Meillä täällä maan päällä meillä on tapana pitää aikaa itsestäänselvyytenä, emmekä koskaan epäillyt, että sen mittaamat askeleet ovat itse asiassa melko suhteellisia. Tapa, jolla mittaamme esimerkiksi päiviä ja vuosia, ovat itse asiassa seurausta planeettamme etäisyydestä Auringosta, ajasta, joka kuluu kiertoradalle, ja ajasta, joka kuluu pyöriäkseen akselinsa ympäri. Sama koskee muita aurinkokuntamme planeettoja.
Vaikka me maan asukkaat laskemme päivän olevan noin 24 tuntia auringonnoususta auringonlaskuun, yhden päivän pituus toisella planeetalla on aivan erilainen. Joissakin tapauksissa ne ovat hyvin lyhyitä, kun taas toisissa ne voivat kestää yli vuosia – joskus huomattavasti! Käydään läpi kuinka aika toimii muilla planeetoilla ja katsotaan kuinka pitkiä heidän päivänsä voivat olla, eikö niin?
Päivä Merkuriuksella:
Merkurius on aurinkoamme lähinnä oleva planeetta, jonka pituus vaihtelee 46 001 200 km:stä perihelionissa (lähimpänä aurinkoa) 69 816 900 km:iin aphelionissa (kauimpana). Koska Merkuriuksen pyöriminen akselinsa ympäri kestää 58 646 Maan päivää. sen sideerinen kiertoaika – tämä tarkoittaa, että kestää hieman yli 58 Maan päivää ennen kuin Merkurius kokee yhden päivän.
Tämä ei kuitenkaan tarkoita, että Merkurius kokee kaksi auringonnousua hieman yli 58 päivässä. Auringon läheisyyden ja sen kiertämisen nopean nopeuden vuoksi kestää 175,97 maapäivää, ennen kuin Aurinko ilmestyy uudelleen samalle paikalle taivaalle. Näin ollen vaikka planeetta pyörii kerran 58:ssa Maan vuorokaudessa, Merkuriuksen auringonnoususta seuraavaan on noin 176 päivää.
MESSENGERin toimittamat kuvat Merkuriuksen pohjoisesta napa-alueesta. Kiitos: NASA/JPL
Lisäksi Merkuriukselta kestää vain 87,969 Maan vuorokautta suorittaakseen yhden Auringon kiertoradan (eli sen kiertoradan). Tämä tarkoittaa, että vuosi Merkuriuksella vastaa noin 88:aa Maan päivää, mikä puolestaan tarkoittaa, että yksi Merkurian (tai Hermian) vuosi kestää vain puolet Merkurian päivästä.
Lisäksi Merkuriuksen pohjoiset napa-alueet ovat jatkuvasti varjossa. Tämä johtuu siitä, että sen akseli on kallistettu vain 0,034° (verrattuna Maan 23,4°:een), mikä tarkoittaa, että se ei koe äärimmäisiä vuodenaikojen vaihteluita, joissa päivät ja yöt voivat kestää kuukausia vuodenajasta riippuen. Merkuriuksen napoilla on aina pimeää ja varjoisaa. Voisi siis sanoa, että pylväät ovat jatkuvassa hämärässä.
Päivä Venuksella:
Venus, joka tunnetaan myös nimellä 'Maan kaksois', on aurinkoamme toiseksi lähinnä oleva planeetta – se vaihtelee 107 477 000 km:stä perihelionissa 108 939 000 km:iin aphelionissa. Valitettavasti Venus on myös hitaimmin liikkuva planeetta, mikä käy ilmi katsomalla sen napoja. Kun jokainen aurinkokunnan planeetta on kokenut litistymistä navoissaan pyörimisnopeuden vuoksi, Venus ei ole kokenut tällaista litistymistä.
