Suomen tähtitiede

Rooman keisarikunnan luhistumisen ja Länsi-Rooman näivettymisen seurauksena kreikkalais-roomalainen koulutusjärjestelmä romahti. 700-luvulle mennessä tilalle oli perustettu kristillisten latinakoulujen eli kymnaasien verkosto. Katolisen kirkon piispat kannustivat niiden perustamiseen, minkä vuoksi niitä kutsuttiin katedraalikouluiksi (katedraali on piispan johtaman hiippakunnan pääkirkko). Vähäisempää opetusta oli tarjolla luostarikouluissa; nunnaluostarit olivat tyttöjen ainoa mahdollisuus saada opetusta, sillä katedraalikoulujen kaikki oppilaat olivat poikia. Useimmat pojista astuivat kirkon palvelukseen.



Katedraalikoulujen opetuksen taso ei ollut järin korkea ja pyrkimyksenä tarjota parempaa opetusta papeille ja munkeille perustettiin studia generalia, jotka – nimensä mukaisesti – olivat avoimia opiskelijoille eri puolilta Eurooppaa.



Yliopistot, universitas, olivat aluksi studia generaliassa samasta maasta tulleiden opiskelijoiden yhteenliittymiä (tavallaan samankaltaisia kuin osakunnat nykyään). 1200-luvulle tultaessa yliopistot olivat kehittyneet laitoksiksi, joilla oli hallinnollisia tehtäviä, ja 1300-luvulla ne olivat opettajien ja tutkijoiden yhteisöjä, joilla oli valtion tai kirkon valtuutus toiminnalleen. Varhaisilla yliopistoilla ei ollut juurikaan omistuksia (maata, rakennuksia, tms.) ja monet yliopistot saivatkin alkunsa aiempaan yliopistoonsa tyytymättömien opiskelijoiden ja tutkijoiden siirtyessä toiseen kaupunkiin (esim. Cambridge syntyi näin Oxfordista lähteneiden opiskelijoiden toimesta).



Varhaisia yliopistoja




Ravenna, Italia, 1085Praha, Tshekki, 1347 Vasemmanpuoleisessa sarakkeessa maailman ensimmäiset kaksitoista yliopistoa nykyisine sijaintimaineen ja perustamisvuosineen. (Kysymyksessä ovat siis sellaiset instituutiot, jotka nykyisen yliopiston määritelmän mukaan ovat yliopistoja.) Oikeanpuoleisessa sarakkeessa on germaanisen kielialueen yliopistoja; kaikki Saksaan ennen vuotta 1460 perustetut, joitakin Saksan lähialueiden yliopistoja ja pohjoismaihin ennen vuotta 1500 perustetut yliopistot. Tämän listan yliopistot olivat erityisesti Suomesta tulevien opiskelijoiden suosiossa. Upsala sai huomattavan osan suomalaisista opiskelijoista, kun sinne perustettiin yliopisto, mutta kun se oli suljettuna 1510-1595, siirtyivät suomalaiset jälleen Keski-Eurooppaan.
Pariisi, Ranska, 1150Krakova, Puola, 1364
Bologna, Italia, 1158Erfurt, Saksa, 1379
Oxford, Englanti, 1167Wien, Itävalta, 1365
Reggio, Italia, 1188Heidelberg, Saksa, 1385
Palencia, Espanja, 1208Köln, Saksa, 1388
Salerno, Italia, 1211Leipzig, Saksa, 1409
Arezzo, Italia, 1215Rostock, Saksa, 1419
Padova, Italia, 1222Freiburg, Saksa, 1455
Napoli, Italia, 1224Greifswald, Saksa, 1456
Vercelli, Italia, 1228Upsala, Ruotsi, 1477
Cambridge, Englanti, 1233Kööpenhamina, Tanska, 1478

Yliopistojen ensimmäiset tiedekunnat olivat oikeustiede, teologia ja lääketiede sekä artes liberales (vapaat taidot) eli grammatiikka, retoriikka, dialektiikka, aritmetiikka, geometria, musiikki ja tähtitiede. Luonnontieteet keskittyivät Aristoteleen oppien opetteluun; vasta 1600-luvun alkupuolella alettiin suuntautua käytännönläheisempään tutkimukseen, kuten havaintojen tekoon.

