Lichtverschmutzung

Astronomie: SQM Sky Quality Meter – Bortle-Skala

dkracht

Gehört zu: Lichtverschmutzung
Siehe auch: Liste meiner Geräte, Belichtungszeiten, Beobachtungsorte, Filter, Scheinbare Helligkeit
Benutzt: WordPress Latex-Plugin, Fotos von Google Drive

Stand: 14.12.2022

Messung der Himmelshelligkeit: SQM

Messung der Himmelshelligkeit mit dem “Sky Qualtity Meter” von Unihedron

Die Messung der Himmelshelligkeit kann mit einem Messgerät der kanadischen Firma Unihedron erfolgen. Dieses Gerät habe ich mir am 28.10.2018 von Teleskop-Express für EUR 156,40 kommen lassen. Es misst die Leuchtdichte des Himmels in der astronomischen Einheit Größenklassen/Quadratbogensekunden (mag/arcsec2). Die Skala ist umgekehrt, hohe Zahlenwerte bedeuten einen dunklen Himmel.

Die Amerikaner benutzen gern statt mag/arcsec2 die Abkürzung MPSAS für Magnitudes Per Square Arc Seconds.

Abbildung 1: Foto eines Sky Quality Meter. Im Display steht: 11,36 (Google Drive: sqm_kl.jpg)


SQM Sky Quality Meter

Anwendungsbereich des SQM-Geräts

Das SQM-Gerät misst eine Helligkeit. Wenn man es auf den Himmel hält, misst es die Himmelshelligkeit. Wenn man es auf einen Baum hält, misst es die Helligkeit des Baums. Man muss das Gerät also schon in die gewünschte Richtung halten.

Wie bei jeder Messung haben wir eine gewisse Schwankung von Einzel-Messungen. Man sollte also immer mehrere Messungen machen und ggf. daraus einen Mittelwert bilden.

Das SQM-Gerät misst nicht wirklich die “Qualität”, sondern die Helligkeit.

Das SQM-Gerät misst auch nicht die Höhe über Normalnull, auch nicht den Luftdruck, auch nicht die Windstärke, auch nicht das “Seeing” – es misst die Helligkeit.

Ich benutze mein SQM-Gerät z.B. um Vergleiche zwischen Beobachtungsorten anzustellen. Z.B. wie dunkel ist der Himmel in Namibia, wie dunkel ist der Himmel in Hamburg-Eimsbüttel, wie dunkel ist der Himmel in Handeloh – immer unter “guten” Beobachtungsbedingungen, also nach Ende der astronomischen Dämmerung, ohne Mond, ohne Wolken, ohne sonstiges Störlicht…

Wenn ich einigermassen dunkle Beobachtungsorte mit dem SQM-Gerät messe, beginnt das interessant zu werden so bei 21,0 und schon kleine Unterschiede im Messwert (Zehntel) machen einen deutlichen Unterschied in der Himmelshelligkeit aus. Der dunkelste Wert, den ich bisher gemessen habe, lag bei 21,99 auf Kiripotib in Namibia.

Frank Sackenheim sagt dazu: Ein Beobachtungsort mit dunklem HImmel ist durch nichts zu ersetzen – ausser durch einen Ort mit noch dunklerem Himmel. Deswegen habe ich verschiedene Beobachtungsorte beschrieben.

Die Bortle-Skala

Eine ausführlichere Beschreibung der Bortle-Skala findet man in meinem Artikel Lichtverschmutzung.

In der Praxis verwendet man auch gerne die sog. Bortle-Skala, die wie folgt definiert wird:

Tabelle 1: Die Bortle-Skala

SQM Bortle
21.85 1 Excellent dark sky site
21.6 2 Typical dark sky site – natürlicher Himmelshintergrund, Milchstraße bis Horizont sichtbar, Wolken schwarz
21.4 3 Rural sky – Zodiakallicht (im Frühjahr abends, im Herbst morgens) gut sichtbar, Milchstraße, Wolken über Städten am Horizont hell
20.9 4 Rural / Suburban transition – Milchstraße sichtbar mit geringem Kontrast, Wolken im Zenit hell
19.8 5 Suburban sky  – Milchstraße im Zenit schwach erkennbar
18.8 6 Bright suburban sky – wenige Sterne, Himmel stark aufgehellt
18.3 7 Suburban / Urban transition
18.0 8 City sky

SQM Masseinheiten

Jonas Schenker schreibt dazu ( http://www.extrasolar.ch/skyqualitymeter.html ):

Der Sky Quality Meter misst die Helligkeit innerhalb eines Kegels (Öffnungswinkel 80 Grad) und berechnet daraus die mittlere spezifische Leuchtdichte Lv (in Magnituden pro Quadratbogensekunde).
Leuchtdichte Lv Anzeige: mag / (arcsec)2
SI-Einheit: cd / m2 = lm / m2 / sterad
Umrechnung:
Wert in cd/m2 = 1.08 * 10^5 * 10^(-0.4*SQM) ,  mit SQM = Anzeigewert in mag / (arcsec)2
\(  Leuchtdichte \hspace{0.5em} [cd/m²] = 1,08 \cdot 10^5 \cdot 10^{(-0,4 \cdot SQM) } \\\ \)

Clear Outside

Die Website http://www.clearoutside.com gibt interessanterweise neben der Wettervorhersage auch die Himmelshelligkeit am Beobachtungsort an. Neben der Einstufung in die Bortle-Skala finden wir auch die Himmelshelligkeit in Einheiten von Milli-Candela pro Quadratmeter (mcd/m²).

Abblidung 2: Clearoutside mit Himmelshelligkeiten (Google Drive: ClearOutside-03.jpg)

 

Astrofotografie: Lichtverschmutzung

dkracht

Gehört zu: Beobachtungsorte
Siehe auch: Astrofotografie: Aufnahmeverfahren (Image Capturing), Bortle Scale, SQM Sky Quality Meter, Google Fotos
Benutzt: Foto von Google Drive

Stand: 06.07.2021

Lichtverschmutzung – Light Pollution

Nachts wird der Himmel bei uns in Deutschland nicht mehr richtig dunkel. Der Himmel wird nachts von vielen künstlichen Lichtquellen aufgehellt. Damit kann man viele interessante Eindrücke vom nächtlichen Sternenhimmel nicht mehr genießen.
Beispielsweise kann man an vielen Orten die Milchstraße nicht mehr gut sehen.

Man nennt dieses Phänomen “Lichtverschmutzung” und versucht es auf der einen Seite objektiv zu messen und auf der anderen Seite die wenigen verbliebenen Gegenden mit natürlich dunklem Nachthimmel besonders hervorzuheben z.B. als “Dark Sky” etc.

Bildbearbeitung bei Lichtverschmutzung

Für die Astrofotografie ist nichts besser als ein richtig dunkler Himmel. Aber trotzdem wird der Amateur-Astronom öfter an dem Platz, an dem er wohnt, fotografieren wollen – einfach weil der Aufwand dafür viel geringer ist, als alles Equipment ins Auto zupacken und eine Stunde zu fahren, um endlich einen etwas dunkleren Ort zu erreichen.

Um schöne Astrofotos auch von Orten mit höherer Lichtverschmutzung zu schiessen, müssen wir lange belichten (gesamte Integrationszeit) und das gestackte Foto dann mit einem geschickten “Post-Processing” zu bearbeiten.

Links zur Lichtverschmutzung

Aktuell: https://www.lightpollutionmap.info/

Globe at Night: http://www.globeatnight.org/

Atlas der Lichtverschmutzung NEU 2016: http://www.ipernity.com/doc/1072793/43332216 http://cires.colorado.edu/artificial-sky

Samir Kharusi: Measuring SkyFog

Dark Sky Finder: http://darksitefinder.com/maps/world.html

Messung der Himmelshelligkeit – Lichtverschmutzung

Messung der Himmelshelligkeit mit dem “Sky Qualtity Meter” von Unihedron

Dazu habe ich einen separaten Artikel geschrieben: SQM Sky Quality Meter

Lichtverschmutzung: Messverfahren mit iPhone-App

Die iPhone-App “Dark Sky” (james@skidmoreapps.com http://finddarkskies.com/ ) zeigt die Lichtverschmutzung mit Farbcodes als Überlagerung auf den weltweiten Landkarten von Google. Dabei kann diese App Farbcodes für Himmelshelligkeit verwenden, die der Bortle-Skala zugeordnet sind: 1=schwarz, 2=grau, 3=blau, 4= grün/gelb, 5=orange, 6-7=rot, 8-9=weiss

Mit dem iPhone 5S und der App “Dark Sky Meter” habe ich in Hamburg Eimsbüttel am 20.9.2015 gegen 22:00 UTC bei klarem Himmel folgendes mit dieser App gemessen:

  • SQM 16.88 mag/arcsec² (4.49 mag) — Wolkendecke
  • SQM 18,77 mag/arcsec² (5,44 mag)     “Bortle 7”
  • SQM 19,16 mag/arcsec² (5,63 mag)     “Bortle 6”
  • SQM 19,18 mag/arcsec² (5,65 mag)     “Bortle 6”
  • SQM 18,12 mag/arcsec² (5,12 mag) — leichte Wolken kamen auf

In Namibia war der Himmel sehr schön dunkel:

  • SQM 21,95 mag/arcsec² Namibia 5 Uhr Morgens  “Bortle 1”

Abbildung 1: Beispiele der iPhone-App “Dark Sky” (Google Drive: IMG_1019.jpg) SQM App Hannover – Berlin – Leipzig

Abbildung 2: SQM App auf iPad: Hamburg und der Osten (Google Drive: IMG_1018.jpg)

SQM App auf iPad: Hamburg und der Osten

Abbildung 3: Lichtverschmutzung: Hamburg und Berlin (Google Drive: IMG_1020.jpg)

SQM Bortle Scale iPad App: Hamburg

Landkarten der Lichtverschmutzung

http://www.jshine.net/astronomy/dark_sky/ (Jonathan Tomshine)

https://djlorenz.github.io/astronomy/lp2006/ (David Lorenz 2006)

http://www.cleardarksky.com/csk/ (Attila Danko)

http://darksitefinder.com/links.html (Kevin Palmer)

International Dark-Sky Association (IDA)

Die IDA wurde 1988 von David Crawford und Tim Hunter in Tucson, AZ gegründet: http://www.darksky.org/

International Dark Sky Reserves and Parks:

  • West-Havelland – “Reserve” Silver
  • Biosphärenreservat Rhön – “Reserve” Silver
  • De Boschplaat (Terschelling) – “Park” Silver
  • Eiffel – “Park” Silver provisionel
  • Exmoor National Park (Devon/Somerset) – “Reserve” Silver
  • NamibRand Nature Reserve: “Reserve” Gold – http://www.namibrand.com/
  • Google Maps: http://www.google.com/maps?q=-25.004978,15.995880
  • ….

Zum Vergleich: Tivoli, Namibia: http://www.google.com/maps?q=-23.4608745,18.0157435,17

Die Bortle-Skala

Die Messung der Himmelshelligkeit kann mit einem SQM Sky Quality Meter erfolgen.

Die Bortle-Skala: https://en.wikipedia.org/wiki/Bortle_scale

Auf der sog. Bortle Scale ist die Stufe 1 (schwarz).
Bortle 1 bedeutet:

  • Excellent dark site
  • SQM 21,70 – 22,00
  • NELM 7.6 – 8.0 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Airglow is readily visible
    • Clouds illuminated near horizon, dark overhead.
    • The Scorpius and Sagittarius regions of the Milky Way cast obvious shadows
    • M33 (Triangulum Galaxy 5,7 mag) is a direct vision nacked eye object
    • Zodiacal light is visible and colourfull
    • Nearer surroundings vaguely visible

Auf der sog. Bortle Scale ist die Stufe 2 (grau).
Bortle 2 bedeutet:

  • Typically truly dark site
  • SQM 21,52 – 21,70
  • NELM 7.1 – 7.5 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Airglow weakly visible near horizon
    • Some light pollution evident at the horizon,
    • Clouds illuminated near horizon, dark overhead.
    • Milky Way still appears complex
    • M15, M4, M5, and M22 distinct nacked-eye objects; M33 (Triangulum Galaxy 5,7 mag) easily visible with averted vision
    • Zodiacal light striking in spring and autumn, color still visible
    • Nearer surroundings vaguely visible

Auf der sog. Bortle Scale ist die Stufe 3 (blau).
Bortle 3 bedeutet:

  • Rural Sky
  • SQM 21,20 – 21,48
  • NELM 6.6 – 7.0 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Some light pollution evident at the horizon,
    • Clouds illuminated near horizon, dark overhead.
    • Milky Way still appears complex
    • M15, M4, M5, and M22 distinct nacked-eye objects; M33 easily visible with averted vision
    • Zodiacal light striking in spring and autumn, color still visible
    • Nearer surroundings vaguely visible

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 4 (green/yellow)
Bortle 4 bedeutet:

  • “Rural / Suburban Transition”
  • SQM 20,46 – 21,10
  • NELM 6.1 – 6.5 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Light pollution domes visible in various directions over the horizon
    • Clouds illuminated in the directions of the light sources, but still dark overhead
    • Milky Way above the horizon still impressive, but lacks most of the fine details
    • M33 a difficult averted vision object – only visible when higher than 55°
    • Zodiacal light is still visible, but not even halfway extending to the zenith at dusk or dawn
    • Surroundings clearly visible, even at a distance

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 5 (orange)
Bortle 5 bedeutet:

  • “Suburban Sky”
  • SQM 19,40 – 20,24
  • NELM 5.6 – 6.0 (Nacked-Eye Limiting Magnitude)
  • Description
    • Light sources visible in most, if not all, directions
    • Clouds are noticeably brighter than the sky
    • Milky Way is very weak or invisible near the horizon and look washed-out overhead
    • (M33 No)
    • Only hints of the Zodiacal light are seen on the best nights
    • (Surroundings clearly visible, even at a distance)

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 6 (rot)
Bortle 6 bedeutet:

  • “Bright Suburban Sky”
  • SQM: 18,60 – 19,20
  • NELM: 5.1 – 5.5
  • Description:
    • light pollution makes the sky within 35° of the horizon glow grayish white
    • clouds anywhere in the sky appear fairly bright
    • the Milky Way is only visible near the zenith
    • M33 is not visible, M31 is modestly apparent
    • the zodiacal light is invisible
    • surroundings are easily visible

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 7 (auch rot)
Bortle 7 bedeutet:

  • “Suburban/urban transition”
  • SQM: 18,18 – 18,50
  • NELM: 4.6 – 5.0
  • Description
    • strong light sources are evident in all directions
    • clouds are brightly lit
    • the Milky Way is nearly or totally invisible

Auf der Bortle Scale ist die Stufe 8
Bortle 8 bedeutet:

  • “City Sky”
  • SQM: 18,00
  • NELM: 4,3

Dark Sky in Deutschland

Dunkler Himmel in:

  • xhttp://www.google.com/maps?q=53.116746,10.902968-
  • xhttp://maps.google.com/maps?q=52.71211,12.47787-
  • xhttp://maps.google.com/maps?q=52.68550,12.2957-
  • xhttp://maps.google.com/maps?q=52.69383,12.23078-
  • xhttp://maps.google.com/maps?q=52.75217,12.27217-
  • xhttp://maps.google.com/maps?q=52.81390,12.26340-

Die Autobahn A24 von Hamburg Richtung Berlin scheint sehr geeignet, weil sie zwischen Sukow und Putliz durch ein Gebiet mit sehr geringer “Light Pollution” (blau = Bortle 3) führt. An der A24 habe ich Autobahnparkplätze in Augenschein genommen….

Physikalische Größen

Die physikalischen Einheiten und spezielles zur Messung der Lichtstärke habe ich in einem separaten Artikel behandelt.