Taivaan värit.

Maakansa 87, 31.7.1919


Onko aurinko sininen? Kuinka ihminen on päässyt taivaan ihanuuksien perille?

(Kirj. Arthur Holmes.)

Kuka luonnonystävä väsyisi ihailemaan taivaan ja pilvien ainiaan vaihtelevia ilmiöitä, auringon nousuja ja laskuja, ja huomaamaan niissä mielenkiinnon aihetta? Mutta Ruskin, kuulu kaunotieteilijä, siitä huolimatta oli oikeassa valituksineen, että ihmiset yleensä niin kumman vähän taivaasta tietävät. Kuinka moni niistä jotka kalseillaan syventyvät taivaan kirkkaaseen ihanuuteen, voisi selittää syyn taivaankannen hehkuvaan sineen tai lännen taivaan uhkuviin ruskoihin ja kullan väreihin auringon mailleen vaipuessa?

Taivaan sini oli kauan ilmatieteen ratkaisemattomia arvoituksia. Mistä syystä ilmakehä, läpikuultavani, värittömäin kaasujen seos, näyttää siniseltä?  Jotkut aikaisemmat tutkijat kielsivät sen luontaisen värittömyyden ja väittivät vahvojen ilmakerrosten todenteolla olevan luonnostaan sinisiä. Mutta jos niin olisi ja maata siis ympäröisi sininen kaasuvaippa, niin olisi tämä väri tietysti tummin laskevaa aurinkoa kohti katsottaissa, siliä silloin valo kulkisi vahvimman ilmakerroksen läpi. Ja etäiset lumipeitteiset vuoret näyttäisivät niinikään sinisiltä niille lankeavaa sinistä valoa heijastaessaan.

Todenteolla ne auringonsäteet, jotka valavat rusotuksiaan vuoristojen lumelle ja kultaavat pilviaaltojen reunat, ovat päinvastoin niitä, jotka jäävät, kun päiväsydämen sinitaivas on lakannut väriin vaikuttamasta.

Ilmakehässä täytyy olla jotain, joka hajoittaa auringonsateet. Muutoin meitä ympäröisi äärettömän avaruuden musta ja maailma muuttuisi aivan pimeäksi heti auringon laskettua. Hämärä ei meissä saisi virittää iltahetken runollisia mielialoja, eivätkä jälkiruskot hurmata taiteilijan silmää, sillä ei kumpiakaan olisi olemassa. Virgilius ei olisi voinut koskaan kuvata taivasta "eetterikaarroksi, joka on täpö täynnään ainaista vaihtelua aamun purppuraisesta sarastuksesta aina ruskottavan auringonlaskun viimeisiin hehkuviin säteihin".

Jo sangen varhain lausuttiin julki se otaksuma, että ne ilmakehän pienet hiukkaset, jotka silmiimme lähettävät taivaan loistavia värejä, ovat pieniä vesikuplia. Auringonpaisteessa häälyvän saippuakuplan värit, jalon opalin tai kiillotetun simpukankuoren hohtava kauneus, samoin kuin ohuen öljykalvonkin kirkkaat värit johtuvat väriä heijastavan aineen ohuudesta, ne eivät johdu niiden omasta varsinaisesta väristä. Mutta miten voisi ilmassa muodostua ja pysyä ohuita vesikalvoja? Otaksuma ei näytä pitävän paikkaansa, sillä taivaan sini on aivan toisenlaista väriä kuin ne puolenkymmentä sinenvivahdusta, jotka syntyvät kuplan moiekylikimpussa.

Englantilainen fysiikan tutkija, professori Tyndall, oli ensimäinen, joka menestyksellä jäljensi taivaan värin, ja lordi Rayleigh selitti ilmiön hienon rakenteen. Vesikuplia ei tarvita, pienet värittömät hiukkaset riittävät. Yhdentekevää on mitä ainetta ne ovat. Hienot maasta ilmaan kohonneet tomuhiukkaset, pienen pienet, tulivuoren kidasta ilmaan hajonneet laavapisarat, myrskyn merestä pieksämät suolakiteet, vähäiset vesipisarat, joita höyry ilmassa tiivistvessään muodostaa, lentotähtien palamisesta niiden ilmakehän läpi kiitäessä syntynyt pöly, vieläpä ilman kaasumolekylitkin, kaikki ne saavat aikaan samat väri-ilmiöt. Hyvin pieni koko, ettei hiukkasta mikroskoopillakaan erota, on ainoa ehto taivaan sinen muodostumiseen.