Venuksen pyörimisnopeus on vain 6,5 km/h (4,0 mph) verrattuna Maan rationaaliseen nopeuteen 1 670 km/h (1 040 mph), mikä johtaa 243 025 päivän sidereaaliseen pyörimisjaksoon. Teknisesti se on -243,025 päivää, koska Venuksen kierto on taaksepäin. Tämä tarkoittaa, että Venus pyörii suuntaan, joka on vastakkainen sen kiertoradalle Auringon ympäri.
Planeetta Venus Magellan 10 -tehtävän kuvittelemana. Kiitos: NASA/JPL
Joten jos olisit Venuksen pohjoisnavan yläpuolella ja katsoisit sen kiertävän Auringon ympäri, näkisit sen liikkuvan myötäpäivään, kun taas sen pyörimissuunta on vastapäivään. Tämä tarkoittaa kuitenkin edelleen, että Venuksella kestää yli 243 Maan päivää pyöriäkseen kerran akselinsa ympäri. Merkuriuksen tapaan Venuksen kiertoradan nopeus ja hidas pyöriminen tarkoittavat kuitenkin, että yksi aurinkopäivä – aika, joka kuluu Auringolta palaamaan samaan paikkaan taivaalla – kestää noin 117 päivää.
Joten vaikka yksi Venusuksen (tai Kytheran) vuosi on 224 701 Maan päivää, se kokee alle kaksi täyttä auringonnousua ja -laskua tuona aikana. Itse asiassa yksi Venusian/Kytheran vuosi kestää niin kauan kuin 1,92 Venusian/Kytheran päivää. Onneksi Venuksella on muitakin yhteisiä asioita Maan kanssa, koska se ei varmasti ole sen päiväkierto!
Päivä maan päällä:
Kun ajattelemme päivää maan päällä, meillä on tapana ajatella sitä yksinkertaisena 24 tunnin välinä. Todellisuudessa maapallon pyöriminen akselinsa ympäri kestää tasan 23 tuntia 56 minuuttia ja 4,1 sekuntia. Samaan aikaan aurinkopäivä Maan päällä on keskimäärin 24 tuntia pitkä, mikä tarkoittaa, että kestää tämän ajan, ennen kuin Aurinko ilmestyy samaan paikkaan taivaalla. Näiden kahden arvon välillä sanomme yhden päivän ja yön syklin kestävän tasaisen 24.
Samanaikaisesti yhden päivän pituudessa planeetalla on vaihteluita vuodenaikojen mukaan. Maan aksiaalisen kallistuksen vuoksi tietyillä pallonpuoliskoilla koetun auringonvalon määrä vaihtelee. Äärimmäisin tapaus tapahtuu napoilla, joissa päivä ja yö voivat kestää päiviä tai kuukausia vuodenajasta riippuen.
Pohjois- ja etelänavalla talvella yksi yö voi kestää jopa kuusi kuukautta, mikä tunnetaan 'napayönä'. Kesällä pylväät kokevat niin sanotun keskiyön auringon, jossa vuorokausi kestää kokonaiset 24 tuntia. Joten todella, päivät eivät ole niin yksinkertaisia kuin haluamme kuvitella. Mutta verrattuna muihin aurinkokunnan planeetoihin, ajanhallinta on silti helpompaa täällä maan päällä.
Päivä Marsilla:
Monissa suhteissa Marsia voidaan kutsua myös 'Maan kaksoseksi'. Sen lisäksi, että sen pinnalla on napajääpeitteitä, vuodenaikojen vaihteluita ja vettä (vaikkakin jäässä), päivä Marsissa on melko lähellä päivää maan päällä. Pohjimmiltaan Marsilla kuluu 24 tuntia 37 minuuttia ja 22 sekuntia yhden kierroksen suorittamiseen akselinsa ympäri. Tämä tarkoittaa, että päivä Marsissa vastaa 1,025957 päivää.
