Lysforurensningskart. Lyskart for amatørastronomer. Kunstig himmelbelysning

27. november 2014, 13:32

Verdens første atlas for kunstig himmelbelysning (fullt navn - "World Atlas of Artificial brightness of the night sky at the zenith at sea level") ble satt sammen av italienske og amerikanske forskere basert på satellittdata. Ved å sammenligne informasjonen mottatt med data om befolkningstetthet, var de i stand til å dele inn alle innbyggerne på planeten i grupper avhengig av den kunstige belysningen av himmelen på deres bosted. Det viste seg at en femtedel av planetens befolkning, mer enn halvparten av innbyggerne i henholdsvis USA og EU, samt litt over 40 % av befolkningen i Russland er fratatt muligheten til å se Melkeveien, dyrekretslyset og de fleste stjernebildene med det blotte øye på deres bosted. Og til slutt, en tiendedel av jordens innbyggere og 1/7 av innbyggerne i Europa og Russland er fratatt muligheten til å se himmelen, i det minste noe som minner om nattehimmelen.

I tillegg til å vise graden av lysforurensning på himmelen nær byer og andre befolkede områder, gjenspeiler dette kartet nøyaktig den økonomiske situasjonen og befolkningsfordelingen i ulike deler av verden. Sentral- og Nord-Europa, østkysten av USA og Japan er godt synlige. Sørvest-Europa, Øst-Kina, Nord-India, regioner i den europeiske delen av Russland og Øst-Ukraina "gløder" litt svakere. Det lyseste "punktet" i Afrika er i dens vestlige del, i Nigeria, men dette forklares ikke av menneskelig aktivitet, men av bluss av brennende naturgass.

En merkelig, intens glød nær Falklandsøyene, som er befolket mer av sauer enn mennesker, kan også være overraskende. I følge kompilatorene av atlaset ligger årsaken i aktiv gass- og oljeproduksjon i dette området (tilsynelatende fakles assosiert gass). Lignende "belysning" kan også observeres i Nordsjøen, Sør-Kinahavet og Persiabukta.

Byhimmel uten lysforurensning.

Slik ville byhimmelen sett ut hvis stjerner var synlige i den.

Tidsforløp behandlet av astrofotograf Sergio Garcia Rill

Astrofotograf Sergio Garcia Rill bestemte seg for å lage en simulert versjon kalt "Night City Sky".
"Jeg har fotografert stjernehimmelen i flere år, noe som krevde at jeg måtte reise ut av byen for å se og fotografere den på grunn av lysforurensning," skriver Riehl på sin nettside. "Men jeg ønsket å ta en kombinasjon av bilder der himmelen kunne sees i byen og gjorde mitt beste for å prøve å simulere hvordan det ville se ut uten lysforurensning."
Videoene hans inkluderer byene Houston, Dallas, Austin og San Antonio.

Vitenskapen

Hvis du noen gang har prøvd å se en meteorregn på nattehimmelen, men ikke engang kunne se stjernene på grunn av overflod av bylys, er du ikke alene.

Eksperter har funnet ut at på grunn av lysforurensning er ikke hver tredje person på jorden i stand til å se den fantastiske gløden til stjernene som utgjør Melkeveien.

I USA er nivået av lysforurensning så høyt at det nesten er 80 % av mennesker kan ikke se klare stjerner på nattehimmelen.

I Europa er mer enn 50 % av befolkningen møter dette fenomenet. I tillegg er det verdt å merke seg at hvert år øker nivået av lysforurensning i Europa med 6% - 12%.

Forskere har laget et globalt atlas over lysforurensning for å vise steder hvor folk kan forvente klar stjernehimmel og steder der det er nesten umulig å se Melkeveien, som Italia, Sør-Korea og deler av USA.

Hva er lysforurensning?

Lysforurensning (aka lett smog) er den kunstige belysningen av nattehimmelen med ulike lyskilder skapt av mennesker - gatebelysning, lys fra reklametavler eller flomlys.