Tyndall rakensi keinotekoisen taivaan siten, että hän laski valoi säteen tunkeutumaan putken läpi, jossa oli puhdistettua ilmaa ja siihen sekotettuna vähän allylijodidihöyryä ja suolahappoa. Vahaan aikaan ei näkynyt mitään, mutta kun höyry vähitellen valon vaikutuksesta tiivistyi ja molekylit yhtyivät pieniksi, ei miljonasosaa tuumaakaan vahvoiksi hiukkasiksi, muodostaen putken sisään ohuen pilven, niin alkoi vähitellen näkyä hentoa siniväriä, ja hiukkasten yhä tiivistyessä muodostui lopulta loistava atsurisini, joka "veti vertoja Italian syvimmälle ja puhtaimmalle taivaalle, ellei sitä voittanutkin".

Pian pilvi sakeni karkeammaksi, hiukkaset eivät enää heijastaneet vain siniväriä, vaan pienen tekotaivaan kirkas sini alkoi haalistua, kunnes vaaleahko sumuharso sen peitti.

Tämä kaunis koe saa selityksensä näkyväin valonsäteiden aaltopituuksien suhteista putkessa häälyvien hiukkasten kokoon.

Aavalla merellä hyppelevä korkki ei kykene vastustamaan suuria aaltoja. Se nousee ja laskee veden liikunnon mukaan ja aallot jatkavat matkaansa mitään välittämättä siitä. Mutta hyvin pientä karetta korkki vastustaa sangen tehokkaasti, kareaallot taittuvat korkin kylkiä vastaan ja tämä ottaa vastaan niiden voiman, heiluen jonkun verran puolesta toiseen. Alkuperäisen kareen sijasta korkki alkaa kyljistään lähetellä joka taholle pieniä aaltosia. Jos nyt kuvittelemme vesiaaltojen sijasta eetteriaaltoja ja korkin sijasta niin pieniä hiukkasia, että niitä on mahdoton mikroskoopillakaan nähdä, niin käsitämme sinivärin synnyn. Punaiset valoaallot, jotka ovat paljon pitemmät, kiitävät häiriytymättä ohi, sillä hiukkanen on liian pieni, voidakseen niitä syrjään kääntää. Toinen on lyhempien, siniväriä vastaavien aaltojen laita. Kohdatessaan hiukkaset kyljet ne ponnahtavat siitä takaisin yhä laajenevassa piirissä, samoin kuin vesiaallot kiven putoamakohdan ympäriltä.

Koeputkessa höyryyn lankeava valkoinen valo alussa kulkee sen läpi hajoamatta ja putki näyttää; olevan tyhjä.  Valoisaa pilveä, joka tavallisesti osottaa valonsäteen lietä pimeässä huoneessa, ei vielä ole ilmestynyt, hiukkaset kun ovat liian pieniä poikkeuttamaan suunnastaan lyhyimpiäkään valoaaltoja. Verkalleen kasvaessaan hiukkaset sitten käyvät sen kokoisiksi, että ne hajoittavät vain sinisiä valonsäteitä. Mutta pian alkaa näkyä vaikeahkoa värivivahdusta ja tämä ilmaisee hiukkasten kasvaneen niin suuriksi, etteivät siniset valoaallot enää niihin takerru, vaan niiden hajoittamassa valossa on nyt kaikkia säteitä sinisestä keltaiseen saakka.

Jos katselemme taivasta, niin ei silmiimme tuleva valo ole semmoista tavallista auringonvaloa kuin kuun heijastama. Auringonsäteet ilmakehämme ylimpien kerroksien läpi kulkiessaan kohtaavat niissä äärettömät määrät pienen pieniä tomuhiukkasia, kulen jo mainitsimme, ja näiden vaikutuksesta siniset valonsäteet suuntautuvat pois ja  poikkeavat likimäärin suorakulmaisesti sivulle päin valon varsinaisesta suunnasta. Siinä syy, miksi se valo, joka meille tulee suoraan taivaan keskustasta, on hyvin rikasta sinisistä säteistä ja niissä säteissä taas, jotka kulkevat suoraan ilmakehän kautta, punaiset ovat voitolia. Samalla tavalla etäisen auteren sininen väri tuntu tai savukkeen kiertelevä savu saa epämääräiset vilahduksensa. Maidon ja veden sekoituksen haalea sinervä väri ja kalkkipitoisen joen syvä atsuri johtuvat samasta syystä.

Ilmakehän alemmissa kerroksissa häälyvistä tomuhiukkasista on osa verraten karkeita, ja siniseen hajaväriin sen vuoksi sekaantuu heijastunutta valkoista valoa. Siitä syystä taivaan väri ilman rannan puolessa on vaaleampi kuin keskitaivaalla. Silmään tuleva valo on enemmän matkaa kulkenut alempien tomuisten ilmakerrosten läpi ja taivaan navan syvä siniväri on johonkin määrään samentunut vaaleahkon harson vaikutuksesta.

