Minua kiinnosti kovasti tietää lisää säähavaintopalloista, koska jotkut litteän Maan ystävät käyttävät niitä silloin kun lähettävät kymmenien kilometrien korkeudelle kameroita, jotta voisivat niiden avulla todistaa että Maan horisontti on sielläkin suora eikä kaareva. Tähän mennessä pallot ovat poksahtaneet rikki viimeistään 42 km korkeudella, jonka jälkeen kamera on tullut turvallisesti alas laskuvarjolla.
Edellä mainitusta syystä otin sähköpostilla yhteyttä Ilmatieteenlaitokseen. Utelin heiltä lisätietoa säähavaintopalloista joita he lähettävät yläilmoihin. Hehän lähettävät niitä säännöllisesti ylös jotta saisivat kasattua dataa, joiden avulla he sitten ennustavat meille tulevat säät. Erityisesti minua kiinnosti tietää, miksi säähavaintopallot poksahtavat rikki. Annoin heille neljä kysymystä, ja yksi heistä antoi niihin erittäin asiallisia vastauksia. Tuhannet kiitokset hänelle siitä. En kuitenkaan tiedä saanko kertoa vastaajan nimen, joten se jää nyt kertomatta:
Kysymykset (säähavaintopalloista):
- Mikä aiheuttaa sen että teidän säähavaintopallot poksahtavat rikki reilun kahdenkymmenen kilometrin korkeudella?
- Johtuuko se (rikkoontuminen) siitä, että niin korkealla on miinusasteita, eli pallon rakenne ei kestä sitä, vai johtuuko se siitä että pallo jostain syystä laajenee liikaa?
- Auttaisiko se, että ennemmin laittaa liikenteeseen kaksi taikka kolme palloa sidottuna toisiinsa, niin että jokaisessa on vähemmän heliumia sisällä?
- Eikö sään ennustettavuus paranisi, jos pallon saisi korkeammalla kuin noin 23 km?
Vastaus (sinisellä):
”Luotaus on hyvin päivä- ja säätilariippuvainen tapahtuma. Me haluamme ennustustyössämme saavuttaa troposfäärin, jonka korkeus vaihtelee (päivittäin ilmamassan mukaan) n. 10 -15 km välillä. Pallomme halkeaa keskimäärin n. 18- 28 km:n kohdalla. Ennätys on 38 km:n kohdalla. Tuo 38 on korkein lento mitä on saavutettu. Mutta meidän meteorologille riittää tuon tropopausin saavuttaminen, eli slangillamme ”yläkerran” rajapinnan saavuttaminen / luotaus.
Pallot ovat kulutustavaraa, voi niissä joskus olla olla rakennevikakin, mutta hyvin harvoin pallo tästä syystä hajoaa ja luotaus menisi siksi pilalle. Pääsääntöisesti hyvää ja kestävää tavaraa ovat.
Pallo puhkeaa juurikin siitä syystä, että Vety-kaasu, jota luotauksissamme käytämme, laajenee ja kun kaasu on laajentunut tarpeeksi, pallo puhkeaa ja radioluotain aloittaa matkansa kohti maanpintaa. Heliumia käytämme vain, jos luotaus tehdään manuaalisesti (ihminen tekee), koska Helium on räjähtämätön kaasu. Luotausautomaateissamme käytämme Vetyä, mutta koska Helium on käyttökustannuksiltaan hyvin kallis kaasu ja kaikessa toiminnassamme meidän tulee olla kustannustehokkaita, siksi käytämme Vetyä. Vetypatterit vaihdetaan luotauskonteillamme n. 2-3- viikon välein, mutta Heliumia on aina luotauspaikoillamme (työturvallisuussyistä), jos haluamme tehdä luotauksen ”käsityönä”. Erikoisluotauksemme, otsoni- tai vesihöyry, ne me teemmekin manuaalisesti.
Heliumia käytämme vain, jos luotaus tehdään manuaalisesti (ihminen tekee), koska Helium on räjähtämätön kaasu. Luotausautomaateissamme käytämme Vetyä, mutta koska Helium on käyttökustannuksiltaan hyvin kallis kaasu ja kaikessa toiminnassamme meidän tulee olla kustannustehokkaita, siksi käytämme Vetyä. Vetypatterit vaihdetaan luotauskonteillamme n. 2-3- viikon välein, mutta Heliumia on aina luotauspaikoillamme (työturvallisuussyistä), jos haluamme tehdä luotauksen ”käsityönä”. Erikoisluotauksemme, otsoni- tai vesihöyry, ne me teemmekin manuaalisesti.
