Kuu – Kaikki Maan uskollisesta kiertolaisesta

Kuu on Maasta katsottuna taivaan toiseksi kirkkain kappale, mutta kuinka hyvin oikeastaan tunnet oman kuumme?

Tässä Tieteen Kuvalehden artikkelissa perehdytään perusteellisesti Maan uskolliseen seuralaiseen ja vastataan kaikkiin kysymyksiin, mitä voisit esittää Kuusta.

Saat esimerkiksi tietää, miten Kuu muodostui, kuinka kaukana se on Maasta, miksi se punertuu kuunpimennyksessä ja milloin sinne taas lähetetään ihmisiä. Vaikka kukaan ei ole vuosikymmeniin astunut Kuun pölyiselle pinnalle, 2020-luku ennakoi uutta miehitettyjen kuulentojen aikakautta.

Mikä kuu on?

Kuu, jota kutsutaan myös kiertolaiseksi, on suurehko taivaankappale, joka kiertää planeettaa, kääpiöplaneettaa, komeettaa tai asteroidia.

Kuun Maata kiertävä rata ei ole täysin pyöreä. Kun Kuu on lähinnä Maata (perigeumissa), matkaa Maahan on 356 500 kilometriä, ja sen ollessa kauimpana Maasta (apogeumissa) matkaa on 406 700 kilometriä.

Miten kuut muodostuvat?

Ei tiedetä varmasti, miten kuut yleensä ottaen muodostuvat, mutta tutkijoilla on useita teorioita, jotka vaihtelevat sen mukaan, mistä kuusta on kyse.

Jupiterin neljän suurimman kuun – niin sanottujen Galilein kuiden – arvellaan syntyneen pölypilvestä, joka jäi jäljelle Jupiterin omasta muodostumisesta.

Marsin, jolla on kaksi pientä kuuta, arvellaan vetäneen kuut puoleensa lähellä sijaitsevalta asteroidivyöhykkeeltä. Maan kuusta esitetyn teorian mukaan Kuu syntyi Maan ja Marsin kokoisen planeetan kaltaisen massan yhteentörmäyksestä.

Näin Maan kuu muodostui

Vallitseva teoria Kuun synnystä esittää, että Kuu on esihistoriallisen yhteentörmäyksen tulos.

Yhteentörmäys

Marsin kokoinen planeettaa muistuttava massa iskeytyi Maahan.

Törmäyksen jäännöksiä Maan kiertoradalla

Jäännökset kiertoradalle

Yhteentörmäyksessä syntyneet kivenkappaleet keräytyivät Maata kiertävälle radalle.

Kuu muodostui

Ajan mittaan kivenkappaleet kasautuivat kokoon ja muodostivat Kuun.

Maan kuu

Vaikka Kuu ei syntynyt yhdessä Maan kanssa, se on kiertänyt planeettaamme monia miljardeja vuosia.

Nature-tiedelehdessä julkaistun tutkimuksen mukaan kuukivien analyysi osoittaa, että Kuu ilmeisesti muodostui noin 4,51 miljardia vuotta sitten eli noin 50 miljoonaa vuotta myöhemmin kuin Aurinkokunta.

Kuu oli muodostuessaan paljon lähempänä Maata kuin nykyään.

Tutkijoiden arvion mukaan Kuu oli aluksi 24 210 kilometrin päässä Maasta. Nykyään välimatka on 384 400 kilometriä.

VIDEO: Katso Kuun etääntyvän Maasta

Tästä näet, miten lähellä Maata Kuu aikoinaan oli.

Kuun etääntyminen Maasta johtuu Kuun painovoiman ja Maan valtamerten välisestä vuorovaikutuksesta. Ilmiötä kutsutaan myös vuorovesivoimaksi, ja se on sama mekanismi, joka tuottaa meriin nousu- ja laskuveden.

Kuun painovoima vetää puoleensa Maata, mikä saa valtameret muodostamaan niin sanotun vuorovesipullistuman.

Koska Maa pyörii oman akselinsa ympäri, tämä pullistuma on aina hivenen edellä radallaan kiertävää Kuuta, mikä taas siirtää osan Maan pyörimisenergiasta Kuun kiertoliikkeeseen.