Spredt lys i den nedre atmosfæren hindrer forskere i å gjøre astronomiske observasjoner.

Som regel lider store byer, så vel som store industrikomplekser, av lysforurensning.

På grunn av den ineffektive utformingen av belysningssystemer i mange byer, reflekteres bybelysningen oppover, og skaper derved en "lyse kupler".

I tillegg kunstig lysere himmelen forsterkes av støv og aerosoler.

Lett forurensning

Noen forskere er bekymret for at det er hele generasjoner av mennesker i dag som rett og slett ikke har sett Melkeveien – vår forbindelse til kosmos som går tapt.

Chris Elvidge, en forsker ved National Oceanic and Atmospheric Administration i Boulder, Colorado, er en del av et team som brukte høyoppløselige satellittbilder for å måle og lage et globalt atlas over lysforurensning.

Teamet mener dette er det mest detaljerte atlaset i sitt slag til dags dato.

Ved å bruke utstyr fra værsatellitten Suomi NPP og undersøke 20 865 steder rundt om i verden, fant det internasjonale teamet av forskere at de høyeste nivåene av lysforurensning ble funnet i Singapore, Italia og Sør-Korea, og de laveste nivåene i Canada og Australia.

Den fant også at folk i India og Tyskland var mer sannsynlig å se Melkeveien fra hjemmene sine enn de i Saudi-Arabia og Sør-Korea.

Hvorfor lysforurensning er farlig

* For mye belysning om natten betyr bortkastet energi og en betydelig økning i klimagassutslipp.

Det er verdt å merke seg at en gatebelysningslampe i gjennomsnitt bruker 400 watt, noe som betyr at den i 8 timers drift bruker 3,2 kilowattimer strøm. En betydelig del av denne energien er bortkastet.

* Innbyggere i megabyer kan bare se de lyseste stjernene, Månen og én eller flere planeter, inkludert Merkur, Venus, Mars, Jupiter og Saturn. Men de kan ikke se stjernehoper, tåker og galakser.

*En annen viktig faktor: sterkt lys lar ikke det menneskelige øyet tilpasse seg mørket. Dette fører til at moderne observatorier må bygges langt fra tettbefolkede områder.

* Kunstig lysing påvirker veksten til mange planter negativt. Sterkt lys forstyrrer orienteringen til mange insekter som er vant til å være nattaktive. Forskere har lagt merke til at hver gatelykt kan føre til døden av 150 insekter per dag.

* Forskere har også lagt merke til at lysforurensning påvirker kronobiologien til menneskekroppen. Så langt er forskningen på dette området ikke tilstrekkelig detaljert. Men eksperter har funnet ut at slik forurensning kan føre til hormonelle ubalanser. Folk opplever mindre god søvn, noe som igjen fører til tretthet.

Det vil sannsynligvis være riktig å merke seg at visuelle astronomiske observasjoner er en ekte kunst, som mange bruker hele livet til å studere som en favoritthobby. Samtidig kan en nybegynner ofte bli veldig skuffet over det han ser selv gjennom den høyeste kvaliteten og dyreste teleskopet på grunn av dårlige observasjonsforhold og liten erfaring. Ja, akkurat hvor du observerer og hvilke observasjonsmetoder du bruker kan være hovedfaktoren som fullstendig påvirker resultatene og dine inntrykk av observasjonene.

I denne artikkelen vil vi prøve å snakke i detalj om alle faktorene som negativt påvirker kvaliteten på bildet bygget av et teleskop og noen måter å bekjempe disse faktorene.

Belysning av himmelen. Industriell faktor

Det første som vanligvis skader astronomiske observasjoner og det både amatørastronomer og profesjonelle prøver så hardt å unngå, er himmelbluss. Selvfølgelig påvirket det mest astronomielskere som bodde i store byer. Skadelig belysning kan deles inn i tre kategorier: generell belysning av himmelen, forårsaket enten av kunstig belysning av luften med lanterner eller naturlig belysning av himmelen, og lokal belysning.