Jos katsomme likimain vasten aurinkoa, suoraan aurinkoon älköön kenkään katselko, joka tahtoo näön lahjan säilyttää niin on näkösuuntamme likimain saman suuntainen kuin auringon säteet, jonka vuoksi näemme suhteellisesti vähän sinistä. Tämä johtaa mieleen omituisen tosiasian. Minkä vuoksi aurinko ensinkään näyttää valkoiselta, jos sen valo ilmakehässä menettää siniset säteensä? Jos edellä mainitut päätelmämme pitävät paikkansa, niin ei meille suoraan tulevan auringonvalon pitäisi olla valkoista, vaan punertavaa. Tästä meidän on tekeminen se johtopäätös, että jos näkisimme auringon ilmakehämme ulkopuolelta, niin se olisi sininen. Valkoiselta se näyttää vasta sitten, kun ilmakehä äärettömän pienine tomuhiukkasineen on siitä vuodattanut pois liiat siniset säteet.

Kun näemme auringon taivaan rannalla, niin sen kehä on keilervä tai punertava väriltään. Sen säteistä ovat silloin hävinneet paitsi liikasineä nekin siniset säteet, jotka ovat välttämättömät valkoisen valon muodostamiseen, sillä ilta-auringon säteitten täytyy kulkea, ennenkuin silmäämme saapuvat, paljon paksumman ilmakerroksen läpi kuin auringon ollessa korkealla taivaalla.

Olemme jo huomauttaneet, että ilmakaasujen molekylitkin voivat pidättää sinisiä valoaaltoja ja hajoittaa niitä. Vuorten kiipeejät sanovat, että taivaan väri korkeimmilla kukkuloilla on syvää indigoa ja 6000 metriä korkeammalla sen valoisuus on niin vähäinen, että se näyttää mtlkein mustalta. Tämä syvä puhdas väri on ilmakehän itsensä synnättämä

Hämmästyttävimpiä seurauksia lordi Rayleighin teoriasta, että valo molekyylienkin vaikutuksesta hajaantuu, on molekylien luvun laskeminen tunnetussa ilmamäärässä. Koska teoria tyydyttävällä tavalla selittää taivaan omituiset valoilmiöt, niin on laskettu, että jokainen kuutiosenttimetri ilmaa (tai mitä muuta kaasua tahansa) normaalissa lämpötilassa ja normaalin paineen alaisena sisältää 25 miljoonaa miljoonaa miljoonaa molekyliä (25x10¹⁸). Tämä luku, jota sanotaan Avogadron konstantiksi eli vakioksi, on taskettu monella muullakin tavalla. Rutherford ja Geiger ovat suoraan laskeneet, montako atomia radiumi määräajassa itsestään poistaa, ja mitattuaan sitten tästä keräytyneen heliumikaasun määrän, he saattoivat suoraan todistaa, että jokaisessa kuutiosentimetrissä oli 27 miljoonaa miljoonaa miljoonaa molekylia (27x10¹⁸). Eikö tämä ole kaunopuhelias todistus nykyaikaisen fysiikan erinomaisesta tarkkuudesta! Kahdesta niin etäisestä ilmiöstä kuin taivaan väristä ja radioaktiivisuudesta voidaan hämmästyttävän yhtäpitävästi johtaa Avogadron vakio - luku niin suuri, että se itsessään on aivan käsittämätön.

Nyt meille selviää, miksi lännen alempi ilmanrata käy niin hehkuvan karmosinipunaiseksi auringon laskettua näkymättömiin. Katsojan silmään tulevat vain ne säteet, jotka ovat kulkeneet hyvin pitkältä vaakasuoraan ilmakehän kautta ja sen vuoksi ovat menettäneet siniset valoaallot. Jos katsomme auringon laskun valoaaltojen poikki, niin näemme etäisillä vaaroilla kuin harsottua sinistä auteretta. Päämme päällä, jossa ruskosäteet kulkevat vaakasuoraan ja näkymättöminä, siniset säteet yhä vieläkin poikkeavat maata kohti ja taivas on sininen, paitsi missä ylimmät pilvet ovat saaneet auringonlaskun kullat ja rusotukset pinnalleen.