Upsalan yliopisto sai oman tähtitieteen professuurin 1595, mutta tähtitiede tarkoitti käytännössä computusta, ajanlaskua, erityisesti pääsiäisen ajankohdan määrittämistä.

Ensimmäinen suomalainen tähtitieteilijä oli Helsingissä syntynyt Sigfrid Aronius Forsius (1550-1624), joka laati 23 Ruotsin oloihin sovitettua almanakkaa vuodesta 1608. Hän toimi vuoden Upsalan tähtitieteen professorina ennen kuin päätyi tuolloin normaalin urakehityksen kautta Tammisaaren kirkkoherraksi.

Vuoteen 1629 mennessä Ruotsi oli valloittanut Eestin ja Liivinmaan. Vuonna 1632 Gustav II Adolf perusti Tartoon yliopiston, josta tuli sekä ruotsalaisten että suomalaisten suosima opiskelupaikka. Suomen kenraalikuvernööri Per Brahe perusti Turkuun yliopiston suomalaisen virkamiehistön kouluttamiseksi ja suomalaisen kulttuurin tyyssijaksi. Tämä tapahtui muuttamalla aiempi kymnaasi Turun Akatemiaksi. Yliopistoon tuli yksitoista professorin virkaa. Luonnontieteiden professoriksi tuli Gregorius Alanus ja matematiikan professoriksi Simon Kexlerus. 1600-luvulla opetettiin Tyko Brahen aurinkokeskistä mallia (jossa planeetat kiertävät Aurinkoa, mutta Aurinko Maata). Aitoa aurinkokeskisyyttä vastustettiin teologisista syistä.

Suuri Pohjan sota (1700-1721) aiheutti Turun Akatemian sulkemisen vuosiksi 1713-1723. Sodan jälkeen kopernikaaninen vallankumous oli jo ohi ja luonnontieteet saivat vihdoin itsenäisen ja entistä merkittävämmän aseman, kun oivallettiin niiden tärkeys käytännön sovelluksille.

Matematiikan professori Nils Hasselbom (1690-1764) opetti jo jonkin verran Newtonin ajatuksia, mutta pääpaino oli vielä Descartes’in pyörreteorialla. Hänen seuraajansa Martin Johan Wallenius (1731-1773) vihdoin alkoi opettaa differentiaali- ja integraalilaskentaa ja Newtonin mekaniikkaa. 1700-luvun loppupuolella matematiikan ja tähtitieteen yliopisto-opetus alkoi vihdoin lähestyä kansainvälisen tutkimuksen tasoa.



Pietari Brahe

Maapallon muodon mittaaminen

Yksi 1700-luvun suurista tieteellisistä kysymyksistä koski maapallon muotoa. Descartes’in pyörreteorian mukaan Maapallon pitäisi olla navoiltaan venynyt. Newtonin mekaniikka puolestaan ennusti, että pyörimisen johdosta Maapallon täytyy olla litistynyt.

Kysymys voidaan ratkaista mittaamalla tiettyä leveysaste-eroa vastaavat kaaret päiväntasaajan ja navan lähellä. Litistyneen Maapallon tapauksessa napojen lähellä olevan kaaren tulisi olla pitempi. Ranskan tiedeakatemia lähetti kaksi retkikuntaa suorittamaan tarvittavat mittaukset. Toinen retkikunta matkasi Peruun ja toinen, Pierre-Louis Moreau de Maupertuis’n (1698-1759) johdolla, Tornionjokilaaksoon.

Jos Maapallo olisi täydellinen pallo, säteenään ekvaattorisäde 6378.140 km, olisi jokainen asteen väli leveysasteissa 1/360 –osa kokonaisympärysmitasta (40075.036 km) eli 111.31954 km. Jos asteen mitta on pitempi, pätee Newtonin mekaniikka.