Den generelle belysningen av himmelen består av lys fra gatelykter, bygninger og andre komponenter i urban infrastruktur. Lys spredt i luften øker lysstyrken på himmelbakgrunnen kunstig. En annen betydelig kilde til lysforurensning i atmosfæren kan være månen; spesielt under fullmåne reflekterer vår naturlige satellitt nok lys fra solen til å gjøre en rekke interessante tåker og galakser utilgjengelige for observasjon.

Bildene nedenfor viser satellittkart over industriell belysning i Kyiv- og Kharkov-regionene - mer opplyste områder er merket med lyse farger, og steder med mørk himmel er merket med mørke farger.

Naturlig himmelbelysning

Det er også naturlig belysning av himmelen - på høyden av sommeren, når det er så praktisk å utføre astronomiske observasjoner, er nettene for korte, morgenens astronomiske skumring begynner først før kvelden slutter. En observatør, selv på det mørkeste stedet, får ikke mer enn en times mørketid, noe som naturlig nok ikke er nok til å utføre seriøse observasjoner. De korteste nettene på middels breddegrader inntreffer den 20. juli. I tillegg, selv i forstedene, i hjørner med en ganske mørk himmel, kan belysning spre seg fra en tilsynelatende allerede fjern by når en liten tåke dukker opp eller luftfuktigheten ganske enkelt økes.
I de nordlige områdene er det perioder hvor himmelen ikke blir mørkere i det hele tatt, dette er de såkalte "hvite nettene", der astronomisk skumring ikke forekommer, og sivil skumring fortsetter hele natten. Hvite netter kan observeres i områder over omtrent 60. breddegrad. Selv om "hvite netter" er virkelig magiske naturfenomener, tar astronomielskere som bor på nordlige breddegrader ferier i løpet av denne tiden. Selv etter midnatt har himmelen en lyseblå farge, som om solen akkurat skulle gå ned.

Og det mest kjente fenomenet med naturlig himmelbelysning er det vakre nordlyset. De oppstår nær nordpolen på grunn av inntreden i jordens atmosfære og påfølgende ionisering av ladede solvindpartikler. Fenomenet er utrolig vakkert, men selv på dette tidspunktet er det umulig å utføre noen seriøse observasjoner av dype himmelobjekter. Men på slike netter tar selv de mest ivrige elskere av visuelle observasjoner frem kameraene sine for å fotografere dette fantastiske naturfenomenet.

Lokal belysning

Du kan bli kvitt dette problemet ved å bruke en enkel hette - et kort rør, hvis lengde er lik en og en halv diameter på hovedspeilet til teleskopet. Solblenderen kan enkelt rulles ut av papp malt svart, et stykke sort plast eller et hvilket som helst passende materiale. Ved å kunstig øke lengden på den fremre delen av røret, kuttet vi av alle skrått rettede stråler. Slik kan du ganske enkelt øke kontrasten til et bilde betydelig når du observerer under forhold med sterk lokal belysning. En slik hette vil ikke være mindre nyttig for speillinseteleskoper i Maksutov-Cassegrain- og Schmidt-Cassegrain-systemene, siden stråler spredt på overflatene til den fremre menisken eller korrektoren også kan redusere kontrasten betydelig. I tillegg vil linsehetten tjene som utmerket beskyttelse mot dugg som faller på optikken.

For elskere av dype himmelobjekter er det også viktig å beskytte øynene mot lyseksponering. Tross alt kan fine detaljer i strukturen til tåker sees først etter at øyet har tilpasset seg godt til mørket. Mange observatører bruker svarte tøykapper eller spesielle øyemuslinger for å beskytte øynene mot fremmedlys.

