähden joutuessa Kuun taakse. Jos Kuuta ympäröisi kaasukehä, tähden valo himmenisi vähitellen, kuten tapahtuu esim. tähden peittyessä planeetta Jupiterin taakse.

Kuussa ei myöskään sada eikä laisinkaan tuule. Siksi Kuun pinnan pölyssä ovat yhä nähtävissä astronauttien saappaiden ja kuuautojen jäljet, aivan kuin he olisivat käyneet siellä juuri vasta.

Kun Kuu näkyy hyvin kapeana sirppinä, aiheuttaisi kaasukehän olemassaolo sirpin kärkiin näitä pidentävän "aamuruskoilmiön", jollainen nähdään esimerkiksi planeetta Venuksen kohdalla.

Kuun valoa spektroskooppisesti tutkittaessa havaitaan sen olevan pelkästään heijastunutta Auringon valoa. Jos Kuulla olisi kaasukehä, nähtäisiin Kuun valossa ylimääräisiä spektriviivoja, jotka syntyisivät valon kulkiessa kahdesti Kuun kaasukehän läpi. Tällaisten spektriviivojen avulla on kaasukehän omaavien planeettojen kohdalla voitu tehdä johtopäätöksiä niiden kaasukehän kemiallisesta koostumuksesta.

Rata ja ratanopeus. Kuu kiertää Maata suunnilleen ellipsin muotoisella radalla, joka on kallellaan Maan ratatasoon nähden vähän yli 5°. Ratanopeus on keskimäärin 1,02 km/s. Kuu kulkee radallaan itään päin noin 13 astetta vuorokaudessa. Se liikkuu suunnilleen ekliptikaa pitkin, kuten Aurinko ja planeetat.

Mutkikasta matkantekoa. Kuun todellinen liike avaruudessa on erittäin mutkikasta, mikä johtuu osaksi Maan ja Kuun epäsäännöllisistä muodoista, osaksi muiden planeettain ja Auringon vetovoiman aiheuttamista häiriöistä.

Kiertoaika. Kuun kiertoaika Maan ympäri (sideerinen kuukausi) on 27 vrk 7 t 43 min, mutta koska Kuu on koko ajan liikkeessä Auringon ympäri, kahden peräkkäisen täydenkuun välinen aika (synodinen kuukausi) on 29 vrk 12 t 44 min.

Etäisyys Maasta. Kuun keskietäisyys maapallosta on 384 400 km eli 60,3 Maan sädettä; pienimmillään etäisyys on 356 400 km ja suurimmillaan 406 700 km.

Koko. Aurinkokunnan viidenneksi suurin kuu. Maasta katsottuna Kuu on vähän yli puolen asteen läpimittainen levy. Sen todellinen läpimitta on 3 474,2 km, eli hieman enemmän kuin neljännes Maan halkaisijasta. Sitä suurempia kuita Aurinkokunnassa on kuitenkin päiväntasaajan halkaisijansa eli läpimittansa suhteen neljä. Jupiterin kiertolaiset, Aurinkokunnan suurin kuu Ganymedes (5 262 km), Kallisto (4 821 km) ja Io (3 643 km) sekä Saturnuksen suurin kuu Titan (5 150 km).

Aina Maahan päin - synkroninen pyöriminen. Koska Kuu pyörähtää akselinsa ympäri täsmälleen samassa ajassa kuin se kiertää Maan ympäri, se kääntää aina saman puolen Maata kohti. Tätä kutsutaan synkroniseksi pyörimiseksi.

Longitudinaalinen libraatio. Kuun radan epäkeskisyyden vuoksi Kuu näyttää heilahtelevan keskiasemansa molemmin puolin. Tätä liikettä, jonka suuruus on noin 7,9° itään tai länteen, nimitetään longitudinaaliseksi libraatioksi. Libraatio aiheutuu Kuun radan elliptisyydestä, sen ratatason ja pyörimisekvaattorin erosta sekä havaitsijan sijainnista Maan pinnalla. Tämän libraation vuoksi Maasta voidaan nähdä kaiken kaikkiaan 59 % Kuun pinta-alasta. Libraatiosta johtuu, että vain 41 % Kuun pinnasta pysyy täysin näkymättömissä. Samoin 41 % on aina näkyvissä, ja loput 18 % näkyvän alueen reunoilla on välillä piilossa, välillä esillä.