Tosin nykyisin käyttämämme luotaimet, eli radiosondit, mittaavat ja tekevät luotauksen myös alaspäin tullessaan pallon jo puhjettua. Luotauksen normaali kesto on n. 90 -110 minuuttia keskimäärin. Kun luotaus on päättynyt, sen data saadaan omiin sääennustemalleihin päivitystävien meteorologien käyttöön sekä kv-jakeluun ja kansainvälisiin sääennustemalliajoihin.
Eli nykyisin saavuttamamme luotauskorkeudet riittävät päivystävän meteorologin tarpeisiin mainiosti. Sääennustustyölle nämä yläilmakehän luotaushavainnot lämpötilasta, ilmapaineesta, kosteudesta ja tuulista ovat lähestulkoon korvaamatonta informaatiota, pintasääasemiemme tuottamien säähäväintojen ohella.
Nuo muut ehdottamasi toimenpiteet nostaisivat kustannuksia liikaa, vaikka ihan hyviä ideoita sikäli ovatkin.
Lisätietoa luotauksistamme on täällä: http://ilmatieteenlaitos.fi/luotaukset”
Selkeätä säähavaintopallon laajentumista:
Youtube-käyttäjällä Dwain Kellumilla on mielenkiintoisia videoita joissa hän harrastelijana lähettää ilmapalloja kymmenien kilometrien korkeuteen, jonka jälkeen ne poksahtavat rikki ja tulevat alas laskuvarjolla.
Se mikä hänen videoissaan jää erityisesti mieleen, on se, että hänellä on myös välillä kaksikin kameraa käytössä joista yksi filmaa myös pallon käyttäytymistä sen alapuolelta. Niistä voi havaita että pallo laajenee laajemistaan sitä mukaa kuin se nousee yhä vain korkeammalla. Alapuolisessa esimerkkivideossa pallo laajenee huomattavasti. Kohdassa 1:10:00 pallon halkaisija on näytössäni 13,5 cm. Noin 38 minuuttia myöhemmin (1:48:07) – juuri ennen kuin pallo poksahtaa rikki – halkaisija on näytössäni jo 21,5 cm.
Pallokokeessa numero 7:ssä (alapuolella) Dwain saavutti 36,41 km:n korkeuden (119485 ft), ennen kuin pallo poksahti rikki (ajassa 2:07:04):
Jospa joku toteuttaisi idean
Mielestäni flättäreiden pitäisi pyrkiä saamaan kameran korkeammalle kuin 42 km. Uskon että se on mahdollista, mikäli palloja käytettäisiin yhtä aikaa kolme taikka neljä, sen sijaan että yksi. Silloin jokaisen pallon voisi täyttää huomattavasti vajaammaksi kuin jos käyttäisi vain yhtä palloa, ja silti riittäisi ”nostovoimaa” jotta kameran saisi korkeammalle. Tällä tavoin pallot eivät menisi yhtä nopeasti rikki kun kaasu laajentuu niiden sisällä. Se voisi toki tuoda eteen jotain odottamattomia ongelmia, joista ei olla vielä tietoisia(?), esimerkiksi miten se laskuvarjo toimisi 60-100 kilometrin korkeudella? Ja millaisella toteutuksella vältetään että se ei sotkeudu alastulossa entistä useampaan naruun? Tuollainen projekti vaatisi jo paljon suuremman budjetin kuin normaalisti.
Esimerkki siitä miten pallolla voi päästä korkeammalle
Tässä videossa voimme nähdä miksi pallo pääsi liki 42 kilometrin korkeuteen. Näemme että se pallo oli hyvin vajaa ja laajenemistilaa riitti hyvinkin paljon.
Tiedemies käväisi stratosfäärissä jo vuonna 1931
Tiedemies Auguste Piccard oli kova sälli. Hän saavutti jo vuonna 1931 stratosfäärin, päästyään itse yli 16,8 km:n korkeuteen ilmapallollaan. Se mitä hän sanoi matkansa jälkeen on myös kiinnostavaa:
”It seemed a flat disk with upturned edges”
Yritän suomentaa mitä hän sanoi:
” Se näytti litteältä kiekolta jonka reuna nousi ylös”.
Mitä astrofyysikko Neil deGrasse Tysonilla on sanottavaa asiasta?
Periaatteessa 40 km riittää ihan hyvin, mutta mitä korkeammalle kameran saa, sitä parempi. Silloin näkyvä kaarevuus pitäisi tulla entistä ilmeisemmäksi, mikäli eläisimme pallolla.
En osaa sanoa niistä kaavoista mitään, enkä tiedä onko sellaista laskuria olemassa. Ehkä sellainen löytyy täältä: http://www.calculatorsoup.com/calculators/
Ehkä peräänkuuluttamasi kaava löytyy tämän viidakon keskeltä jossa on yli 150000 esimerkkiä?
http://reference.wolfram.com/language/
40 kilometrin korkeudelta näkyy horisontista parhaimmillaan jopa satoja kilometrejä. Käyttämällä Google Earth-sovellusta taikka Google Mapsin ”satelliitti”-kuvaa, voi saada paremman käsityksen siitä kuinka kaarevalta horisontti pitää näyttää, jos siirtää ”silmän korkeuden” 40 kilometriin.