Pohjois-Suomeen saapuneessa retkikunnassa mukana ollut Anders Celsius (1701-1744) ehdotti mittauspaikaksi Tornionjokilaaksoa, missä mittauksia tehtiin vuosi juhannuksesta 1736. Tulokset julkaistiin jo 1737 ja ne osoittivat Maapallon olevan navoiltaan litistyneen. Perun retkikunnan työ valmistui useita vuosia myöhemmin ja vahvisti tuloksen. [Maan litistymä on 1/298.257 eli napasäde on 6356.755 km.]

Osittain tämän työn innoittamana alkoi suomalainen geodesia, joka nousi maailman huipputasolle 1900-luvulla Yrjö Väisälän menetelmien ansiosta.

Anders Johan Lexell (1740-1784)

Taivaanmekaniikka oli tiedemiesten erityisen mielenkiinnon kohteena erityisesti 1700-luvulla. Ensimmäinen merkittävä suomalainen alan tutkija oli turkulaissyntyinen Anders Lexell.

Lexell nimitettiin Turun Akatemian matematiikan dosentiksi 1763. Pian hän kuitenkin jo lähetti Leonhard Eulerille (1707-1783) Pietariin integraalilaskentaan liittyvän työnsä julkaistavaksi ja haki samalla virkaa Pietarin tiedeakatemiasta. Hän sai samana vuonna, 1768, nimityksen akatemian apulaiseksi ja 1771 varsinaiseksi tähtitieteilijäjäseneksi.

Laajempaa mainetta Lexell sai tutkimuksillaan vuoden 1770 komeetasta. Hän laski komeetan kulkeneen Jupiterin läheltä ja osoitti, että Jupiterin aiheuttamat häiriöt olivat siirtäneet sen lyhytjaksoiselle radalle. Hän osoitti myös, että 1779 Jupiter heittäisi sen pois aurinkokunnasta, kuten sitten tapahtuikin.

Herschelin löydettyä Uranuksen vuonna 1781 Lexell ryhtyi kokeilemaan erilaisten ratojen sopivuutta havaintoihin. Hän totesi, että paras rata on lähellä ympyrää, joten kyseessä on todellakin uusi planeetta eikä komeetta.

Syyskuun 18. päivänä 1783 Euler nautti päivällistä Lexellin luona ja sai sydänkohtauksen. Tämän kuoltua Lexell nimitettiin hänen seuraajakseen Pietarin tiedeakatemiaan. Hän kuitenkin kuoli jo seuraavana vuonna syöpään.



Turun observatorio

1700-luvulla Ruotsin suurvalta-asema alkoi hiljalleen murentua. Ensin menetettiin Venäjälle Liivinmaa, Viro ja Inkeri, sitten alueita Suomen itärajalta ja vihdoin Suomen sodan päätyttyä 1809 Haminan rauhassa koko Suomi jäi Venäjälle.

Vuonna 1812 keisari Aleksanteri I (1777-1825) vieraili Turussa. Vierailun aikana konsistorin istuntoon osallistui Ruotsista Venäjälle paennut Gustaf Mauritz Armfelt (1757-1814). Armfelt oli merkittävästi ajanut Suomen autonomista asemaa ja hän oli myös yliopiston kansleri. Konsistori selosti mitä hyötyä observatoriosta olisi tieteelle ja merenkululle. Armfelt ymmärsi observatorion merkityksen ja pyysi konsistoria toimittamaan suunnitelmat sellaisen rakentamisesta.



Suomessa observatoriohanketta ajoi tarmokkaimmin fysiikan professori Gustav Gabriel Hällström (1775-1844). Hänen laatimansa luonnoksen perusteella Carl Ludwig Engel (1778-1840) teki rakennuksen piirrustukset, jotka keisari hyväksyi 31.3.1817. Rakennustyöt aloitettiin jo kesällä 1817 ja käyttökuntoon rakennus valmistui syksyllä 1819.

Hällströmin ansiota on myös, että Turkuun saatiin observaattorin virka. Siihen hänellä oli myös valmiina ehdokas, oma oppilaansa Henrik Johan Walbeck (1793-1822). Walbeckin merkittävin tieteellinen työ oli maapallon muodon määrittäminen aikaisemmista havainnoista uudella Gaussin kehittämällä pienimmän neliösumman keinolla.