Massa. Kuun massa on 0,0123 eli 1/80 Maan massasta. Se on siten emäplaneettaansa verrattuna suhteellisesti paljon suurempi kuin yksikään toinen kuu Aurinkokuntamme planeetoilla. Kääpiöplaneetta Pluton kuulla Kharonilla on suurempi massa, suhteessa emäplaneettaansa.

Painovoima ja pakonopeus. Kuun Maahan verrattuna alhaisemman tiheyden vuoksi painovoiman kiihtyvyys Kuun pinnalla on vain noin kuudesosa Maan vastaavasta arvosta. Kuussa kappaleen irtautumiseen tarvittava pakonopeus on 2,38 km/s kun se Maassa on 11.18 km/s. Pakonopeus on nopeus, jonka kappale tarvitsee alkuvauhdikseen poistuakseen toisen kappaleen, kuten Kuun taikka Maan, painovoimakentästä.

Valo Maasta Kuuhun. Valon ja radioaaltojen kulkuaika Maan pinnasta Kuun pintaan on 1,25 sekuntia.

Huokoinen pinta. Kuun pintakerros on hyvin rosoinen ja huokoinen. Pinta on muokkaantunut nykyiselleen miljardeja vuosia kestäneen meteoriittipommituksen seurauksena.

Magneettikenttä. Kuun magneettikenttä on hyvin epätasainen ja noin tuhannesosa Maan magneettikentän voimakkuudesta.

Kuu on tumma. Näemme Kuun kirkkaan keltaisena, mutta se on silti pinnaltaan hyvin tumma. Kirkkaus johtuu sen pienestä etäisyydestä.

Jäätynyttä vettä. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on todettu, että Kuun napa-alueilla on jäätynyttä vettä. Kuun etelänavalla jäätä on eniten kraattereissa. Pohjoisnavalla jäätä on laajemmalla alueella.

Ensimmäinen neljännes - Kuun oikea puoli näkyy puolikuuna.

Kuun vaiheet - neljä vaihetta

Kun Kuu kiertää lännestä itään maapallon ympäri, sen asema Auringon suhteen muuttuu jatkuvasti, ja samalla muuttuu Auringon valaiseman Kuun puoliskon näkyvyys Maasta katsoen. Yhden kuunkierron eli kuukauden aikana Kuun valaistuksessa havaitaan neljä vaihetta. Ensimmäinen puolisko kierrosta on kasvavan kuun aikaa ja jälkimmäinen puolisko vähenevän kuun aikaa.

1) Uusikuu. Uudenkuun vaiheessa Kuu on sijoittunut niin, että sen valaistua puolta ei Maahan näy laisinkaan. Aurinko valaisee tällöin Kuun vastakkaista puolta. Uudenkuun aikana Kuu on suunnilleen Maan ja Auringon välissä.

Pari päivää uudenkuun jälkeen Kuun oikea kylki ilmaantuu iltataivaalle, Auringon itäpuolelle näkyville kapeana sirppinä, jonka kärjet osoittavat itään eli vasemmalle.

2) Ensimmäinen neljännes. Kuu liikkuu tähtien suhteen itään eli vastapäivään. Kun uudestakuusta on kulunut noin 7 vrk, Kuu on siirtynyt radallaan ja näkyy ensimmäisessä neljänneksessään 90° Auringon itäpuolella. Sen sirppi on kasvanut oikealla puolellaan D:n muotoiseksi puoliympyräksi eli puolikuuksi.

3) Täysikuu. Noin viikon kuluttua ensimmäisestä neljänneksestä ja runsaat kaksi viikkoa uudestakuusta Kuu on täydenkuun vaiheessa. Kuu on vastakkaisella puolella Maata kuin Aurinko eli oppositiossa, ja tällöin sen valoisa puolisko näkyy kokonaan täysikuuna, joka on korkeimmillaan keskiyöllä.

