 |
| Aurinkokellon ja kompassin yhdysrakenteinen matkamiehen opas. Kuva Alnilam Oy. |
Leif
Lindblad
Harvemmin kai tulee ajatelleeksi, että aika ja ajan mittaaminen
tavallaan ovat tähtitiedettä. Me seuraamme ajan etenemistä tavallisesti
rannekellosta, mutta ”ennen vanhaan” ihmiset käyttivät siihen aurinkokelloa,
jota nykyään käytämme lähinnä pihan koristeena.
Kun ihminen esimerkiksi Tampereella katsoo aurinkokelloa, joutuu hän yleensä
ihmettelemään, mitä ihmeen aikaa se oikein näyttää? Ainakaan se ei ole
lähellekään sitä, mitä rannekellomme näyttää.
Siihen on syynsä – tai oikeammin kaksi - maapallon radan soikeus ja
Tampereen sijainti Suomessa.
Käsityksemme vuorokauden etenemisestä on sitoutunut Auringon – ei kellon
mukaan. Kello on melko ”myöhäinen”
keksintö, kun taas ihmiset varhaisista ajoista lähtien ovat seuranneet ajan
kulkua Auringon liikkeiden mukaan.
Ensimmäinen
keino ajan mittaamisessa lienee ollut oman varjon pituuden arviointi. Lyhyt varjo merkitsi, että Aurinko oli
korkealla ja mitä pitemmäksi varjo päivän mittaan venyi, sitä lähemmäksi iltaa
aika eteni. Myöhemmin kai iskettiin
paalu maahan ja ympärille piirrettiin sopivin välein renkaita kertomaan varjon
pituudesta ja ajan etenemisestä eri ajankohtina. Oletetaan, että myös obeliskia on käytetty
tähän tarkoitukseen.
Mekaaninen kello, sellaisena kuin me sen tunnemme, on 1200-luvulta,
joskin on olemassa merkintöjä aikaisemmista ajanmittauskoneistoista. Niistä ei kuitenkaan ole säilynyt tietoa
siitä, miten ne ovat toimineet. Kun mekaaninen kello otettiin
käyttöön, ilmeni myös uusi ongelma: kello näytti kyllä ajan, niin tarkasti kuin
kello siihen aikaan pystyttiin rakentamaan, mutta aika poikkesi aurinkoajasta.
Vika ei ollut kellossa, vaan Aurinko oli se, joka ei pysynyt ajassa: joskus
se edisti, toisinaan se jätätti.! Aurinkohan
ei itse asiassa liiku mihinkään vaan pysyy paikallaan, suhteessa aurinkokuntaamme. Maapallo on tässä liikkuva osapuoli ja saa
pyörähtäessään Auringon näennäisesti kiertämään ympärillämme kerran
vuorokaudessa. Lisäksi
maapallon täysi pyörähdys (360°) ei ole yhtä kuin vuorokautemme,
sillä kun maapallo on pyörähtänyt yhden täyden kierroksen tähtien suhteen, on
se myös siirtynyt radallaan niin paljon, että Aurinko seuraavana päivänä ei ole
vielä samassa suunnassa. Maapallon pitää
jatkaa pyörähdystään jonkin verran, ennen kuin Aurinko on taas etelässä ja
vuorokausi on täysi. Kuinka paljon pyörähdyksen on
jatkuttava, riippuu siitä, missä kohtaa rataansa maapallo sillä hetkellä on;
siis mitä vuodenaikaa elämme.
Kuten tunnettua, maapallon rata on ellipsi. Se on tosin miltei ympyrän muotoinen mutta
silti niin soikea, että maapallon nopeus radalla vaihtelee (Keplerin toinen
laki, 1609). Kun maapallo on perihelissä, (lähimpänä Aurinkoa
pohjoisen pallonpuoliskon talviaikaan) on vauhti ”kova” ja maapallo ehtii radallaan
kauas edellisen päivän positiosta.
Maapallon pitää pyörähtää 61’ (yhden asteen ja kaariminuutin) yli täyden
kierroksen, jotta vuorokausi täyttyisi.
Kun meillä on kesä, on Maa aphelissä
(kauimpana Auringosta) ja lisäpyörähdys on ”vain” 57’. Erohan ei vaikuta suurelta mutta se riittää
aiheuttamaan sen, että aurinkovuorokauden pituus vaihtelee vuoden aikana.
Vuorokautemme on mitoitettu keskiyöstä seuraavaan keskiyöhön ja sovittu
24 tunnin mittaiseksi. Sideerinen
vuorokausi (maapallon täysi pyörähdys suhteessa taustatähtiin) on 23 tunnin
56 minuutin ja noin 4 sekunnin mittainen.