Marsin kausivaihtelut, jotka johtuvat siitä, että sen aksiaalinen kallistus on samanlainen kuin Maan (25,19° verrattuna Maan 23,4°:een), ovat samankaltaisempia kuin maapallolla kokemamme syklit kuin millään muulla planeetalla. Tämän seurauksena Marsin päivissä on samanlaisia vaihteluita, kun aurinko nousee aikaisemmin ja laskee myöhemmin kesällä ja sitten päinvastoin talvella.
Vuodenaikojen vaihtelut kestävät kuitenkin kaksi kertaa pidempään Marsissa, koska Mars on kauempana Auringosta. Tämä johtaa siihen, että Marsin vuosi on noin kaksi Maan vuotta pitkä - 686,971 Maan päivää, tarkkaan ottaen, mikä vastaa 668,5991 Marsin päivää (tai solsia). Tämän seurauksena pidempiä päiviä ja öitä voidaan odottaa kestävän paljon pidempään Punaisella planeetalla. Jotain huomioitavaa tuleville siirtolaisille!
Auringonnousu Marsin Galen kraaterissa. Gale on keskellä huipulla ja kukkula keskellä, nimeltään Mt. Sharp (Aeolis Mons.)
Päivä Jupiterilla:
Ottaen huomioon sen tosiasian, että se on aurinkokunnan suurin planeetta, voisi olettaa, että päivä Jupiterilla kestää pitkään. Mutta kuten käy ilmi, Jovian päivä on virallisesti vain 9 tuntia, 55 minuuttia ja 30 sekuntia pitkä, mikä tarkoittaa, että yksittäinen päivä on hieman yli kolmanneksen Maan päivän pituudesta. Tämä johtuu kaasujättiläisen erittäin nopeasta pyörimisnopeudesta, joka on 12,6 km/s (45 300 km/h eli 28148,115 mph) päiväntasaajalla. Tämä nopea pyörimisnopeus on myös yksi syistä, miksi planeetalla on sellainen rajuja myrskyjä.
Huomaa sanan käyttövirallisesti. Koska Jupiter ei ole kiinteä kappale, sen yläilmakehä pyörii eri tavalla kuin päiväntasaaja. Periaatteessa Jupiterin napailmakehän kierto on noin 5 minuuttia pidempi kuin päiväntasaajan ilmakehän. Tämän vuoksi tähtitieteilijät käyttävät viitekehyksenä kolmea järjestelmää.
Järjestelmä I on voimassa leveysasteilta 10° pohjoista leveyttä 10° etelään, missä sen pyörimisjakso on planeetan lyhin, 9 tuntia, 50 minuuttia ja 30 sekuntia. Järjestelmä II on voimassa kaikilla leveysasteilla näiden pohjois- ja eteläpuolella; sen jakso on 9 tuntia, 55 minuuttia ja 40,6 sekuntia. Järjestelmä III vastaa planeetan magnetosfäärin pyörimistä, ja sen jaksoa käyttää IAU ja IAG määrittää Jupiterin virallisen kierron (eli 9 tuntia 44 minuuttia ja 30 sekuntia)
Jupiter ja Io vangitsemassa Auringon. Kuvan ansiot: NASA/JPL
Joten jos voisit teoriassa seistä Jupiterin pilvien huipuilla (tai mahdollisesti kelluvalla alustalla geosynkronisella kiertoradalla), todistaisit auringon nousevan alle 10 tunnin sisällä miltä tahansa leveysasteelta. Ja yhden Jovian vuoden aikana aurinko nousisi ja laskisi yhteensä noin 10 476 kertaa.
Päivä Saturnuksella:
Saturnuksen tilanne on hyvin samanlainen kuin Jupiterin. Massiivisesta koostaan huolimatta planeetan arvioitu pyörimisnopeus on 9,87 km/s (35 500 km/h eli 22058,677 mph). Sellaisenaan Saturnuksella kestää noin 10 tuntia ja 33 minuuttia yhden sivukierroksen suorittamiseen, mikä tekee yhden päivän Saturnuksella alle puolet siitä, mitä se on täällä maan päällä. Tässäkin tämä nopea ilmakehän liike johtaa joihinkin supermyrskyt , puhumattakaan kuusikulmainen kuvio planeetan pohjoisnavan ympärillä ja pyörremyrsky sen etelänavan ympärillä.