Jälkilisäys: Uskon että sen voi laskea tällä laskimella:
http://www.handymath.com/cgi-bin/arc18.cgi
Tiedot pitää syöttää vain kahteen kentään ja laskuri laskee loput tiedot. Valitettavasti kilometrejä ei ole valittavissa, mutta ainahan voi valita metrit ja laittaa luvun taakse kolme ylimääräistä nollaa jolloin metrit on muutettu kilometreiksi.
Katsoin videosi ja uskon ymmärtäneeni mitä ajoit takaa, hetken kun olin asiaa miettinyt. Ihan asiallinen video, vaikka en tiedä ymmärtääkö ihan kaikki mitä ajoit takaa.
Eli ilmeisesti kyse oli siitä(?), että se millaisena me horisontin nähdään, vaikkapa hitusen kaarevana, se ei välttämättä kerro totuuden, koska kameroiden objektiivien ominaisuudet vaihtelevat ja siksi kuvakulmatkin vaihtelevat, silloinkin kun vertailussa olevilla kameroilla ei zoomata laisinkaan. Ja siitä syystä, jos yhdistää useita sellaisia kuvia panoraamaksi, joissa on ollut käytössä kapea kuvakulma, saadaan laajemman kuvakulman, jolloin havaitaan että yhdistämisen jälkeen meillä on vierekkäin useita kaaria, mikä itsessään jo todistaisi, että se mitä nähtiin ei ollut totta, vaan että horisontti sittenkin saattoi olla suora. Menikö oikein?
Minusta Rob Skiba kumppaneineen tekee hyvää työtä, kun yrittävät löytää horisonttia vääristämättömän kameran, ja pyrkivät sillä videoimaan horisonttia useiden kilometrien korkeudelta. Mutta mietin myös sitä, etä eikö se voi olla melko turhaakin? Siis, melko turhaa, vaikka ei välttämättä täysin turhaa. Jos nimittäin pallopäitä ei saa vakuuttuneeksi siitä, että horisontti on täysin vaakatasoinen ilman kaarevuutta 30-42 km:n korkeudella, ja taas flättärit uskovat jo pienemmästäkin, niin ei se täydellinen kamera asiaa miksikään muuta.
Mielestäni on niin, että vaikka kalansilmälinssi vääristää horisonttia kaarevaksi kuvausalueen ylälaidassa, muistuttaen pallon yläreunaa, ja vastaavasti alareunassa syntyy samalla kameralla täysin samanlainen kaarevuus kuin yläpuolellakin, paitsi että kaarevuus on eri suuntaan (silloin kun molemmissa esimerkeissä on sama etäisyys kuvan keskikohtaan), niin se on jo itsessään täydellinen todiste epätäydellisillekin ihmisille siitä (vaikka eivät todistetta ottaisikaan vastaan), että 30-42 km:n korkeudella otetussa otoksessa on täydellisen suora horisontti, siitäkin huolimatta että vääristävä linssi olisi ollut käytässä. Vääristymä on nimittäin liki kaikissa klassisissa tapauksissa aina muualla kuin tarkassa keskikohdassa (eli horisonttiviivan keskikohta pitäisi osua myös kuvan keskipisteeseen). Tähän asiaan saa vahvistuksen kun kameran liikeet ovat liki pysähtyneet ja horisontti ”koskettaa” kuva-alueen keskikohtaa (juuri ennen kuin kameraliike vaihtaa taas suuntaa takaisinpäin). Näin on, olipa se näkyvä horisontti sitten ”suorassa”, 45-asteen kulmassa tai vaikkapa lähes pystyasennossa. Siten, sillä ei ole merkitystä, onko kamerassa täydellistä linssiä vai ei, koska jos horisontti osuu videokuvan keskikohtaan, niin lähes kaikissa sellaisissa tapauksissa horisontti on piikkisuora, oikeassakin elämässä, eikä vain virtuaalisuudessa.