4) Viimeinen neljännes (= kolmas neljännes). Täysikuun jälkeen yhä suurempi osa Kuun oikeasta puolesta alkaa jäädä varjoon. Kierrettyään 270° Aurinkoon nähden Kuu saavuttaa viimeisen neljänneksensä, jossa se taas näkyy puolikuuna; nyt on kuitenkin valaistuna Kuun vasen puolisko. Tästä eteenpäin kuunsirppi vasemmalla kapenee, lähestyen Aurinkoa lännestä eli oikealta, kadoten lopulta kokonaan näkyvistä pari päivää ennen seuraavaa uuttakuuta.



Sirppikuu - Kuu on kasvamassa.

Kuun sirppi ja sirppikuu

Näiden neljän Kuun vaiheen lisäksi voidaan erottaa vielä sirppivaihe. Tällöin suurin osa Kuusta on pimeänä ja Kuusta näkyy vain sirppi. Jos sirpin sakarat osoittavat vasemmalle, Kuu kasvaa, jos oikealle, Kuu kutistuu.



Kuu näyttää taivanrannassa ollessaan hyvin isolta.

Missä kohtaa taivasta Kuu näkyy isoimpana - kuuilluusio

Jos Kuu on korkealla taivaalla, se on lähempänä sitä ihastelevaa ihmistä, kuin horisontissa ollessaan. Siksi korkealla oleva Kuu todellisuudessa näkyy hivenen isompana, kuin matalalla oleva.

Jostakin syystä Kuu kuitenkin näyttää isoimmaltaan juuri silloin, kun se on nousevana matalammalla ja hipoo puiden latvoja. Tässä on kuitenkin kyse näköharhasta eli kuuilluusiosta. Mikä tämän aistimuksen Kuun suuresta koosta aiheuttaa silloin, kun Kuu on matalalla ja lähellä horisonttia, ei ole selvillä. Aiheesta on keskusteltu jo antiikin ajoista lähtien ja tukku erilaisia selityksiä on esitetty.

Yksi selityksistä kuuilluusiolle on se, että kun Kuu on matalalla, sen kokoa voi verrata puihin ja taloihinkin ja niihin verrattuna se näyttää isolta. Korkealla taivaalla tällaiset vertailukohteet puuttuvat. Tämä selitys tuntuu parhaalta ja oikealta.

Toisena selityksenä esitetään, että ihmisellä on taipumus nähdä kaikki havaintokohteensa vaakatasossa katsottaessa suurempina, kuin katsottaessa ylöspäin ja pystysuorana.

Suuret tiedemiehet ovat jo antiikin ajoista alkaen esittäneet lukuisan määrän erilaisia, monimutkaisiakin tieteellisiä teorioita ja syitä kuuilluusiolle. Jo Aristoteles ennen ajanlaskua esitti, että Kuun suuren koon aiheuttaa ilmakehä, joka horisontissa suurentaa Kuuta suurennuslasin tavoin. Kaikkien selitysten jälkeen on kuitenkin päädytty siihen, että kyseessä on yksinkertaisesti vain näköharha.

Vuorovedet

Kuun vetovoima saa aikaan Maassa toistuvat vuorovedet, vaikkakin Auringollakin on oma osuutensa asiassa. Vuorovesiä ovat nousuvesi eli vuoksi ja laskuvesi eli luode. Pitkissä lahdissa voi vuoksen ja luoteen välinen ero olla jopa toistakymmentä metriä. Suomen rannikolla vuorovesivaihtelu on korkeintaan 10 cm, mutta tavallisesti vain 3 - 5 cm.



Creative Commons - Sinulla on vapaus: kopioida, levittää, näyttää ja esittää teosta.
*Kuva - Copyright © Rob Pettengill

Kuun kraatterit

Kuun pintaa peittävät pyöreät, rengasmaiset muodostumat - kraatterit. Kraattereiden arveltiin aluksi syntyneen tulivuoritoiminnan tuloksena, mutta vasta 1900-luvulla selvisi, että ne ovat todellisuudessa syntyneet meteoriittien iskuissa. Pienimmät kraatterit ovat mikroskooppisen kokoisia. Suurimmilla kraattereilla on läpimittaa 300 - 400 km. Kaikkein suurin Kuun kraatteri on lähes 600 kilometrin läpimittainen Hertzsprung.

Halkaisijaltaan yhtä kilometriä suurempien kraattereiden määrä on arvioitu Kuun näkyvällä puolella noin 300 000:ksi ja toisella puolella noin miljoonaksi. Suurimmat Kuuhun törmänneet kappaleet ovat arvioiden mukaan olleet jopa 200 km:n läpimittaisia eli samaa kokoa kuin pikkuplaneetat. Tällaisissa törmäyksissä ilmoille singonnutta ainetta on Kuussa nähtävissä jopa 2 000 kilometrin päässä kraatterista. Kiivas meteoriittipommitus on kuulunut Kuun nuoruusaikaan ja se on laantunut noin 4 miljardia vuotta sitten.

Suomalaistenkin mukaan on nimetty 37 Kuun kraatteria. Näitä nimiä ovat Väisälä, Argelander, Donner, Lexell ja Sundman.



Kuun alaosassa sädekraatteri Tycho.

Creative Commons - Sinulla on vapaus: kopioida, levittää, näyttää ja esittää teosta.
*Kuva - Copyright © Steve Burt

Joistakin kraattereista lähtee ympäristöä vaaleampia säteitä. Ne ovat syntyneet meteoriittien iskuissa, joista ainetta on sinkoutunut ympäristöön. Tällaiset sädekraatterit ovat Kuun nuorimpia kraattereita. Kaikkein pisimmät säteet lähtevät kraatteri Tychosta.

Kuun meret

Kuun pintaa peittävät myös vaaleat "mantereet" ja tummat "meret" - meri Kuussa on latinaksi yksikössä mare, monikossa maria. Mare-nimitys on peräisin Galileo Galileilta, joka ensimmäisenä teki Kuusta kaukoputkihavaintoja.

Meretkin ovat syntyneet jättiläismäisissä meteoriittien törmäyksissä. Niiden kohdalla kuopat ovat kuitenkin täyttyneet Kuun sisältä tihkuneella laavalla. Meret ovatkin siten tummia laava- eli basalttitasankoja. Basaltti on rautapitoinen, tuliperäinen kivilaji. Lähes kaikki suuret meret sijaitsevat Kuun näkyvällä puolella, takapuoli on melkein kokonaan meretöntä mannerta. Syynä Kuun takapuolen merettömyyteen voi olla se, että siellä Kuun pinta on paksumpaa, ja se on estänyt laavan virtaamisen.

Meret peittävät noin 35 % Kuun kokonaispinta-alasta. Merten ympärillä ovat meteoriittien tekemien kuoppien ympärillä korkeat reunavallit, eli rikkonaiset vuoristot. Korkeimmat näistä vuorista yltävät yli 7 kilometrin korkeuteen.

Kuun meret ovat syntyneet noin 3 - 4 miljardia vuotta sitten. Sen jälkeen Kuussa ei ole esiintynyt tuliperäistä toimintaa, vaan Kuun pintaa on muokannut ainoastaan meteoriittipommitus.

Vaikka siis Kuusta oikeat meret puuttuvatkin, on tummien alueiden nimenä säilytetty meri - merten vastapainona luontevasti ovat vaaleat mantereet. Merillä on kauniit, merelliset nimetkin ja suomalaisia nimiä ovat mm. Käärmeenmeri, Etelämeri, Vaarojenmeri, Sateidenmeri, Vaahtoavameri, Rauhallisuuden meri ja Hedelmällisyyden meri.

Kuun pinnanmuotoja rikastuttavat myös kiemurtelevat, suuret rotkot, kuorikerroksen vajoamat, siirrokset ja murtumat sekä merissä olevat harjut, jotka ovat syntyneet suurten laavakenttien jäähtyessä ja rypistyessä.

Kuunpimennys.

Auringonpimennys ja kuunpimennys

Kun Kuu radallaan on Auringon ja Maan välissä niin, että kaikki kolme ovat samalla suoralla, Aurinko pimenee ja on auringonpimennys. Silloin Kuu peittää Auringon taakseen ja Maahan osuu Kuun varjo. Auringonpimennys voi tapahtua ainoastaan uudenkuun aikaan.

Kuunpimennys kehittyy silloin, kun Kuu on Maan varjossa eli Aurinko, Maa ja Kuu ovat samalla suoralla. Tällöin Maan varjo osuu Kuuhun ja hetkeksi peittää sen. Kuunpimennys voi tapahtua ainoastaan täydenkuun aikaan.

Pimennyksiä on erityyppisiä, ne voivat olla täydellisiä tai osittaisia.



Kuvan 50-kiloinen kaunotar painaisi Kuussa vain 8,3 kg. Kuussa kaikki painaa vain noin kuudesosan siitä, mitä Maassa.

Elämää Kuussa

Kuu on nykyisin elämälle hyvin vihamielinen ympäristö, eikä siellä ole minkäänlaista elämää. Kuussa on kuitenkin saattanut kauan aikaa sitten, kahdestikin, olla yksinkertaiselle elämälle suotuisat olosuhteet. Nämä kaksi ajankohtaa ovat olleet, ensimmäisen kerran pian Kuun muodostumisen jälkeen noin 4 miljardia vuotta sitten ja toisen kerran noin 3,5 miljardia vuotta sitten, kun Kuun vulkaaninen toiminta oli aktiivisimmillaan.

Kuun pinnalle on noina ajankohtina voinut muodostua juoksevan veden alueita ja riittävän tiheä kaasukehä, kun Kuun sisuksista on purkautunut erilaisia kaasuja, kuten vesihöyryä. Tämä kaasukehä on voinut olla niin tiheä, että vesi olisi säilynyt Kuun pinnalla miljoonienkin vuosien ajan. Jos elämää tuolloin on Kuussa kehittynyt, on sen kehittymiseen ollut kuitenkin aikaa niin vähän, enimmillään 500 miljoonaa vuotta, että elämä olisi jäänyt yksisoluisten eliöiden tasolle.



Maatamo ja kuutamo.

Creative Commons - Sinulla on vapaus: kopioida, levittää, näyttää ja esittää teosta.
*Kuva - Copyright © Rob Pettengill



Kuunpimennys.

Lähteet
*Tiedon portaat: Professori Raimo Lehti: Tähtitiede - WSOY 1969
*Tekniikan Maailma: Kuu syntyi 4,5 miljardia vuotta sitten, kun jotain törmäsi Maahan - Nyt tutkijat sanovat, että törmäys oli luultua pienempi
*Tieteen Kuvalehti: Nyt palataan Kuuhun
*Tiede: Jäätä löytyi Kuun pinnalta - Sitä saattaa olla riittävästi ihmisten käytettäväksi
*Matti Keränen: Tutkimus: Kuu on saattanut olla elämälle suotuisa - eikä vain kertaalleen
*The University of Arizona: Gerard P. Kuiper
*Spectrum, WSOY: Kuu
*Kodin suuri tietosanakirja, Weilin+Göös: Kuu
*Heikki Oja: Universumi - Ursa
*Heikki Oja: Galaksit - Ursa
*Tieteen Maailma: Maailmankaikkeus
*Nasa
*Colin A. Ronan: Tähtienharrastajan käsikirja
*Hannu Karttunen: Tähdet ja maailmankaikkeus - MMM
*Ursa: Tähtitaivas 2000 - kartasto ja käsikirja
*Geologia.fi: Mikko Turunen: Aurinkokunta Avaruudessa
*Wikipedia
*Google Earth
*Yle Uutiset: Pimeä aine ei ehkä olekaan niin pimeää
*Ursa: Kosmos - Tähtitieteen viitetietokanta