Jupiterin ja Saturnuksen oppositiot

Teksti Kari A. Kuure

Aurinkokuntamme planeettojen havaittavuus on yleensä parhain opposition läheisyydessä. Opposition aikaan planeetat ovat vastakkaisella puolella taivasta kuin Aurinko ja näin ne näkyvät yleensä koko yön. Oppositionaikainen havaintoikkuna jatkuu oppositiohetken molemmin puolin usein jopa kuukausia, joten sääkään ei yleensä tuota ongelmia planeettojen havaittavuudelle. Näin pitkään ajanjaksoon sisältyy aina selkeitä öitä, jolloin havaintoja voi tehdä.

Ulkoplaneetat joutuvan noin kerran vuodessa oppositioon. Mars on kuitenkin poikkeus, sillä sen oppositio toistuu noin 26 kuukauden välein. Opposition aikaan planeetat ovat yleensä hyvin havaittavissa, kun taas konjunktiossa ollessaan ne ovat horisontin yläpuolella vain päivällä ja hyvin huonosti havaittavissa. Piirros © Kari A. Kuure.

 

Oppositiot eivät kuitenkaan ole aina samanlaisia, vaan niissä on suuria eroja havaittavuuden ja erotuskyvyn kannalta tarkasteltuna. Planeettojen ollessa korkealla taivaalla, ne ovat yleensä suhteellisen helposti havaittavissa. Planeettojen näennäinen koko vaihtelee sen mukaan, kuinka kaukana planeetat ovat opposition aikana? Lähempänä ollessaan niissä näkyy paljon yksityiskohtia, mutta jos ne ovat kaukana, yksityiskohtien määrä on selvästi vähäisempi.

Jupiterin oppositiot

Jupiterin sideerinen kiertoaika on 11,8565 vuotta (4 330,60 vrk). Tässä ajassa planeetta kiertää Auringon kerran tähtien suhteen. Maapallo on lähempänä Aurinko ja kiertoliikkeen kulmanopeus on siis paljon suurempi kuin Jupiterin. Tästä syystä maapallo saavuttaa Jupiterin jokaisella kierroksella ja ovat samassa keskinäisessä asemassa tietyin väliajoin. Planeetan kiertoaikaa maapallon suhteen nimetään synodiseksi kiertoajaksi, joka on Jupiterilla keskimäärin 398,9 vrk. Pientä vaihtelua synodisessa kiertoajassa aiheuttaa se, että molemmat planeetat ovat hieman soikeilla radoilla ja ratanopeus vaihtelee riippuen siitä missä kohdassa rataa kulloinkin ollaan.

Synodinen kiertoaika kertoo myös sen, milloin suunnilleen seuraava oppositio tapahtuu. Jälleen ratojen soikeus määrittää sen todellisen opposition ajankohdan.

Tarkastellaanpa hieman oppositioita lukuina. Oheinen taulukko kertoo monia asioita opposition ajankohdan lisäksi eri vuosina.

 

Etäisyys sarakkeessa on Jupiterin oppositionaikainen etäisyys maapallosta astronomisina yksikköinä. Pintapuolinen tarkastelu osoittaa etäisyyden vaihtelevan 3,953 – 4,449 au välillä. Ero lyhyimmän ja pisimmän etäisyyden välillä on noin 0,5 au eli 74,2 miljoonaa km. Tällä erolla on merkitystä mm. sille, kuinka suurena Jupiter näkyy oppositiossa. Vuonna 2022 etäisyys on lyhin, jolloin Jupiter näkyy parhaimmillaan 49,9 kaarisekunnin kokoisena. Vuonna 2029 etäisyys on pisin, jolloin Jupiter näkyy 44,3 kaarisekunnin kokoisena, ero on siis yli 5 kaarisekuntia. Kaarisekunteina ero ei ole niinkään suuri kuin prosentteina, sillä etäisimmän opposition aikaan Jupiter on yli 10 % pienempi kuin lähimmän opposition aikaan.

Planeetan näennäinen koko vaihtelee sen etäisyyden mukana. Mitä kauempana kohde on sitä pienemmältä se näyttää. Vaikka etäisyys vaihteleekin kohtuullisen paljon, näennäisen koon vaihtelu on noin 4 kaarisekuntia. Se on edelleen se sama 10 %, mutta koska Molemmat palaneetat (Jupiter ja Saturnus) näkyvät meille suhteellisen suurina, näennäisen koon vaihtelulla ei ole merkittävää roolia näiden planeettojen havaittavuudessa.

Sama koskee myös kirkkautta. Molemmat planeetat ovat riittävän kirkkaita näkyäkseen taivaalta jopa valosaasteisilla alueilla, joten valomäärän vaihtelu ei yleensä haittaa havaintoja. Jupiterilla kirkkauden vaihtelu on vähäisempää kuin Saturnuksella. Mutta ilmakehä verottaa oman osansa tähtitaivaan kirkkaudesta. Lähellä horisonttia, ilmakehään imeytynyt valo (ekstinktio) voi olla jopa 1,5^m. Näin suurella kirkkauden vähenemisellä on jo merkitystä esimerkiksi valotusaikoihin, sitä enemmän mitä matalammalla kohteet ovat. Lyhimmät valotusajat saavutetaan, kun opposition aikaa planeetat ovat korkealla taivaalla.