Ja kuten Jupiter, Saturnus vie aikaa kiertäessään aurinkoa. Kiertojaksolla, joka vastaa 10 759,22 Maan päivää (tai 29 4571 Maan vuotta), yksi Saturnuksen (tai kronian) vuosi kestää noin 24 491 Saturnuksen päivää. Kuitenkin, kuten Jupiter, Saturnuksen ilmakehä pyörii eri nopeudella leveysasteesta riippuen, mikä edellyttää, että tähtitieteilijät käyttävät kolmea järjestelmää eri viitekehyksellä.
Järjestelmä Ikattaa päiväntasaajan, eteläisen päiväntasaajan ja pohjoisen päiväntasaajan vyöhykkeen, ja sen ajanjakso on 10 tuntia ja 14 minuuttia.Järjestelmä IIkattaa kaikki muut Saturnuksen leveysasteet, pohjois- ja etelänapaa lukuun ottamatta, ja niille on määritetty kiertoaika 10 h 38 min 25,4 s.Järjestelmä IIIkäyttää radiolähetyksiätoMittaa Saturnuksen sisäinen pyörimisnopeus, joka tuotti pyörimisjakson 10 h 39 min 22,4 s.
Tämä Saturnukseen ja sen renkaisiin katsova muotokuva luotiin NASAn Cassini-avaruusaluksen 10. lokakuuta 2013 saamista kuvista. Kiitokset: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/G. Ugarkovic
Näiden eri järjestelmien avulla tutkijat ovat saaneet Saturnukselta erilaisia tietoja vuosien varrella. Esimerkiksi 1980-luvulta saatuja tietoja Matkustaminen 1ja2 tehtävät osoittivat, että päivä Saturnuksella oli 10 tuntia 39 minuuttia ja 24 sekuntia pitkä. Vuonna 2004 toimittamat tiedot Cassini-Huygensin avaruusluotain mittasi planeetan gravitaatiokentän, mikä antoi arvioksi 10 tuntia, 45 minuuttia ja 45 sekuntia (± 36 sekuntia).
Vuonna 2007 tutkimukset tarkistivat tätä Maa-, planeetta- ja avaruustieteiden laitos, UCLA, mikä johti nykyiseen arvioon 10 tuntia ja 33 minuuttia. Aivan kuten Jupiterin kohdalla, tarkkojen mittausten saamisen ongelma johtuu siitä, että kaasujättiläisenä Saturnuksen osat pyörivät nopeammin kuin toiset.
Päivä Uranuksella:
Kun tulemme Uranukseen, päivän pituudesta tulee hieman monimutkainen kysymys. Toisaalta planeetan sideerinen kiertoaika on 17 tuntia 14 minuuttia ja 24 sekuntia, mikä vastaa 0,71833 Maan päivää. Joten voisi sanoa, että päivä Uranuksella kestää melkein yhtä kauan kuin päivä maan päällä. Se olisi totta, ellei tämän kaasu-/jääjättiläisen äärimmäistä aksiaalista kallistusta olisi tapahtunut.
Uranuksen aksiaalinen kallistus on 97,77°, ja se kiertää Aurinkoa olennaisesti kyljellään. Tämä tarkoittaa, että joko sen pohjois- tai etelänapa on suunnattu lähes suoraan aurinkoon eri aikoina sen kiertoradalla. Kun yksi napa käy läpi 'kesää' Uranuksella, se kokee 42 vuotta jatkuvaa auringonvaloa. Kun sama napa on suunnattu poispäin Auringosta (eli uraanilainen 'talvi'), se kokee 42 vuotta jatkuvaa pimeyttä.