Tuloksena tästä Maan pyörimisliike hidastuu, kun taas Kuun kierto Maan ympäri kiihtyy ja rata laajenee – tarkkaan sanottuna 3,8 senttimetriä joka vuosi.

Vuorovesipullistuma näkyy Maata reunustavana sinisenä kehänä.

Maan pyörimisliikkeen ja Kuun etäisyyden keskinäisen yhteyden vuoksi vuorokausi kesti Kuun syntyaikana vain kuusi tuntia. Nykyään vuorokausi kestää 24 tuntia, ja 4,5 miljardin vuoden kuluttua, kun Kuu on paljon kauempana, vuorokauden pituus on 43 tuntia.

Teoriassa Kuu tiettynä ajankohtana irtaantuu kokonaan Maata kiertävältä radaltaan. Tutkijoiden mukaan kuitenkin Aurinko räjähtää ennen kuin kehitys ehtii niin pitkälle.

Puolikuu tummalla taustalla — © Shutterstock

Tietoja Kuusta

Synty: Tutkijoiden arvion mukaan Kuu muodostui 4,51 miljardia vuotta sitten, kun suuri planeetan kaltainen massa törmäsi Maahan.
Löytyminen: Kuu näyttää Maahan suurimmalta taivaankappaleelta, joten ihmiskunta on tuntenut sen esihistorialliselta ajalta alkaen.
Läpimitta: Kuun läpimitta on 3 476 kilometriä.
Massa: Kuun massa on 7 349 * 10²² kiloa.
Etäisyys Maasta Kuuhun: Keskimääräinen etäisyys Maan keskuksesta Kuun keskukseen on 384 400 kilometriä.
Lämpötila: Kuun keskilämpötila on –77 °C.
Kaasukehä: Kuun kaasukehä on erittäin ohut. Yleensä sanotaan, ettei sillä ole kaasukehää.
Kiertoaika: Kuun kierros Maan ympäri kestää 27,3 vuorokautta.
Kiertonopeus: Kuun keskimääräinen nopeus on 3 679 km/h.
Synodinen kiertoaika: Kuun synodinen kiertoaika on 29 vuorokautta, 12 tuntia ja 44 minuuttia. Synodinen kiertoaika on se ajanjakso, joka kuluu Kuun ilmestymiseen Maasta katsottuna samaan kohtaan taivasta suhteessa Aurinkoon, esimerkiksi kahden täydenkuun välinen ajanjakso.
Vaiheet: Kuulla on neljä vaihetta – uusikuu, kasvava kuu, täysikuu ja vähenevä kuu.

Kuu loi elämää Maahan

Sitä mukaa kuin Kuu loitontui Maasta vuorovesivoima heikentyi.

Se oli kuitenkin yhä riittävän voimakas vaikuttaakseen planeettamme kehitykseen, muun muassa elämän siirtymiseen merestä kuivalle maalle.

Nousuvesi tarkoitti nimittäin sitä, että vesi vyöryi maa-alueille ja nosti sinne mukanaan merieläimiä. Monet kuolivat, mutta miljoonien vuosien kuluessa jotkin oppivat selviytymään, ja näin ensimmäiset sammakkoeläimet ja hyönteiset alkoivat vallata kuivan maan alueita.

Vuorovesivoiman ansiosta myös maankuori ja sitä syvemmät kerrokset pysyivät jatkuvassa liikkeessä. Se taas johti siihen, että Maan ydin kuumeni entisestään.

Siksi suuri osa ytimestä on edelleen nestemäistä, ja se taas on edellytys sille, että Maalla on voimakas magneettikenttä, joka suojaa Maata avaruudesta tulevalta haitalliselta säteilyltä.

Kuun suurin merkitys on ehkä kuitenkin se, että se on vakauttanut Maan kallistuksen. Maan akselin kallistuskulma vaihtelee 22,1:n ja 24,5 asteen välillä. Vakaus riittää tuottamaan säännölliset vuodenajat.

Ilman Kuuta kallistuskulma vaihtelisi yli 45 astetta. Se aiheuttaisi niin suuria muutoksia äärilaidasta toiseen, että trooppiset alueet peittyisivät jäähän.

