Aurinkopimennys tapahtuu, kun kuu joutuu Maan ja auringon väliin ja kuu heittää varjon maan päälle. Auringonpimennys voi tapahtua vain uuden kuun vaiheessa, jolloin kuu kulkee suoraan auringon ja maan välistä ja sen varjo osuu maan pinnalle. Mutta se, tuottaako kohdistus täydellisen auringonpimennyksen, osittaisen auringonpimennyksen vai rengasmaisen auringonpimennyksen, riippuu useista tekijöistä, jotka kaikki selitetään jäljempänä.
Vuoden 2020 ainoa täydellinen auringonpimennys ihastutti taivaantarkkailijoita Etelä-Amerikassa pilvisestä taivaasta huolimatta. Lue koko juttu ja katso kuvat täältä!
Se, että auringonpimennys voi ylipäätään tapahtua, on taivaanmekaniikan ja ajan sattuma. Siitä lähtien, kun kuu muodostui noin 4,5 miljardia vuotta sitten, se on vähitellen siirtynyt poispäin Maasta (noin 1,6 tuumaa eli 4 senttimetriä vuodessa). Juuri nyt Kuu on täydellisellä etäisyydellä näyttäytyäkseen taivaallamme täsmälleen samankokoisena kuin Aurinko, ja näin ollen se peittää sen. Tämä ei kuitenkaan aina pidä paikkaansa.
Seuraava auringonpimennys on rengasmainen auringonpimennys 10. kesäkuuta 2021. Osa Pohjois-Grönlannista, osa läheisestä Baffininlahdesta, itäinen Hudsoninlahti ja Koillis-Venäjä asettuvat ”tulirenkaan” reitille. Tämä pimennys saavuttaa huippunsa kello 6.41 EDT (1041 GMT).
Aurinkopimennysten tyypit
Aurinkopimennyksiä on neljää eri tyyppiä: totaalisia, rengasmaisia, osittaisia ja hybridejä. Seuraavassa kerrotaan, mistä kukin tyyppi johtuu:
Totaaliset auringonpimennykset
Nämä ovat luonnon onnellinen onnettomuus. Auringon 864 000 meripeninkulman halkaisija on täysin 400 kertaa suurempi kuin mitättömän kuumme halkaisija, joka on vain noin 2160 meripeninkulmaa. Kuu sattuu kuitenkin olemaan myös noin 400 kertaa lähempänä Maata kuin Aurinkoa (suhde vaihtelee, koska molemmat kiertoradat ovat elliptisiä), ja kun kiertoratojen tasot kohtaavat ja etäisyydet ovat suotuisasti kohdakkain, uusi kuu voi näyttää peittävän Auringon kiekon kokonaan. Keskimäärin täydellinen auringonpimennys tapahtuu jossain päin maapalloa noin 18 kuukauden välein.
Varjoja on itse asiassa kahdenlaisia: umbra on se osa varjoa, jossa kaikki auringonvalo on estynyt. Umbra on tumman, hoikan kartion muotoinen. Sitä ympäröi penumbra, vaaleampi, suppilomainen varjo, josta auringonvalo peittyy osittain.
Täydellisen auringonpimennyksen aikana kuu heittää umbransa Maan pinnalle; tämä varjo voi pyyhkäistä kolmanneksen maapallon ympäri muutamassa tunnissa. Ne, jotka ovat tarpeeksi onnekkaita sijaitakseen umbran suoralla reitillä, näkevät auringon kiekon pienenevän puolikuuksi, kun kuun tumma varjo ryntää heitä kohti maiseman poikki.
Totaalisuuden lyhyen ajanjakson aikana, jolloin aurinko peittyy kokonaan, paljastuu kaunis korona eli auringon ohut ulompi ilmakehä. Totaalisuus voi kestää jopa 7 minuuttia 31 sekuntia, vaikka useimmat totaaliset auringonpimennykset ovat yleensä paljon lyhyempiä.