Atmosfærisk turbulens

Når du observerer Månen, planeter og dobbeltstjerner, er det ofte nødvendig å bruke en ganske høy forstørrelse, som vil være ganske effektiv bare hvis bildekvaliteten er god. Men kvaliteten på det konstruerte bildet avhenger kanskje ikke alltid bare av optikken til teleskopet. Bildet kan forringes kraftig, og fine detaljer kan være usynlige på grunn av den såkalte atmosfæriske turbulensen. Essensen av dette fenomenet er at masser av varm og kald luft blandes, og skaper jetfly og vertikale strømmer av "skjelvende" luft, lik det som skjer over en brann eller en varm motorveiflate. Dette forvrenger bildet sterkt.

Strålene som passerer foran linsen skaper runde og dynamisk skiftende lufttetninger, som fungerer som en linse av dårlig kvalitet, noe som bidrar til et sterkt tap av skarphet på teleskopet. Profesjonelle astronomer, for å unngå dette fenomenet, lokaliserer observatoriene sine i bakkene til høye fjell, og bruker i tillegg adaptiv optikk. Adaptiv optikk er et system som utfører kvalitative og kvantitative målinger av atmosfæriske forstyrrelser og, basert på data innhentet og behandlet av en datamaskin, forvrenger overflatene til optiske elementer for å tilpasse seg atmosfæren og forbedre bildekvaliteten. Overraskende nok utvikler noen vestlige selskaper allerede lignende teknologier for amatør-astrofotografentusiaster. I dag er slike enheter ufullkomne og veldig dyre, men kanskje etter en stund vil alt endre seg.

Likevel, nå er et rimeligere alternativ å søke etter observasjonssteder med en mer stabil himmel. Men hvis dette ikke er mulig, er det nødvendig å utelukke i det minste kunstig turbulens. Bygninger som varmes opp om dagen og avgir varmen om natten, kan ødelegge bildet mye mer enn noen atmosfæriske strømmer. Du bør strebe etter å bevege deg bort fra slike varmekilder.

Astroklima

Uvanlig begynner observasjoner av en erfaren amatørastronom ofte med en detaljert gjennomgang av værmeldingen og ikke bare tilstedeværelsen eller fraværet av skyer på observasjonsnatten, men en detaljert analyse av satellittkart over skydekke og tilstedeværelsen av sterke sykloner i nærheten. , luftfuktighet, temperaturforskjell mellom dag og natt, styrke og vindretning. For å trygt få de beste resultatene teleskopet ditt er i stand til, må du ta alle disse faktorene i betraktning.

Det er lett å gjette at i tillegg til en mørk himmel, trenger vi også en rolig himmel. Selvfølgelig ville det ideelle være en klar natt et sted høyt oppe på fjellet, hvor luften er veldig tynn og luftfuktigheten er lav, det er ingen vind og varme luftstrømmer som stiger i nærheten... Men dessverre, få mennesker har muligheten å ofte observere under slike forhold. Men fortvil ikke, i stedet kan du studere astroklimaet i tilstrekkelig detalj i et tilgjengelig område. La oss si for et år å føre en journal med rapporter om observasjoner og kvaliteten på himmelen, roen i atmosfæren og antall overskyede netter. Til syvende og sist vil observatøren få informasjon om antall og andel klare netter per år i en gitt region, i hvilke perioder atmosfæren er mest stabil, og samtidig kan værmeldinger registreres. Slik informasjon kan være svært verdifull for planlegging av fremtiden, spesielt serielle og systematiske observasjoner. I tillegg er det verdt å fange øyeblikk med plutselige værforandringer. Kraftige vindkast, temperaturendringer, endringer i trykk og fuktighet er det som vanligvis gir liten glede for astronomielskere i værmeldinger.

I tillegg kan bildet av himmellegemer endre seg mye i løpet av natten. For eksempel kan svært gode forhold for å observere planeter være rett etter solnedgang, når luften ennå ikke er avkjølt, eller før soloppgang, når luften har antatt en ganske stabil temperatur etter natten. Plutselige endringer i lufttemperaturen noen timer etter solnedgang er vanligvis årsaken til dårlige bilder. Ganske gode bilder kan ofte oppnås etter midnatt.