Ihminen ei ehkä olisi voinut syntyä ja kehittyä niin epävakaissa oloissa.

TARJOUS SINULLE: Tarkkaile Kuuta aivan läheltä

Kuuhun on 384 000 kilometriä, mutta tehokkaalla kiikarilla pääset tarkastelemaan Kuun meteoriittikraattereita ja vuoriketjuja kuin läheltä.

Saat oman kiikarin ja Tieteen Kuvalehden tilauksen VAIN 19,90 eurolla. Säästät siis 101 euroa. Napsauta tästä, niin pääset tarjoukseen.

Mistä Kuu koostuu?

Kuu koostuu – samoin kuin Maa – kuoresta, vaipasta ja ytimestä.

Ytimessä on pieni sisäydin kiinteästä raudasta, jonka lämpötila on 1 327–1 427 astetta. Korkean lämpötilan vuoksi sisäydintä ympäröi sulasta raudasta koostuva ulkoydin.

Ytimen ympärillä on vaippa. Se on noin 1 000 kilometriä paksu, ja se koostuu pääasiassa rauta- ja magnesiumpitoisista mineraaleista, kuten oliviinista ja pyrokseenista, joita on myös Maan vaipassa.

Tutkijat arvelevat, että Kuulla oli nuoruudessaan nestemäisestä magmasta koostunut vaippa, joka aiheutti vulkaanista toimintaa ja vyörytti laavaa pinnalle.

Vulkaanisen toiminnan jälkiä voidaan nähdä niin sanotuissa Kuun merissä. Kuun meret ovat Kuun pinnan suuria, tummia läiskiä, jotka voi nähdä paljain silmin täydenkuun aikaan. Niitä on alettu kutsua meriksi, koska tähtieteilijät luulivat aiemmin virheellisesti niiden olevan täynnä nestemäistä vettä.

Vaipan päällä on kuori. Se on noin 50 kilometriä paksu, ja se koostuu hapesta, piistä, magnesiumista, raudasta, kalsiumista ja alumiinista. Siinä on merkkejä myös kaliumista, titaanista, toriumista, vedystä ja uraanista.

Kuun pintaa peittää lisäksi hienojakoisesta pölystä koostuva kerros, niin sanottu regoliitti.

Regoliitti on kemiallinen yhdiste, joka muistuttaa vulkaanista tuhkaa. Kuussa käyneiden astronauttien mukaan se on hyvin tahmeaa ja se voi hengitettäessä aiheuttaa heinänuhan kaltaisia oireita.

Kuinka suuri Kuu on?

Kuun läpimitta on 3 476 kilometriä ja massa 7,35 x 10²² kiloa.

Maan läpimitta on 12 742 kilometriä ja massa 5,98 x 10²⁴ kiloa. Kuu on siis suhteellisen suuri verrattuna planeettaansa.

Miksi Kuu loistaa?

Kuu näyttää loistavan siksi, että Aurinko valaisee sitä. Kuu on, samoin kuin planeetat, tumma kappale, joka ei säteile valoa. Sen voi siis nähdä vain silloin, kun tähti valaisee sitä.

Kuun vaiheet

Kuu näkyy Maasta eri tavoin riippuen sen vaiheesta.

Kuulla on neljä vaihetta:

Uusikuu
Kasvava kuu
Täysikuu
Vähenevä kuu

Uudenkuun aikaan Kuu on Maan ja Auringon välissä. Tuolloin Kuun pimeä puoli on kääntyneenä Maata kohti.

Kuun kirkkaus on minimissään, ja koska Kuu tässä vaiheessa nousee Auringon noustessa ja laskee Auringon laskiessa, sitä on käytännössä mahdotonta nähdä Maasta paljain silmin.

Kasvavan ja vähenevän kuun vaiheessa Kuu näkyy puolikuun muotoisena, kun se taas täydenkuun aikaan loistaa aivan pyöreänä ja kokonaan Auringon valaisemana.

Joitakin kertoja vuodessa näkyy niin sanottu superkuu, jolloin täysikuu loistaa 16 prosenttia normaalia kirkkaampana.