Täydelliset auringonpimennykset
Täydellinen auringonpimennys tapahtuu, kun vain penumbra (osittainen varjo) kulkee ylitse. Näissä tapauksissa osa auringosta jää aina näkyviin pimennyksen aikana. Se, kuinka suuri osa auringosta jää näkyviin, riippuu erityisistä olosuhteista.
Yleensä penumbra antaa planeetallemme vain välähdyksen napa-alueiden yläpuolella; tällaisissa tapauksissa paikoissa, jotka ovat kaukana navoista, mutta silti penumbran vyöhykkeellä, ei välttämättä näy paljon muuta kuin pieni kuun peittämä suomu auringosta. Toisessa skenaariossa ne, jotka sijoittuvat parin tuhannen kilometrin päähän täydellisen auringonpimennyksen reitistä, näkevät osittaisen auringonpimennyksen.
Mitä lähempänä täydellisyyden polkua ollaan, sitä suurempi on auringon pimentyminen. Jos esimerkiksi sijaitset aivan täydellisen auringonpimennyksen radan ulkopuolella, näet auringon hupenevan kapeaksi puolikuoreksi ja sitten taas paksuuntuvan, kun varjo kulkee ohi.
Rengasmaiset auringonpimennykset
Rengasmainen auringonpimennys, vaikka se onkin harvinainen ja hämmästyttävä näky, eroaa huomattavasti täydellisestä auringonpimennyksestä. Taivas pimenee … jonkin verran; eräänlainen outo ”väärennetty hämärä”, koska niin suuri osa auringosta näkyy edelleen. Rengasmainen pimennys on osittaisen pimennyksen alalaji, ei täydellinen. Rengasmaisen auringonpimennyksen enimmäiskesto on 12 minuuttia 30 sekuntia.
Rengasmainen auringonpimennys on kuitenkin samankaltainen kuin totaalinen auringonpimennys siinä mielessä, että kuu näyttää kulkevan keskellä auringon poikki. Erona on, että kuu on liian pieni peittääkseen auringon kiekon kokonaan. Koska Kuu kiertää Maata elliptisellä radalla, sen etäisyys Maasta voi vaihdella 221 457 mailista 252 712 mailiin. Mutta kuun umbran tumma varjokartio voi ulottua enintään 235 700 mailin päähän; se on vähemmän kuin kuun keskimääräinen etäisyys Maasta.
Jos kuu siis on jollakin suuremmalla etäisyydellä, umbran kärki ei yllä Maahan. Tällaisen pimennyksen aikana antumbra, umbran teoreettinen jatkumo, yltää maanpinnalle, ja jokainen, joka sijaitsee sen sisällä, voi katsoa ylöspäin umbran molempien sivujen ohi ja nähdä kuun ympärillä rengaskehän eli ”tulirenkaan”. Hyvä analogia on laittaa penni nikkelin päälle, jolloin penni on kuu ja nikkeli aurinko.
Hybridi-aurinkopimennykset
Näitä kutsutaan myös rengasmaisiksi kokonaispimennyksiksi (”A-T”). Tämä erityyppinen pimennys tapahtuu, kun kuun etäisyys on lähellä sitä rajaa, että umbra yltää Maahan. Useimmissa tapauksissa A-T-pimennys alkaa rengasmaisena pimennyksenä, koska umbran kärki jää juuri ja juuri kosketukseen Maan kanssa; sitten se muuttuu totaaliseksi, koska planeetan pyöreys yltää ylöspäin ja katkaisee varjon kärjen lähellä radan puoliväliä, ja lopuksi se palaa rengasmaiseksi radan loppupuolella.
Koska Kuu näyttää kulkevan suoraan Auringon edestä, totaalisia, rengasmaisia ja hybridipimennyksiä kutsutaan myös ”keskeisiksi” pimennyksiksi erottaakseen ne pimennyksistä, jotka ovat vain osittaisia.