Auringon laskiessa ilman rannan alle värihehku suuresti lisääntyy ja se luo loistettaan pilviin ja etäisiin, lumen peittämän vuoriin. Näkymättömiin vaipuneen auringon yläpuolelle leviää jälkihehku, keskellä ala hopean valkoista ja tästä ylöspäin peräkkäin vyöhyke meripihkan ruskeata ja sitrunan keltaista, herkkiä ruusunpunan ja purppuran häiveitä ja lopulta edistyvän hämärän pimenevää sineä. Auringonlaskun pohjois- ja eteläpuolella hehkuvat keltavärit rajoittuvat läpikuultaviin viheriöihin ja nämä vihdoin siniseen. Pohjoisissa maissa ovat vallitsevat värit etenkin kylmällä, kuivalla säällä keltaisen ja viheriän pehmeitä herkkiä vivahduksia, jotka huomaamatta sulautuvat keskitaivaan rannattomaan sineen. Tropiikissa ja myrskyvyöhykkeiden etenevillä rintamilla pohjoisilla  leveyksillä ovat uhkaavat vihaiset taivaat kultaisine kellanpaluineen ja kolkkoine punahehkuilleen yleisempiä. Turner, kuulu englantilainen taiteilija, oli mestari esittämään myrskyisen lännen taivaan uhkuvaa kauneutta sulavine kultineen, veripunaisine hehkuineen ja palavine ruskopilvhieen.

Ensimäinen ruskotus vähitellen käy kirkkaammaksi ja kirkkaammaksi, kunnes aurinko on nelisen astetta taivaanrannan alla. Tämän jälkeen se alkaa kalveta ja lopulta kokonaan katoaa, auringon vaivuttua vielä moniaita asteita syvemmälle. Hyvin kirkkaalla ja kuivalla säällä voi lyhyen ajan nähdä toisen jälkihehkun, heikon ruusunvärisen tai purppuraisen valokehän, jonka synty on ilmakehän ylemmissä kerroksissa, maan varjon ja sen aikaansaaman hämärän yläpuolella. Samanlaisia ruskotuksia näkyy auringon nousun edellä, päivän koiton "hopeasandalisella jalalla" noustessa idän taivaalle. Varit yleensä ovat vienommat kuin palavan iltataivaan, sinipunervan ja la lavendelin hentoja vivahduksia ja niiden kahden puolen sitrunan keltaa ja kaikkein vaaleimpia pohjattomia viheriäisiä, joita usein vienontavat aamutaivaan hopeiset auteret.

Mainittakoon lopuksi muutama sana niistä tavattomista auringon laskun paloista jotka valaisivat taivasta syksyllä v. 1883 ja kahtena sitä seuraavana vuotena. Elok. 27 p. 1883 lennätti Sunda-salmessa tulivuoren purkaus ilmaan 25 neliökilometriä Krakatoan saaresta ja tätä suunnatonta räjähdystä seurasi tavattoman loistavat auringon laskut. Kautta taivaan levisi hohkakivi-pölyä, pimittäen päivän satain kilometrien piirissä. Kaikkein hienoin pöly nousi korkealle ilmakehään, jossa ilman virtaukset sen valtasivat ja kuljettivat sitä niin nopeaan länteen päin, että se kahdessa viikossa kiersi koko maan ympäri.

Pian tämän jälkeen aurinko näytti vihertävältä kiekolta ja taivaan eloisiin punaja keltaväreihin sekaantui viheriäreunaisla pilviä. Lännessä heijastui vulkanisen lasin ohuista kalvoista omituista hopeista hohdetta, sillä suuri osa tämän suunnattoman maanalaisen voimannäytteen kohottamasta pölystä oli lasia. Auringon laskun värit olivat näkyvissä koko päivän, niitä ei näkynyt vain päivän mailleen mentyä, vaan puolenpäivänkin aikaan aurinkoa ympäröi tuhruinen punertava sädekehä.

Auringonlaskun jälkeen koko taivas syttyi liekkeihin, ikäänkuin olisi koko maailma palanut ja sille luonut synkät kajastuksensa. Auringonlaskun koko väriasteikko, korkealla ilmakehässä häälyvien pölyhiukkasten synnyttämänä, latoutui vierekkäin taivaan poikki idästä länteen maapallon yöhön pyöriessä. Taivaan värien riippuvaisuutta ilmakehässä väikkyvästä pölystä valaisevat monet paikkakunnallisetkin omituisuudet, kuten ne punertavat taivaat ja hämärät, joita Egyptissä näke erämaan reunoilla, mutta väriupeuden ja valaistuksien kirkkauden puolesta Krakatoan väritttämät taivaat veivät kaikista muista voiton. Muistaessamme niiden luonnottoman väriloiston  hirmuista syytä voimme ehkä olla tyytyväisiä niihin hempeämpiin vivahduksiin, jotka rauhallisemmassa pohjolassa värittävät iltataivaan niin ihanaksi.