For en deep sky-observatør er systematiske vurderinger av atmosfærisk transparens viktig. Hvis gjennomsiktighet ikke er så viktig for planeter, men roen og stabiliteten til bildet er viktigere, vil en liten dis på himmelen ta bort omtrent halvparten av katalogen med dype himmelobjekter. Transparensestimater kan gjøres ved å observere et område på himmelen, for eksempel en kjent stjernehop, knyttet til data i et stjerneatlas, katalog eller planetariumprogram. Følgelig er det nødvendig å ta hensyn til den maksimale stjernestørrelsen som er tilgjengelig for teleskopet. Hvis den svakeste stjernen du oppdager har en størrelsesorden nær eller til og med lik den beregnede maksimale størrelsen til teleskopet, så kan du være sikker på at du har en vakker, gjennomsiktig og uberørt mørk himmel over hodet.

Plukkeskala

Den berømte observatøren fra slutten av det nittende og tidlige tjuende århundre, William Pickering, laget en 10-punkts skala for å evaluere kvaliteten på bildet av en stjerne gitt av et teleskop under forskjellige atmosfæriske forhold. Skalaen går fra en til ti og fra atmosfærens dårligste tilstand til den beste (se animasjon). Guidet av dette kan du selv bestemme roen i atmosfæren over observasjonsplattformen din. Men du må huske at for å få et rolig bilde, må du først la teleskopoptikken kjøle seg ned og akseptere lufttemperaturen. Og hvis selv etter dette bildet av stjernen ikke blir klart, bør du ikke legge teleskopet i skapet, fordi om natten kan atmosfærens tilstand fortsatt endre seg, og i mellomtiden kan du vie deg til observasjon av dype himmelobjekter.

Konklusjon

Etter å ha forstått de grunnleggende kravene, hvis oppfyllelse er nødvendig for vellykkede observasjoner, kan en nybegynner bli forvirret og konkludere med at under hans forhold, ofte en balkong til en leilighet i en fleretasjes bygning, er det helt umulig å gjennomføre tilstrekkelig høy- kvalitetsobservasjoner. Men dette er slett ikke tilfelle, astronomiske observasjoner avhenger helt av hvor mye iver og sunn entusiasme observatøren legger ned for å nå målet. Alle kan forbedre og beskytte observasjonsstedet sitt for å oppnå bedre resultater; vi vil skissere noen av anbefalingene i denne forbindelse i den andre delen av artikkelen "The Art of Visual Observations".

Og nå, for å avslutte artikkelen, la oss se på eksemplet til den berømte amerikanske observatøren George Alcock (1912-2000). Allerede som barn studerte George, som var alvorlig lidenskapelig for astronomi, himmelen ved hjelp av enkle kikkerter. Interessant nok oppdaget George Alcock en masse kometer, asteroider og nye stjerner ved hjelp av en vanlig kikkert og et stjerneatlas. Som en så erfaren observatør, selv i de mest stjernebefolkede områdene av Melkeveien, la George merke til nye stjerner. For sine tjenester ble Alcock anerkjent som en gigant innen astronomi av både amatører og profesjonelle, og ble medlem av British Royal Astronomical Society og New York Academy of Sciences. Eksemplet med George Alcock viser tydelig at middelmådige observasjonsforhold og beskjedent utstyr slett ikke er en så alvorlig hindring for å oppnå fremragende observasjonsresultater.

Elektrisk belysning skaper dis på himmelen – lysforurensning – som gjør det vanskelig for oss å se stjernene.

Vi skylder det fascinerende skuespillet til stjernehimmelen til fremveksten av ideer om universets uendelighet og mangfoldet av verdener, drømmen om å fly til stjernene... Det inspirerer alltid kunstnere, forfattere og poeter. Hvor mange dikt er dedikert til Melkeveien alene! "Måneden er ikke synlig. Melkeveien skinner...Stjernene snakker med hverandre.» - skrev Konstantin Balmont i 1895.