Aurinkopimennyksistä noin 28 % on totaalisia, 35 % osittaisia, 32 % rengasmaisia ja vain 5 % hybridejä.
Aurinkopimennysten ennusteet
Pimennyksiä ei tietenkään tapahdu jokaisen uuden kuun aikaan. Tämä johtuu siitä, että kuun rata on kallistunut hieman yli 5 astetta suhteessa Maan kiertorataan auringon ympäri. Tästä syystä kuun varjo kulkee yleensä joko Maan ylä- tai alapuolella, joten auringonpimennystä ei tapahdu.
Mutta pääsääntöisesti vähintään kaksi kertaa vuodessa (ja joskus jopa viisi kertaa vuodessa) uusi kuu asettuu juuri siten, että se pimentää auringon. Tuota kohdentumispistettä kutsutaan solmuksi. Riippuen siitä, kuinka lähelle solmua uudenkuu lähestyy, määräytyy se, onko tietty pimennys keskeinen vai osittainen. Ja tietysti kuun etäisyys Maasta – ja vähäisemmässä määrin Maan etäisyys Auringosta – määrää lopulta sen, onko keskeinen pimennys totaalinen, rengasmainen vai hybridi.
Eikä nämä kohdentumiset tapahdu sattumanvaraisesti, sillä tietyn ajan kuluttua pimennys toistaa itsensä tai palaa. Tämä aikaväli tunnetaan nimellä Saros-sykli, ja se tunnettiin jo varhaiskaldealaisten tähtitieteilijöiden aikana noin 28 vuosisataa sitten. Sana Saros tarkoittaa ”toistumista”, ja se vastaa 18 vuotta, 11⅓ päivää (tai päivää vähemmän tai enemmän riippuen välissä olleiden karkausvuosien määrästä). Tämän ajanjakson jälkeen auringon ja kuun suhteelliset sijainnit solmun suhteen ovat lähes samat kuin ennenkin. Tämä vuorokauden kolmannes väliajasta aiheuttaa sen, että sarjan jokaisen pimennyksen kulkureitti siirtyy pituusasteeltaan kolmanneksen maapallon ympäri länteen edeltäjäänsä nähden.
Esimerkiksi 29.3.2006 täydellinen auringonpimennys pyyhkäisi läntisen ja pohjoisen Afrikan osien yli ja sitten eteläisen Aasian yli. Yksi Saros myöhemmin, 8. huhtikuuta 2024, tämä pimennys toistuu, paitsi että Afrikan ja Aasian sijasta se kulkee Pohjois-Meksikon, Yhdysvaltojen keski- ja itäosien ja Kanadan merenkulkuprovinssien halki.
Aurinkopimennyksen turvallisuus
Aurinkopimennyksen lähestyessä valtavirran tiedotusvälineet esittävät usein erilaisia varoituksia ja kehotuksia siitä, että aurinkoa ei kannata tuijottaa paljain silmin, koska seurauksena voi olla sokeus. Tämä on antanut useimmille ihmisille sen käsityksen, että auringonpimennykset ovat vaarallisia.
Ei niin!
Aurinko on vaarallinen – koko ajan! Aurinko säteilee jatkuvasti näkymättömiä infrapunasäteitä, jotka voivat vahingoittaa silmiäsi. Tavallisesti meillä ei ole mitään syytä tuijottaa aurinkoa. Auringonpimennys antaa meille syyn, mutta meidän ei pitäisi.