Observatorioon hankittiin joukko instrumentteja, joista suurin oli kiinteästi asennettu meridiaaniympyrä, jonka lukemakehän läpimitta oli kolme jalkaa.

Walbeckin lupaavasti alkanut ura katkesi itsemurhaan 1822. Hällström löysi seuraajaksi preussilaisen Friedrich Wilhelm August Argelanderin (1799-1875), jonka isä oli suomalaissyntyinen. Argelander oli opiskellut Besselin oppilaana Königsbergissä ja sai opettajaltaan hyvät suositukset. Hänet nimitettiin virkaan 1823.

Lopulliseen kuntoon observatoriorakennus valmistui vasta pari vuotta Argelanderin nimityksen jälkeen, samalla kun viimeisetkin havaintovälineet saapuivat. Aluksi tarvittiin runsaasti havaintoja, joilla laitteiden virheet määritettiin.



Syyskuun 4. päivänä 1827 Argelander oli juuri havainnut [beta] Aquilae –tähteä. Sen jälkeen havaintopäiväkirjassa on merkintä: “Tässä havainnot keskeytti hirveä tulipalo, joka poltti lähes koko kaupungin tuhaksi, säästäen kuitenkin, Jumalan kiitos, observatorion koskemattomana.”

Muutamaa päivää myöhemmin havainnot sitten taas jatkuvat kuin mitään ei olisi tapahtunut. Ensimmäinen uusi kirjaus on: “Kaikkein kauneimmat revontulet, mitä olen koskaan nähnyt.” Painettuun painokseen mainintaa revontulista ei katsottu soveliaaksi sisällyttää.



Helsingin observatorio

Helsinki oli tullut pääkaupungiksi jo 1812. Turun palon jälkeen Akatemia määrättiin myös siirrettäväksi Helsinkiin. Marraskuussa 1827 Argelander kävi Helsingissä etsimässä observatoriolle sopivaa sijoituspaikkaa ja löysi sellaisen Ulricasborgin mäeltä. Tuolloin kaupungin valosaasteella ei vielä ollut havaintoja haittaavaa merkitystä, varsinkaan kun sijaintipaikan eteläpuolella eli tärkeimmässä havaintosuunnassa ei ollut paljoa asutusta.

Vuoden 1828 alussa keisari antoi määräyksen uuden observatorion rakentamisesta. Engel suunnitteli rakennuksen yhteistyössä Argelanderin kanssa. Rakennus valmistui 1834.

Hällströmin ansiosta observaattorin virka muutettiin professuuriksi ja Argelanderista tuli Suomen ensimmäinen tähtitieteen professori joulukuussa 1828. Havainnot Turussa päättyivät 1831, kun laitteet lähetettiin Helsinkiin.

Vuonna 1837 Argelander kutsuttiin Bonniin johtamaan uuden observatorion perustamista. Sen valmistumista odotellessaan hän laati oman tähtiluettelonsa ja kartastonsa, Uranometria Novan (1843). Argelanderin merkittävin työ oli 1852 alkanut kartoitustyö, jonka tuloksena syntyi Bonner Durchmusterung –luettelo.





Seuraava laajaa kansainvälistä mainetta saavuttanut Suomessa toiminut tähtitieteen professori oli Argelanderin assistentti ja vävy Adalbert Krueger (1832-1896). Argelanderin apulaisena toimiessaan Krueger teki melkein puolet Bonner Durchmusterungin vaatimista havainnoista. Helsingin tähtitieteen professoriksi hänet nimitettiin 1862.

Ominaisliikemittausten pohjaksi Argelanderin aloitteesta tehtyyn AGK-luetteloon Krueger havaitsi 14680 tähden paikat deklinaatiovälillä +55° < [delta] < +65°. Helsingin vyöhykkeen luettelo ilmestyi 1890.

Krueger kutsuttiin Saksaan Gothan observatorion johtajaksi 1876 ja Kielin observatorion johtajaksi 1880, jolloin hänestä tuli myös Astronomische Nachrichten –lehden päätoimittaja.