Joskus voi myös tietyistä hetkellisistä otoksista syntyä sellainen mielikuva, että horisontti ei sittenkään ole täysin suora. Yksi toinen syy asiaan voisi olla vaikkapa se, että jos 200 km:n etäisyyden päässä oleva pilvirintaman reuna olisikin suora, tai kohtalaisen suora (vaikkapa 10 km:n korkeudella, kun taas kamera on 30-40 km:n korkeudella), niin on täysin ymmärrettävää että horisonttiviiva ei voi silloin näennäisesti olla piikkisuora mikäli et näe kauemmas, samaisen pilvirintaman toiselle puolelle. (Kuvitteellisen horisontin etäisyys tietenkin aina muuttuu, riippuen siitä kuinka korkealta sitä tarkastellaan ja millaiset ovat näkyvyyden olosuhteet). Kaukana olevan pilvirintaman vasen ja oikea reuna viettää alaspäin, kun samanaikaisesti keskikohta (mikä on lähimpänä kameraa) on ymmärrettävistä syistä näennäisyydessä ylempänä. Siis näin vain silloin kun korkealta kuvattuna yhtenäinen pilvirintama on hyvin kaukana, sillä stratosfäärin perspektiivistä kuvattuna, se rintama nousee ylöspäin ”silmän korkeudelle”, vaikka pilvet olisivatkin vain troposfäärissä.
Korjatkaa jos olen väärässä. Kiitän ja kumarran.
PS! Pahoitteluni että teksti paisui kuin pullataikina. Ei ollut tarkoitus paisutella ja saada lukijat lopettamaan lukemisen kesken. Mutta välillä näitä päiviä tulee, jossa tällaisia tahattomia tahallisuuksia on vaikeata estää, jolloin ei välttämättä kukaan jaksa edes lukea juttua loppuun asti.
Maan kaarevuus on siis joko nolla (littumaa) tai niin vähäinen (pallomaa), ettei siitä juuri saa luotettavaa ja molemmille väittelyosapuolille kelpaavaa tietoa kyttäämällä rannalla tai valokuvaamalla säähavaintopallosta.
Onneksi kunnon maanmittausvälineistöä on helppo hankkia, eiköhän niitä lainaksikin saa. Ja ne ovat nykyisin pirun tarkkoja.
Otetaan kolme peräkkäistä havaintopistettä, joiden korkeus merenpinnan tasosta tiedetään. Luullakseni (en ole laskeskellut) metrin tarkkuus riittää, ja sen voi saada helpoimmillaan vaikka paikkakunnan matkailuesitteestä 😉 Mitä tarkemmin ne ovat samalla suoralla, sen tarkempi tulos saadaan.
Siis: keskimmäisestä eli B:stä katsotaan korkeuskulmat A:han ja C:hen sekä suuntakulmat niihin. Loppu on geometriaa: ensin on korjattava kaikkien korkeus merenpinnasta samaksi, sitten katsotaan, ovatko kaikki samassa tasossa. Jos ovat, kaarevuutta ei ole. Jos B on korkeammalla (eli siinä kohdassa merenpinnan taso on korkeammalla), maan pinta on kaareva.
Muutaman kilometrin väli ei tarkkoihin laskelmiin riittäne, vaan etäisyyksien tulisi olla juuri ja juuri teodoliitilla näkyvällä etäisyydellä. Lisäksi on oleellista, että havaintopaikat ovat korkealla, että refraktion (kangastusilmiöt!) vaikutus minimoituisi. Epäselvissä tapauksissa mittauksen voi tehdä useampaan kertaan eri säillä.
Halvemmaksi tulee kuin säähavaintopallon lähettäminen.
”Halvemmaksi tulee kuin säähavaintopallon lähettäminen.”
Kuinka paljon halvemmaksi luulet sen tulevan? Jos tilaa ammattimiehen avukseen teodoliitin kanssa, niin eikö sekin maksa aika paljon? En nyt muista missä videossa se oli, mutta joku kehuskeli että sai projektinsa toteutettua noin 250 dollarilla kun oli ennestään omasta takaa kamera olemassa. Toki säähavaintopallo ja siihen tuleva kaasu maksaa sekin. Bensat päälle kun menee paikantamaan ja hakemaan pallon kenties jopa kymmenien kilometrien päästä, ja lopulta joutuu ehkä myös epäonnisena kiipeämään puuhun 20 metrin korkeudelle saadakseen laatikon alas. Minulla itselläni ei ole suoranaisia kustannuslukuja antaa. Ehkä sinulla on?
Kummallista että 500 km korkeudella lentävä Aalto-1 otti kuvan, missä ei maan kaarevuutta näy ollenkaan: http://suomi100satelliitti.fi/A1_kuva_S100_kauniit_kuvat
Tai http://www.aalto.fi/fi/current/news/2017-07-24/
Kuitenkin matalammalla lentävän (n.400km) ISS-avaruusasemalta olevat kuvat ja videot sisältävät aina Maan kaarevuuden?
En ymmärrä. Olen varmaan jotenkin keskivertoa tyhmempi tapaus.
”Olen varmaan jotenkin keskivertoa tyhmempi tapaus.”
Kerrottujen tarujen kyseenalaistaminen ei todista että olisi keskivertoihmistä tyhmempi. Tyhmeempää on se, jos uskoo kaikki epäuskottavat asiat todeksi. On ihan hyvä jos osaa seuloa uutisia.