 

Korkeus

Tärkein tekijä planeettojen havaittavuuden kannalta on ekvatoriaalisen koordinaatiston deklinaatio (korkeus). Jos deklinaatio on pieni tai jopa eteläisellä tähtitaivaalla, planeettojen havaittavuus on huono, sillä silloin planeetat nousevat vain vähän horisontin yläpuolelle Suomessa.  Tämä korostuu erityisesti Jupiterilla ja Saturnuksella, koska molempien planeettojen radan eteläisin kohta (dekl. > -22°) sijaitsee aika pitkällä eteläisellä taivaalla. Näin ollen tällaisina ajankohtia planeetat nousevat vain parhaimmillaan noin 5,5° horisontin yläpuolelle. Se on yleensä liian matala korkeus niin kuvan laadun kuin horisontissa esiintyvän pilvisyyden näkemäesteen vuoksi.

Oheisessa taulukossa ei ole merkitty suurinta korkeutta horisontista. Se on kuitenkin helppo laskea, jopa päässälaskuna. Tarvitset deklinaation lisäksi vain tiedon maantieteellisestä sijainnistasi, esimerkiksi Tampereen leveys on noin 61,5°. Vähennät sen 90°:sta, jolloin tuloksena on 28,5°. Tämä luku on taivaanekvaattorin korkeus horisontista. Nyt kun tunnet kohteen deklinaation, niin lisäät sen (etumerkkeineen) tähän lukuun, jolloin tuloksena on kohteen suurin korkeus.

Esimerkki 1: Vuonna 2024 opposition aikainen deklinaatio on hieman enemmän kuin 22°. Lasketaan vain puolen asteen tarkkuudella, joka yleensä on riittävä. Tällöin oppositiossa Jupiter suurin korkeus horisontista on 28,5 + 22 = 50,5°. Myös seuraava vuoden 2026 oppositio on erityisen korkealla taivaalla näkyvissä.

Esimerkki 2: Vuonna 2031 opposition aikainen deklinaatio on melkein -23°. Lisätään tämä luku 28,5°, jolloin saadaan 5,5°. Näin ollen tämä oppositio ei ole mitenkään edullinen tai hyvä havaintojen kannalta Jupiterin pysytellessä hyvin matalalla korkeimmillaankin ollessaan.

 

Saturnuksen oppositiot

Suurimmaksi osaksi se, mitä kirjoitin Jupiterin kohdalla, pätee myös Saturnuksen oppositioihin. Hitaasta kiertoajasta johtuen Saturnuksen oppositio voi toistua perättäisten vuosien samassa kuukaudessa kaksi tai kolme kertaa, kuten oheisesta taulukosta selvenee.

 

Saturnuksen ilmoitettu kirkkaus on kokonaiskirkkaus, johon vaikuttaa meille näkyvä renkaiden kallistuskulma. Noin 14,7 vuoden välein näemme renkaat yhden tai kolme kertaa sivulta, jolloin muutaman vuorokauden ajat renkaat eivät ole havaittavissa lainkaan ainakaan pienellä suurennuksella. Renkaiden avautumiskulma vaikuttaa Saturnuksen kirkkauteen ja karkea kirkkauden modulaatio on havaittavissa myös tässä taulukossa. Esimerkiksi vuonna 2025 renkaat näkyvät lähes sivulta, jolloin opposition aikainen kirkkaus on 0,1 – 0,2^m pienempi kuin edellisinä tai seuraavina vuosina.

Renkaat

Renkaiden avautumiskulma on pienin 23.3.2025. Valitettavasti tähän aikaan Saturnus on horisontin yläpuolella päiväaikaan, eikä näin ollen ole havaittavissa. Mutta tilanne toistuu lähes samanlaisena joulukuun alussa, jolloin Saturnus näkyy iltataivaalla. Tällöin renkaiden avautumiskulma on hyvin pieni, vaikka emme täysin sivulta niitä katselekaan. Tämä jälkeen renkaat näyttävät katoavan 15.10.2038, 1.4.2039, ja 9.7.2039 Suomen kalenterin mukaan. Havaintotarkkuuden rajoissa renkaat voivat olla näkymättömiä muutaman vuorokauden ajan. Rengastason ylitys kolme kertaa muutaman kuukauden välein tapahtuu lähellä oppositiota, jolloin ainakin osa ylityksistä on havaittavissa. Vain kerran tapahtuva ylitys tapahtuu silloin kun Saturnus näkyy lähellä Aurinkoa ja on näin ollen hyvin vaikeasti havaittavissa.

Vastaavasti renkaat ovat täysin avoinna kaksi kertaa Saturnuksen yhden sideerisen kierroksen aikana, jonka pituus on 29,42 vuotta. Suurin avautumiskulma on 26,7°.

Seuraavan kerran avautumiskulma on mahdollisimman suuri vuosina 2031 – 2032, jolloin näemme renkaat eteläsuunnasta. Pohjoispuolelta näemme renkaat vuosina 2045 – 2046 suurimman avautumiskulman aikaan.