Suomalaissyntyinen Johan August Hugo Gyldén (1841-1896) kohosi myös tunnetuksi tähtitieteilijäksi, vaikka ei juuri Suomessa toiminutkaan. Hän teki väitöskirjan Gothassa taivaanmekaanikko Peter Andreas Hansenin johdolla ja kehitti uuden refraktioteorian Pulkovassa sekä lyhensi Hansenin häiriöteorian vaatimia laskuja.

Vuodesta 1871 kuolemaansa saakka Gyldén toimi Tukholman observatorion johtajana. Gyldén pyrki parantamaan häiriölaskujen tarkkuutta ottamalla lähtökohdaksi ellipsiä monimutkaisemman radan, joka jo sisälsi muutamia tärkeimpiä häiriöitä. Varsinainen häiriölasku antoi sitten häiriöt tämän vertailuradan suhteen. Täydelliseksi Gyldén ei onnistunut ratalaskujaan hiomaan – vasta Poincarén työt ja kaoottisen mekaniikan tutkimukset ovat kehittäneet häiriöteoriaa edelleen.



Kruegerin apulaisena AGK-luettelon havaintotehtävissä toimi jonkin aikaa Anders Severin Donner (1854-1938), josta tuli 1883 tähtitieteen professori. Helsingissä hän teki vielä muutamia puuttuvia havaintoja luetteloa varten. Tähtitieteen uusista tuulista, astrofysiikasta ja valokuvauksesta, kiinnostunut Donner ehdotti jo 1884, että observatorioon hankittaisiin 36 cm:n refraktori, jota varten rakennettaisiin erillinen torni. Donner ei saanut asialleen kannatusta Gyldéniltä eikä Kruegerilta. Pulkovassa työskentelevä ruotsalainen Oscar Backlund (1846-1916) oli sen sijaan uudistusmielisempi ja kertoi Donnerille Paul ja Prosper Henryn kehittämästä objektiivista. Donner osallistui Pariisin observatorion johtajan Ernest Mouchezin kutsusta Carte du ciel –kartoitusprojektia valmistelevaan kokoukseen 1887. Saman vuoden lopulla hän esitti konsistorille lopullisen suunnitelman uudesta kaukoputkesta.

Konsistori hyväksyi suunnitelman toukokuussa 1888. Laitteet tilattiin seuraavan vuoden alussa ja observatorion uusi torni kaksoisrefraktoreineen valmistui käyttökuntoon elokuussa 1890. Carte du ciel –luettelon luettelolevyt kuvattiin 1892-1896 ja karttalevyt vuoden 1911 loppuun mennessä. Luettelon kuvien redusointia kesti vuosikymmeniä ja luettelon viimeinen osa ilmestyi vasta 1937.





Karl Frithiof Sundman (1873-1949) toimi opiskeluaikanaan Observatorion amanuenssina ja avusti valokuvaustyössä. Valmistuttuaan maisteriksi hän vietti kaksi vuotta Pulkovassa. Vuonna 1901 hän esitti väitöskirjansa, joka käsitteli Jupiterin asteroidien ratoihin aiheuttamia häiriöitä. Työskenneltyään muutamia vuosia eri puolilla Eurooppaa hän sai vuonna 1907 nimityksen henkilökohtaiseksi ylimääräiseksi professoriksi; 1918 hänestä tuli Donnerin seuraaja tähtitieteen professorina.

Rajoitetun kolmen kappaleen systeemin ratoja kuvaavat käyrät voidaan esittää sarjakehitelmänä lyhyellä aikavälillä. Mikäli pitkällä aikavälillä sarja ei enää suppene, on ratkaisu väärä. Sundman onnistui kehittämään sarjakehitelmän, joka suppenee kaikkina hetkinä. Aihetta käsittelevät artikkelit ilmestyivät 1907 ja 1909. Tärkeintä ratkaisussa oli osoittaa, että ratkaisu yleensäottaen on olemassa. Sundmanin sarjakehitelmä nimittäin suppenee käytännön laskujen kannalta liian hitaasti.