On kuitenkin olemassa turvallisia tapoja…
Ylivoimaisesti turvallisin tapa katsella auringonpimennystä on rakentaa ”reikäkamera”. Neulanreikää tai pientä aukkoa käytetään muodostamaan kuva auringosta kuvaruudulle, joka on sijoitettu noin 3 jalkaa (tai noin 1 metri) aukon taakse. Kiikareilla tai kolmijalkaan kiinnitetyllä pienellä kaukoputkella voidaan myös heijastaa suurennettu kuva auringosta valkoiselle kortille. Mitä kauempana kortti on, sitä suuremman kuvan voi tarkentaa. Etsi auringonpilkkuja. Huomaa, että aurinko näyttää jonkin verran tummemmalta sen rajan tai reunan ympärillä. Tämä auringon katselumenetelmä on turvallinen, kunhan muistat olla katsomatta kiikarin tai kaukoputken läpi, kun se on suunnattu aurinkoa kohti; toisin sanoen, älä koskaan katso suoraan aurinkoon, kun jokin osa sen häikäisevän kirkkaasta pinnasta on näkyvissä.
Variaatio neulanreikämenetelmästä on ”neulanreikäpeili”. Peitä taskupeili paperinpalalla, johon on rei’itetty ¼ tuuman reikä. Avaa auringon puoleinen ikkuna ja aseta peitetty peili auringon valaisemalle ikkunalaudalle niin, että se heijastaa valokiekon kaukaiselle seinälle sisälle. Valokiekko on kuva auringon kasvoista. Mitä kauempana seinästä on, sitä parempi; kuva on vain 1 tuuman levyinen jokaista 9 jalkaa (tai 3 senttimetriä jokaista 3 metriä) kohti peilistä. Muotoilusavi toimii hyvin peilin paikallaan pitämiseen. Kokeile erikokoisia reikiä paperiin. Suuri reikä tekee kuvasta kirkkaan, mutta epätarkan, ja pieni reikä tekee siitä himmeän, mutta terävän. Pimennä huone mahdollisimman paljon. Muista kokeilla tätä etukäteen varmistaaksesi, että peilin optinen laatu on riittävän hyvä heijastaaksesi puhtaan, pyöreän kuvan. Älä tietenkään anna kenenkään katsoa aurinkoa peilistä.
Jos olet lehtipuiden läheisyydessä, katso niiden heittämää varjoa osittaisvaiheiden aikana. Mitä näet? Onko se valokuvaamisen arvoinen? Näet lukuisia osittain pimeneviä aurinkoja, jotka heijastuvat lehtien välissä olevien neulanreikien läpi. Tämä johtuu valon diffraktiosta, joka on valon ominaisuus. NASA:n Marshallin avaruuslentokeskuksen optisen fysiikan asiantuntijan Vince Huegelen mukaan valonsäteet eivät ammu suoraan aukkojen reunasta eli neulanreiästä, vaan ne taipuvat reunan ympäri. Tämä aaltovaikutus synnyttää rengaskuvion, joka muistuttaa napakymppiä.
Aurinkopimennyksen silmämääräiseen havainnointiin ilman apuvälineitä hyväksyttäviä suodattimia ovat muun muassa aluminoitu Mylar. Joillakin tähtitieteen jälleenmyyjillä on erityisesti auringon havainnointiin suunniteltua Mylar-suodatinmateriaalia. Hyväksyttävää on myös sävy 14 -kaarihitsaajan lasi, jota saa muutamalla dollarilla hitsaustarvikeliikkeistä. On tietenkin aina hyvä idea testata suodattimia ja/tai havaintotekniikoita ennen auringonpimennyspäivää.
Suodattimia, joita ei voida hyväksyä, ovat aurinkolasit, vanhat värifilmin negatiivit, mustavalkofilmit, joissa ei ole hopeaa, valokuvalliset neutraalitiheyssuodattimet ja polarisoivat suodattimet. Vaikka näillä materiaaleilla on hyvin alhainen näkyvän valon läpäisykyky, ne läpäisevät sietämättömän paljon lähi-infrapunasäteilyä, joka voi aiheuttaa verkkokalvon lämpöpalovamman. Se, että aurinko näyttää himmeältä tai että et tunne epämukavuutta katsoessasi aurinkoa tämäntyyppisten suodattimien läpi, ei ole tae siitä, että silmäsi ovat turvassa.
On yksi aika, jolloin voit turvallisesti katsoa suoraan aurinkoon: täydellisen auringonpimennyksen aikana, jolloin auringon kiekko peittyy kokonaan. Noiden muutamien arvokkaiden sekuntien tai minuuttien aikana upea korona loistaa kaikessa loistossaan pimennetyn auringon ympärillä; ihmeellinen helmiäisvalkoisen valon harso. Sen koko, sävyt ja kuviot vaihtelevat pimennyksestä toiseen. Se on aina heikko ja hento, ja sen kiilto on kuin vaalea revontuli. Sen ulkonäkö vaihtelee. Joskus se näyttää pehmeältä yhtenäiseltä, toisinaan taas pitkät säteet ampuvat kolmeen tai neljään suuntaan. Se voi erottua kiekosta kalvomaisina terälehtinä ja sädekehinä. Mutta kun aurinko alkaa taas ilmestyä näkyviin, korona katoaa nopeasti, ja sinun on jälleen kerran suojeltava silmiäsi.
Pimennykset muinaishistoriassa
Sikäli kuin pystymme päättelemään, varhaisimmat merkinnät auringonpimennyksestä ovat yli neljä vuosituhatta sitten. Kiinassa uskottiin, että auringon asteittaisen pimenemisen aiheutti lohikäärme, joka yritti niellä auringon, ja hovin tähtitieteilijöiden tehtävänä oli ampua nuolia, lyödä rumpuja ja herättää mitä tahansa kakofoniaa pelotellakseen lohikäärmettä pois.
Muinaisessa kiinalaisessa klassikossa Shujingissa (eli asiakirjojen kirjassa) kerrotaan Hsi ja Ho, kaksi hovin tähtitieteilijää, jotka joutuivat täysin yllättäen auringonpimennyksen kohteeksi, koska he olivat juopuneet juuri ennen tapahtuman alkua. Sen jälkeen Xia-dynastian neljäs keisari Zhong Kang määräsi, että Hsi ja Ho rangaistiin katkaisemalla heidän päänsä. Kyseinen auringonpimennys oli 22. lokakuuta vuonna 2134 eKr.
Raamatussa, kirjassa Aamos 8:9, on sanat: ”Minä annan auringon laskea keskipäivällä ja pimennän maan kirkkaana päivänä”. Raamatun tutkijat uskovat, että tämä on viittaus juhlittuun auringonpimennykseen, joka havaittiin Ninivessä muinaisessa Assyriassa 15. kesäkuuta 763 eaa. Myös assyrialainen taulu todistaa tapahtumasta.
Auringonpimennys pysäytti jopa sodan.
Historiantutkija Herodotoksen mukaan lydialaisten ja meedialaisten välillä raivosi viisivuotinen sota. Kun sota oli siirtymässä kuudenteen vuoteensa, kreikkalainen tietäjä Thales Miletolainen ennusti joonialaisille, että aika, jolloin päivä muuttuisi yöksi, oli pian käsillä. Toukokuun 17. päivänä vuonna 603 eaa. aurinko hiipui juuri niin kuin Thales oli vihjannut. Taistelijat uskoivat, että kyseessä oli merkki ylhäältä, ja solmivat aselevon, joka vakiinnutettiin kaksinkertaisella avioliitolla, sillä kuten Herodotos kirjoitti: ”Ilman jotakin vahvaa sidettä ihmisten liitot eivät juurikaan ole turvallisia.”
Uutta merkitystä termille ”kuoliaaksi pelästynyt” antaa arka keisari Ludvig Baijerilainen, Kaarle Suuren poika, joka 5. toukokuuta 840 jKr. todisti epätavallisen pitkää, yli viisi minuuttia kestänyttä täydellistä auringonpimennystä. Mutta juuri kun aurinko oli alkanut ilmestyä takaisin näkyviin, Ludvig oli niin häkeltynyt näkemästään, että hän kuoli säikähdykseen.
Pimennysten nykyaikainen tutkiminen
Tähtitieteilijät ovat oppineet paljon pimennyksiä tutkimalla, ja 1700-luvulle tultaessa auringonpimennysten havainnot tunnettiin tarjoavan todellisia tähtitieteellisen informaation aarreaittoja, vaikkakin toisinaan tuon informaation hankkiminen ei ole ollut helppoa.
Samuel Williams, Harvardin professori, johti retkikuntaa Penobscot Bayhin, Mainessa, havainnoimaan täydellistä auringonpimennystä 27. lokakuuta 1780. Kävi ilmi, että tämä pimennys tapahtui vallankumoussodan aikana, ja Penobscot Bay sijaitsi vihollislinjojen takana. Onneksi britit myönsivät retkikunnalle turvallisen kulkuväylän vedoten siihen, että tieteen etu oli poliittisten erimielisyyksien yläpuolella.
Loppujen lopuksi kaikki oli kuitenkin turhaa.
Williams teki ilmeisesti ratkaisevan virheen laskelmissaan ja sijoitti epähuomiossa miehensä Islesboroon – aivan totaalisuuspolun ulkopuolelle – ja todennäköisesti sai sen selville raskain mielin, kun auringonvalon kapeneva puolikuu liukui kokonaan kuun pimeän reunan ympärille ja alkoi sitten paksuuntua!
Totaalisen auringonpimennyksen aikana muutama rubiininpunainen pilkku saattaa näyttäytyä leijailevana kuun syvänmustan kiintolevyn ympärillä. Ne ovat auringon protuberansseja, hehkuvan vetykaasun kieliä, jotka nousevat auringon pinnan yläpuolelle. Elokuun 18. päivänä 1868 tapahtuneen täydellisen auringonpimennyksen aikana ranskalainen tähtitieteilijä Pierre Janssen suunnasi spektroskooppinsa ulokkeisiin ja löysi uuden kemiallisen alkuaineen. Kaksi englantilaista tähtitieteilijää, J. Norman Lockyer ja Edward Frankland, nimesivät sen myöhemmin ”heliumiksi”, joka tulee kreikan kelioksesta (aurinko). Kaasu tunnistettiin Maassa vasta vuonna 1895.
Ja koska auringonvalo estyy täydellisen auringonpimennyksen aikana, jotkut kirkkaammat tähdet ja planeetat voidaan havaita pimeällä taivaalla. Tällaisissa olosuhteissa tähtitieteilijät pystyivät testaamaan osan Einsteinin nykyään kuuluisasta yleisestä suhteellisuusteoriasta. Teoria ennusti, että Auringon takana olevien tähtien valo poikkeaa suorasta reitistä tietyllä tavalla, kun se ohittaa Auringon. Auringon reunan tuntumassa 29. toukokuuta 1919 tapahtuneen täydellisen auringonpimennyksen aikana kuvattujen tähtien sijainteja verrattiin yöllä samalta taivasalueelta otettuihin valokuviin; tulokset tukivat vahvasti Einsteinin teoriaa.
Nykyaikaisen teknologiamme ansiosta tähtitieteilijät voivat nykyään tehdä suurimman osan havainnoista, joiden tekemisessä jouduttiin aikoinaan odottamaan auringonpimennystä. Täydellinen auringonpimennys pysyy kuitenkin aina vaikuttavimpien luonnonnäytelmien joukossa, ja se on näky, joka tullaan aina muistamaan. Muista laittaa se ämpärilistallesi; et tule pettymään.
Lisälähteet
- Mr. Eclipse.com tarjoaa resursseja auringonpimennyksen valokuvaamiseen.
- Tietoa löytyy paljon Eclipse Chasers -järjestöltä.
- NASA:n auringonpimennyssivustolla on kalentereita, karttoja ja tietoa menneistä ja tulevista auringon- ja kuunpimennyksistä.