Kart over lysforurensning i Russland (fargekoder i følgende figur)

Fargekoder for illustrasjoner. Den første kolonnen indikerer forholdet mellom himmelens kunstige lysstyrke og den naturlige. For det andre, himmelens kunstige lysstyrke i mcd/sq.m.

Verdenskart over lysforurensning

USAs lysforurensningskart

Kart over lysforurensning i Europa

G20-land rangert etter befolkning utsatt for lysforurensning (i μd/kvm).

G20-land rangert etter det største forurensede området

Men her er en overraskelse: Amerikanske og italienske fysikere har funnet ut at en tredjedel av menneskeheten, inkludert 60 % av europeerne og nesten 80 % av nordamerikanerne, for øyeblikket ikke kan se Melkeveien. Årsaken til dette er lysforurensning skapt om natten ved kunstig belysning av befolkede områder og veier.

Lys fra kunstige lyskilder spredt i atmosfæren øker lysstyrken på nattehimmelen. De som har fløyet fly om natten har sett enorme glødende kupler over større byer. Imidlertid lyser himmelen også over ubebodde områder, siden lys i store høyder kan bevege seg veldig langt fra kilden.

Dette atlaset viser at rundt 83 % av verdens befolkning, inkludert mer enn 99 % av befolkningen i USA og Vest-Europa, lever under lysforurensning på himmelen. Himmelen regnes som forurenset når kunstig lysstyrke i senit overstiger 14 millicandelas per kvadratmeter (mcd/sq.m). Merk at lysstyrken til en måneløs nattehimmel i klart vær er 200 mcd/sq.m.

Det mest forurensede landet i verden er Singapore, hvor hele befolkningen lever under en himmel som er så lys at øyet ikke kan bytte til nattsyn. Store andeler av befolkningen som lever med dette nivået av lysforurensning finnes i Kuwait (98 %), Qatar (97 %), De forente arabiske emirater (93 %), Saudi-Arabia (83 %), Sør-Korea (66 %) og Israel (61 %) . Det er verdt å merke seg at dette skyldes den høye kompaktheten til befolkningen i disse landene. Nesten alle innbyggere i San Marino og Malta kan ikke se Melkeveien.

Landene som er minst berørt av lysforurensning er Tsjad, Den sentralafrikanske republikk og Madagaskar, hvor mer enn tre fjerdedeler av innbyggerne bor i uberørt himmel. Store områder av Canada og Australia beholdt også sin mørkeste himmel.

Av de store europeiske landene var Tyskland minst forurenset, og Spania var mest forurenset. Nattehimmelen forblir intakt bare i små områder i Skottland, Sverige og Norge. Lett lysforurensning om natten forekommer i 23% av området mellom 75°N og 60°S, 88% av Europa og nesten halvparten av USA, til tross for de store åpne områdene i det amerikanske vesten. Russland har store områder med uforurenset territorium (mer enn 80 %), men mer enn 90 % av befolkningen lever under en lysforurenset himmel.

Skyglow forstyrrer bakkebaserte optiske astronomiske observasjoner. Effektene av lysforurensning på mennesker er fortsatt dårlig forstått. Hvordan påvirker muligheten til å tenke på en full stjernehimmel utviklingen av personlighet? Tross alt er dette en dyp endring i den grunnleggende menneskelige opplevelsen. Som en av forfatterne av verket bemerket, er det allerede hele generasjoner av mennesker i USA som aldri har sett Melkeveien.

Lysforurensning har en betydelig innvirkning på naturen. Kunstig lys kan forvirre insekter, fugler, havskilpadder og annet dyreliv, og sette dem i livsfare.

Håndtering av lysforurensning kan være verdt å vurdere. Du kan skjerme lyskilder, redusere lysstyrken eller bare slå dem av noen ganger.

Et interaktivt forurensningskart og andre data kan sees på