Sundmanin seuraaja tähtitieteen professorina, Gustav Järnefelt (1901-1989), laajensi tutkimusta suhteellisuusteorian suuntaan. Järnefeltin professorikaudelle 1945-1969 osuivat myös avaruuden valloituksen alkuvaiheet. Heti ensimmäisen satelliitin laukaisun jälkeen tähtitieteen laitoksella alettiin tehdä havaintoja satelliittien lentoradoista.

Järnefeltin jäätyä eläkkeelle 1969 professoriksi valittiin Paul Kustaanheimo (1924-), joka oli suhteellisuusteorian ja taivaanmekaniikan tutkija. Kun tuli tieto, että Kustaanheimon oli nähty muuttavan huonekalujaan observatorioon, oli ilmeistä, että tilaongelmiin ja tutkimuksen yksipuolisuuteen kaivatut uudistukset eivät toteutuisi. Opiskelijat ja nuoremmat tutkijat valtasivat observatorion 3.12.1969. Vähän myöhemmin Kustaanheimo anoi virka-vapautta ja erosi lopulta virastaan 1977.



Turun renessanssi

Turkuun jäi tähtitieteellinen tyhjiö 1831, kun Turun Akatemia ja Observatorio siirrettiin Helsinkiin. Vartiovuorenmäen observatoriorakennus luovutettiin samana vuonna valtiolle ja se muutettiin merenkulkukouluksi. Sittemmin se toimi merenkulkumuseona ja on tällä hetkellä taidemuseon tilapäisnäyttelytilana. Rakennuksen tuleva kohtalo on auki.

Uuden yliopiston Turku sai 1920. Vuonna 1925 fysiikan professoriksi tuli Yrjö Väisälä (1891-1971). Hän aloitti tähtitieteen opetuksen uudelleen ja pystytti Iso-Heikkilään observatorion, joka on nykyään Turun Ursan käytössä.

Tähtitieteen professuuri Turkuun palasi tähtitieteen opiskelijoiden vetoomuksesta kanslerin määräyksellä 18.2.1927. Professoriksi nimitettiin Yrjö Väisälä, fysiikan professuurinsa ohella. Vuosina 1935-1944 Väisälä löysi ja laski radan 123 uudelle asteroidille. Havaintoja kertyi huomattavasti suuremmasta joukosta kohteita. Vielä vuonna 1990 Väisälän ja hänen seuraajansa, Liisi Oterman, asteroidilöydöt oikeuttivat Turun viidenteen sijaan maailman asteroidien löytäjien paikkana.

Väisälän merkittävimmät saavutukset liittyvät kuitenkin geodesiaan. Hän suunnitteli interferenssiin perustuvan komparaattorin, jolla kvartsista valmistettuja standardimetrejä voidaan verrata hyvin tarkasti. Hänen menetelmillään voidaan mitata myös pitkiä perusviivoja.









Suomen Akatemian akateemikoksi Yrjö Väisälä valittiin 1951. Myöhemmin samana vuonna hän erosi fysiikan professuuristaan keskittyäkseen tieteelliseen työhön tähtitieteen parissa. Edellisenä vuonna oli aloitettu yliopiston omistaman Tuorlan kartanon maille rakennettavan observatorion suunnittelu. Tuorlan observatorio perustettiin virallisesti 29.4.1952. Tuorlan johtajana Väisälä jatkoi kuolemaansa 1971 asti.

Vuonna 1974 observatoriosta tuli osa fysikaalisten tieteiden laitosta ja tilanne vaikeutui huomattavasti sekä taloudellisesti että tutkimuksen kannalta. Tilat rappeutuivat 1980-luvun alkuun mennessä pahoin.





1980-luvulla Turun tähtitieteen professoriksi valittiin Mauri Valtonen, joka määrätietoisesti aloitti Tuorlan observatorion kehittämisen nykyiseen asemaansa Turun yliopiston erillislaitoksena ja Suomen suurimpana ja tuotteliaimpana tähtitieteellisenä yksikkönä.

Observatorio sai huhtikuussa 2002 toisen professuurin, kun Esko Valtaoja nimitettiin avaruustähtitieteen professoriksi.






Takaisin pääsivulle