Uranus NASAn Voyager 2:lla. Kiitokset: NASA/JPL
Siksi voisi sanoa, että yksi päivä – auringonnoususta seuraavaan – kestää Uranuksella kokonaiset 84 vuotta! Toisin sanoen yksi Uranin päivä on yhtä paljon aikaa kuin yksi Uranin vuosi (84,0205 Maan vuotta).
Lisäksi, kuten muut kaasu-/jääjättiläiset, Uranus pyörii nopeammin tietyillä leveysasteilla. Eli vaikka planeetan kierto on 17 tuntia ja 14,5 minuuttia päiväntasaajalla, noin 60° etelään, ilmakehän näkyvät piirteet liikkuvat paljon nopeammin, tehden täyden kierroksen vain 14 tunnissa.
Päivä Neptunuksella:
Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, meillä on Neptunus. Tässäkin yksittäisen päivän mittaaminen on hieman monimutkaista. Esimerkiksi Neptunuksen sideerinen kiertoaika on noin 16 tuntia, 6 minuuttia ja 36 sekuntia (vastaa 0,6713 maapäivää). Mutta koska se on kaasu/jää jättiläinen, planeetan navat pyörivät nopeammin kuin päiväntasaaja.
Kun planeetan magneettikentän pyörimisnopeus on 16,1 tuntia, leveä päiväntasaajan vyöhyke pyörii noin 18 tunnin jaksolla. Samaan aikaan napa-alueet pyörivät nopeimmin, 12 tunnin jaksolla. Tämä differentiaalinen pyöriminen on selkein kaikista aurinkokunnan planeetoista, ja se johtaa voimakkaaseen leveystuulen leikkaukseen.
Voyager 2 -kuvien rekonstruktio, jossa näkyy Great Black spot (ylhäällä vasemmalla), Scooter (keskellä) ja Small Black Spot (alhaalla oikealla). Kiitos: NASA/JPL
Lisäksi planeetan 28,32 asteen aksiaalinen kallistus johtaa vuodenaikojen vaihteluihin, jotka ovat samanlaisia kuin Maan ja Marsin. Neptunuksen pitkä kiertoaika tarkoittaa, että vuodenajat kestävät neljäkymmentä Maan vuotta. Mutta koska sen aksiaalinen kallistus on verrattavissa Maan, päivän pituuden vaihtelu pitkän vuoden aikana ei ole enää äärimmäistä.
Kuten näet tästä pienestä aurinkokuntamme eri planeetoista koostuvasta kuvauksesta, se, mikä muodostaa päivän, riippuu täysin viitekehyksestäsi. Sen lisäksi, että se vaihtelee kyseessä olevan planeetan mukaan, on myös otettava huomioon vuodenaikojen syklit ja se, mistä planeetalla mittaukset tehdään.
Kuten Einstein tiivisti, aika on suhteessa tarkkailijaan. Inertiaviitekehyksesi perusteella sen kulku vaihtelee. Ja kun seisot muulla planeetalla kuin Maan päällä, käsityksesi päivästä ja yöstä, joka on asetettu maan aikaan (ja tietylle aikavyöhykkeelle), menee todennäköisesti melko sekaisin!
Olemme kirjoittaneet monia mielenkiintoisia artikkeleita siitä, kuinka aikaa mitataan muilla planeetoilla täällä Universe Today -sivustolla. Esimerkiksi tässä Kuinka pitkä on vuosi muilla planeetoilla? , Millä planeetalla on pisin päivä? , Venuksen pyöriminen , Kuinka pitkä on päivä Marsissa? ja Kuinka pitkä on päivä Jupiterilla? .
Jos etsit lisätietoja, käy tsekkaamassa Aurinkokuntamme osoitteessa Space.com
Astronomy Castilla on jaksoja kaikilla planeetoilla, mukaan lukien Jakso 49: Mercury , ja Jakso 95: Ihmiset Marsiin, Osa 2 – Asukkaat