Superkuu-ilmiö syntyy silloin, kun Kuu on täydenkuun aikaan kiertoradallaan lähinnä Maata.

Aikaa, joka Kuulta kuluu sen siirtyessä tietystä vaiheesta takaisin samaan vaiheeseen, kutsutaan synodiseksi kiertoajaksi. Se kestää 29 vuorokautta, 12 tuntia ja 44 minuuttia.

Mistä Kuu nousee?

Kuu nousee idän horisontista ja laskee läntiseen horisonttiin. Tarkka sijainti taivaalla riippuu siitä, missä kohtaa Kuu on Maata kiertävällä radallaan.

Uudenkuun aikaan Kuu nousee ja laskee yhdessä Auringon kanssa. Sen jälkeen Kuu siirtyy keskimäärin 12 astetta kohti itää joka päivä, mikä ajassa vastaa 50:tä minuuttia.

Voit siis kertoa uudenkuun jälkeisten päivien lukumäärän 50:llä saadaksesi arvion siitä, miten paljon Auringosta jäljessä Kuu on juuri nyt.

Tästä näet, mistä suunnasta Kuu nousee ja minne se laskee pohjoisella pallonpuoliskolla:

Talvi: Kuu nousee kaakosta ja laskee lounaaseen.
Kevät: Kuu nousee idästä ja laskee länteen.
Kesä: Kuu nousee koillisesta ja laskee luoteeseen.
Syksy: Kuu nousee idästä ja laskee länteen.

Kuunpimennykset

Kuunpimennys on ilmiö, joka syntyy, kun Aurinko, Maa ja Kuu ovat samalla suoralla linjalla ja Kuu liukuu kokonaan tai osittain Maan varjoon.

Kuunpimennyksiä on erilaisia sen mukaan, millä tavalla ja kuinka suurelta osin Kuu jää Maan varjoon.

Tutustu tästä erilaisiin kuunpimennyksiin.

Täydellinen kuunpimennys

Täydellisen kuunpimennyksen aikana Kuu on kokonaan Maan keilamaisessa täysvarjossa, umbrassa.

Vaikka Maa varjostaa Kuuta auringonvalolta, täydellisessä kuunpimennyksessä voi syntyä niin sanottu verikuu, jolloin normaalisti hopeankellertävä Kuu muuttuu punertavaksi.

Kuun punertuminen johtuu Rayleigh'n sironnaksi kutsutusta ilmiöstä.

Vaikka Auringon valo vaikuttaa valkoiselta, se koostuu eri väreistä, joilla on erilaiset aallonpituudet. Esimerkiksi violetilla ja sinisellä valolla on lyhyet aallonpituudet, kun taas punainen ja oranssi valo ovat pitkäaaltoisia.

Kun Auringon valo osuu Maan ilmakehään ja sen molekyyleihin, se käyttäytyy aina aallonpituuksien mukaan eri tavalla. Lyhytaaltoinen valo siroaa paljon, kun taas pitkäaaltoinen valo siroaa vain vähän.

Siten ainoastaan pitkäaaltoiset punaisen ja oranssin sävyt pääsevät tunkeutumaan ilmakehän läpi Maan täysvarjoon eli umbraan.

Tuloksena on se, että punainen valo osuu Kuuhun ja antaa sille verenpunaisen kajon.

Jos Maalla ei olisi ilmakehää, Kuu näyttäisi kuunpimennyksen aikaan täysin mustalta.

Seuraava täydellinen kuunpimennys näkyy Suomessa 7. syyskuuta 2025.
Toukokuun 16. päivänä 2022 Länsi-Euroopassa on täydellinen kuunpimennys, mutta Suomessa siitä näkyy korkeintaan hetki puolivarjopimennyksenä maan lounaisosassa.

Osittainen kuunpimennys

Osittainen kuunpimennys syntyy, kun vain osa Kuusta jää Maan keilamaisen varjon peittoon.

Osittaisessa kuunpimennyksessä varjossa oleva Kuun osa on aivan musta, kun taas loppuosa näkyy valoisana.

Siksi osittaisen kuunpimennyksen aikana saattaa vaikuttaa siltä, että joku on haukannut Kuusta palasen.

Toukokuun 16. päivänä 2022 Länsi-Euroopassa on täydellinen kuunpimennys.
Suomessa pimennys ei juuri näy, korkeintaan hetken puolivarjopimennyksenä maan lounaisosassa.

Puolivarjopimennys

Puolivarjopimennyksen aikana Kuu ei ole Maan täysvarjossa, umbrassa, vaan Maan osittaisessa varjossa, penumbrassa.

Puolivarjopimennys on muita kuunpimennyksiä huomaamattomampi, koska Kuu vain vaikuttaa vähän tummemmalta kuin yleensä.

Seuraava puolivarjopimennys näkyy Suomessa 5. toukokuuta 2023.

Kuinka pitkä matka Kuuhun on?

Matkaa Kuuhun on keskimäärin 384 400 kilometriä. Etäisyys on mitattu Maan keskipisteestä Kuun keskipisteeseen.

Kuun Maata kiertävä rata on ellipsin muotoinen. Siksi Kuun ja Maan välinen etäisyys vaihtelee sen mukaan, missä kohtaa Kuu on kiertoradallaan.

Kuun ollessa kauimmillaan Maasta välimatkaa on 406 700 kilometriä ja Kuun ollessa lähimmillään 356 500 kilometriä.

Kuuhun laskeutumiset

Heinäkuun 20. päivänä 1969 kello 22.17 Suomen aikaa yhdysvaltalaisastronautit Neil Armstrong ja Edwin Eugene ”Buzz" Aldrin laskeutuivat Kuuhun The Eagle (Kotka) -laskeutumisaluksella.

Neil Armstrong astui ensimmäisenä Kuun pinnalle. Rätisevästä suorasta lähetyksestä kuuluivat hänen tunnetuksi tulleet sanansa: "Pieni askel ihmiselle, suuri harppaus ihmiskunnalle."

Kuuhun laskeutuminen oli osa Apollo 11 -lentoa, johon osallistui myös astronautti Michael Collins. Hän jäi kuitenkin Kuun kiertoradalle toisten laskeutuessa. Kaikkiaan lento kesti kahdeksan vuorokautta, kolme tuntia ja 18 minuuttia.

Vuodesta 1969 alkaen on tehty kaikkiaan kuusi miehitettyä kuulentoa.

Montako ihmistä on käynyt Kuussa?

Kuussa on ollut kaikkiaan 12 ihmistä.

Kuussa ovat käyneet:

Neil Armstrong – Apollo 11
Buzz Aldrin – Apollo 11
Pete Conrad – Apollo 12
Alan Bean – Apollo 12
Alan Shepard – Apollo 14
Edgar Mitchell – Apollo 14
David Scott – Apollo 15
James Irwin – Apollo 15
John Young – Apollo 16
Charles Duke – Apollo 16
Eugene Cerman – Apollo 17
Harrison Schmitt – Apollo 17.

Kaikki lennot ovat kuuluneet Nasan Apollo-ohjelmaan.

Miehitettyjen kuulentojen ajankohdat:

Apollo 11: 16. heinäkuuta – 24. heinäkuuta 1969
Apollo 12: 14. marraskuuta – 24. marraskuuta 1969
Apollo 14: 31. tammikuuta – 9. helmikuuta 1971
Apollo 15: 26. heinäkuuta – 7. elokuuta 1971
Apollo 16: 16. huhtikuuta – 27. huhtikuuta 1972
Apollo 17: 7. joulukuuta – 19. joulukuuta 1972.

Apollo 13:n piti myös lentää Kuuhun, mutta laskeutumisesta jouduttiin luopumaan happisäiliön vian vuoksi. Miehistö palasi Maahan 17. huhtikuuta 1970 tehtyään kierroksen Kuun ympäri.

Kauanko matka Kuuhun kestää?

Matka Kuuhun 3 280 kilometrin tuntivauhdilla kestää noin kolme vuorokautta. Apollo 11 -lento laukaisusta Kuuhun laskeutumiseen kesti 51 tuntia 49 minuuttia.

Artemis on tulevaisuuden kuuohjelma

Kuussa ei ole käynyt ihmisiä vuoden 1972 jälkeen. Nyt Nasa aikoo lähettää karuun Kuuhumme jälleen ihmisiä, muun muassa ensimmäisen naisen ja ensimmäisen ei-valkoihoisen.

Uudet kuulennot toteutetaan Artemis-ohjelman puitteissa. Ohjelma alkaa miehittämättömällä Artemis I -lennolla, joka vie Orion-aluksen Kuun kiertoradalle.

Suunnitelman mukaan Artemis I laukaistaan matkaan joulukuussa 2021.

Seuraava lento, Artemis II, on suunniteltu syyskuulle 2023. Tuolloin astronautit lentävät kierroksen Kuun ympäri. Ja lopulta Artemis III vie ihmisiä Kuuhun syyskuussa 2024.
Nasa odottaa Artemis-ohjelman maksaneen 86 miljardia dollaria vuoden 2025 loppuun mennessä. Artemis-ohjelma ei sitä paitsi pääty Kuuhun laskeutumiseen.

Vähän pidemmällä aikavälillä on tarkoitus rakentaa kansainvälinen avaruusasema, joka kiertää Kuuta ja toimii kuumatkalaisten väliasemana.

Avaruusasema rakennetaan Yhdysvaltojen, Euroopan, Japanin ja Kanadan yhteistyönä. Kun se on paikallaan, Kuun etelänavan lähelle perustetaan kuutukikohta.

Tukikohdassa astronautit voivat oleskella pitkiäkin aikoja, kun he keräävät materiaalia sekä tekevät tieteellisiä kokeita ja tutkimusretkiä kuuautoilla.

Tuohon aikaan myös ensimmäiset eurooppalaiset astuvat Kuun kamaralle.

Montako kuuta Aurinkokunnassa on?

Aurinkokunnassamme on yli 200 kuuta. Suuri osa niistä kiertää planeettoja.

Näin paljon kuita on Aurinkokunnan planeetoilla:

Merkuriuksella ei ole yhtään kuuta.
Venuksella ei ole yhtään kuuta.
Maalla on yksi kuu.
Marsilla on kaksi kuuta: Phobos ja Deimos.
Jupiterilla on 79 kuuta. Niiden joukossa ovat neljä suurinta kuuta – Galilein kuut – nimeltään Io, Europa, Kallisto ja Ganymedes. Ganymedes on Aurinkokunnan suurin kuu ja koko Aurinkokunnan 9. suurin kappale. Neljä suurta kuuta havaitsi vuonna 1610 italialainen tähtitieteilijä Galileo Galilei – siitä niiden nimi.
Saturnuksella on 82 kuuta. Saturnuksen suurin kuu on Titan, joka on kaksi prosenttia Ganymedesta pienempi ja siten Aurinkokunnan toiseksi suurin kuu.
Uranuksella on 27 kuuta. Viiden suurimman nimet ovat Miranda, Ariel, Umbriel, Titania ja Oberon.
Neptunuksella on 14 kuuta, muun muassa Triton, joka on yhtä suuri kuin kääpiöplaneetta Pluto.

Näin paljon kuita on Aurinkokunnan kääpiöplaneetoilla:

Plutolla on viisi kuuta – Kharon, Styx, Nix, Kerberos ja Hydra.
Eriksellä on yksi kuu, Dysnomia. Dysnomia on Aurinkokunnan kaukaisin tunnettu kappale.
Haumealla on kaksi kuuta, Namaka ja Hi'iaka.
Makemakella on vain yksi tunnettu kuu. Sen virallinen nimi on S/2015 (136472) 1, mutta se tunnetaan lempinimellä MK2.
Ceres on Aurinkokunnan ainoa kääpiöplaneetta, jolla ei ole yhtään kuuta.

Loput Aurinkokunnan kuut kiertävät muita taivaankappaleita. Esimerkiksi 243 Ida -asteroidilla on läpimitaltaan vain 1,6-kilometrinen kuu Dactyl.

Kuu – Kaikki, mitä sinun tulee tietää Maan uskollisesta kiertolaisesta