Ero, keskimäärin 4 minuuttia, riippuu sitten e.m. vuodenajasta. Kellomme näyttää aina tasan 24 tunnin
vuorokausia koska kello ei pysty ottamaan huomioon muutokset vuorokauden
pituudessa. Tai ei pystynyt kun se
keksittiin – nykyaikaisin tietokonein asia tuskin olisi ongelma, mutta nyt on myöhäistä
muuttaa sitä asiaa. Näin saadaan
vaihtuva ero aurinkokellon ja mekaanisen kellon ajannäyttöjen välille, jota
tähtitieteilijät kutsuvat ajantasaukseksi
(Equation of Time). Aurinkokello voi, kullakin aikameridiaanilla,
olla kellon näyttämää aikaa maksimissaan 17 minuuttia edellä tai 14 minuuttia
jäljessä (2000-luvulla; pitkällä tähtäimellä nämäkin arvot muuttuvat).
Suomessa käytetään paikallista vyöhykeaikaa. Maapallo on jaettu 24 aikavyöhykkeeseen
joiden välillä on yhden tunnin aikaero.
Jotta yhden valtakunnan sisällä ei normaalisti tarvittaisi useita eri
kellonaikoja (kuten tarvitaan suurten itä-länsietäisyyksien maissa, Venäjällä
ja Pohjois-Amerikassa) noudattavat vyöhykkeet yleensä valtakuntien rajoja,
mutta muuten rajat vaihtuvat karkeasti 15 asteen välein.
 |
| Jos Aurinko etenisi vuoden aikana tasaisesti, Suomen aika olisi 12 aina kun Aurinko saavuttaa meridiaanin 30° E. Tasan 25 minuuttia myöhemmin Aurinko on saavuttanut 6° 15´ lännempänä olevan Tampereen Hämeensillan (23° 45’E), jolloin siellä oleva aurinkokello näyttäisi keskipäivää. Aurinkohan liikkuu Tampereen leveysasteella idästä länteen vauhdilla 221 m/s (cos 60° 31’), joten tarkat sekunnit, jolloin Aurinko on etelässä, riippuvat hieman katselijan paikasta Tampereella. |
Suomen vyöhykeaika (normaaliaika) perustuu 30. itäiseen pituusasteeseen,
joka on Suomen aikameridiaani ja kulkee karkeasti Lieksan läpi,
Itä-Suomessa. Se on kaksi tuntia edellä
UTC-aikaa (Universal Time, Coordinated, jota
aikaisemmin kutsuttiin GMT:ksi, Greenwich Mean Time). Aurinko ei kuitenkaan välitä meidän
aikavyöhykkeistämme vaan liukuu portaattomasti eteenpäin. 30. itäisen pituusasteen ja Tampereen Ursan tähtitornin
(23° 47,76´E) välillä on 24 minuutin ja 47 sekunnin aikaero. Aurinko on siis vähän alle 25 minuuttia
myöhemmin tähtitornin meridiaanissa kuin Lieksassa ja torniin asennettu aurinkokello
näyttäisi keskipäivää saman verran myöhemmin, kun taas kellomme näyttää
keskipäivää Lieksan aurinkoajan mukaan.
Aikaero olisi tietysti kompensoitavissa kääntämällä aurinkokellon
osoitinnuoli vähän länteen tosipohjoisesta mutta Auringon vaihteleva nopeus
aiheuttaisi sen, että aurinkokello olisi jotakuinkin päivittäin suunnattava
uudestaan. Tämän lisäksi on otettava huomioon kesäajan yksi tunti, kun aurinkokelloa
suuntaamme. Jos suuntaamiseen käytämme
kompassia, on paikallinen eranto huomioitava, sillä sekin vaikuttaa ajan
näyttöön ja sehän muuttuu hitaasti ajan myötä (vuonna 1980 se oli Näsinselällä 3° E, kun se nyt ( vuoden 2021 alussa (toimitus)) on luokkaa 9° E).
 |
| Mielenkiintoinen puiston aurinkokello, jossa on otettu huomioon Auringon näennäisestä vuotuisesta liikkeestä (analemma) aiheutunut ajantasaus. Kuva Wikimedia Commons. |
Helmikuussa voi ”kompensoimaton” aurinkokello Tampereella näyttää aikaa,
joka on peräti 39 minuuttia kellonaikaa jäljessä (17 min ajantasausta + 25 min
aikaeroa aikameridiaaniin). Vähän
myöhemmin keväällä, kun ajantasaus on muuttunut jonkin verran pienemmäksi
lukemaksi, mutta olemme siirtyneet kesäaikaan, on aurinkokello 1 tunnin ja 30
minuuttia jäljessä virallista Suomen aikaa.
Marraskuun alkupuolella (siirryttyämme taas normaaliaikaan) samassa
paikassa Aurinko voi kulkea 8 minuuttia kelloa edellä. Laske näistä sitten aika jonakin tiettynä
päivänä ja määrätyssä paikassa Tampereella.
Ehkä on parempi, että jätämme aurinkokellon edelleen pihan koristeeksi,
sillä ajanhan saamme nykyään helposti vaikkapa kännykästä.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti